1、材料力学在生活中应用资料力学在生活中的应用工程力学系别 ：专业 ：姓名 ：学号 ：班级 ：工程力学在资猜中的应用在我们所学习的孟凡深版工程力学中的绪论谈到工程力学包含理论力学的静力学和资料力学的有关内容，是研究物体机械运动的一般规律和有关构件的强度、刚度、稳固性理论的科学，是一门理论性和实践性都较强的专业基础课。工程力学是研究有关物质宏观运动规律， 及其应用的科学。工程力学提出问题，力学的研究成就改良工程设计思想。 从工程上的应用来说，工程力学包含：质点及 刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。人类对力学的一些基来源理的认识，向来能够追忆到史前时代。在中国古代及古希腊的著作
2、中，已有对于力学的表达。但在中世纪从前的建筑物是靠经验建筑的。1638 年 3 月伽利略第一版的著作对于两门新科学的讲话和数学证明被以为是世界上第一本资料力学著作，但他对于梁内应力分布的研究仍是很不行熟的。纳维于 1819 年提出了对于梁的强度及挠度的完好解法。 1821 年 5月 14 日，纳维在巴黎科学院宣读的论文 在一物体的表面及其内部各点均应建立的均衡及运动的一般方程式 ，这被以为是弹性理论的首创。后来， 1870 年圣维南又发布了对于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。早在中国春秋战国期间( 公元前 5前 4世纪），墨翟就在墨经中表达过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧
3、拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。 1929 年，美国的宾厄姆提议建立流变学学会，这门学科才遇到了广泛的重视。它分实验研究和理论剖析与计算两个方面。但二者常常是综合运用，相互促进。工程力学：包含实验力学，构造查验，构造试验剖析。模型试验分部分模型和整体模型试验。构造的现场测试包含构造构件的试验及整体构造的试验。实验研究是考证和发展理论剖析和计算方法的主要手段。构造的现场测试还有其余的目的：1.考证构造的机能与安全性能否切合构造的计划、设计与施工的要求；2.对构造在使用阶段中的健全性的判定，并获取维修及加固的资料。构造理论剖析的步骤是第一确立计算模型，而
4、后选择计算方法。固体力学包含资料力学、构造力学、弹性力学、塑性力学、复合资料力学以及断裂力学等。特别是前三门力学在土木建筑工程上的应用宽泛，习惯上把这三门学科统称为建筑力学，以表示这是一门使劲学的一般原理研究各样作用对各样形式的土木建筑物的影响的学科。土力学在二十世纪早期即逐淅形成，并在 40 年月此后获取了快速发展。在其形成以及发展的早期， 泰尔扎吉起了重要作用。 岩体力学是一门年青的学科， 二十世纪 50 年月开始组织专题学术议论，后来并已由对拥有不连续面的硬岩性质的研究扩展到对软岩性质的研究。岩体力学是以工程力学与工程地质学两门学科的交融而发展的。从十九世纪到二十世纪前半期，连续体力学的
5、特色是研究各个物体的性质，如梁的刚度与强度，柱的稳固性，变形与力的关系，弹性模量，粘性模量等。这一期间的连续体力学是从宏观的角度，经过实验剖析与理论剖析，研究物体的各样性质。它是由质点力学的定律推行到连续体力学的定律，因此自然也出现一些矛盾。于是鉴于二十世纪前半期物理学的进展 ，并以现代数学为基础，出现了一门新的学科理性力学。 1945 年，赖纳提出了对于粘性流体剖析的论文， 1948 年，里夫林提出了对于弹性固体剖析的论文，逐渐确立了所谓理性连续体力学的新系统。跟着构造工程技术的进步，工程学家也同力学家和数学家相同对工程力学的进步做出了贡献。如在桁架发展的早期并无剖析方法，到 1847 年，
6、美国的桥梁工程师惠普尔才发布了正确的桁架剖析方法。电子计算机的应用，现代化实验设施的使用，新式资料的研究，新的施工技术和现代数学的应用等，促进工程力学日异月新地发展。质点、质点系及刚体力学是理论力学的研究对象。所谓刚体是指一种理想化的固体，其大小及形状是固定的，不因外来作用而改变，即质点系各点之间的距离是绝对不变的。理论力学的理论基础是牛顿定律，它是研究工程技术科学的力学基础。在二十世纪 50 年月后期，跟着电子计算机和有限元法的出现，渐渐形成了一门交错学科即计算力学。计算力学又分为基础计算力学及工程计算力学两个分支 ，后者应用于建筑力学时，它的四大支柱是建筑力学、失散化技术、数值剖析和计算机
