材料力学、结构力学、弹性力学异同点
材料力学和弹性力学在研究对象、研究方法方面的异同点。

材料力学和弹性力学在研究对象、研究方法方面的异同点。
材料力学与弹性力学是力学的两个分支,其相互之间的联系与差异在很大程度上影响了各自的研究对象和研究方法。
在对这两门学科进行深入比较分析之前,本文首先简要介绍两者的定义。
材料力学是以材料性能和构件受力性能为研究对象的学科,它包括材料体系的力学性质、结构弹性及其变形、损伤及其机理、材料表面结构及其力学行为等方面。
它是根据材料的性质、弹性和变形行为对材料和构件进行设计的基本学科。
而弹性力学则研究的是弹性体的状态变化,包括应力、应变、变形等,其目的是探究物体在足够微小的作用力情况下所发生的形变变化。
弹性力学旨在通过分析变形、应力和应变之间的关系来预测材料的行为,并对应力分布、应力状态、内力分布等进行分析研究,以及弹性体的变形能力特性分析。
材料力学与弹性力学的研究对象有一些共性,如均涉及物体的受力性能、应力和变形,但从表面上看可以发现它们的区别。
相比于材料力学的研究对象,弹性力学的研究对象更为专一,它着重研究物体在足够微小的作用力作用下发生的形变变化,以及整个体系处于某种形变状态时,应力分布、应变分布等参数之间的关系;而材料力学则是一门宽泛的学科,它不仅研究物体受力性能、应力和变形的发展变化规律,还着重研究材料的性质及其构件的构造原理,对材料构件的性能设计和构件的结构优化有很强的应用性。
在研究方法上,材料力学和弹性力学也有各自不同的特点:材料力学主要是实验研究和理论分析相结合,伴随着实验设备及计算机辅助设计、数值模拟分析技术的发展,实验研究在材料力学研究中占据重要地位;而弹性力学则注重理论分析,依靠数学的方法推导,从物理理论中推求出材料的力学行为,其理论计算技术、模型创建技术和数值模拟分析均有一定程度上的应用。
从上述对比分析可以看出,材料力学与弹性力学的研究对象、研究方法存在明显的差异。
两者的差异性在很大程度上取决于它们的研究目标,材料力学旨在探讨如何优化构件的性能,而弹性力学则旨在探究材料在受力作用下的变形行为,因此它们在学科范畴、研究对象和研究方法上都有显著的差异,但也存在一定的区别。
浅析材料力学与弹性力学的研究差异

浅析材料力学与弹性力学的研究差异摘要:材料力学与弹性力学作为力学的重要分支学科,尽管在研究内容和目的等方面相似,但其研究方法却有明显差异,本文将就两者的差异进行综述。
关键词:材料力学;弹性力学;研究方法概述力学作为一门研究物质机械运动规律的科学,其在建筑、机械、航天、航海等关系国计民生、国家安全等重大项目上发挥着重要作用。
材料力学(Mechanics of materials)和弹性力学(Theory of elasticity)都是力学的重要分支学科,尽管他们都是研究和分析各种结构物在弹性阶段的应力和位移,但在研究对象和方法上仍然具有很大的差异。
材料力学主要研究物体受理后发生的变形、由于变形而产生的内力以及物体由此而产生的失效和控制失效准则[1]。
其主要的研究对象是杆状构件,即长度远大于高度和宽度的构件及其在拉压、剪切、弯曲、扭转作用下的应力和位移。
材料力学除了从静力学、几何学、物理学三方面进行分析之外,通过试验现象的观察和分析,忽略次要因素,保留主要因素,引用一些关于构件的形变状态或应力分布的假定,大大简化了数学推演。
虽然解答只是近似的,但是可以满足工程上的精度要求。
弹性力学作为固体力学的一个分支,研究可变性固体在外部因素如力、温度变化、约束变动等作用下产生的应力、应变和位移[2]。
其研究对象既可是非杆状结构,如板和壳以及挡土墙、堤坝、地基等实体结构,亦可是杆状构件,并且其不引用任何假定,解答较材料力学更为精确,常常用来校核材料力学里得出的近似解答。
材料力学与弹性力学同样作为变形体力学的分支,在解决具体问题使,需要将实际工程构件的研究对象抽象为理想模型。
作为理想模型,在建立其已知量和未知量的推导关系时,要满足如下基本假设:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设、完全弹性假设。
下面本文将就在一下具体问题的解决中,探讨材料力学和弹性力学在研究方法上的差异。
1.直梁在横向荷载作用下的弯曲研究1)在纯弯曲梁中,对于平截面假定的验证材料力学在研究梁的弯曲应力时,采用纯弯曲段分析。
浅析材料力学与弹性力学的研究差异

浅析材料力学与弹性力学的研究差异材料力学与弹性力学作为力学的重要分支学科,尽管在研究内容和目的等方面相似,但其研究方法却有明显差异,本文将就两者的差异进展综述。
力学作为一门研究物质机械运动规律的科学,其在建筑、机械、航天、航海等关系国计民生、国家平安等重大工程上发挥着重要作用。
材料力学(Mechanics of materials)和弹性力学(Theory of elasticity)都是力学的重要分支学科,尽管他们都是研究和分析各种构造物在弹性阶段的应力和位移,但在研究对象和方法上仍然具有很大的差异。
