材料力学


材料力学 （正體）

材料力学研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。

目录

简述

材料力学与理论力学，结构力学并称三大力学。

研究内容

  • 在人们运用材料进行建筑、工业生产的过程中，需要对材料的实际承受能力和内部变化进行研究，这就催生了材料力学。运用材料力学知识可以分析材料的强度、刚度和稳定性。材料力学还用于机械设计使材料在相同的强度下可以减少材料用量，优化机构设计，以达到降低成本、减轻重量等目的。
  • 在材料力学中，将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体。但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际方法对材料进行实验比较。
  • 材料在机构中会受到拉伸、压缩、弯曲、扭转及其组合等变形。根据胡克定律（Hooke's law），在弹性限度内，物体的应力与应变成线性关系。

学科历史

其他

材料力学实验

由于研究内容的情况复杂，材料力学的课程一般要求安排材料力学实验课。 学生可以在材料力学实验课中对材料的形变进行测量，从而计算材料的应力分布等数据。

典型的实验包括：

  • 简单拉伸压缩实验
  • 冲击破坏实验
  • 稳定性
  • 微小形变测量
  • 材料弹性测量

实验的内容主要在于对形变的测量和计算，也有些破坏实验进作为观察。由于材料的形变可能很小，实际的测量要求较高的精度和灵敏度。很多情况下人们使用电测法测量实验数据。基本原理是，利用导体（有时称为电阻应变片）在形变时电阻值的变化，将实验件的形变转化为电信号，放大后即可作为测量数据。为了弥补温度等非测量因素的影响，常常需要安排多个电阻应变片构成差值组或桥路，抵消误差。

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