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工程力学在材料中的应用论文翻译服务

---- - 系别 ： 化学与材料工程系 专业 ： 无机非金属材料工程 姓名 ： 盛竹青 学号 ： 1103031030 班级 ： 11 级无机非工程一班 ---- - 工程力学在材料中的应用 首先要了解什么叫工程力学，工程力学是干什么的？ 工程力学一般包括理论力学的静力学和材料力学的有关内容，是研究物体机械运动的一般规律和有关构建的强度、刚度、稳定性理论的科学，是一门理论性和实践性都较强的专业基础课。 这里我们只对工程力学在材料中应用进行讨论，即材料力学。 材料力学在生活中的应用十分广泛。大到机械中的各种机器建筑中的各个结构小到生活中的塑料食品包装很小的日用品。各种物件都要符合它的强度、刚度、稳定性要求才能够安全、正常工作所以材料力学就显得尤为重要。生活中机械常用的连接件如铆钉、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弯曲变形。有些杆件在设计时必须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、弯曲及压缩三种基本变形钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。 在20 世纪50 年代出现了一些极端条件下的工程技术问题所涉及的温度高达几千度到几百万度压力达几万到几百万大气压应变率达百万分之一亿分之一秒等。在这样的条件下介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。为了减少耗时费钱的实验工作需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质在一些力学问题中出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题出现一些远离平衡态的力学问题必须从微观分析出发以求了解耗散过程的高阶项由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现要求寻找一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的“配方”或预见新型材料力学性能的计算方法。在这样的背景条件下促使了工程力学的建立。工程力学之所以出现一方面是迫切要求能有一种有效的手段预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律另一方面是近代科学的发展特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚为从微观状态推算出宏观特性提供了可能 材料力学研究的主要问题是杆件的强度、刚度和稳定性问题，因此，制成杆件的物体就应该是变形固体，而不能像理论力学中那样认为是刚体。变形固体的变形就成为它的主要基本性质之一，必须予以重视。例如，在土建、水利工程中，组成水闸闸门或桥梁的个别杆件的变形会影响到整个闸门或桥梁的稳固，基础的刚度会影响到大型坝体内的应力分布；在机电设备中，机床主轴的变形过大就不能保证机床对工作的加工精度，电机轴的变形过大就会使电机的转子与定子相撞，使电机不能正常运转，甚至损坏等等。因此，在材料力学中我们必须把组成杆件的各种固体看做是变形固体．．．．。固体之所以发生变形，是由于在外力作用下，组成固体的各微粒的相对位置会发生改变的缘故。在材料力学中，我们要着重研究这种外力和变形之间的关系。大多数变形固体具有在外力作用下发生变形，但在外力除去后又能立刻恢复其原有形状和尺寸大小的特性，我们把变形固体的这种基本性质称为弹性．．，把具有这种弹性性质的变形固体称为完全弹性体．．．．．。若变形固体的变形在外力除去后只能恢复其中一部分，这样的固体称为部．分弹性体．．．．。