材料力学主要研究物体受理后发生的变形、由于变形而产生的内力以及物体由此而产生的失效和控制失效准那么[1]。
其主要的研究对象是杆状构件,即长度远大于高度和宽度的构件及其在拉压、剪切、弯曲、扭转作用下的应力和位移。
材料力学除了从静力学、几何学、物理学三方面进展分析之外,通过试验现象的观察和分析,忽略次要因素,保存主要因素,引用一些关于构件的形变状态或应力分布的假定,大大简化了数学推演。
虽然解答只是近似的,但是可以满足工程上的精度要求。
弹性力学作为固体力学的一个分支,研究可变性固体在外部因素如力、温度变化、约束变动等作用下产生的应力、应变和位移[2]。
其研究对象既可是非杆状构造,如板和壳以及挡土墙、堤坝、地基等实体构造,亦可是杆状构件,并且其不引用任何假定,解答较材料力学更为准确,常常用来校核材料力学里得出的近似解答。
材料力学与弹性力学同样作为变形体力学的分支,在解决详细问题使,需要将实际工程构件的研究对象抽象为理想模型。
作为理想模型,在建立其量和量的推导关系时,要满足如下根本假设:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设、完全弹性假设。
下面本文将就在一下详细问题的解决中,探讨材料力学和弹性力学在研究方法上的差异。
1)在纯弯曲梁中,对于平截面假定的验证材料力学在研究梁的弯曲应力时,采用纯弯曲段分析。
弹性力学复习思考题

其中: 为曲梁圆周边界上的分布载荷。 其中: q 为曲梁圆周边界上的分布载荷。 M, Q分别为梁截面上弯矩与剪力。 分别为梁截面上弯矩与剪力。 分别为梁截面上弯矩与剪力 应力函数: 结合应力分量与应力函数的关系确定 应力函数:
2 σθ = 2 r
= f (r)
= f (r) sin θ
= f (r) cosθ
力偶、 (9)半无限平面体在边界上作用力偶、集中力、分布力下,应力函数 )半无限平面体在边界上作用力偶 集中力、分布力下 、应力分量、位移分量的确定? 应力分量、位移分量的确定? 应力分量、位移分量的确定? (10)圆孔附近应力集中问题应力函数 、应力分量、位移分量的确定? ) (11)叠加法的应用。 )叠加法的应用。
X = l(1+ )αT,
Y = m(1+ )αT
(5)温度应力问题求解的基本思路与方法: )温度应力问题求解的基本思路与方法: (a)求出满足位移平衡方程(6-18)的一组特解(此时,无需满足 )求出满足位移平衡方程( )的一组特解(此时, 边界条件;用位移势函数求解)。 边界条件;用位移势函数求解)。 (b)不计变温,求出满足平衡方程(6-18)的一组补充解(常由应 )不计变温,求出满足平衡方程( )的一组补充解( 力函数求解,其边界条件为特解给出的面力)。 力函数求解,其边界条件为特解给出的面力)。 的概念; 与位移分量的关系; (6)位移势函数 ψ 的概念;位移势函数 ψ 与位移分量的关系;温 ) 度应力问题中, 满足的方程; 度应力问题中,位移势函数 ψ 满足的方程;应力分量的位移势 的表示。 函数 ψ 的表示。
王俊民 编 徐秉业 编
《弹性力学学习方法及解题指导》 弹性力学学习方法及解题指导》
同济大学出版社 机械工业出版社
材料力学与弹性力学的研究差异

材料力学与弹性力学的研究差异材料力学和弹性力学是两个重要的力学分支,广泛应用于各种工程和科学领域。
材料力学致力于研究材料的变形、破坏和耐久性等问题,而弹性力学则主要关注材料的弹性行为和应力分布等方面。
本文将分别从研究对象、研究方法以及应用方面对材料力学和弹性力学进行比较。
一、研究对象材料力学研究的对象是材料的变形与破坏行为。
其中材料可能是一种单纯的物质,如不锈钢或铝合金,也可能是复合材料,如纤维增强复合材料或聚合物等。
而研究对象的变形可以包括许多方面,例如弯曲、剪切、压缩、拉伸、疲劳等。
同时,材料在受到外力或环境影响时也可能会发生各种破坏,如开裂、断裂等。
与材料力学不同,弹性力学研究的主要对象是固体材料的弹性行为。
在弹性力学中,材料被视为弹性体,其初始形态和长度不发生改变,只会发生弹性变形。
这种弹性变形是指材料在受到外力时,能够恢复到原来的形态和长度。
而且,弹性力学研究的材料也仅限于固体,不包括液体和气体。
二、研究方法材料力学研究的方法相对复杂。
因为材料的变形与破坏行为是受到许多因素的影响的,如力学、化学、热力学等,所以其研究必须要考虑多种影响因素。
在材料力学的研究中,常用的方法有试验、数值模拟和分析。
试验是指使用实际材料样本进行实验,直接获得数据。
数值模拟是指使用计算机模拟材料的力学行为,从而获得材料的变形和破坏情况。
而分析则是从理论角度对材料的行为进行分析。
相反,弹性力学的研究则比较集中于理论的推导与计算。
在弹性力学中,使用数学公式和方程式来描述材料的弹性行为和应力分布等。
研究者通常会使用微积分和微分方程等工具来解决这些公式和方程式,以实现对材料行为的计算和预测。
