材料力學的案例
彈性力學對材料力學的批判與繼承 附彈性力學教程王敏中下載
相對應的，彈性力學借助于微元體，可以求出彈性體任意點的應力、應變和位移，那么，這些解對應于材料力學的工程目標，應力、應變解可用于分析彈性體的強度問題，應變和位移可以分析彈性體的剛度問題，應力可以分析彈性體的穩(wěn)定性問題，也就是說彈性力學與材料力學具有相同的工程目標。
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材料力學所涉及的內(nèi)容分屬于兩個學科：
固體力學 (solid mechanics)，即研究物體在外力作用下的應力、變形和能量，統(tǒng)稱為應力分析 (stress analysis)。但是，材料力學又不同于固體力學，材料力學所研究的僅限于桿類物體，例如桿、軸、梁等。
材料科學 (materials science) 中的材料的力學行為 (behaviors of materials)，即研究材料在外力和溫度作用下所表現(xiàn)出的力學性能 (mechanical properties) 和失效 (failures) 行為。但是，材料力學所研究的僅限于材料的宏觀力學行為，不涉及材料的微觀機理。
力學特性是指在外力作用下材料變形與所受外力之間的關(guān)系，以及材料抵抗變形和破壞的能力，這些力學特性均需通過材料試驗確定。
以上兩方面的結(jié)合，使材料力學成為工程設計 (engineering design) 的重要組成部分，即設計出桿狀構(gòu)件或零部件的合理形狀和尺寸，以保證它們具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。
展開 再讀材料力學（機械行業(yè)最重要的力學之一）
一般來說，力學學科都有明顯的實用背景，所以說，力學學科的任務通常也是很明確的。
材料力學的任務的關(guān)鍵詞有三個：強度，剛度，穩(wěn)定性。
對于強度，目前主流的強度理論還是材料強度理論，也就是說，結(jié)構(gòu)的強度是以結(jié)構(gòu)材料強度特性來評價的，而材料強度特性通常是用應力來描述的。所以，分析結(jié)構(gòu)的強度，實質(zhì)就是求解結(jié)構(gòu)的應力水平，并且將這個應力與結(jié)構(gòu)材料允許應力進行對比，最簡單的對比方式，就是安全系數(shù)法，這也是材料力學的主流方法。
分析結(jié)構(gòu)的剛度，實質(zhì)就是求解結(jié)構(gòu)的變形。對于變形，有兩個尺度，或者稱為兩個視角，一個是微觀視角，稱為應變，即正應變（線應變）和切應變（角應變），描述對象是微元體，適用范圍不限于材料力學；還有一個是宏觀視角，在材料力學中，桿件的變形有四個基本形式，拉壓，剪切，扭轉(zhuǎn)以及彎曲。對于材料力學的剛度問題，評價對象顯然是宏觀變形。
關(guān)于微觀和宏觀視角，可以再補充幾句。宏觀視角下，有外力（可以分為集中力，分布力以及體積力，也可以分為拉壓力和剪力，扭矩和彎矩），有內(nèi)力（可以分為拉壓力和剪力，扭矩和彎矩）。微觀視角下，內(nèi)力可以分為正應力和切應力，應力是二階張量，既和位置有關(guān)，也和截面方向有關(guān)。宏觀外力很直觀，微觀應力雖然不直觀，但通過宏觀外力可以比較容易的理解和把握微觀應力。宏觀變形很直觀，微觀應變并不直觀，通過宏觀變形也可以理解好微觀應變，尤其切應變的理解值得一提，想象截面（切應力截面）上有兩條斜線構(gòu)成一個角度（可以是直角也可以不是），角度的一條斜線在該截面上，另一條斜線在對應截面上，兩個截面有相對運動，斜角大小也隨之發(fā)生變化。讀者可以用這個方法來想象扭轉(zhuǎn)變形和剪切變形。
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拉壓和剪切的強度和剛度問題，求解方法簡單，故略。
展開 大話CAE | （五）材料力學的困惑（1）
要了解該技術(shù)，我們可以從材料力學的局限性談起。材料力學主要以單根桿件為基礎，研究其強度，剛度，穩(wěn)定性問題。對于理想桿件發(fā)生的四種基本變形和組合變形，可以使用材料力學的研究成果來對其進行設計和校核。但實際工程結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的，對于一個實際桿件結(jié)構(gòu)，用材料力學的計算方法來計算，會遇到很多挑戰(zhàn)，下面舉例說明。
