材料力学读书报告.doc
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1、材料力学(1)课程读书报告材料力学这门课程是研究材料在各种外力作用下产生的应变力强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是设计工业设施必须掌握的知识。与理论力学、结构力学并称三大力学。材料力学是一门技术基础课程,是衔接基础课与专业基础课的桥梁课程。材料力学是理论研究和实验并重的一门学科。是固体力学中的一个重要的分支学科,是研究可变形固体受到处荷载力或温度变化等因素的影响而发生力学响应的一门科学,是研究构件在受载过程中的强度、刚度和稳定性问题的一门学科。它是门理论研究与工程实践相结合的非常密切的一门学科。材料力学的基本任务是在满足强度、刚度和稳定性的安全要求下以最经济的代价。为构件确定
2、合理的形状和尺寸选择适宜的材料,为构件设计提供必要的理论基础和计算方法解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。在人们运用材料进行建筑,工业生产的过程中,需要对材料的实际随能力和内部变化进行研究这就催生了材料力学。在材料力学中,将研究对象被看作均匀,连续且具有各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,种材料的相关数据。我们一般通过假设对物体进行描述,这样有利于我们通过数学计算出相关的数据,有连续性假设,均匀性假设。各向同性假设及小变型假设等。在材料力学中,物体由于外因而变化时,在物体内部各部分之间产生相互作用的内力以低抗这种外因
3、的作用,并力图使物体从变形的位置回复到变形前的位置,在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。既受力物体内某点某微截面上的内力的分布集度,应变指构件等物体内任一点因各种外力作用引起的形状和尺寸的相对改变(变形)。当撤除外力时固体能恢复其变形的性能称为弹性,当撤除外力时固体能残留下来变形的性能称为塑性。物件在外力作用下抵抗破坏的能力称强度。刚度是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。研究内力和应力一般用截面法,目的是为了求得物体内部各部分之间的相互作用力。 轴向拉伸(压缩)的计算公式为 ?fn 。?为横截面的应力。正应为 和轴力fn同a号。即拉应力为正,压应力为负。原理:力作用于杆端的分布方式的
4、不同,只影响杆端局部范围的应力分布影响区的轴向范围的离杆端12个杆的横向尺寸。材料力学在建设工程中有着之泛的应用。在桥梁,铁路,建筑,火箭等行业中起到很重要的作用。如武汉长江大桥的设计,桥墩主要承受来自两侧浮桥本身的重力,桥面上生物的重力,钢索主要受到拉力一方面是桥身以及桥面物体它们的自重。另一方面是钢索自重,在这两个比较大的力的作用下钢索处于被拉伸状态。材料力学研究的问题是构件的强度、刚度和稳定性;所研究的构件主要是杆件、几种变形形式包括拉伸压缩、剪切、弯曲和扭转这几种基本变形形式。研究材料力学就是解决在工程中研究外力作用下,如何保证构件正常的工作的问题。因此,材料力学是我们在设计建造工程中
5、起着相关重要的作用。篇二:弹塑性力学读书报告弹塑性力学读书报告本学期我们选修了樊老师的弹塑性力学,学生毕备受启发对工科来说,弹塑性力学的任务和材料力学、结构力学的任务一样,是分析各种结构物体和其构件在弹塑性阶段的应力和应变,校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性,并寻求或改进它们的计算方法。但是在研究方法上也有不同,材料力学为简化计算,对构件的应力分布和变形状态作出某些假设,因此得到的解答是粗略和近似的;而弹塑性力学的研究通常不引入上述假设,从而所得结果比较精确,并可验证材料力学结果的精确性。弹塑性力学的任务是分析各种结构物或其构件在弹性阶段和塑性阶段的应力和位移,校核它们是否具有所需的强度