7、软件。其任务是利用失散化技术和数值剖析方法，研究构造剖析的计算机程序化方法，构造优化方法和构造剖析图像显示等。如按使构造产生反响的作用性质分类，工程力学的很多分支都能够 再分为静力学与动力学。比如构造静力学与构造动力学，后者主要包含：构造振动理论、颠簸力学、构造动力稳固性理论。因为施加在构造上的外力几乎都是随机的，而资料强度在实质上也拥有非确立性。跟着科学技术的进步， 20 世纪 50 年月以来，概率统计理论在工程力学上的应用愈益宽泛和深入，并且渐渐形成了新的分支和方法，如靠谱性力学、概率有限元法等。在人们运用资料进行建筑、工业生产的过程中，需要对资料的实质蒙受能力和内部变化进行研究，这就催生
8、了资料力学。运用资料力学知识能够剖析资料的强度、刚度和稳固性。资料力学还用于机械设计使资料在相同的强度下能够减少资料用量，优化构造设计，以达到降低成本、减少重量等目的。在资料力学中，将研究对象被看作平均、连续且拥有各向同性的线性弹性物体。但在实质研究中不行能会有切合这些条件的资料，所以须要各样理论与实际方法对资料进行实验比较。 包含两大多数： 此中一部分是资料的力学性能 （或称机械性能）的研究，并且也是固体力学其余分支的计算中必不行缺乏的依照；另一部分是对杆件进行力学剖析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆 ( 见柱和拱 ) 、受曲折（有时还应试虑剪切）的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力
9、、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在办理详细的杆件问题时，依据资料性质和变形状况的不一样，可将问题分为三类：1.线弹性问题。在杆变形很小，并且资料听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。对这种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独自作用下杆件的变形 ( 或内力 ) ，而后将这些变形（或内力）叠加，进而获取最后结果。2几何非线性问题。若杆件变形较大，就不可以在原有几何形状的基础上剖析力的均衡，而应在变形后的几何形状的基础长进行剖析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系
10、，这种问题称为几何非线性问题。3.物理非线性问题。在这种问题中，资料内的变形和内力之间（如应变和应力之间）不知足线性关系，即资料不听从胡克定律。在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理无效。解决这种问题可利用卡氏第必定理、克罗蒂恩盖塞定理或采纳单位载荷法等。在很多工程构造中，杆件常常在复杂载荷的作用或复杂环境的影响下发生破坏。比如，杆件在交变载荷作用下发生疲惫损坏 , 在高温恒载条件下因蠕变而损坏 , 或受高速动载荷的冲击而损坏等。这些损坏是使机械和工程构造丧失工作能力的主要原由。所以，资料力学还研究资料的疲惫性能、蠕变性能和冲击性能。工程力学在资料等中的应用十分宽泛。大到机械中的各样机器
11、，建筑中的各个构造，小到生活中的塑料食品包装，很小的日用品。各样物品都要切合它的强度、刚度、稳固性要求才能够安全、正常工作，所以资料力学就显得尤其重要。生活中机械常用的连结件，如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形，在设计时应主要考虑其剪切应力。汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。火车轴、起重机大梁的变形均属于曲折变形。有些杆件在设计时一定同时考虑几个方面的变形，如车床主轴工作时同时发生扭转、曲折及压缩三种基本变形；钻床立柱同时发生拉伸与曲折两种变形。利用工程力学中卸载与在加载规律得出冷作硬化现象，工程中常利用其原理以提升资料的承载能力，比如建筑用的钢筋与起重的链条
12、，但冷作硬化使资料变硬、变脆，是加工发生困难，且易产生裂纹，这时应采纳退火办理，部分或所有地资料的冷作硬化效应。在生活中我们用的好多包装袋上都会剪出一个小口，其原理就用到了资料力学的应力集中，使里面的食品便于扯开。可是工程设计中要特别注意减少构件的应力集中。在工程中，静不定构造获取宽泛应用，如桁架构造。静不定问题的另一重要特色是，温度的变化以及制造偏差也会在静不定构造中产生应力，这些应力称为热应力与预应力。为了防止出现过高的热应力，蒸汽管道中有时设置伸缩节，钢轨在两段接头之间预留必定量的空隙等等，以削弱热膨胀所受的限制，降低温度应力。在工程中实质中，常利用预应力进行某些构件的装置，比如将轮圈套
