材料力学

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材料力學研究材料在各種力矩的作用下所產生的應力應變,以及剛度强度的問題。通常是機械工程土木工程建築工程以及相關專業的大學生必須修讀的課程,通常在修讀材料力學之前,會要求先修讀應用力學

材料力學的研究對象主要是棒狀材料,如杆、梁、軸等。對於桁架結構的問題在結構力學中討論,彈性結構的問題在彈性力學中討論。

研究内容[编辑]

  • 在人們運用材料進行工業機械土木建築生產的過程中,需要對材料的實際承受能力和内部變化進行研究,這就催生了材料力學。運用材料力學知識可以分析材料的强度、刚度和穩定性。材料力學還用於機械設計使材料在相同的強度下可以减少材料用量,優化機構設計,以達到降低成本、減輕重量等目的。
  • 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線性彈性物體。但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料,所以須要各种理论与实际方法对材料进行實驗比較。
  • 材料在機構中會受到拉伸、壓縮、彎曲、扭轉及其組合等變形。根據胡克定律(Hooke's law),在彈性限度内,物體的應力應變成線性關係。

电阻应变片的测量原理   電阻應變片的測量原理為:金屬絲的電阻值除了與材料的性質有關之外,還與金屬絲的長度,横截面積有關。將金屬絲黏貼在構件上,當構件受力變形時,金屬絲的長度和横截面積也隨著構件一起變化,進而發生電阻變化。   dR/R=Ks*ε   其中,Ks為材料的靈敏係數,其物理意義是單位應變的電阻變化率,標誌著該類絲材電阻應變片效應顯著與否。ε為測點處應變,為無量鋼的量,但習慣上仍给以單位微應變,常用符号με表示。   由此可知,金属丝在产生应变效应时,应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系,这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。

历史[编辑]

其他[编辑]

材料力学实验[编辑]

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,从而计算材料的應力分布等数据。

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。