固体力学课堂讲稿

定义:

它是物理、数学和计算机定律和技术的结合，来预测固体材料在机械或热载荷作用下的行为。它是力学的一个分支，研究固体物质在外力作用下的行为。外部作用可能是:

• 外力
• 温度变化
• 位移

固体力学的应用

该领域应用广泛，应用固体力学的定律和概念:

• 在土木工程中设计基础和结构
• 在地球力学中用来模拟行星的形状，构造和预测地震
• 机械工程中用于车辆、发电和传动的承重部件的设计

固体力学中的一些重要定义

压力

当外力作用在物体上时，物体会发生变形，而变形受到物体的抵抗。阻力的大小在数值上等于施加的力。这种单位面积内的阻力称为应力。

• 应力=阻力/面积
• 式中:σ = P/A，
• 单位是
  • - N / m²kN /米²MPa(兆帕斯卡)
  • Psi(磅/²), psf(磅/英尺²）
  • - Ksi(千磅/²), ksf(千磅/英尺²）

应变

物体受到外力时，其尺寸会发生某种变化。在数值上，应变等于长度变化与物体原始长度的比值。

• 应变=长度变化/原始长度
• 式中ε= δL/L
• 单位
  • m / m,毫米/米
  • /, /英国《金融时报》

初级应变/纵向应变/直接应变

它是纵向长度(平行于受力方向的尺寸)的变化与原始纵向长度的比值。

纵向应变=δL/l

二次应变/侧向应变/间接应变

它是横向尺寸(不平行于受力方向的尺寸)的变化与原始横向尺寸的比值。

横向应变=δW/W

剪切应力(τ)和剪切应变(G)

这两个相等而相反的力在物体的任何横截面上作切向作用，使物体的一部分滑过另一部分。产生的应力称为剪应力，相应的应变称为剪切应变。

胡克定律

这一定律指出，当材料受到载荷时，在其弹性极限内，应力与应变成正比。

应力α应变

σαε

σ= Eε

E =σ/ε

式中，- E为杨氏模量，σ为应力，ε为应变

泊松比

它是横向应变与纵向应变的比值，是每种材料的恒定特性。泊松比(μ或1/m) =横向应变/纵向应变

杨氏模量:

它是法向应力与法向应变的比值。

E =σ/ε

刚性模量:

它是剪切应力与剪切应变的比值。

N =剪切应力/剪切应变

N =τ/G

弹性极限:

施加在金属上而不产生永久变形的最大应力称为弹性极限。当应力施加在物体上时，物体的尺寸会发生变化，如果施加的应力没有超过一定的极限，这些变化就会被逆转。-这个特定的限制，在此范围内，当卸料将重新获得其原始尺寸被称为弹性极限。-超出弹性极限，这些变化将是永久性的，没有外力是无法逆转的。脆性材料趋向于在其弹性极限或超过其弹性极限时断裂，而延性材料则在应力水平超过其弹性极限时变形。

应力-应变关系

屈服点或屈服应力

它是材料中开始表现出塑性特性的最低应力。超过这一点，应变增加，而应力没有增加，这被称为屈服。

极限强度

它是一种材料在收缩前被拉伸或拉紧时所能承受的最大应力。

应变硬化

它是由于材料晶体结构内的位错(不规则)运动而产生的塑性变形对金属的强化。任何具有相当高熔点的材料，如金属和合金，都可以用这种方法进行强化。

应变能量:

当身体受到拉伸时，身体就会吸收一定量的能量。由于紧张效应而被身体吸收的能量被称为紧张能量。

韧性:

储存在体内的总应变能量通常被称为弹性。

证明韧性:

材料在弹性范围内所能储存的最大应变能称为抗弹性。

回弹模量

它是材料的证明回弹性与单位体积之比•证明回弹性模量=证明回弹性/机体体积