材料力学

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材料力学研究材料在各种力和力矩的作用下所产生的应力應变,以及刚度强度的问题。一般是机械工程土木工程以及相关专业的大学生必須修讀的课程,学习材料力学一般要求学生先修高等数学理论力学

材料力学的研究对象主要是棒状材料,如杆、梁、轴等。对于桁架结构的问题在结构力学中讨论,板壳结构的问题在弹性力学中讨论。

研究内容[编辑]

  • 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。材料力学还用于機械設計使材料在相同的強度下可以减少材料用量,優化机构设计,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,物体的應力与應變成線性關係。

电阻应变片的测量原理   电阻应变片的测量原理为:金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外,还与金属丝的长度,横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上,当构件受力变形时,金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化,进而发生电阻变化。   dR/R=Ks*ε   其中,Ks为材料的灵敏系数,其物理意义是单位应变的电阻变化率,标志着该类丝材电阻应变片效应显著与否。ε为测点处应变,为无量纲的量,但习惯上仍给以单位微应变,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。