一、材料力學(xué)的基本概念

（一)載荷

1、概念：通常指施加于物體或某種結(jié)構(gòu)上的外力，或某種能引起物體結(jié)構(gòu)內(nèi)力的非力學(xué)因素稱為載荷。

2、分類:

（1)靜載荷：載荷由0漸增至某一值后不再改變，物體各部分不產(chǎn)生加速度或加速度很小可忽略。例如慢起倒立時(shí)，作用在手臂上的載荷。

(2)動(dòng)載荷：使物體整體或某些部分產(chǎn)生顯著加速度的載荷。又可分為沖擊載荷和交變載荷。

①?zèng)_擊載荷：物體在載荷的作用下，速度在極短時(shí)間內(nèi)變化很大。此時(shí)的載荷稱為沖擊載荷。如網(wǎng)球、乒乓球拍擊球、踏跳等。

②交變載荷：隨時(shí)間作周期改變并多次重復(fù)地作用在物體上的載荷。（重復(fù)次數(shù)可達(dá)幾十萬(wàn)次或幾百萬(wàn)次），如馬拉松跑時(shí)作用在運(yùn)動(dòng)員雙腿骨骼上的載荷。

3、載荷的表現(xiàn)形式：

（1）拉伸載荷

（2）壓縮載荷

（3）彎曲載荷

（4）剪切載荷

（5）扭轉(zhuǎn)載荷

（6）復(fù)合載荷。

（二）應(yīng)變與應(yīng)力

1、應(yīng)變：物體在受到外力作用時(shí)，單位長(zhǎng)度所產(chǎn)生的伸長(zhǎng)或縮短或單位角度的變化叫做相對(duì)變形或應(yīng)變。

(1)具體表現(xiàn)為物體的尺寸和幾何形狀的改變。

(2)其本質(zhì)是在外力作用下，物體任意兩點(diǎn)間的距離和任意兩直線或兩平面的夾角發(fā)生改變。

2、應(yīng)力：物體單位面積上內(nèi)力的大小。

（1)內(nèi)力：由于外力作用而引起的固體內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間相互作用力的改變量。

(4)任意方向的內(nèi)力都可正交分解為垂直截面的法向分力和截面內(nèi)的切向分力。(分別用△N和AT表示）

（5）應(yīng)力的單位是：工程中kg/cm2，國(guó)際單位kg/mm2，N/m2(帕Pa)

3、應(yīng)力一應(yīng)變曲線：

應(yīng)力一應(yīng)變曲線描述了應(yīng)變過(guò)程中應(yīng)力的變化過(guò)程。即應(yīng)力隨應(yīng)變的改變量而變化的情況。(以拉伸實(shí)驗(yàn)為例，可分為四個(gè)階段）

（1)彈性階段：卸載后，變形能完全恢復(fù)的階段。即發(fā)生彈性形變的階段。特點(diǎn)是：彈性形變，應(yīng)力一應(yīng)變符合虎克定律。

（2）屈服階段：在載荷作用下，形變繼續(xù)增加而應(yīng)力并不增加的階段。特點(diǎn)是：時(shí)間較短，卸載后不再恢復(fù)原狀，稱為殘余變形或塑性變形。

（3)強(qiáng)化階段：屈服階段后繼續(xù)加載，物體抗變形能力又有所恢復(fù)的階段。特點(diǎn)：是加載時(shí)應(yīng)力繼續(xù)增加，卸載后形變僅能恢復(fù)到屈服階段。

（4）頸縮階段：強(qiáng)化階段后，應(yīng)力隨變形的增加而下降，直至試件斷裂。特點(diǎn)是變形加大，應(yīng)力減小，物體被破壞。

（三）粘彈性：

1、粘彈性：彈性材料的力學(xué)性質(zhì)和粘性材料力學(xué)性質(zhì)相結(jié)合的一種力學(xué)性質(zhì)。

（1)彈性材料的力學(xué)性質(zhì)是應(yīng)力與應(yīng)變成正比，材料能保持固定形狀，在外力作用時(shí)，外力功轉(zhuǎn)換為彈性能。

(2)粘性材料一般為流體，無(wú)固定形狀，在外力作用下，外力功能轉(zhuǎn)換為分子熱消耗了。

（3）生物固體材料如骨、軟骨、肌肉、血管壁、皮膚等都具有粘彈性。

2、粘彈性材料的力學(xué)特性：

（1)物體突然發(fā)生應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變保持一定，則相應(yīng)的應(yīng)力將隨時(shí)間的增加而下降，稱應(yīng)力松馳。(如肌肉的松馳）

（2）若應(yīng)力保持一定，物體的應(yīng)變隨時(shí)的增加而增大，稱蠕變。

（3）加載時(shí)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線與卸載時(shí)應(yīng)力一應(yīng)變曲線不重合，稱為滯后。