6、、刚度和稳定性,并寻求或改进它们的计算方法。并且弹塑性力学是以后有限元分析、解决具体工程问题的理论基础,这就要求我们掌握其必要的基础知识和具有一定的计算能力。通过一学期的弹塑性力学的学习,对其内容总结如下:第一章 绪论首先是弹塑性力学的研究对象和任务。1、弹塑性力学:固体力学的的一个分支学科,是研究可变形固体受到外载荷、温度变化及边界约束变动等作用时,弹性变形及应力状态的科学。2、弹塑性力学任务:研究一般非杆系的结构的响应问题,并对基于实验的材料力学、结构力学的理论给出检验。这里老师讲到过一个重点问题就是响应的理解,主要就是结构在外因的作用下产生的应力场(强度问题)、应变场(刚度问题),整体大
7、变形(稳定性问题)。3、弹性力学的基本假定求解一个弹性力学问题,通常是已知物体的几何形状(即已知物体的边界),弹性常数,物体所受的外力,物体边界上所受的面力,以及边界上所受的约束;需要求解的是物体内部的应力分量、应变分量与位移分量。求解问题的方法是通过研究物体内部各点的应力与外力所满足的静力平衡关系,位移与应变的几何学关系以及应力与应变的物理学关系,建立一系列的方程组;再建立物体表面上给定面力的边界以及给定位移约束的边界上所给定的边界条件;最后化为求解一组偏分方程的边值问题。在导出方程时,如果考虑所有各方面的因素,则导出的方程非常复杂,实际上不可能求解。因此,通常必须按照研究对象的性质,联系求
8、解问题的范围,做出若干基本假定,从而略去一些暂不考虑的因素,使得方程的求解成为可能。(1)假设物体是连续的。就是说物体整个体积内,都被组成这种物体的物质填满,不留任何空隙。这样,物体内的一些物理量,例如:应力、应变、位移等,才可以用坐标的连续函数表示。(2)假设物体是线弹性的。就是说当使物体产生变形的外力被除去以后,物体能够完全恢复原来形状,不留任何残余变形。而且,材料服从虎克定律,应力与应变成正比。(3)假设物体是均匀的。就是说整个物体是由同一种质地均匀的材料组成的。这样,整个物体的所有部分才具有相同的物理性质,因而物体的弹性模量和泊松比才不随位置坐标而变。(4)假设物体是各向同性的。也就是
9、物体内每一点各个不同方向的物理性质和机械性质都是相同的。(5)假设物体的变形是微小的。即物体受力以后,整个物体所有各点的位移都小于物体的原有尺寸,因而应变和转角都远小于1。这样,在考虑物体变形以后的平衡状态时,可以用变形前的尺寸代替变形后尺寸,而不致有显著的误差;并且,在考虑物体的变形时,应变和转角的平方项或乘积都可以略去不计,使得弹性力学中的微分方程都成为线性方程。第二章 应力作用于弹性体的外力可以分为体(积)力和(表)面力。体力是分布在弹性体体积内质量上的力,例如重力和惯性力、磁力等。在物体内任一点的体力,用作用于其上的单位体积的体力沿坐标轴上的投影x、y、z来表示。它们的指向以沿坐标轴正
10、方向为正;反之为负。这三个投影称为该点的体力分量。面力是指作用于弹性体表面上的外力,例如流体压力和接触力等。可以是分布力,也可以是集中力。在弹性表面上任一点的面力,用作用于其上的单位面积上面力沿坐标轴上的投影x、y、z来表示。它们的指向也以沿坐标轴正方向的为正,反之为负。这三个投影称为该点的面力分量。弹性体在外力作用下变形,而在弹性体内部为了阻止其变形就产生了内力来平衡外力。作用在单位面积上的内力称为应力。1、应力状态的描述物体表面的外力可分为面力和体力。我们在p点处沿坐标轴x,y,z方向取一个微小的四面体,四面体上的三个正交面上的应力的表示方法:第一个字母表示应力的方向,第二个字母表示应力所
11、在的面的方向(法线方向),当法线方向与外法线方向一致(或法线方向与外法线方向相反),应力方向与坐标轴方向一致(或应力方向与坐标轴方向相反)为正,反之为负。对于正应力,因为应力的方向与应力所在的面的方向一致,故只用一个字母。由达朗伯原理可以得到四面体的平衡方程: 面力之和+体力之和=0又因为体力之和是面力之和的高阶无穷小,从而有:面力之和=0 主要就是柯西公式:?px?x?xy?xz?nx?py?yx?y?yz?ny?p?n?zyz?z?z?zx写成张量形式:pi?ijnj?i,j?x,y,z?剪应力的互等关系:作用在两个互相垂直的面上并且垂直于该两面交线的剪应力,是互等的(大小相等,正负号也相
12、同)。?yz?zy,?zx?xz,?xy?yx2、平衡方程主要是两种分析方法:直观法(微元分析法)取正交六面体,并对此正交六面体应用达朗伯原理;分析法:分析法的的优点是抽象,因为抽象往往一般、严谨,缺点也是抽象,因为抽象往往不直观。式中mz、my、mx、分别为体积力矩沿z、y、x三个坐标轴的的分量。写成张量形式:3、主应力我们知道,一点处各方向的应力由应力张量及方向数描述。柯西公式可知斜面上的三个应力分量与应力张量的线性关系,而且体积力平动?x?xy?yx?y?zx?zy?xz?x?fx?0?yz?fz?0?y?z?fy?0?z?转动?xy?yx?mz?xz?zx?my?mzyx?yz?ij,
