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材料力学的研究对象?

77 2022-09-30 09:45

在大学本科时候学习一门叫做简明力学的课程,我当时对其中的三个板块:
1,静力学
2,运动学
3,动力学
在后来我发现在运动学和动力学在大学期间学的很少,基本上局限于静力学,然后就学了一堆力学课程,最厉害三大力学课程理论力学,材料力学,结构力学。可以发现三大力学课程中弹性力学被强调的很少(也学习过简单二维的弹性力学)。
首先,从宏观的角度讲,三大力学研究的对象相对来说较为宏观一点,比如杆件,桁架。但是别人会说弹性力学的对象也是板和壳,也挺宏观的。但是还是有区别的:
但是随着学习,我发现材料力学中所需要求解的量基本为:轴力,扭矩,弯矩,剪力,形变(总应变量)和应力应变(更多的是材料力学在破坏理论方面的应用,已经聚焦于某个位置和点的应力和形变,开始进入微观micro)
在学习材料力学中,我发想我用到最多就是截面法,截面法在材料力学中应用非常广泛,但是意味着截面法的分析思路是:将杆件作为一个整体,或者杆件的局部作为一个整体。

这就是我认为的较为宏观的意思。

作为对比,弹性力学,在应用的时候,多先假设应力张量和应变张量,


首先通过本构方程构建微观物理量(应力和应变),
然后连接宏观物理量(轴力,扭矩,弯矩,剪力),
最后通过3大基本方程链接:平衡方程,几何方程,本构方程建立同一关系,平衡方程就是静力学中要求力和力矩平衡;几何方程是因为要加上物体是连续介质的假设,来满足变形协调关系;本构及时应力应变之间物理关系。
在结合边界条件(力边界和位移边界),进行方程求解。
所以材料力学是宏观角度,弹性力学是微观角度,这个是其中我自己学习的心得。这也算是两者之间的区别吧
那么两者之间的联系在于,材料力学更为基础,是弹性力学基础课程。

首先,学习材料力学之后,对以上提到的概念(应力应变之类)建立非常重要,同时也知道材料力学的简化条件更多,比如最常用的杆件和桁架,但是实际上大部分的物体的材料和几何形状更为复杂,这时候有了材料力学的概念,对更复杂的结构和力学分析打好基础。在研究生阶段,会有一门课程弹塑性力学,这个就是力学进阶学习。同时大部分的工科都会学习有限元,有限元这个基本可以看作弹塑性力学的进阶。当然,力学这块的太过高深和庞杂,作为非力学专业的学生,也认识不够深刻。同时我认为工科基本上是建立在数学和力学的基础上的,在我看来很多问题求解是在太过于复杂,计算机带来了很大的便利,那么数学在分析和计算上的重要性毋庸置疑。