材料力學的任務

1.2 材料力學的任務

為保證構件能正常工作，一般需要滿足3個方面的要求：

（1）構件應有足夠的強度：

即在一定外力使用下的構件要求不發生破壞。這裡的破壞，不僅指受外力作用後構件的斷裂，還指卸除外力後構件產生過大的永久變形。

（2）構件應有足夠的剛度：

構建在外力作用下，即使不出現永久變形，也要產生卸除外力後可以恢復的彈性變形。這裡的變形是指構件的形狀和尺寸的改變。對某些構件的彈性變形有時需要加以限制，如工具機的主軸受外力後產生過大的彈性變形，會影響工件的加工精度。

可見，在一定外力作用下，構件的彈性變形應在工程允許的範圍內，也就要求構建有足夠的剛度。

（3）構件應有足夠的穩定性：

有些構建在某種外力作用下，可能出現不能保持它原有平衡狀態的現象。例如，受壓的細長直杆，當壓力增大到某一數值後會突然變彎。如果靜定桁架中的受壓桿件發生這種現象，可使桁架變成幾何可變的結構而損壞。

可見，在一定外力作用下的構件，必須要求維持其原有的平衡形式，這就要求構件有足夠的穩定性。

在設計構件時，不僅要滿足上面提及的強度、剛度和穩定性的要求，還需進可能地選用合適的材料和盡可能少用材料，以節省資金或減輕構件的自身重量。既要考慮到最大的安全性，又要考慮到最大的經濟性。這二者是任何工程設計必須滿足的兩個基本要求。

這兩個要求通常是矛盾的。所以，材料力學的任務就是在滿足強度、剛度和穩定性的要求下，以最經濟的代價，為構件確定合理的截面形狀和尺寸，選擇合適的材料，為設計構件提供必要的理論基礎和計算方法。

要解決構件的強度、剛度和穩定性問題，必須研究在外力作用下構件的變形和破壞規律。因此，在材料力學中將研究如下的問題；

1）通過理論分析研究各種構件在不同的受力狀態所產生的內力和變形，建立計算構件在外力作用下所產生的變形、內力和內力分布的各種理論計算方法和公式。這些計算公式提供了設計所需的關於外力，構件幾何尺寸和所產生的內力、變形之間的關係。

2）用實驗方法研究材料的力學性質（又稱機械性質或力學效能），即研究材料在外力作用下，其變形和所受外力間的關係；以及研究構件在外力作用下發生的破壞規律。

3）根據具體的工作條件和要求，應用前兩部分提供的計算方法和資料來決定構件所需的安全而經濟的截面尺寸；或決定構件可以承受的最大外力；或對已設計好的構件校核其是否有足夠的強度、剛度和穩定性。

在材料力學中，理論、實踐和工程實踐是緊密聯絡的。