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固體力學
編輯固體力學,又稱固體力學,是連續介質力學的一個分支,研究固體材料的行為,特別是研究固體材料在力、溫度變化、相變和其他外部或內部因素作用下的運動和變形。
固體力學是民用、航空航天、核能、生物醫學和機械工程、地質學以及材料科學等許多物理學分支的基礎。 它在許多其他領域都有特定的應用,例如了解生物的解剖結構,以及假牙和外科植入物的設計。 固體力學最常見的實際應用之一是歐拉-伯努利梁方程。 固體力學廣泛使用張量來描述應力、應變以及它們之間的關系。
固體力學是一門龐大的學科,因為可用的固體材料范圍很廣,例如鋼材、木材、混凝土、生物材料、紡織品、地質材料和塑料。
基本方面
編輯固體是一種在自然或工業過程或作用期間可以在給定時間范圍內承受大量剪切力的材料。 這就是固體與流體的區別,因為流體還支持法向力,這些法向力垂直于它們作用的材料平面,而法向應力是該材料平面每單位面積的法向力。 與法向力相反,剪切力平行于材料平面而不是垂直于材料平面,每單位面積的剪切力稱為剪切應力。
因此,固體力學研究固體材料和結構的剪切應力、變形和失效。
固體力學中最常見的主題包括:
- 結構的穩定性 - 檢查結構是否可以在干擾或部分/完全失效后恢復到給定的平衡
- 動力系統和混沌 - 處理對給定初始位置高度敏感的機械系統
- 熱力學 - 使用源自熱力學原理的模型分析材料
- 生物力學 - 應用于生物材料的固體力學,例如 骨骼、心臟組織
- 地質力學 - 應用于地質材料的固體力學,例如 冰、土壤、巖石
- 固體和結構的振動 - 檢查振動粒子和結構的振動和波傳播,這在機械、土木、采礦、航空、海事/海洋、航空航天工程中至關重要
- 斷裂和損傷力學 - 處理固體材料中的裂紋擴展力學
- 復合材料 - 適用于由多種化合物組成的材料的固體力學,例如 增強塑料、鋼筋混凝土、玻璃纖維
- 變分公式和計算力學 - 從固體力學的各個分支中產生的數學方程的數值解,例如 有限元法(FEM)
- 實驗力學 - 設計和分析用于檢查固體材料和結構行為的實驗方法
與連續介質力學的關系
編輯響應模型
編輯材料具有靜止形狀,并且其形狀由于應力而偏離靜止形狀。 偏離靜止形狀的量稱為變形,變形與原始尺寸的比例稱為應變。 如果施加的應力足夠低(或施加的應變足夠小),幾乎所有固體材料的行為方式都是應變與應力成正比; 該比例的系數稱為彈性模量。 該變形區域稱為線性彈性區域。
由于易于計算,固體力學分析師最常使用線性材料模型。 然而,真實材料通常表現出非線性行為。 隨著新材料的使用和舊材料被推向極限,非線性材料模型正變得越來越流行。
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