這是一套天津大學(xué)材料力學(xué)教學(xué)課程,內(nèi)容清晰,比很多大學(xué)教授講的課還要課,對(duì)于想深造,但沒(méi)有經(jīng)濟(jì)來(lái)源的人來(lái)說(shuō),這是一套不錯(cuò)的教學(xué)視頻;材料力學(xué)究竟要學(xué)習(xí)那些內(nèi)容,是一門(mén)研究什么的課程呢?材料力學(xué)是研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限。為什么要學(xué)習(xí)這么課程呢,很簡(jiǎn)單,我們可以通過(guò)學(xué)習(xí)材料力學(xué),把材料力學(xué)應(yīng)用于建筑、工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中,這時(shí)我們需要對(duì)材料的實(shí)際承受能力和內(nèi)部變化進(jìn)行研究,這樣材料力學(xué)產(chǎn)生了。我們可以通過(guò)材料力學(xué)知識(shí)可以分析材料的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性材料力學(xué)是眾多工科專(zhuān)業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程的知識(shí)既可以直接用于工程設(shè)計(jì)計(jì)算,同時(shí)也為學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程奠定了必要的基礎(chǔ)。因而學(xué)好材料力學(xué)對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),創(chuàng)造能力均有重要意義。
材料力學(xué)的發(fā)展史:
發(fā)展簡(jiǎn)史
在古代建筑中,盡管還沒(méi)有嚴(yán)格的科學(xué)理論,但人們從長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中,對(duì)構(gòu)件的承力情況已有一些定性或較粗淺的定量認(rèn)識(shí)。例如,從圓木中截取矩形截面的木梁,當(dāng)高寬比為3:2時(shí)最為經(jīng)濟(jì),這大體上符合材料力學(xué)的基本原理。
隨著工業(yè)的發(fā)展,在車(chē)輛、船舶、機(jī)械和大型建筑工程的建造中所碰到的問(wèn)題日益復(fù)雜,單憑經(jīng)驗(yàn)已無(wú)法解決,這樣,在對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度和剛度長(zhǎng)期定量研究的基礎(chǔ)上,逐漸形成了材料力學(xué)。意大利科學(xué)家伽利略為解決建造船舶和水閘所需的梁的尺寸問(wèn)題,進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),并于1638年首次提出梁的強(qiáng)度計(jì)算公式。由于當(dāng)時(shí)對(duì)材料受力后會(huì)發(fā)生變形這一規(guī)律缺乏認(rèn)識(shí),他采用了剛體力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算,以致所得結(jié)論不完全正確。后來(lái),英國(guó)科學(xué)家R.胡克在1678年發(fā)表了他根據(jù)彈簧實(shí)驗(yàn)觀察所得的"力與變形成正比"這一重要物理定律(即胡克定律)。從18世紀(jì)起,材料力學(xué)開(kāi)始沿著科學(xué)理論的方向向前發(fā)展。
高速車(chē)輛、飛機(jī)、大型機(jī)械以及鐵路橋梁等的出現(xiàn),使減輕構(gòu)件的自重成為亟待解決的問(wèn)題。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展,新的高強(qiáng)度金屬(如鋼和鋁合金等)逐漸成為主要的工程材料,從而使薄型和細(xì)長(zhǎng)型構(gòu)件大量被采用。這類(lèi)構(gòu)件的失穩(wěn)破壞屢有發(fā)生,從而引起工程界的注意。這些因素成為構(gòu)件剛度和穩(wěn)定性理論發(fā)展的推動(dòng)力。由于超高強(qiáng)度材料和焊接結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用,低應(yīng)力脆斷和疲勞事故又成為新的研究課題,促使這方面研究迅速發(fā)展。
通過(guò)學(xué)習(xí)材料力學(xué),其研究方向有哪些?
包括兩大部分:一部分是材料的力學(xué)性能(或稱(chēng)機(jī)械性能)的研究,材料的力學(xué)性能參量不僅可用于材料力學(xué)的計(jì)算,而且也是固體力學(xué)其他分支的計(jì)算中必不可缺少的依據(jù);另一部分是對(duì)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(jiàn)柱和拱)、受彎曲(有時(shí)還應(yīng)考慮剪切)的梁和受扭轉(zhuǎn)的軸等幾大類(lèi)。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(zhǎng)、縮短、撓曲和扭轉(zhuǎn)。在處理具體的桿件問(wèn)題時(shí),根據(jù)材料性質(zhì)和變形情況的不同,可將問(wèn)題分為三類(lèi):
①線彈性問(wèn)題。在桿變形很小,而且材料服從胡克定律的前提下,對(duì)桿列出的所有方程都是線性方程,相應(yīng)的問(wèn)題就稱(chēng)為線性問(wèn)題。對(duì)這類(lèi)問(wèn)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(dú)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(wèn)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(huì)出現(xiàn)非線性關(guān)系,這類(lèi)問(wèn)題稱(chēng)為幾何非線性問(wèn)題。
③物理非線性問(wèn)題。在這類(lèi)問(wèn)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(wèn)題和物理非線性問(wèn)題中,疊加原理失效。解決這類(lèi)問(wèn)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。