部分弹性体的变形可分为两部分；一部分是随着外力除去 ---- - 而消失的变形，称为弹．性变形．．．；另一部分是在外力除去后仍不能消失的变形，称为塑性变形．．．．（残余变形或永久变形）。严格地说，自然界中并没有完全弹性体，一般的变形固体在外力作用下，总会是既有弹性变形也有塑性变形。不过，实验指出，像金属、木材等常用建筑材料，当所受的外力不超过某一限度时，可看成是完全弹性体。为了能采用理论的方法对变形固体进行分析和研究，从而得到比较通用的结论，在材料力学中，有必要根据固体材料的实际性质，进行科学的抽象假定，正像在理论力学中，可以把固体当做绝对刚体一样。这是因为真实固体的性质非常复杂，每一门科学都只能从某一角度来研究它，即只研究其性质的某一方面。为了研究上的方便，就有必要将那些和问题无关或影响不大的 次要因素加以忽略，而只保留与问题有关的主要性质。为此提出如下有关变形固体的基本假定。 连续均匀假定根据近代物力学的知识，组成固体的各微粒之间都存在着空隙，而并不是密实的、连续的；同时，真实固体的结构和性质也不是各处均匀一致的。例如，所有金属都是结晶体物质，具有晶体的结构，若在同一金属物体中取出几个小块，其大小和晶粒的大小差不多，则在几个晶粒内交接处所取出的小块的性质，显然与在一个晶粒内所取出的小块的性质不会相同。不过在材料力学中所研究物体的大小比晶体要大得多，从同一金属物体不同部分所取的任何小的试件里，都会包含着非常多的、排列错综复杂的晶粒。故在这些试件之间，由于个别晶粒性质不同所引起的差别，就忽略不计了。又如混凝土物体也有类似情况，在混凝土物体中，石块、砂子和水泥是混杂地固结在一起的，若只考虑个别的石块、砂子和水泥微粒，它们的性质是很不同的，但因一般混凝土建筑物的体积都比较大，我们从建筑物中取出的任一块混凝土试件，都必定会包含很多的石块、砂子和水泥在内，故可认为混凝土也是均匀材料。另外，对比组成固体的微粒大很多的物体来讲，考虑微粒间空隙的存在也是没有意义的。故可认为，材料是毫无空隙地充满在物体的整个几何容积中．，且物体的性质在各处都均匀一致的。 人类从长期生产、生活实践中不断制造和改造各种工具、建筑房屋，舟车工具等。这就不能不使用各种材料，从最初使用的天然材料：石、竹、木材等到后来使用的砖、铜、铁、水泥、塑料及各种合金等，并在长期使用过程中逐渐认识了材料的性能，并能结合构件受力特点正确使用材料。 当建筑物承受到外力的作用（或其它外在因素的影响）时，组成该建筑物的各杆件都必须能够正常地工作，这样才能保证整个建筑物的正常工作。为此，要求杆件不发生破坏。如建筑物的大梁断裂时，整个结构就无法使用。不破坏并不一定能正常工作，若杆件在外力作用下发生过大的变形，也不能正常工作。如吊车梁若因荷载过大而发生过度的变形，吊车也就不能正常行驶。又如机床主轴若发生过大的变形，则引起振动，影响机床的加工质量。此外，有一些杆件在荷载作用下，其所有的平衡形式可能丧失稳定性。例如，受压柱如果是细长的，则在压力超过一定限度后，就有可能明显地受弯。直柱受压突然变弯的现象称为丧失了稳定性。杆件失稳将造成类似房屋倒塌的严重后果。总而言之，杆件要能正常工作，必须同时满足以下三方面的要求：（1）不会发生破坏，即杆件必须具有足 ---- - 够的强度．．。（2）不产生过大变形，发生的变形能限制在正常工作许可的范围以内，即杆件必须具有足够的刚度．．。（3）不失稳，杆件在其原有形状下的平衡应保持为稳定的平衡，即杆件必须具有足够的稳定性．．．。这三方面的要求统称为构件的承载能力。一般来说，在设计每一杆件时，应同时考虑到以上三方面的要求，但对某些具体的杆件来说，有时往往只需考虑其中的某一主要方面的要求（例如以稳定性为主），当这些主要方面的要求满足了，其它两个次要方面的要求也就自动地得到满足。当设计的杆件能满足上述三方面的要求时，就可认为设计是安全的，杆件能够正常工作。一般说来，只要为杆件选用较好的材料和较大的几何尺寸，安全总是可以保证的，但这样又可能造成财力、人力和物力上的浪费，不符合经济原则。