13、装在轮毂上，或提升某些构件承载能力，比如预应力混凝土构件。螺旋弹簧是工程中常用的机械部件，多用于缓冲装置、控制机构及仪表中，如车辆上的缓冲弹簧，发动机进排气阀与高压容器安全阀中的控制弹簧，弹簧称中的测力弹簧等。生活中好多构造或构件在工作时，对于曲折变形都有必定的要求。一类是要求构件的位移不得超出必定的数值。比如行车大批在起吊重物时，若其曲折变形过大，则小车行驶时就要发生振动；若传动轴的曲折变形过大，不单会使齿轮很好地啮合，还会使轴颈与轴承产生不平均的磨损；输送管道的曲折变形过大，会影响管道内物料的正常输送，还会出现积液、积淀和法兰联合不密等现象；造纸机的轧辊，若曲折变形过大，会生产出来的纸张薄
14、厚不平均，称为废品。另一类是要求构件能产生足够大的变形。比如车辆钢板弹簧，变形大可减缓车辆所遇到的冲击；又如继电器中的簧片，为了有效地接通和断开电源，在电磁力作用下一定保证触电处有足够大的位移。此刻我们详细看看几个有关的生动案例： 第一个例子发生于 1912年 4 月 14 日晚，从英国的南安普敦首航美国纽约的“泰坦尼克”号撞上了一座巨大的冰山而沉入海底。 多年来，科学家们向来在找寻此次有名海难的原由 最近，美国的一个大海法医专家小组在获取初步的凭证后以为，除了船速太快之外，这艘船的铆钉质量太差可能是致使这场海难的主要原由。当时冰山不是直接撞在“泰坦尼克”号上的，而是与船体相擦，冰山的尖刀与船
15、壳钢板相擦，钢板遇到强盛的剪切与挤压应力在船壳遇到冰山挤压时，壳体钢板间的铆钉蒙受了极大的剪切应力。这样，即便船体钢板质量再好，但铆钉资料不可以抗高剪切应力也会造成相同的断裂结果检查发现，船上铆钉的资料力学性能试验数据是在室温下做的，而这些铆钉因为内在质量的原由，它在零度以下的损坏应力要远低于室温下的损坏应力。所以，铆钉蒙受的高剪切应力造成船体裂痕，且长达 6 个船舱。而按设计，假如海水仅进入 4 个船舱，船是不会淹没的，但在 6 个船舱都进满水后，船体的头尾失掉了均衡，头重尾轻，船体尾部翘起引起船从中间曲折断裂，最后沉入大西洋底。此外，一个例子发生于 1984 年的中国一大型钢厂从西欧某国引
16、进价值 2 千多万元人民币的精细锻压机发生曲轴断裂经过钢厂的工程技术人员和高校的力学工作者共同努力，找到了事故原由：曲轴的曲折处过渡圆角尺寸过小，造成局部应力集中；加上该处资料微观组织上的加工缺点 ( 表面上的渺小刀痕 ) ，在交变载荷作用下。最后致使曲轴断裂。因为我方供给了无可反驳的试验和数值计算结果，最后获取了外商全额补偿。还有就是于 1954 年，英国国外航空企业的两架“彗星”号大型喷气式客机接连出事，经过对飞机残骸的打捞剖析发现，出事的原由是因为气密舱窗口处铆钉孔边沿的渺小裂纹发展所致，而这个铆钉孔的直径仅为 3175 mml J 。 1984年，中国一大型钢厂从西欧某国引进价值 2
17、千多万元人民币的精细锻压机发生曲轴断裂经过钢厂的工程技术人员和高校的力学工作者共同努力，找到了事故原由：曲轴的曲折处过渡圆角尺寸过小，造成局部应力集中；加上该处资料微观组织上的加工缺点 ( 表面上的渺小刀痕 ) ，在交变载荷作用下。最后致使曲轴断裂因为我方供给了无可反驳的试验和数值计算结果，最后获取了外商全额补偿。资料力学在生活中相同有很重要的作用。尼龙绳是使用合成纤维尼龙制成的绳索，是在使用的所有绳索里应用最宽泛的。它是最好的汲取冲击负荷的绳索，尼龙绳拥有优秀的耐磨性，并且拥有优秀的抗紫外线阳光恶化的能力，被称为“紫外线稳固”绳。玻璃钢安全帽以不饱和特种聚脂树脂和无碱高强度玻璃纤维布为原料
18、, 采纳现代化的工艺方法和严格的检测手段研制而成 , 该产品拥有强度高 , 绝缘性能好 , 耐高温 , 耐水、酸、碱、油及化学腐化等特色。合用于矿山、石油化工、冶炼、高温等多种行业。玻璃钢安全帽有很多长处，轻质高强，耐腐化性能好，电性能好，热性能优秀，工艺性优秀。看作业人员头部遇到坠落物的冲击时，利用安全帽帽壳、帽衬在瞬时先将冲击力分解到头盖骨的整个面积上，而后利用安全帽各部位缓冲构造的弹性变形、塑性变形和同意的构造损坏将大多数冲击力汲取，使最后作用到人员头部的冲击力降低到 4900N 以下，进而起到保护作业人员的头部的作用。安全帽的帽壳资料对安全帽整体抗击性能起重要的作用。生活中随地可见工程力学在资料的应用，它与我们的生活息息有关。工程力学它是一门十分重要的学科，而我们作为学习者需要一双擅长发现的眼睛去探究生活中的力学，正因这样，我们所需要去做的就是娴熟掌握工程力学的知识才能理解此中的各样神秘。工程力学让我们理解了好多从前生活中经常所碰到的一些不可以理解理解的各样详细或抽象的问题。所以，我们从学习工程力学中也受益无穷，而工程力学也是学习生活中所碰到的各个方面必需基础，同时在对于我们此后的学习工作以及生活是特别重要的。毕竟，生活中到处充满了简单或是高深的工程力学识题，经过学习以及深入研究我们便能够精通很多详细现象，进而做到真真实正所谓到处留意皆学识。