因此,弹性力学的研究方法较为抽象和理论化,需要一定的数学基础。
三、应用方面材料力学和弹性力学的应用也存在着很大的差异。
材料力学广泛应用于工程中的设计和分析,例如航空、航天、汽车和结构工程等领域。
材料力学可以帮助工程师分析材料在受到外力和环境影响时的变形和破坏行为,从而提高工程的稳定性和性能。
材料力学、结构力学与理论力学的区别与联系

中文名称:结构力学英文名称:structural mechanics 定义:研究工程结构在外来因素作用下的强度、刚度和稳定性的学科。
应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程力学(水利)(二级学科)《结构力学》是固体力学的一个分支,它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科。
结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应(外力,温度效应,施工误差及支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力,剪力,弯矩,扭矩)的计算,位移(线位移,角位移)计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期,振型)的计算等。
结构力学通常有三种分析的方法:能量法,力法,位移法,由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法,成为利用计算机进行结构计算的理论基础。
工作任务研究在工程结构(所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统,包括杆、板、壳以及它们的组合体,如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。
)在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律;分析不同形式和不同材料的工程结构,为工程设计提供分析方法和计算公式;确定工程结构承受和传递外力的能力;研究和发展新型工程结构。
观察自然界中的天然结构,如植物的根、茎和叶,动物的骨骼,蛋类的外壳,可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关,而且和它们的造型有密切的关系,很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。
结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度,还要做到用料省、重量轻.减轻重量对某些工程尤为重要,如减轻飞机的重量就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。
学科体系一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。
结构静力学结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支,它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态,以及结构优化问题。
总结材料力学、弹性力学、有限元三门课程解决问题的思路和步骤-指出其异同点
总结材料力学、弹性力学、有限元三门课程解决问题的思路和步骤,指出其异同点航天航空学院1334班艾松学号:4113006012杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力),可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力),然后将这些变形(或内力)叠加,从而得到最终结果。
②几何非线性问题。
若杆件变形较大,就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡,而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。
这样,力和变形之间就会出现非线性关系,这类问题称为几何非线性问题。
③物理非线性问题。
在这类问题中,材料内的变形和内力之间(如应变和应力之间)不满足线性关系,即材料不服从胡克定律。
在几何非线性问题和物理非线性问题中,叠加原理失效。
解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂-恩盖塞定理或采用单解。
直角坐标系下的弹性力学的基本方程为:平衡微分方程(1)几何方程(2)解函数的插值点,将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式,借助于变分原理或加权余量法,将微分方程离散求解。
