材料力学是继理论力学后的一门力学基础课,它与理论力学的区别是,它是和土木工程有关的静力学,而且研究的对象只是杆件。用一句话概括材料力学,就是在三大假设(连续性、均匀性和各向同性)和弹性阶段这一前提下,研究土木工程涉及的杆件基本变形及其组合变形,建立相关的强度条件、刚度条件和稳定性条件,从而用容许应力法设计工程构件和检验构件的安全性。这里强调一下,真正吃透一本书有个很好的检验方法,就是你能用较简洁的一句话概括每一章的内容和整本书的内容。上面就是一个例子。
那么如何做到深刻理解概念,吃透材料力学呢?我的观点是,当你看某一章时,先分开理解每个概念,最后得把这章的内容在脑子里串起来。下面分章讲下我的整体思路。另外,看完绪论这章后,先看图形的几何性质这章,再开始看轴向拉压。
第二章:轴向拉伸与压缩
轴向拉压的基本概念——公式推导(内力、变形、应力、应变)——建立强度和刚度条件(外加轴向拉压超静定问题)。
第二章除了轴向拉压的强度、刚度条件和拉压超静定问题(包括薄壁圆筒和圆管)外,其它内容虽然不直接考,但你必须要知道它们的概念,比如应力集中、塑性材料和脆性材料的力学性质(应力-应变图)等。公式推导这一块,无论何种基本变形,都遵循“几何关系(先实验观察、后给出基本假设)——物理关系(应力-应变关系)——静力平衡关系——检验合理性(即误差是否在容许范围内)”,务必多推导多理解以求掌握,这样才会对概念和公式有更深入的理解,做题时才能保证思路的准确性。很多人复习材料力学时并未重视这部分,所以15年第一题很多人都不会做,但你要是认真推导公式并理解了,最多想五分钟思路绝对出来了。拉压超静定问题注意变形协调条件的建立(即画变形图),多加练习。
第三章:剪切
剪切、挤压的基本概念——建立强度条件(公式推导)。其它自己看书。
第四章:扭转
扭转的基本概念——公式推导(内力、变形、应力、应变)——建立强度和刚度条件 (外加扭转超静定问题)。
扭转的公式依旧是用上面的步骤来推导的,一样需要多推导多理解,以求掌握。扭转超静定问题依旧是得抓住变形协调条件的建立。矩形和薄壁杆件这块公式得记,能推导的就要掌握,不能推导的就直接记。其它内容虽不直接考,但概念总得有。
第五、六、七章:梁的弯曲
平面弯曲的基本概念——公式推导(内力、变形、应力、应变)——建立强度和刚度条件(外加变形比较法解梁的超静定问题,说白了就是力法)。
首先需要注意的是,这章讨论的是平面弯曲,注意其充要条件(重点,15、16均考到一题)和其与斜弯曲等的区别。梁的内力这块,关注快速画内力图和叠加法画内力图。梁的应力应变这块,按部就班地推导公式,建立强度条件。梁的变形这块,掌握积分法(注意正负号)和叠加法,建立刚度条件。
第八章:应力状态分析和强度理论
应力状态的基本概念——平面、空间应力状态的公式推导(解析法和应力圆法)——强度理论(4+1)。
应力圆法只作为辅助理解的工具,知道怎么确定应力就行。这章的作用在于,前面我们只对一维应力状态(如轴向拉压等)建立了强度条件,而二维和三维应力状态(如梁截面非上下边缘和中心轴上的点、组合变形等)并没有提及。有了这章后,我们可以先用应力状态分析出应力情况,再用强度理论去检验构件的强度,从而为下一章组合变形的应力应变公式、强度和刚度条件的建立提供了基础。
第九章:组合变形
各种组合变形的基本概念——公式推导(注意应力的正负号、公式使用的前提)——强度条件的建立(应力状态分析和强度理论)。
关键在于,看清是哪种组合变形以及题目要求截面上的哪个点,画出该点的应力状态(注意应力的正负号),准确选择强度理论进行检验。提醒大家在这里得分清平面弯曲和斜弯曲,把这两块综合起来理解。计算准确度很重要,得多做题来强化。另外截面核心等认真看,掌握概念。
第十章:能量法
重点掌握单位荷载法(可用来建立组合变形的刚度条件)和卡氏第二定理解超静定问题。其它理解概念即可。
第十一章:压杆稳定
压杆稳定的基本概念——公式推导(非重点)——建立稳定条件(只针对压杆,别以为受拉杆也适用)。
公式推导不重要,但得熟记公式及使用前提。特别注意,临界压力不是真是存在的力,是作为稳定性检验条件的力,你要做的是拿杆件实际受到的压力去和处理后的临界压力比较。
后面几章我没看。总结一下,材料力学的整体思路是:在大前提下,首先针对杆件的各种基本变形,给出强度和刚度条件进行检验,接着利用应力状态分析和强度理论,给出杆件组合变形的强度和刚度条件进行检验,最后补充压杆的稳定性检验。最后说一句,材料力学需要大量做题来加深和巩固对基本概念和公式的理解。
小编注:复习了那么多还是解不出题目怎么办?拿WELSIM软件来算一下材料结构受力呗。WELSIM已经支持了多种材料力学分析功能。
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