如下圖所示的懸臂梁，在中間施加一個豎直向下的集中力P，要考察該梁的強度問題。使用材料力學的方法解決該問題是容易的。可以首先繪制出內(nèi)力圖，然后得到危險截面，接著在危險截面上找到危險點，根據(jù)該危險點的應力不要超過允許應力，就可以進行強度設計。
然而實際的結(jié)構(gòu)總是比上圖要復雜一些。在實際結(jié)構(gòu)中，為了加強剛性，通常會增加支撐，如下圖。直觀的看，此時結(jié)構(gòu)的剛性顯然會提高，但是它給求解帶來了麻煩。因為此梁左邊是固定端，有3個約束力的未知數(shù)，右邊有1個約束力的未知數(shù)，這樣一共是4個約束力的未知數(shù)，但是根據(jù)理論力學，該梁只能列出3個獨立的平衡方程，所以是不能求出所有的未知反力的。
不能求出所有的未知反力，這導致無法求內(nèi)力。因為內(nèi)力是用截面法，對某一段列平衡方程得到的。外力不知道，內(nèi)力就沒有辦法得到。不能得到內(nèi)力，則不知道危險截面，從而不知道危險應力是多少，進行強度計算就成為空中樓閣。
上述問題在材料力學里面稱為超靜定問題。為了解決上述困境，材料力學使用了所謂的力法。力法的基本思路如下。
首先，把右邊的滾動支座用一個向上的集中力F來取代如下圖。因為滾動支座本來就是提供一個支持力的作用，所以這種取代并無問題。
一旦取代以后，按照疊加法，該圖可以分解為下面兩種情況的疊加。
在第一種情況下，只有集中力P作用，在第二種情況下，只有集中力F作用。顯然，我們可以使用材料力學求變形的方式，由P求出Y1，由F求出Y2.這就是說，Y1是P的函數(shù)，而Y2是F的函數(shù)。
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復合材料力學分析的三個方法
文 / 蘇格拉偉
對于復合材料的力學分析和研究大致可分為材料力學和結(jié)構(gòu)力學兩大部分，習慣上把復合材料的材料力學部分稱為復合材料力學，而把復合材料結(jié)構(gòu)(如板、殼結(jié)構(gòu))的力學部分稱 為復合材料結(jié)構(gòu)力學，有時這兩部分也統(tǒng)稱為復合材料力學。復合材料的材料力學部分按采用力學模型的精細程度可分為細觀力學和宏觀力學兩部分，下面分別說明這三種力學分析方法的基本特點。
1. 細觀力學
它從細觀角度分析組分材料之間的相互作用來研究復合材料的物理力學性能。它以纖維和基體為基本單元，把纖維和基體分別看成是各向同性的均勻材料，根據(jù)材料纖維的幾何形狀和布置形式、纖維和基體的力學性能、纖維和基體之間的相互作用(有時應考慮纖維和基體之 間界面的作用)等條件，來分析復合材料的宏觀物理力學性能。這種分析方法比較精細但相當復雜，目前還只能分析單層材料在簡單應力狀態(tài)下的一些基本力學性質(zhì)，例如材料主軸方向的彈性常數(shù)及強度。
此外，由于實際復合材料纖維形狀、尺寸不完全規(guī)則和排列不完全均勻，制造工藝上的差異和材料內(nèi)部存在空隙、缺陷等，細觀力學分析方法還不能完全考慮材料的實際情況，需進一步研究。以細觀力學分析復合材料性質(zhì)，在復合材料力學的學科范圍內(nèi)是不可缺少的重要組成部分，它對研究材料的破壞機理、提高復合材料性能、進行復合材料和結(jié)構(gòu)設計 將起到很大作用。
ANSYS和ABQAUS都可以建立復合材料細觀模型，進行相關(guān)的研究。
2. 宏觀力學
它從材料是均勻的假定出發(fā)，只從復合材料的平均表觀性能檢驗組分材料的作用來研究復合材料的宏觀力學性能。它把單層復合材料看成均勻的各向異性材料，不考慮纖維和基體的具體區(qū)別，用其平均力學性能表示單層材料的剛度、強度特性，可以比較容易地分析單層和疊層材料的各種力學性質(zhì)，所得結(jié)果較符合實際。宏觀力學的基礎是預知單層材料的宏觀力學性能，如彈性常數(shù)、強度等。
展開 《復合材料力學》
ISBN：730212986X
印次：1
紙張：膠版紙
字數(shù)：455000
版次：1
內(nèi)容提要：
