什么是材料力学?

[拼音]：cailiao lixue

[外文]：mechanics of material，strength of material

固体力学的一个分支，主要研究结构构件或机械零件材料的承载能力。其基本任务是为各种可以抽象为一维问题的简单构件选择适当的材料和截面形状与尺寸，使它们能在节约材料的前提下具有足够的强度、刚度及稳定性，保证工程结构或机械的完整性。

封建社会解体后，生产力得到迅速发展，在车辆、船舶、水闸、机械等的建造中遇到大量的强度问题，此时单凭过去的经验方法已不能得到解决，材料力学就是在这一历史条件下逐渐形成的一门科学。意大利科学家伽利略为了决定船舶和水闸中梁的尺寸，曾进行过一系列实验，并于1638年首次提出梁的强度计算公式。其后，英国科学家R.胡克在1678年发表了根据d簧实验观察所得的“力与变形成正比”这一重要物理定律。通常认为他们是材料力学的奠基人。

随着铁路桥梁、高速车辆、飞机等结构的发明和使用，减轻构件自重日益成为急待解决的问题。新的高强度金属材料也随着冶金工业的发展而成为主要的工程材料，从而使薄壁、细长的构件大量被采用。由于这类构件曾在受力后因丧失稳定性而造成灾难性事故，从而促进了对构件稳定性计算理论的研究和发展(见结构稳定)。

超高强度材料和焊接结构在工程中的应用，使低应力脆断和疲劳破坏又成为一个新的严重问题，断裂力学正是为了解决这类问题而发展起来的新兴学科分支。

材料力学所研究的构件按其受力的基本形式，主要地可分为拉杆或压杆、梁、轴等几大类，它们的变形形式为拉伸和压缩、弯曲、扭转、剪切等。有些构件在外力作?a href='http://www.baiven.com/baike/224/271348.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>孟禄箍赡芊⑸鲜黾钢只颈湫涡问降母髦肿楹稀?/p>

构件所用材料都是在外力作用下会发生变形的固体，因而被抽象为可变形固体，并假设它们是均匀、连续的介质。通常还假设材料是各向同性的。在多数情况下构件系在线d性范围内工作，即应力与应变成正比（服从胡克定律），且变形微小。实践证明，按上述抽象和假设所得到的理论计算结果能满足工程计算所要求的精度。

对简单构件进行强度、刚度、稳定性计算时，应根据静力学的平衡条件先求得构件横截面上的内力。而在分析构件横截面上内力的集度（即应力）时，还需要研究变形的几何关系，并利用材料的应力-应变关系（例如胡克定律）和静力学条件。这就是分析构件横截面上的应力和构件的变形时所考虑的三个方面：变形的几何尺寸、应力-应变关系、静力学条件。综合考虑上述三个方面的这种分析方法在d性力学和塑性力学中同样适用，但形式则有所不同。材料力学在为分析构件横截面上应力而研究变形的几何关系时，总是假设横截面在构件受力而变形后仍然保持为平面，则采用了平面假设。这种变形假设使问题的分析得以简化，但也使材料力学所能研究的问题受到限制。

构件在交变荷载下的疲劳破坏是机械及工程结构丧失完整性的主要原因之一。材料力学也提供了对简单构件进行疲劳强度计算的实用方法。但由于材料力学不可能从应力集中研究构件的疲劳破坏，因此，作疲劳强度计算时只能直接采用d性力学所提供的应力集中系数的理论解；或采用由有限元法、实验力学方法求得的应力集中系数的数值解或实验结果。

在计算位移和求解超静定问题时，材料力学中也应用能量方法。

参考书目

孙训方等编：《材料力学》（上、下册），人民教育出版社，北京，1980。