材料力學受力分析4種方法

A. 請問材料力學的研究方法是啥研究內容又是啥謝謝

材料力學研究方法：
①簡化計算方法。材料力學處理一維問題的基本方法。包括載荷簡化、物性關系簡化以及結構形狀簡化等。
②平衡方法。桿件整體若是平衡的，則其上任何局部都一定是平衡的，這是分析材料力學中各類平衡問題的基礎。確定內力分量及其相互關系、確定梁的剪應力、分析一點的應力狀態等均以此為依據。
③變形協調分析方法。對結構而言，各構件變形間必須滿足協調條件。據此，並利用物性關系即可建立求解靜不定（僅用靜力平衡方程不能確定結構全部內力和支座反力）問題的補充方程。對於彈性構件，其各部分變形之間也必須滿足協調條件。據此，分析桿件橫截面上的應力時，通過「平面假設」，並藉助於物性關系，即可得到橫截面上的應力分布規律。
④能量方法。將能量守恆定律、虛位移原理、虛力原理、最小勢能原理與最小余能原理應用於桿件或桿件系統，得到若干分析與計算方法，包括導出平衡或協調方程、確定指定點位移或桿件位移函數的近似方法、判別桿件平衡穩定性並計算臨界載荷、動載荷作用效應的近似分析等。
⑤疊加方法。在線彈性和小變形的條件下，且當變形不影響外力作用時，作用在桿件或桿件系統上的載荷所產生的某些效應是載荷的線性函數，因而力的獨立作用原理成立。據此，可將復雜載荷分解為若干基本或簡單的情形，分別計算它們所產生的效果，再將這些效果疊加便得到復雜載荷的作用效果。可用於確定復雜載荷下的位移、組合載荷作用下的應力、確定應力強度因子等。正確而巧妙地應用結構與載荷的對稱性與反對稱性，則是疊加法的特殊情形。
⑥類比法。表示一些量之間關系的方程與另一些量之間的關系或相似時，通過其中之簡單者較容易確定與之相似的那些量，稱為類比法或比擬法。由此派生出圖解解析法和圖解法。如：應力圓法、共軛梁法、確定彈性位移和薄壁截面扇性面積幾何性質的圖乘法等。
材料力學的研究通常包括兩大部分：
一部分是材料的力學性能(或稱機械性能)的研究，材料的力學性能參量不僅可用於材料力學的計算，而且也是固體力學其他分支的計算中必不可少的依據；
另一部分是對桿件進行力學分析。桿件按受力和變形可分為拉桿、壓桿受彎曲(有時還應考慮剪切)的粱和受扭轉的軸等幾大類。
（以下的話是解釋，擴大思維范疇，你可以參考，希望開闊你的思路。）
桿中的內力有軸力、剪力、彎矩和扭矩。桿的變形可分為伸長、縮短、撓曲和扭轉。在處理具體的桿件問題時，根據材料性質和變形情況的不同，可將問題分為線彈性問題、幾何非線性問題、物理非線性問題三類。
線彈性問題是指在桿變形很小，而且材料服從虎克定律的前提下，對桿列出的所有方程都是線性方程，相應的問題就稱為線性問題。對這類問題可使用疊加原理，即為求桿件在多種外力共同作用下的變形(或內力)，可先分別求出各外力單獨作用下桿件的變形(或內力)，然後將這些變形(或內力)疊加，從而得到最終結果。幾何非線性問題是指桿件變形較大，就不能在原有幾何形狀的基礎上分析力的平衡，而應在變形後的幾何形狀的基礎上進行分析。這樣，力和變形之間就會出現非線性關系，這類問題稱為幾何非線性問題。物理非線性問題是指材料內的變形和內力之間(如應變和應力之間)不滿足線性關系，即材料不服從虎克定律屬於塑性變形）。解決這類塑性變形問題可利用卡氏第一定理、克羅蒂—恩蓋塞定理或採用單位載荷法等。
（一位長期從事結構設計工作者的話）

B. 材料力學中如何正確的進行受力分析