本書全面系統(tǒng)地闡述了復合材料力學基礎、宏觀力學和細觀力學的基本理論、分析方法和結(jié)果，并介紹了混雜復合材料、智能復合材料，以及復合材料疲勞、斷裂和連接等眾多專題。內(nèi)容包括：復合材料概論，各向異性彈性力學基礎；單層復合材料的宏觀力學分析以及層合板剛度和強度的宏觀力學分析，復合材料力學性能實驗測定，濕熱效應，層合平板彎曲、屈曲和振動，若干專題；復合材料的有效性質(zhì)和均質(zhì)化方法，單層復合材料的細觀力學分析，復合材料的單夾雜問題，復合材料有效模量預測的近似方法，智能復合材料等。書中還附有習題和教學實驗指導書。
本書可供高等院校力學及相關(guān)的理工科專業(yè)本科生和研究生作為教材使用，還可供有關(guān)科技人員學習參考。
作者簡介：
沈觀林，男，1935年10月生，1953-1957年在清華大學土木系工業(yè)與民用建筑專業(yè)學習，1957-1959年上清華大學工程力學研究班，畢業(yè)后在工程力學系任教，清華大學教授。長期從事固體力學、復合材料力學、實驗力學教學和科研，獲國家教委科技進步二等獎（1993），參編的《實驗應力分析》、《振動量測與應變電測基礎》獲清華大學優(yōu)秀教材二等獎，等專著和教材。
展開 復合材料力學介紹—— 基本概念和分類 附復合材料力學文檔下載
引言
復合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質(zhì)的材料用物理和化學方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。
本系列大體上參考《復合材料力學》，沈觀林等著，清華大學出版社。
文章盡量少地牽涉數(shù)學公式，以概念和觀點為主，并在最后增加了一些案例，說明復合材料力學是如何進行分析的。
本人在復合材料力學分析的水平和經(jīng)驗水平有限，希望大家能一起學習討論。
基本概念
復合材料這個概念并不新鮮，人類很早就開始使用復合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復合材料。
復合材料從應用的角度大致可以分為2類：
功能復合材料，如導電、耐高溫燒蝕、磨阻等；
結(jié)構(gòu)復合材料，作為一種結(jié)構(gòu)件，具有高比強度或比剛度，我們這個系列主要討論的就是這類復合材料。
基本分類
結(jié)構(gòu)復合材料由基體材料和增強材料兩部分組成：
基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；
增強材料，核心作用，提供材料的剛度和強度。
復合材料相比金屬材料，復雜得多，具有很多特點，并且可設計。
展開 復合材料力學
復合材料力學
作者：沈觀林，胡更開 編著
出版社：清華大學出版社
出版日期：2006-9-1
ISBN：730212986X
字數(shù)：455000
印次：1
版次：1
紙張：膠版紙
內(nèi)容提要
本書全面系統(tǒng)地闡述了復合材料力學基礎、宏觀力學和細觀力學的基本理論、分析方法和結(jié)果，并介紹了混雜復合材料、智能復合材料，以及復合材料疲勞、斷裂和連接等眾多專題。內(nèi)容包括：復合材料概論，各向異性彈性力學基礎；單層復合材料的宏觀力學分析以及層合板剛度和強度的宏觀力學分析，復合材料力學性能實驗測定，濕熱效應，層合平板彎曲、屈曲和振動，若干專題；復合材料的有效性質(zhì)和均質(zhì)化方法，單層復合材料的細觀力學分析，復合材料的單夾雜問題，復合材料有效模量預測的近似方法，智能復合材料等。書中還附有習題和教學實驗指導書。
本書可供高等院校力學及相關(guān)的理工科專業(yè)本科生和研究生作為教材使用，還可供有關(guān)科技人員學習參考。
作者簡介
沈觀林，男，1935年10月生，1953-1957年在清華大學土木系工業(yè)與民用建筑專業(yè)學習，1957-1959年上清華大學工程力學研究班，畢業(yè)后在工程力學系任教，清華大學教授。長期從事固體力學、復合材料力學、實驗力學教學和科研，獲國家教委科技進步二等獎（1993），參編的《實驗應力分析》、《振動量測與應變電測基礎》獲清華大學優(yōu)秀教材二等獎，等專著和教材。
展開 [與大家分享]劉鴻文老師的材料力學經(jīng)典教材
這是一本非常經(jīng)典的材料力學教材，我找了好久才在網(wǎng)上找到。對于搞有限元分析，靈活運用ANSYS來說，學好材料力學是很有意義的。把這個經(jīng)典教材和大家分享，希望對大家有所幫助！
