材料力學(xué)在生活中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-08-30 05:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 減輕重量等目的。 在材料力學(xué)中，將研究對象被看作均勻、連續(xù)且具有各向同性的線性彈性物體。但在實際研究中不可能會有符合這些條件的材料，所以須要各種理論與實際方法對材料進(jìn)行實驗比較。包括兩大部分：其中一部分是材料的力學(xué)性能（或稱機(jī)械性能）的研究，而且也是固體力學(xué)其他分支的計算中必不可缺少的依據(jù)；另一部分是對桿件進(jìn)行力學(xué)分析。桿件按受力和變形可分為拉桿、壓桿(見柱和拱)、受彎曲（有時還應(yīng)考慮剪切）的梁和受扭轉(zhuǎn)的軸等幾大類。桿中的內(nèi)力有軸力、剪力、彎矩和扭矩。桿的變形可分為伸長、縮短、撓曲和扭轉(zhuǎn)。在處理具體的桿件問題時，根據(jù)材料性質(zhì)和變形情況的不同，可將問題分為三類： 。在桿變形很小，而且材料服從胡克定律的前提下,對桿列出的所有方程都是線性方程,相應(yīng)的問題就稱為線性問題。對這類問題可使用疊加原理，即為求桿件在多種外力共同作用下的變形(或內(nèi)力)，可先分別求出各外力單獨作用下桿件的變形(或內(nèi)力)，然后將這些變形（或內(nèi)力）疊加，從而得到最終結(jié)果。 2．幾何非線性問題。若桿件變形較大，就不能在原有幾何形狀的基礎(chǔ)上分析力的平衡，而應(yīng)在變形后的幾何形狀的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。這樣，力和變形之間就會出現(xiàn)非線性關(guān)系，這類問題稱為幾何非線性問題。 。在這類問題中，材料內(nèi)的變形和內(nèi)力之間（如應(yīng)變和應(yīng)力之間）不滿足線性關(guān)系，即材料不服從胡克定律。在幾何非線性問題和物理非線性問題中，疊加原理失效。解決這類問題可利用卡氏第一定理、克羅蒂－恩蓋塞定理或采用單位載荷法等。在許多工程結(jié)構(gòu)中，桿件往往在復(fù)雜載荷的作用或復(fù)雜環(huán)境的影響下發(fā)生破壞。例如，桿件在交變載荷作用下發(fā)生疲勞破壞,在高溫恒載條件下因蠕變而破壞,或受高速動載荷的沖擊而破壞等。這些破壞是使機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)喪失工作能力的主要原因。所以，材料力學(xué)還研究材料的疲勞性能、蠕變性能和沖擊性能。 工程力學(xué)在材料等中的應(yīng)用十分廣泛。大到機(jī)械中的各種機(jī)器，建筑中的各個結(jié)構(gòu)，小到生活中的塑料食品包裝，很小的日用品。各種物件都要符合它的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求才能夠安全、正常工作，所以材料力學(xué)就顯得尤為重要。生活中機(jī)械常用的連接件，如鉚釘、鍵、銷釘、螺栓等的變形屬于剪切變形，在設(shè)計時應(yīng)主要考慮其剪切應(yīng)力。汽車的傳動軸、轉(zhuǎn)向軸、水輪機(jī)的主軸等發(fā)生的變形屬于扭轉(zhuǎn)變形?；疖囕S、起重機(jī)大梁的變形均屬于彎曲變形。有些桿件在設(shè)計時必須同時考慮幾個方面的變形，如車床主軸工作時同時發(fā)生扭轉(zhuǎn)、彎曲及壓縮三種基本變形；鉆床立柱同時發(fā)生拉伸與彎曲兩種變形。 利用工程力學(xué)中卸載與在加載規(guī)律得出冷作硬化現(xiàn)象，工程中常利用其原理以提高材料的承載能力，例如建筑用的鋼筋與起重的鏈條，但冷作硬化使材料變硬、變脆，是加工發(fā)生困難，且易產(chǎn)生裂紋，這時應(yīng)采用退火處理，部分或全部地
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