13、j?fi?0?i?x,y,z?篇三:结构力学读书报告姓名:图尔荪江斯拉吉 学号:1083310402理论力学、材料力学以及结构力学的关系摘要 通过学习一个学期的结构力学课程对结构力学分析及计算有了一定的基础。为了更好的巩固对结构力学的知识,全面加强力学计算的能力进而为了准确计算实际工程中遇到的各种问题我觉得很有必要认识清楚结构力学、理论力学以及材料力学的联系及区别。引言 为了深刻认识三大力学之间的关系先要对各个力学的基本意义、研究方向、研究任务、发展简史及现在工程应用当中的不可忽视的作用进行进一步研究正文一 , 三大力学的基本定义:理论力学:理论力学是机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学
14、科,也称经典力学。是力学的一部分,也是大部分工程技术科学理论力学的基础。其理论基础是牛顿运动定律,故又称牛顿力学。20世纪初建立起来的量子力学和相对论,表明牛顿力学所表述的是相对论力学在物体速度远小于光速时的极限情况,也是量子力学在量子数为无限大时的极限情况。对于速度远小于光速的宏观物体的运动,包括超音速喷气飞机及宇宙飞行器的运动,都可以用经典力学进行分析。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。结构力学:结构力学是固体力学的一个分支,
15、它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科。所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统,包括杆、板、壳以及它们的组合体,如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。二, 研究方向:理论力学:理论力学主要研究刚体系的平衡条件和运动的基本规律。它的研究对象是刚体,与物体形变无关,主要是单纯的力与力,力与物体之间的关系,是承上启下的一门力学基础课。同时理论力学是一门理论性较强的技术基础课,随着科学技术的发展,工程专业中许多课程均以理论力学为基础。理论力学遵循正确的认识规律进行研究和发展。人们通过观察生活和生产实践中的各种现象,进行多次的科学试验,经过分析、综合和归纳,总结出力学的最基
16、本的理论规律。材料力学:材料力学主要是研究单个材料的力学性能,形变与力的关系。它主要研究单根杆件的强度、刚度、和稳定性。结构力学:结构力学的研究对象主要是杆件结构。三,研究任务理论力学:理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。理论力学所研究的对象(即所采用的力学模型)为质点或质点系时,称为质点力学或质点系力学;如为刚体时,称为刚体力学。因所研究问题的不同,理论力学又可分为静力学、运动学和动力学三部分。静力学研究物体在力作用下处于平衡的规律。运动学研究物体运动的几何性质。动力学研究物体在力作用下的运动规律。理论力学的重要分支有振动理论、运动稳定性理论、陀螺仪理论、变质量体力学、刚体系统动力学、
17、自动控制理论等。这些内容,有时总称为一般力学。理论力学与许多技术学科直接有关,如水力学、材料力学、结构力学、机器与机构理论、外弹道学、飞行力学等,是这些学科的基础。材料力学:研究材料在外力作用下破坏的规律、为受力构件提供强度,刚度和稳定性计算的理论基础条件、解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。 材料力学基本假设1 连续性假设组成固体的物质内毫无空隙地充满了固体的体积。2均匀性假设在固体内任何部分力学性能完全一样3 各向同性假设材料沿各个不同方向力学性能均相同4 小变形假设变形远小于构件尺寸,便于用变形前的尺寸和几何形状进行计算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