所謂受力分析就是分析物體受什麼力作用:不多、不少、不錯；確定力的方向；完成力的圖示。有時需要分析各個力之間的大小和方向關系，分析力的變化情況等等。而正確分析物體的受力情況衡腔睜，是解決力學問題的出發點和基本功。
一.受力分析的方法
受力分析首先要明確不同性質的各種力的特點及產生條件。
重力：重力的大小G=mg，與物體的質量成正比；重力的方向豎直向下。重力的大小方向與物體的運動狀態無關，不論是否接觸；重力與質量是兩個完全不同的物理量，同一個物體在地球上不同地方，重力不同，質量不變。
彈力：物體之間相互接觸，並相互擠壓，就會有彈力。產生條件：接觸、形變。分析彈力時，去找哪些物體與研究對象接觸，再分析這些與研究對象接觸的物體對研究對象是否有彈力。例如，鉛球被運動員奮力推出，鉛球在空中只受重力，而沒有彈力．也沒有向前的沖力。
摩擦力：產生條件：相互接觸、相互擠壓、相對靜止又有相對運動趨勢或相對運動。方向：沿接觸面，與相對運動趨勢方向相反。
滑動摩擦力：與壓力成正比，與接觸面的粗糙程度有關 f=μN。μ由接觸面的粗糙程度決定，與接觸面積大小、相對速度大小無關。
此外，需要注意的是，靜摩擦力與壓力無必然聯系。咐歲分析摩擦力時，去找哪些物體與研究對象有接觸面，再圓殲分析這些與研究對象接觸的物體對研究對象是否有摩擦力。
倘若物體之間存在摩擦力時，則物體之間一定相互擠壓，一定存在彈力作用，但是彼此相互擠壓的物體之間可能不存在相對運動趨勢或相對運動，這時物體之間只有彈力作用而沒有摩擦力作用。
倘若物體之間存在拉力作用，雖然拉力的大小不變，但由於其方向的變化，均導致物體所受彈力和靜摩擦力的變化。
二.受力分析的步驟
選擇受力分析的研究對象：在分析物體受力時，常會有幾個物體，那麼，你是分析哪一個物體？所以要先確定研究對象，並把它從周圍物體中隔離出來。
具體分析物體受到的力，分析研究對象的狀態及運動過程：考察周圍什麼物體與研究對象發生力的相互作用．注意：是分析物體受到的力，不是分析物體對外施加的力！養成按順序作受力分析的習慣即：首先分析重力、其次分析彈力、 最後分析摩擦力。可將其概括為：一重、二彈、三摩擦，四其它來增強記憶。
按照力的大小、方向，將它們一一畫在受力圖上。

C. 實驗應力分析的實驗方法

實驗應力分析方法目前已有電學的、光學的、聲學的以及其他方法。 有電阻、電容、電感等多種方法，而以電阻應變計測量技術應用較為普遍，效果較好。
①電阻應變計法
電阻應變計是一種能將構件上的尺寸變化轉換成電阻變化的變換器，一般由敏感柵、引線、粘結劑、基底和蓋層構成。將它安裝在構件表面。構件受載荷作用後，表面產生微小變形，敏感柵隨之變形，致使應變計產生電阻變化，其變化率和應變計所在處構件的應變成正比 。測出電阻變化，即可按公式算出該處構件表面的應變，並算出相應的應力。依敏感柵材料不同，電阻應變計分金屬電阻應變計和半導體應變計兩大類。另外還有薄膜應變計、壓電場效應應變計和各種不同用途的應變計，如溫度自補償應變計、大應變計、應力計、測量殘余應力的應變化等。
②電容應變計法