显然，过分地强调安全可能会造成浪费，而片面地追求经济可能会使杆件设计不安全，这样安全和经济就会产生矛盾。材料力学正是解决这种矛盾的一门科学。根据材料力学的知识，就能知道怎样在保证安全的条件下尽量地使杆件消耗最少的材料。也正是由于这种矛盾的不断出现和不断解决，才促使材料力学不断地向前发展。为了能既安全又经济地设计杆件，除了要有合理的理论计算方法外，还要了解杆件所使用材料的力学性能。固然有的材料的力学性能从有关手册中可以找到，但是有的情况下还必须自己测定，因此还必须掌握材料力学的试验技术。通过杆件的材料力学试验，一方面可以测定各种材料的基本力学性质；另一方面，对于现有理论不足以解决的某些形式复杂的杆件设计问题，有时也可根据试验的方法得到解决。故试验工作在材料力学中也占有重要的地位。综上所述，我们可得出如下结论：材料力学是研究杆件的强度、刚度和稳定性的学科，它提供了有关的基本理论、计算方法和试验技术，使我们能合理地确定杆件的材料和形式尺寸，以达到安全与经济的目的。 工程中为了对杆件进行设计，需要深入到杆件内部研究其内效应。当物体不受外力作用是，杆件内部分子之间保持一定距离，分子间的吸力与斥力相互平衡，此即为分子间的结合力，它使物体保持一定形状。当杆件受到外力作用时，相邻分子间的距离发生改变，分子间相互作用力也相应发生改变。这种杆件材料内部分子之间相互作用力的改变量称为附加内力，简称内力．．。由于物体在外力作用下，随着变形的产生，同时会有内力产生，这种内力又具有力图保持物体原状，抵抗变形的性质，故有时也称它为抗力．．。正如当我们用两手张拉一根橡皮棒时，手就感觉到一股相反方向的力作用一样。这个力就是橡皮棒的内力，即抗力。 利用材料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高材料的承受能力。 为什么我们能看到各式各样的铝合金廊子为什么我们身边的建筑样式各异为什么同样是钢铁不同的工具会有不同的用途在学习材料力学这门课程之前我一直天真的认为这些都是艺术是艺术家创造了这个世界创造了各种各样的工具又创造了各式各样的建筑。其实所有材料的使用都是严格遵循材料力学定理的材料不同相应的强度、硬度、韧性等性能不同这就决定了它们的不同使用场合决定了它们的构造。本文就以我身边的材料力学为实例通过简单抽象成力学模型分析受力特征与强度校核进而得到一些简单的结论。希望这篇论文能够与大家产生共鸣在日常生活中留心我们身边的材料力学的使用做到理论与实践相结合切实掌握这门课程。我们都知道纯铝这种金属材料是一种强度硬度都很低的材料加之我 ---- - 们国家铝矿稀少开采成本高虽然其韧性很好但是在很长一段时间里都不被广泛应用。后来铝镁合金的合成先是给国防事业带来了一次革命然后随着铝镁合金技术的成熟与成本的降低普通的百姓也开始喜欢上了这种材料因为它具有光亮的表面质量轻强度重量比高稳定性好吸震性好散热快抗静电等诸多优良特点。在这种大趋势下不但城市里各个高楼大厦使用铝合金门窗代替木门窗连我们小镇那些平房也都开始赶潮流了纷纷换了铝合金门窗封了铝合金的廊子。 §2.4 材料拉伸时的力学性能 三 卸载定律及冷作硬化 1、弹性范围内卸载、再加载  o a b c e f  P  e  s  b  2、过弹性范围卸载、再加载 d d  g h f  材料在卸载过程中应力和应变是线性关系，这就是卸载定律。 材料的比例极限增高，延伸率降低，称之为冷作硬化或加工硬化。 ---- - 布置，学了材料力学这门课程，我们不禁要提问了，窗格尺寸的极限是多么大才能保证支撑它的铝合金材料安全，不会变形？走在大街上，我们可以看到各式各样的廊子样式，可以看到大小不一的窗格 现在就将这个模型抽象出来，假设铝合金材料是空心铝管，厚度可以任意选择，屈服强度取 ，只受玻璃给的压力（设玻璃居中，由于给定一段铝合金，主要承载件是玻璃，而且玻璃的相对总质量远远大于承载的铝合金的质量），外力是均匀分布力，设普通玻璃的密度是 （忽略玻璃的宽度），玻璃高度为 H，取长度a mm的铝合金材料，宽度为b mm，高为h mm，如图二所示：§2.4 材料拉伸时的力学性能 o  bt  对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。