材料力学课件孙训方（材料的应力分析）

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材料力学课件孙训方（材料的应力分析）

材料的应力分析

引言：材料力学是材料科学中十分重要的一门学科，它主要研究材料在作用力下的各种力学性质及变形规律，为材料科学的研究和应用提供了坚实的理论基础和有力的工具。

一、材料的静力学特征

一、物体的受力状态
在静力学中，物体的受力状态称为力场。材料与其他物体之间的相互作用可以用力学模型来精确描述，其中最常用的模型就是不显著弯曲或伸展物体的弹性体模型。这一模型主要适用于材料的应变较小时，例如常见的轻负载或小变形条件下。

二、应力的基本概念
在材料力学中，应力是分布载荷作用于物体上单位面积的大小，表示为σ。横向和纵向的应力可分为增强及弱化材料的拉应力与压应力，这些力分别作用在材料的横截面上。

二、材料的变形行为

一、不可逆变形
如果材料的应力大于其状态之间的“弹性极限”，它就会发生不可逆变形。这种征象的存在将会导致材料变形仅仅是由其一些点的形状拉长或缩短的组合，而不是完美的拉伸或缩短。因此，在这种情况下，虽然孔隙率和灼损程度可能得到改善，但材料对应力的抵制能力会降低。

二、切变变形
切变是指在共面受力下发生的平面位移。切变也被称为剪切变形或共面变形。在应力充分大并超过材料的弹性极限后，材料经历整体剪切变形的概率就非常高。不像未受过应力的材料或仅是在其弹性极限内受到载荷的材料，经历剪切量变形后的材料将永久地发生变形。不可逆变形是指无法完全回复到其原始状态的变形。

三、材料的疲劳特性

材料的疲劳特性
是材料在反复应力下表现及其寿命的能力。疲劳特性是材料的重要性质，影响因素很多，并不完全清楚。根据查斯莱法则，疲劳寿命与疲劳应力幅度成反比。这一实验结果说明，应力的幅度越大，疲劳寿命就越短。

总结：材料的应力分析、变形行为以及疲劳特性是材料力学中最基础、最重要的三个方面。它们为我们深入理解材料的性能，设计和制造出更加优良的材料提供了科学的基础和指导思路。

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