18、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,在弹性限度内,物体的应力与应变成线性关系。结构力学:研究在工程结构在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律;分析不同形式和不同材料的工程结构,为工程设计提供分析方法和
19、计算公式;确定工程结构承受和传递外力的能力;研究和发展新型工程结构。观察自然界中的天然结构,如植物的根、茎和叶,动物的骨骼,蛋类的外壳,可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关,而且和它们的造型有密切的关系,很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度,还要做到用料省、重量轻减轻重量对某些工程尤为重要,如减轻飞机的重量就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。从他们的研究方向和研究对象容易看出 材料力学主要是从理论力学的静力学发展而来,因为刚体是不会变形的,材料力学就是研究物体在发生形变以后的一些问题,比如说刚度,强度,稳定性等等。理论力学无法解答超静定问
20、题,但是在材料力学中可以根据变形协调方程或者一些边界约束条件可以解答超静定问题,这是材料力学比理论力学更丰富的地方。而且材料力学在解释实际生活中的问题时时把问题工程化。另外动载荷和疲劳失效问题材料力学中也有涉及但不是重点。而理论力学和材料力学不能解决的问题结构力学有效的解决了。结构力学就更加深化了,研究的是各种杆件的组合结构,扩展到了空间,各加复杂化,实际化。四, 发展简史理论力学:力学是最古老的科学之一,它是社会生产和科学实践长期发展的结果。随着古代建筑技术的发展,简单机械的应用,静力学逐渐发展完善。公元前5前4世纪,在中国的墨经中已有关于水力学的叙述。古希腊的数学家阿基米德(公元前3世纪)
21、提出了杠杆平衡公式(限于平行力)及重心公式,奠定了静力学基础。荷兰学者s.斯蒂文(16世纪)解决了非平行力情况下的杠杆问题,发现了力的平行四边形法则。他还提出了著名的“黄金定则”,是虚位移原理的萌芽。这一原理的现代提法是瑞士学者约翰第一伯努利于1717年提出的。动力学的科学基础以及整个力学的奠定时期在17世纪。意大利物理学家伽利略创立了惯性定律,首次提出了加速度的概念。他应用了运动的合成原理,与静力学中力的平行四边形法则相对应,并把力学建立在科学实验的基础上。英国物理学家牛顿推广了力的概念,引入了质量的概念,总结出了机械运动的三定律(1687年),奠定了经典力学的基础。他发现的万有引力定律,是
22、天体力学的基础。以牛顿和德国人g.w.莱布尼兹所发明的微积分为工具,瑞士数学家l.欧拉系统地研究了质点动力学问题,并奠定了刚体力学的基础。材料力学:<1> 独立学科的标志及杆件的拉伸问题通常认为,意大利科学家伽利略关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明书的发表(1638年)是材料力学开始形成一门独立学科的标志。在该书中这位科学巨匠尝试用科学的解析方法确定构件的尺寸,讨论的第问题是直杆轴向拉伸问题,得到承载能力与横截面积成正比而与长度无关的正确结论。<2> 梁的弯曲问题在关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明一书中,伽利略讨论的第二个问题是梁的弯曲强度问题
23、。按今天的科学结论,当时作者所得的弯曲正应力公式并不完全正确,但该公式已反映了矩形截面梁的承载能力和bh2(b、h分别为截面的宽度和高度)成正比,圆截面梁承载能力和d3(d为横截面直径)成正比的正确结论。对于空心梁承载能力的叙述则更为精彩,他说,空心梁“能大大提高强度而无需增加重量,所以在技术上得到广泛的应用。在自然界就更为普遍了。这样的例子在鸟类的骨骼和各种芦苇中可以看到,它们既轻巧,而又对弯曲和断裂具有相当高的抵抗能力”。梁在弯曲变形时,沿长度方向的纤维中有一层既不伸长也不缩短者,称为中性层。早在1620年荷兰物理学家和力学家比克门发现,梁弯曲时一侧纤维伸长、另一侧纤维缩短,必然存在既不伸
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