为典型的脆性材料。 σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。 ---- - 图二 玻璃安装示意图 该结构危险点在铝合金与玻璃接触处，并且中间部位有一定的挠度（只要有承载，就一定有挠度），当承载到一定极限时，挠度太大不满足装配要求了，或者承载到一定极限就会使铝合金破坏。 情形（一）：挠度w 不满足装配要求—— 将图二简化为图三(a)所示的力学简图，装配要求挠度值为[w]，只要w≤[w] 即可。 首先，做外力矩 ，单位力力矩图 ，如图三(b)所示。 图三 (a) 简化模型 图三 (b) 弯矩图 运用图乘法可以求的w=，进而， ，可以满足装配要求。如果给定了最大允许装配误差[w]，知道铝合金管的宽b，还知道所使用的玻璃的密度ρ ，那么 ，也就是玻璃不可能无限高，是有一个极限值的。 情形（二）：剪切破坏—— 因为玻璃是有一定的厚度的，设厚为δ 在玻璃与铝合金接触的地方，有剪切力存在，考虑剪切面是矩形面，最大的剪切应力τ =，力学简图如图四所示。 1/4 M F h b 铝合金 玻璃 a b h ---- - 图四 铝合金侧面示意图 每个截面上，剪力F Q =，切面面积, (t 为铝合金厚度)，最大剪力为τ = ，可见，最大剪力是一个跟铝合金长度 a，宽度b，高 h 无关的量。如果使之满足 τ ≤[τ ]，可以得到 ，或者 ，从这个结果我们可以看到，可以通过增加铝合金的厚度提高承载玻璃重量，也可以通过降低玻璃的高度，从而使结果安全。 以上的讨论是将铝合金结构与玻璃理想化了的，在实际应用中，玻璃不是直接与铝合金接触，中间会有玻璃紧固条，相当于加宽了玻璃的宽度，还要考虑安装工艺，如果玻璃紧固条与铝合金是通过螺钉固定的，那么会导致应力集中，玻璃是脆性材料，应力集中是非常危险的。所以尽量避免使用螺钉固定，如果非用不可，可以在螺钉与玻璃之间加上松软的垫。采用规格厚的铝合金，尽量减小窗格的高度可以有效地提高整个结构的强度与稳定。 虽然铝镁合金在最近几年得到了广泛的应用，但是铝镁合金的使用量仍然不能跟钢铁相提并论。自从几千年前我们进入铁器时代，铁这种金属材料一直都扮演着人们日常生活必不可少的材料之一，直到今天，甚至更久的将来。铁的绝对优势首先源于铁矿石的价格相对其他金属要便宜，其次就是钢铁的热处理简单，技术成熟，可以制造出强度，刚度，韧性要求不同的材料，以满足人类某一方面的需求。在我们的日常生活中，铁或者钢处处可见，家里的拖拉机几乎就是一堆钢铁的组合，各种田间劳作的工具，各种交通工具??下面，就以我们常见的机械式千斤顶为例，利用材料力学的知识，分析它的规格参数与强度要求。 机械式千斤顶（如图五(a)示），设其丝杠长度为l,有效直径为d，弹性模量E，材料抗压强度为 ，承载力大小为F，规定稳定安全因数为 。 铝合金 玻璃 ---- - 图五(a) 千斤顶示意图 图五(b) 千斤顶丝杠简化图 首先，计算丝杆柔度，判断千斤顶丝杆为短粗杆，中等柔度杆，还是细长杆。 丝杆可以简化为一端固定，另一端自由的压杆（如图五(b)所示），长度因数。圆截面的惯性半径为 ，可计算柔度 ，查阅千斤顶这种材料的柔度表，将得到的 与之比较，确定千斤顶丝杆的性质（一般千斤顶丝杆为中等柔度杆，但是针对具体千斤顶，应该具体分析），最后计算临界力 。 如 果 千 斤 顶 丝 杆 是 细 长 杆 ， 临 界 力 用 欧 拉 公 式计算，其中E 是丝杆的弹性模量；如果千斤顶丝杆是中等柔度杆，还要查阅丝杆材料数据手册，利用经验公式，其中a，b 都是常数，可以从表里查阅到；如果千斤顶的丝杆是短粗杆，它只会发生强度破坏，不会发生失稳。 