材料力學(劉鴻文)上.part1.rar
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材料力學(劉鴻文)下.rar
復合材料力學
復合材料力學1
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ANSYS與材料力學之扭轉(zhuǎn)（二）
掃描二維碼關(guān)注公眾號，一起聊聊力學和有限元那點兒事。
點點點，贊和在看都在這兒！
ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（五
）
ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（三）
通過正應力結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
①橫截面（α=0）上的正應力最大，為10MPa，與材料力學計算結(jié)果一致；
②斜截面（α=45）上的正應力為5MPa，與材料力學計算結(jié)果一致；
③平截面（α=90）上的正應力最小，為0MPa，與材料力學計算結(jié)果一致；
2.切應力
提取切應力的方式與正應力類似，此處不再贅述。在Solution中插入Shear Stress后，將其重命名為“0”，表示在截面0上的切應力；在Details of Shear Stress中將Scoping Method改為Surface，將Surface設置為0，將Origin 設為YZ Component（根據(jù)材料力學定義的切應力方向。我們知道，在一般的空間應力狀態(tài)中，有6個切應力分量，但由于切應力互等定理，獨立的切應力分量只有3個，此處提取的應該是τ
zy，讀者應特別注意），將Coordinate System設置為0。同理，分別插入名為“45”和“90”的斜截面45和平截面90上的Shear Stress。設置完成后，最后右擊Solution（B6），選擇Eevaluate All Results，提取結(jié)果。
①橫截面（α=0）上的切應力為0MPa，與材料力學計算結(jié)果一致；
②斜截面（α=45）上的切應力最大，為5MPa，與材料力學計算結(jié)果一致；
③平截面（α=90）上的切應力為0MPa，與材料力學計算結(jié)果一致；
至此，該例題講解完畢。
展開 ANSYS與材料力學系列教程之扭轉(zhuǎn)（一）
與材料力學解法（存在數(shù)據(jù)四舍五入的誤差）得到的結(jié)果完全一致。
歡迎大家評論轉(zhuǎn)發(fā)支持！掃描二維碼關(guān)注公眾號，一起聊聊力學和有限元那點兒事。
材料力學（劉鴻文）
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君莫粉絲答疑：復合材料力學及Abaqus復合材料分析答疑（長期有效）
平時，每天都有很多讀者發(fā)來微信消息咨詢有關(guān)復合材料力學分析方面的問題，因時間靜力有限，不能逐一答復。為了答謝廣大粉絲對君莫的支持，特推出讀者答疑活動，每周末開展復合材料力學以及Abaqus復合材料分析相關(guān)的答疑交流活動。
活動時間：長期展開，選擇周內(nèi)或周末晚上開始，具體時間將在微信群或者QQ群中提前通知
參與條件：君莫文章讀者，視頻課程讀者以及參加過線下培訓的學員均可以參與。
答疑范圍：復合材料力學、Abaqus復合材料分析、復合材料強度理論、Abaqus子程序開發(fā)、Abaqus python二次開發(fā)等。
特殊說明：每期討論時間約1-2個小時，根據(jù)問題多少適當調(diào)整，有需要答疑者請?zhí)崆皽蕚浜脝栴}，以word文檔形式提交，文檔中請盡量將背景、問題點、關(guān)注點描述清楚，因時間有限，每一期僅選擇有代表性的問題進行講解，答疑活動僅限于為大家提供解決方案和思路，不涉及具體的建模或編程操作。
本活動長期開展，有意參與者請?zhí)砑游⑿舖ech_of_comps，備注“讀者答疑”。
再次感謝各位讀者對君莫的關(guān)注與支持。
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