材料力學(xué)第一章緒論3

Mechanics of Materials材材 料料 力力 學(xué)學(xué)第第 一一 章章 緒緒 論論Chapter OneIntroduction材料力學(xué)材料力學(xué) 你身邊的科學(xué)你身邊的科學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué) 你身邊的科學(xué)你身邊的科學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué) 你身邊的科學(xué)你身邊的科學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué) 你身邊的科學(xué)你身邊的科學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué) 你身邊的科學(xué)你身邊的科學(xué)機(jī)械、結(jié)構(gòu)等 受力如何？如何運(yùn)動(dòng)？如何變形？破壞？如何控制設(shè)計(jì)？其其 目的目的 是：是：了解工程系統(tǒng)的性態(tài)了解工程系統(tǒng)的性態(tài)并為其設(shè)計(jì)提供合理的規(guī)則并為其設(shè)計(jì)提供合理的規(guī)則 。工程力學(xué)工程力學(xué) （或者應(yīng)用力學(xué)）（或者應(yīng)用力學(xué)） 是是 :將力學(xué)原理應(yīng)用實(shí)際工程系統(tǒng)的科學(xué)將力學(xué)原理應(yīng)用實(shí)際工程系統(tǒng)的科學(xué) 。性態(tài)規(guī)則回顧回顧力學(xué)是工程科學(xué)的基礎(chǔ)受力如何？受力如何？ 如何運(yùn)動(dòng)？如何運(yùn)動(dòng)？理論力學(xué)、振動(dòng)理論等，理論力學(xué)、振動(dòng)理論等，研究對(duì)象為剛體；研究對(duì)象為剛體；基本方程是平衡方程、運(yùn)動(dòng)方程等?；痉匠淌瞧胶夥匠?、運(yùn)動(dòng)方程等。如何變形？破壞？如何變形？破壞？材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等，材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等，研究對(duì)象為變形體；研究對(duì)象為變形體；基本方程是平衡方程、物理方程、幾何方程等?；痉匠淌瞧胶夥匠?、物理方程、幾何方程等。本構(gòu)方程強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一般方法強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一般方法：平衡方程平衡方程變形幾何條件變形幾何條件應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系內(nèi)內(nèi)力力應(yīng)應(yīng)力力初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo)強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件滿滿意意？結(jié)束結(jié)束YESNO 修改修改設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度度計(jì)計(jì)算算材料試驗(yàn)材料試驗(yàn) 極限應(yīng)力極限應(yīng)力 選取安全系數(shù)選取安全系數(shù) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力控制設(shè)計(jì)：強(qiáng)度是最主要的控制指標(biāo)?？刂圃O(shè)計(jì)：強(qiáng)度是最主要的控制指標(biāo)。研究對(duì)象是無(wú)缺陷變形體，研究對(duì)象是無(wú)缺陷變形體，研究目的是保證在最大載荷下有足夠的強(qiáng)度。研究目的是保證在最大載荷下有足夠的強(qiáng)度。有缺陷怎么辦？有缺陷怎么辦？研究含缺陷材料的強(qiáng)度研究含缺陷材料的強(qiáng)度 -斷裂斷裂多次載荷作用下如何破壞？多次載荷作用下如何破壞？研究多次使用載荷作用下的破壞研究多次使用載荷作用下的破壞-疲勞疲勞缺陷從何而來(lái)？缺陷從何而來(lái)？材料固有或使用中萌生材料固有或使用中萌生 -疲勞與斷裂疲勞與斷裂結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) /構(gòu)件強(qiáng)度的控制參量是應(yīng)力構(gòu)件強(qiáng)度的控制參量是應(yīng)力 。工作應(yīng)力： 構(gòu)件在可能受到的最大工作載荷作用下的應(yīng)力。 ( 由力學(xué)分析計(jì)算得到由力學(xué)分析計(jì)算得到 )極限應(yīng)力： ys 、 b 材料可以承受的強(qiáng)度指標(biāo)。延性材料： ys ； 脆性材料： b( 通過材料力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)得到通過材料力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)得到 ) ys 延性材料b 脆性材料強(qiáng)度判據(jù) ： ( 作用作用 抗力抗力 )結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的工作應(yīng)力 材料的極限應(yīng)力舉例 Patran,LS-Dyna,Ansys，Abaqus工程構(gòu)件在外載荷作用下的變形模擬LS_DANA_simulationLS_DANA_simulationLY_DANA SimulationABAQUS_simulationABAQUS_simulationABAQUS_simulation高級(jí)材料試驗(yàn)及系統(tǒng) (MTS)圖 1 利用緊湊拉伸試件進(jìn)行斷裂韌性實(shí)驗(yàn)測(cè)定的 MTS809拉扭試驗(yàn)機(jī)Load CFramecoupon高級(jí)材料試驗(yàn)及系統(tǒng) (MTS)拉伸實(shí)驗(yàn) 疲勞試驗(yàn) 斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)，滿足 ，為什么還發(fā)生破壞？19世紀(jì) 30-40年代，英國(guó)鐵路車