采用不同的权函数和插值函数形式,便构成不同的有限元方法。
有限元方法最早应用于结构力学,后来随着计算机的发展慢慢用于流体力学的数值模拟。
在有限元方法中,把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元,在每个单元内选择基函数,用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解,整个计算域上总体的基函数可以看为由每个位载荷法等。
在许多工程结构中,杆件往往在复杂载荷的作用或复杂环境的影响下发生破坏。
例如,杆件在交变载荷作用下发生疲劳破坏,在高温恒载条件下因蠕变而破坏,或受高速动载荷的冲击而破坏等。
这些破坏是使机械和工程结构丧失工作能力的主要原因。
所以,材料力学还研究材料的疲劳性能、蠕变性能和冲击性能。
材料力学基本公式(解决问题方法): 一、应力与强度条件 拉压:[]σσ≤=maxmax AN剪切:[]ττ≤=AQmax 挤压:[]挤压挤压挤压σσ≤=AP物理方程(3)(1)式中的σx、σy、σz、τyz=τzy、τxz=τzx、τxy=τyx 为应力分量,X 、Y 、Z 为单位体积的体力在三个坐标方向的分量;(2)式中的u 、v 、w 为位移矢量的三个分量(简称位移分量),εx、εy、εz、γyz、γxz、γxy 为应变分量;(3)式中的E 和v 分别表示杨氏弹性模量和泊松比。
材料力学与弹性力学异同点对比分析
材料力学与弹性力学异同点对比分析◇安徽理工大学理学院卢小雨董春亮【期刊名称】内江科技【年(卷),期】2016(037)008【总页数】2本文从研究对象、研究方法、应力应变符号、一点的应力状态公式等方面对材料力学与弹性力学的异同点进行了对比分析,这既能帮助学生理解两者之间的异同点,同时也能达到温故而知新的效果,从而提高弹性力学的教学效果。
材料力学、弹性力学是工程力学、土木工程、采矿工程等专业的专业基础课[1-4],材料力学是弹性力学的先修课程,它是弹性力学的基础。
材料力学、弹性力学之间在研究对象、研究方法、应力、应变的符号、一点的应力状态存在许多相同点与不同点,因此将对这些异同点具体对比分析。
1 研究对象与研究方法对比分析1.1 研究对象材料力学的研究对象是杆件,是指一个方向的尺寸(长度)远大于其他两个方向尺寸(宽度和厚度)的构件 [1-2]。
弹性力学的研究对象是杆件、板、壳及块体等弹性体 [3-6]。
它们的相同点都可以研究杆件,不同点是材料力学只研究杆件,弹性力学不光研究杆件,还研究板、壳及块体等,而且弹性力学不需要材料力学那样对杆件尺寸进行限制。
1.2 研究方法材料力学与弹性力学的研究方法的相同点是都是从变形几何、物理、静力学三个方面对物体进行研究 [3-6],不同点是:一是取得脱离体不同,材料力学的脱离体是杆件上的一个微段,而弹性力学是围绕一个点取一个微六面体;二是假设不同,材料力学除了基本假设之外还要引入一些平截面假设、纵向纤维之间无挤压之类的假设 [1-2],而弹性力学除了基本假设之外无需引入其它假设;三是用到的数学知识不同,材料力学推导得到的方程主要是常微分方程,主要用高等数学和常微分方程的知识,而弹性力学推导得到的是偏微分方程组,主要用到数学物理方程的知识。
2 应力与应变符号的对比分析2.1 应力符号材料力学的应力符号规定:正应力规定以背离截面方向为正,指向截面为负;切应力规定对单元体内任一点取矩产生顺时针转动趋势为正 [1-2]。
材料力学结构力学弹性力学异同点
材料力学结构力学弹性力学异同点材料力学、结构力学和弹性力学是力学中的三个重要分支,它们研究的对象和内容有相似之处,但又存在一定的区别。
以下是关于材料力学、结构力学和弹性力学的异同点的详细解释。
1.对象:材料力学研究材料的性能、力学行为和破坏过程,例如固体材料、流体材料、织物、土壤等。
结构力学研究工程结构的力学性能和内力平衡状况,例如桥梁、房屋、船舶、飞机等。
弹性力学研究材料和结构的弹性性能,对材料和结构的变形和应力分布进行分析。
2.内容:材料力学主要研究材料在外力作用下的应变行为、变形规律和破坏机理等。
包括抗拉、抗压、抗弯、抗剪、断裂和疲劳等方面的性能指标。
结构力学主要研究结构的力学特性和变形性能,包括结构受力分析、结构稳定性、结构动力学、结构优化设计等。
弹性力学主要研究材料和结构在小变形条件下的力学行为,研究应力、应变和力学参数之间的关系,包括弹性常数、位移、材料的刚度、弹性极限等。
3.研究方法:材料力学主要采用实验、理论分析和计算模拟等方法来研究材料的力学性能和行为。
结构力学主要采用力学分析方法,结合实验和计算模拟来研究结构的力学性能和变形规律。
弹性力学采用理论分析和数值计算方法,通过建立数学模型来研究材料和结构的弹性行为。
4.应用领域:材料力学应用于材料工程、土木工程、机械工程、航空航天等领域,研究材料的力学性能和使用寿命。
结构力学应用于建筑工程、桥梁工程、船舶工程、飞机工程等领域,研究结构的设计和优化。