计算所得的 是临界力，实际生活中，我们是不能直接加载到这个力大小的，因为稍微一个小的扰动，或者材料的不均匀，都会使千斤顶失稳，严重的可能造成千斤顶的破坏，或者是支撑物的损坏，也就是我们还要人为加进去一个安全因数 （大于 1 的常数），使加载力 ，确定好最大的安全加载力后，还要校正一下丝杆的强度，先假设力F 作用在圆心处，且与轴线平行，此时只要满足 就可以认为加载力安全。 考虑实际生活中，千斤顶使用时承载力并不是集中力，即使将所有的力向圆心处等效，由于力作用面可能不对称，也会产生一个等效的力偶作用，假设等效 l F B A B A ---- - 力大小为 ，等效力偶为M’，受力简图如图六所示。 图六 实际千斤顶受力向圆心简化结果 此时，千斤顶的丝杠发生拉伸与扭转的组合变形，危险截面在在丝杠边缘上各个位置。 从 A-A 截面截开，在最靠近我们的点处取应力单元体，受力分析如图，其中 是压应力， 是切应力。 图七 A-A 截面边缘单元体受力情况 ， ， 是截面的抗扭截面系数，对于千斤顶丝杠来说，， ，只要给定直径 d，截面面积A 与截面的抗扭截面系数 都是已知量。 最后校核这种受力状态下的丝杠强度。如果采用第三强度理论校核，则第一主应力（最大应力） ，如果采用第四强度理论校核，则第一主应力 ，选择其中一种校核，如果丝杠的第一主应力 ， F ’ M’ A A ---- - 则等效后合力与合力偶满足强度要求，如果不满足这个不等式，则要想法减小 ，有两个途径，第一，可以减小 ，通过减小承载力F 或者增大丝杠的直径d 可以达到减小压应力的要求；第二，可以减小 ，可以通过合理分布载荷F，使分布载荷对圆心的合力偶尽量小达到要求。 从这个实例的讨论中，我们不难得出这样的结论，使用千斤顶时，尽量使载荷对称分布，合理摆放千斤顶的位置，可以有效地提高千斤顶的稳定性，保证千斤顶的安全使用。 以上的讨论是将铝合金结构与玻璃理想化了的在实际应用中玻璃不是直接与铝合金接触中间会有玻璃紧固条相当于加宽了玻璃的宽度还要考虑安装工艺如果玻璃紧固条与铝合金是通过螺钉固定的那么会导致应力集中玻璃是脆性材料应力集中是非常危险的。所以尽量避免使用螺钉固定如果非用不可可以在螺钉与玻璃之间加上松软的垫。采用规格厚的铝合金尽量减小窗格的高度可以有效地提高整个结构的强度与稳定。虽然铝镁合金在最近几年得到了广泛的应用但是铝镁合金的使用量仍然不能跟钢铁相提并论。自从几千年前我们进入铁器时代铁这种金属材料一直都扮演着人们日常生活必不可少的材料之一直到今天甚至更久的将来。铁的绝对优势首先源于铁矿石的价格相对其他金属要便宜其次就是钢铁的热处理简单技术成熟可以制造出强度刚度韧性要求不同的材料以满足人类某一方面的需求。在我们的日常生活中铁或者钢处处可见家里的拖拉机几乎就是一堆钢铁的组合各种田间劳作的工具各种交通工具?使用。 当我们讨论完这两个实例后回头再想想我们材料力学课程的几大知识点发现它们之间的联系是那么的密切实际生活中我们遇到的承载材料一般都不是绝对的拉压杆轴或者梁它们往往是几种基本变形的组合在分析时几乎要用到我们材料力学课程里所有的知识点。材料力学是一门实用的学问当我们学会了书本中的理论知识的同时也就掌握了挑选材料制造工具的能力作为工科专业的大学生我们应该努力达到理论知识应用于实际的能力善于发现身边的材料力学的应用善于分析各种现象的原因善于总结各种结构的特性做一个富于创新的大学生。 载能力例如建筑用的钢筋与起重的链条但冷作硬化使材料变硬、变脆是加工发生困难且易产生裂纹这时应采用退火处理部分或全部地材料的冷作硬化效应。在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口其原理就用到了材料力学的应力集中使里面的食品便于撕开。但是工程设计中要特别注意减少构件的应力集中。在工程中静不定结构得到广泛应用如桁架结构。静不定问题的另一重要特征是温度的变化以及制造误差也会在静不定结构中产生应力这些应力称为热应力与预应力。为了避免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一定量的缝隙等等以削弱热膨胀所受的限制降低温度应力。