電容應變計是一種能將構件上的尺寸變化轉換成電容變化的變換器。試件變形時，兩電容極片間距隨之變動，引起電容變化。測出電容變化率，按公式可算出試件的應變 。電容 應 變計有弓形 、平板式和桿式等類型，多用於發電廠的管道、設備或核能設備的長期高溫應變測量，監視裂紋的形成和發展，以及對航空航天構件材料進行高溫性能測試等。 此法發展較快，方式較多，逐漸形成光測力學。經典的光彈性實驗技術已從二維、三維模型實驗（如光彈性法、光彈性應力凍結法）發展成為能用於工業現場測量的光彈性貼片法，用來解決扭轉和軸對稱問題的光彈性散光法，研究應力波傳播和熱應力的動態光彈性法和熱光彈性法，進行彈-塑性應力分析的光塑性法 ， 以及研究復合材料力學的正交異性光彈性法 。除了上述 經典方法外 ，還有雲紋法、雲紋干涉法、全息干涉法、散斑干涉法、全息光彈性法、焦散線法等。此外還有80年代發展起來的光纖感測技術和數字圖像處理技術等。
①光彈性法
運用光學原理研究彈性力學問題的一種實驗應力分析方法。某些各向同性透明的非晶體高分子材料受載荷作用時，呈現光學各向異性，使一束垂直入射偏振光沿材料中的兩主應力方向分解成振動方向互相垂直、傳播速度不同的兩束平面偏振光；卸載後，又恢復光學各向同性。這就是所謂的暫時雙折射效應。用具有這種效應的透明塑料按一定比例製成零構件模型，置於偏振光場中，施加一定的載荷，模型上便產生干涉條紋。通過計算，就能確定模型受載時各部位的應力大小和方向。此法對應力集中區和三維內部應力問題的求解特別有效。
②雲紋法
通過測定雲紋並對其進行分析以確定試件的位移場或應變場的一種實驗分析法。其原理是，當柵板和柵片重疊時，因柵片牢固地粘貼在試件表面而隨之變形，遂使柵板和柵片上的柵線因幾何干涉而產生條紋即雲紋。可通過雲紋測定物體表面的等高線，以及板殼的撓度分布等。
③雲紋干涉法
幾何雲紋法與光學干涉法相結合的一種實驗分析法。將高密度衍射光柵精確復制在物體表面，並用激光束照射該光柵，便可通過光柵衍射波干涉形成的條紋圖，獲得物體表面的變形信息 。此法靈敏 度高 ，條紋對比度好；能進行全場分析，實時觀測，量程幾乎不受限制。
④全息干涉法
利用全息照相獲得物體變形前後的光波波陣面相互干涉所形成的干涉條紋圖進行物體變形分析的一種方法。全息照相是一種不用透鏡而能記錄和再現被攝物體的三維圖像的照相方法。它能把來自物體的光波波陣面的振幅和相位信息以干涉條紋形式記錄下來，又能在需要時再現出來，以觀察到物體的三維圖像。全息干涉法的主要內容是研究條紋圖的形成、條紋的定位以及對條紋圖的解釋。對於具有漫反射表面的不透明物體，條紋圖表示物體沿觀察方向的等位移線；對於透明的光彈性模型（如有機玻璃），則表示模型中主應力之和等於常數的等和線。常用的全息干涉法有雙曝光法、即時法和均時法。
⑤散斑干涉法
精確檢測物體表面各點位移的光學測試法。激光照射在漫反射物體表面時，由反射光波干涉形成的散斑隨物體變形或位移而變化。採用適當裝置，通過雙曝光法把變形前後的散斑記錄在一張全息底片上，經顯影定影後便可獲得存儲物體表面各點位移信息的散斑圖。用激光照射散斑圖，就顯出散斑干涉條紋。在進行光學傅里葉變換信息處理後，便可分析出位移信息。
⑥焦散線法
利用焦散線測量應變（或應力）奇異場力學參數的一種光學實驗法。當一束光垂直照射在一塊受載的帶有邊緣裂紋透明薄板試件的局部高應變場區域時，由於域內各處厚度的變化十分懸殊，使透過的光線發生強烈偏折和匯聚，在試件與像屏間的空間形成一個明亮的曲面，稱為焦散面。若用一個半透明屏幕切割此焦散面，就可看到一條明亮的曲線，即焦散線。通過光學和力學分析，可將焦散線的幾何參數與奇異場的力學參數間的關系建立起來，從而通過測量焦散線的幾何形狀，可求出有關的力學量。
⑦光纖感測技術