弹性力学应用于材料设计、工程结构设计、地球物理学、地震学等领域,研究弹性力学参数和结构的响应规律。
总结:材料力学、结构力学和弹性力学是力学学科中的重要分支,它们研究的对象和内容都有相似之处,但又存在一定的区别。
材料力学主要研究材料的性能、行为和破坏过程;结构力学主要研究结构的力学特性和内力平衡状况;弹性力学主要研究材料和结构的弹性性能。
它们在研究方法和应用领域上也有一定的差异。
材料力学、结构力学和弹性力学在工程实践中的应用相互交叉,共同为优化设计、提高工程质量和安全性发挥重要作用。
材料力学和弹性力学在研究对象研究方法方面的异同点
材料力学和弹性力学在研究对象研究方法方面的异同点
材料力学和弹性力学在研究对象和研究方法方面存在显著的异
同点。
材料力学及弹性力学分别是物理学的重要分支,其主要研究对象和研究方法存在一定的相似性和差异性,具体表现在以下几个方面。
首先,材料力学与弹性力学研究的主要对象不同。
材料力学主要研究材料的内在性质,强度,疲劳性能,力学行为和非线性行为,以及材料的组织,结构,特性和性能。
弹性力学则着重于研究固体物体在外界力作用下的变形行为,其研究对象主要为非完整的结构件,比如桥梁,柱和墙等建筑物。
其次,材料力学和弹性力学的研究方法也不一样。
材料力学的研究方法主要包括实验、观察以及理论分析,在实验方面,研究者可以采用拉伸试验、压缩试验、剪切试验等方法来分析材料的机械性质。
弹性力学的研究方法主要以分析法为主,如利用积分法、高精度迭代微分法和分析解析法来求解弹性力学相关问题。
此外,弹性力学研究方法还可以分为模拟法和计算机模拟法。
模拟法是利用实验手段来模拟某一物体在外界影响下的变形行为,如利用固定位置单元模拟桥梁变形行为,以此评价其外力变化下的可靠性。
计算机模拟法则是利用计算机来模拟物体的变形行为,如采用有限元技术来求解物体的变形行为,以此实现物体仿真分析。
综上所述,材料力学与弹性力学的研究对象及研究方法方面存在一定的差异性及相似性,材料力学的主要研究对象为材料,而弹性力学则着重于研究固体物体,其研究方法分为分析法和模拟法,而材料
力学的研究方法主要包括实验、观察以及理论分析。
只有深入理解这些学科的性质,才能能够更好地有效地利用它们的优势来解决工程问题。
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材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。
材料力学是所有工科学生必修的学科,是设计工业设施必须掌握的知识。
包括两大部分:一部分是材料的力学性能的研究,而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据;另一部分是对杆件进行力学分析。
杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲的梁和受扭转的轴等几大类。
杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。
杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。
在处理具体的杆件问题时,根据材料性质和变形情况的不同,可将问题分为三类:
线弹性问题。
在杆变形很小,而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。
对这类问题可使用叠加原理,即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力),可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力),然后将这些变形(或内力)叠加,从而得到最终结果。
几何非线性问题。
若杆件变形较大,就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡,而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。
这样,力和变形之间就会出现非线性关系,这类问题称为几何非线性问题。
物理非线性问题。
在这类问题中,材料内的变形和内力之间(如应变和应力之间)不满足线性关系,即材料不服从胡克定律。
在几何非线性问题和物理非线性问题中,叠加原理失效。
解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂-恩盖塞定理或采用单位载荷法等。
结构力学它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科。
结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应作用下的响应,这些效应包括外力、温度效应、施工误差、支座变形等。