在工程中实际中常利用预应力进行某些构件的装配例如将轮圈套装在轮毂上或提高某些构件承载能力例如预应力混凝土构件。[2]螺旋弹簧是工程中常用的机械零件多用于缓冲装置、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。生活中很多结构或构件在工作时对于弯曲变形都有一定的要求。一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。例如行车大量在起吊重物时若其弯曲变形过大则小车行驶时就要发生振动若传动 ---- - 轴的弯曲变形过大不仅会使齿轮很好地啮合还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损输送管道的弯曲变形过大会影响管道内物料的正常输送还会出现积液、沉淀和法兰结合不密等现象造纸机的轧辊若弯曲变形过大会生产出来的纸张薄厚不均匀称为废品。另一类是要求构件能产生足够大的变形。例如车辆钢板弹簧变形大可减缓车辆所受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必须保证触电处有足够大的位移。生活中处处都是材料力学的应用它与我们的生活密切相关。而我们需要一双发现的眼睛处处留心皆学问我们需要熟练掌握材料力学的知识才能明白其中的奥秘。材料力学让我们明白了很多以前生活不能明白的问题。我们受益匪浅而它也是学习机械方面的基础是最关键的一门学科以后学习工作的一种工具。 在许许多多工程实践中，经常会遇到比较细长的压杆，如内燃机的气门挺杆，螺旋千斤顶丝杆，液压油缸活塞杆，内燃机连杆和桁架及起重机机臂的压杆，等等。由于制成这些杆件的材料不会绝对均匀；杆件的加工和安装不可能没有误差；作用在杆上的轴力不可能和杆201 的轴线完全重合；而且在工作过程中不可能不受某种偶然因素的干扰。这就要求压杆必须是稳定的，因为压杆一旦失稳，往往会造成严重事故。现在高强度钢和超高强度钢的广泛应用，使压杆稳定性问题更加突出。它已成为结构设计中极为重要的部分。除了压杆外，其它弹性薄壁构件，只要壁内有压应力，就同样有可能出现失稳现象。所以研究压杆问题对实际生产及生活是非常有必要的。 沉淀和法兰结合不密等现象；造纸机的轧辊，若弯曲变形过大，会生产出来的纸张薄厚不均匀，称为废品。另一类是要求构件能产生足够大的变形。例如车辆钢板弹簧，变形大可减缓车辆生活中机械常用的连接件，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弯曲变形。有些杆件在设计时必须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、弯曲及压缩三种基本变形；钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。利用材料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高材料的承载能力，例如建筑用的钢筋与起重的链条，但冷作硬化使材料变硬、变脆，是加工发生困难，且易产生裂纹，这时应采用退火处理，部分或全部地材料的冷作硬化效应。在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口，其原理就用到了材料力学的应力集中，使里面的食品便于撕开。但是工程设计中要特别注意减少构件的应力集中。在工程中，静不定结构得到广泛应用，如桁架结构。静不定问题的另一重要特征是，温度的变化以及制造误差也会在静不定结构中产生应力，这些应力称为热应力与预应力。为了避免出现过高的热应力， 蒸汽管道中有时设置伸缩节，钢轨在两段接头之间预留一定量的缝隙等等，以削弱热膨胀所受的限制，降低温度应力。在工程中实际中，常利用预应力进行某些构件的装配，例如将轮圈套装在轮毂上，或提高某些构件承载能力，例如预应力混凝土构件。螺旋弹簧是工程中常用的机械零件，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。