用光纖作「傳」和「感」的元件，當光通過光纖時，光的某一特性（如光強、相位、波長、偏振等）受到被測物理量的影響而發生變化，利用這一變化即可測得諸如聲壓、電場、磁場、位移、加速度、應變、溫度等。光纖感測器的獨特優點是：光纖是一種絕緣介質，不受電磁干擾，能耐高溫高壓，能在腐蝕和易燃、易爆等惡劣環境下工作；光纖靈敏度高，能探射極弱的信號和微小的信號變化；可做成便於應用的任何形狀；光纖作為傳輸介質，損耗低 ，可作遠距離遙測和遙控；能構成對各種物理量（如聲、電 、磁、溫度、轉動等）微擾敏感的器件。因此，光纖感測器在感測器領域內佔有重要地位。
⑧數字圖像處理技術
利用電子計算機對圖像信息進行採集、處理和分析的圖像信息處理技術。在實驗力學領域內，主要用來分析處理光測力學中光彈性法、雲紋干涉法、全息干涉法、散斑干涉法等的光學干涉條紋信息，獲取全面而有效的實驗數據，實現光測力學的圖像信息採集自動化和數據分析程序化。 有聲彈性法、聲發射技術和聲全息法等。
①聲彈性法
利用超聲剪切波的雙折射效應測量應力的一種方法。超聲波在有應力的介質中傳播時，其剪切波沿兩主應力方向發生偏振，兩偏振波以不同速度傳播。實驗和理論分析得到應力-光學定律 ： 沿主應力方向的兩個超聲剪切波的速度差與兩主應力差成正比。該比例系數稱聲彈性系數，與材料的彈性常數有關。用此法可測量非透明材料的內部應力，並可測量焊接件的殘余應力。
②聲發射技術
構件在受力過程中產生變形或裂紋時 ，以彈性波形式釋放出應變能的現象稱為聲發射；利用接收的聲發射信號，對構件進行動態無損檢測的技術稱為聲發射技術。此技術可用來檢測裂紋和研究腐蝕斷裂過程，以及監視構件的疲勞裂紋擴展等；還可用來評價構件的完整性，判斷結構的危險程度。
③聲全息法
20世紀60年代發展起來的成像技術。其原理和全息照相相同，即利用波的干涉原理記錄物波的振幅和相位，並利用衍射原理再現物體的像。它的不同處是用超聲波代替光波。此法的成像解析度高，用於無損檢驗，可顯示試件內部缺陷的形狀和大小。 常見的有脆性塗層法、X射線應力測定法、比擬法等。
①脆性塗層法
把特殊的塗料噴塗在工程構件表面，以確定主應力方向和估計主應力大小的一種全場實驗方法。塗料噴塗到構件表面後，經過處理，就在構件表面結成脆性層。當此構件由於載入而產生的應變在某點達到一定的臨界值時，該點塗層就出現一條與主應力方向垂直的裂紋。連接同一載荷下所有裂紋的端點，其連線上各點是有相等的應力值，稱為等應力線。通過逐級載入，可得幾乎遍布整個塗層表面的裂紋圖和對應於不同載荷的等應力線，從而可直接觀察到構件表面各處主應力大小和方向的分布狀況。此法主要用來測出最大應力區和主應力方向，作為電阻應變計測量技術的輔助方法。
②X射線應力測定法
利用X射線穿透金屬晶格時發生衍射的原理，測量衍射角的變化並通過布拉格公式確定晶格的變化，從而算出金屬構件表面應力的一種實驗方法。此法可無損地測量構件中的應力或殘余應力，特別適於測量薄層和裂紋尖端的應力分布，是檢驗產品質量，研究材料強度，選用較佳工藝的一種重要手段。
③比擬法
根據兩種物理現象之間的比擬關系，通過一種物理現象的觀測試驗，研究另一種物理現象的方法。如果兩種物理現象中存在以形式相同的 數 學方程 描 述的物理量，它們之間便存在比擬關系，就可用一種較易測試的物理現象模擬另一種難以測試的物理現象，從而使試驗工作大為簡化。在實驗應力分析領域中，常用的有薄膜比擬、電比擬、電阻網路比擬、沙堆比擬。