主要是内力——轴力、剪力、弯矩、扭矩的计算,位移——线位移、角位移计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应——自振周期、振型的计算。
一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。
结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支,它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态,以及结构优化问题。
静载荷是指不随时间变化的外加载荷,变化较慢的载荷,也可近似地看作静载荷。
结构静力学是结构力学其他分支学科的基础。
结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。
动载荷是指随时间而改变的载荷。
在动载荷作用下,结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。
由于涉及时间因素,结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。
结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。
现代工程中大量使用细长型和薄型结构,如细杆、薄板和薄壳。
它们受压时,会在内部应力小于屈服极限的情况下发生失稳(皱损或曲屈),即结构产生过大的变形,从而降低以至完全丧失承载能力。
大变形还会影响结构设计的其他要求,例如影响飞行器的空气动力学性能。
结构稳定理论中最重要的内容是确定结构的失稳临界载荷。
弹性力学也称弹性理论,主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移,从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。
在研究
对象上,弹性力学同材料力学和结构力学之间有一定的分工。
材料力学基本上只研究杆状构件;结构力学主要是在材料力学的基础上研究杆状构件所组成的结构,即所谓杆件系统;而弹性力学研究包括杆状构件在内的各种形状的弹性体。
弹性力学所依据的基本规律有三个:变形连续规律、应力-应变关系和运动(或平衡)规律,它们有时被称为弹性力学三大基本规律。
弹性力学中许多定理、公式和结论等,都可以从三大基本规律推导出来。
求解一个弹性力学问题,就是设法确定弹性体中各点的位移、应变和应力共15个函数。
从理论上讲,只有15个函数全部确定后,问题才算解决。
但在各种实际问题中,起主要作用的常常只是其中的几个函数,有时甚至只是物体的某些部位的某几个函数。
所以常常用实验和数学相结合的方法,就可求解。
在各向同性线性弹性力学中,为了求得应力、应变和位移,先对构成物体的材料以及物体的变形作了五条基本假设,即:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、完全弹性假设和小变形假设,然后分别从问题的静力学、几何学和物理学方面出发,导得弹性力学的基本方程和边界条件的表达式。
假定物体是连续的,就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。
假定物体是完全弹性的,就是假定物体完全服从胡克定律——应变与引起该应变的那个应力分量成比例。
假定物体是均匀的,就是整个物体是由同一材料组成的。
假定物体是各向同性的,就是物体内一点的弹性在所有各个方向都相同。
假定位移和形变是微小的。
材料力学、结构力学、弹性力学都是都受力物体在一定的外界作用下会发生怎样的变化的研究。
研究时,均在一定的假设之下,虽然在现实中不存在,但是是在现实生活的基础之上演变而来,对现代社会的发展起着决定性的作用。
弹性力学与所学其他力学的异同
相同点:弹性力学的任务和材料力学、结构力学的任务一样,是分析各种结构物或其构件在弹性阶段的应力和位移,校核它们是否具有所需的强度和刚度,并寻求或改进它们的计算方法。
不同点:
1.研究的对象不同
材料力学主要研究杆件;结构力学研究杆系结构;弹性力学主要研究各种形状的弹性体。
2.研究问题的方法不同
1)弹性力学研究问题时,在弹性体区域内必须严格考虑静力学、几何学和物理学三方面条件,在边界上严格考虑受理条件或约束条件,由此建立微分方程和边界条件,得出较精确的解答。
2)材料力学虽然也考虑这几方面的条件,但不是十分严格的。
常引用近似的计算假设来简化问题,得出的是近似的解答。
3.解决问题的范伟不同
1)弹性力学不仅解决杆件问题,而且还能解决圆孔附近的应力集中问题以及平面体、空间体、板和壳问题。
2)材料力学通常只能解决杆件问题。
4.分析问题的方法不同
1)材料力学通常只采用平面截面法
2)弹性力学常采用分立体方法,即在物体内部取微分进行分析。