生活中很多结构或构件在工作时，对于弯曲变形都有一定的要求。一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。例如行车大量在 ---- - 起吊重物时，若其弯曲变形过大，则小车行驶时就要发生振动；若传动轴的弯曲变形过大，不仅会使齿轮很好地啮合，还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损；输送管道的弯曲变形过大，会影响管道内物料的正常输送，还会出现积液、所受到的冲击；又如继电器中的簧片，为了有效地接通和断开电源，在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。生活中处处都是材料力学的应用，它与我们的生活密切相关。而我们需要一双发现的眼睛，处处留心皆学问，我们需要熟练掌握材料力学的知识才能明白其中的奥秘。材料力学让我们明白了很多以前生活不能明白的问题。我们受益匪浅，而它也是学习机械方面的基础，是最关键的一门学科，以后学习工作的一种工具。 经典的结构力学也称狭义结构力学主要研究由杠杆组成的体系更多涉及平面杠杆系。广义结构力学除了研究可变形的杠杆体系外还包括可变形的连续体如平板、壳体、块体等等。现实生活中结构体的应用无处不存在像建筑、桥梁、汽车、日常的用具都是由不同的结构组成它们的设计都离不开结构力学理论。结构力学的应用不管是在安全和保护环境上还是在经济效益和稳固上往往能给我们带来意想不到的效果。在原始时代就已经出现了桥梁那时跨越水道和峡谷是利用自然倒下的树木自然形成的石梁或石拱。在 17 世纪以前桥梁一般是用的木、石材料建造的并按建桥材料分为石桥和木桥。19 世纪50 年代以后随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发展钢材成为重要的造桥材料钢的抗拉强度大抗冲击性能好尤其是19 世纪70 年代出现钢板和矩形轧制断面钢材为桥的部件在厂内组装创造了条件石桥的结构更加稳固。因为只是凭经验修桥曾使 19 世纪 80-90 年代得许多铁路桥发生重大事故;从那时起正在发展中的结构力学理论得到了重视在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后桥梁因强度不足而造成的事故大为减少。到了现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥。混凝土抗拉强度很低但其价格却远低于钢材为了增加其抗拉能力设计了钢筋混凝土这类复合建筑材料使其既能承受拉力又能承受压力但限于混凝土材料本身所具有的力学性能将其作为梁式桥结构用材跨度仍远逊色于传统的拱桥结构。而预应力钢筋混凝土桁架拱桥尽管有受力钢筋在承载但在受拉区仍然不可避免地会出现一些裂缝若对钢筋施加一定的张力作用可以克服此弊端即通过张拉预应力筋使得受拉区事先储备一定数值的压应力当外荷载作用时混凝土可不出现拉应力或不超过某个临界值的拉应力从而极大地提高了混凝土结构的抗裂性能刚度和承载能力进而导致了预应力混凝土桥梁结构的出现。众所周知一辆普通的小桥车从侧面看上去两个轮子的位置既不在最边上也不在非常靠中间这是为什么呢平常我们都认为这是理所当然的却不知其原理。其实这就是结构力学内力分析在生活中的应用。当轮子分别位于车左右四分之一处时这样可以使车身在同样的荷载下的车身的弯矩最小也就是内矩最小可以使车身材料得到充分的利用同时也更加安全。同样的原理在现实生活中也有很多的应用如对于自重较大的杠件式物件采用两点起吊时两点应该选在杠件两端四分之一处。 工程力学在材料中应用还有许多方面，以上只介绍一小部分。我想随着我对这门学科的继续学习，我一定会了解更多的知识，我也会更感兴趣，这也我学习的一个很重要的动力。

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