12.1 材料力学基本概念

研究内容

与理论力学最直观的不同的是，完美刚体的假设不复存在了，正因此才会发生工程上桥梁坍塌、机械中螺栓弯曲的情况。我们将关注固体构件在收到外力时，内部产生的作用力，以及物体的形变。

步兵避震器安装螺栓的弯曲

研究材料力学，是为了确保在工程结构或机械当中的构件拥有足够的强度、刚度和稳定性，从而不至于在外力作用下发生结构破坏、大幅度形变以及脱离原平衡态，从而导致结构失效。这里提到了构件的三种基本特性：

为了简化问题，我们也不得不做出一些假设，忽略物体的一些次要属性，从而把握我们所抽象模型的重点（这一步在任何理论建模的时候都是必要的）：

连续性假设：组成固体的物质不留空隙地充满了固体的体积。 事实上，组成物体的粒子之间有空隙，但是与构件尺寸相比过于微小。因此我们假设固体构建内部是连续的。
均匀性假设：固体内部到处都有相同的力学性能。 组成金属的各晶粒的力学性能并不完全相同，但是同样，由于晶粒的多而微小，可认为固体内部是均匀分布着这些晶粒的，其力学性能是各晶粒力学性能的统计平均值。
各向同性假设：无论沿着哪个方向，固体的力学性能都是相同的。 由众多晶粒构成的金属以及玻璃、塑料等制成的构件，被称作各向同性材料。也有很多各项异性材料，比如木材、胶合板、碳纤维板等纤维增强复合材料。很容易理解的是3d打印工艺制造的构件，从宏观上来说就不具有各向同性，因为沿着z轴的抗拉强度要远低于xy方向。