任何物体在外力的作用下都会产生变形。在静力学中,构件的微小变形对物体平衡的分析是次要因素,可以忽略,故把所研究的构件看作刚体。材料力学研究的是构件在外力作用下变形与破坏的规律,变形即便很微小也是主要因素,不可忽略,所以在材料力学中把所研究的构件看作变形固体。为便于进行强度、刚度和稳定性的理论分析,突出与所研究问题有关的主要因素,忽略次要因素,对变形固体作以下假设:

(1)连续性假设,即认为组成固体的物质没有间隙地充满整个固体空间。实际上,从微观结构上来说,组成固体的粒子之间并不连续,存在着空隙,但这种空隙的大小与构件的尺寸相比极其微小,可以忽略不计。在此假设基础上,有些力学量就可用点的坐标的连续函数表示,对这些量就可以进行坐标增量为无限小的极限分析。

(2)均匀性假设,即认为固体内各点的力学性能都相同。实际上,固体基本组成部分的力学性能往往是有差异的。例如,机械中常用的金属材料,各个晶粒的力学性能并不完全一样,但构件的任一部分都包含了极多的晶粒,而且无规则排列,这样体现出来的是平均的性能,也就可以认为是均匀的。按此假设,从固体内任意位置取出一部分,不论大小,都有相同的力学性能。

(3)各向同性假设,即认为固体内沿各个方向的力学性能都相同。实际上,组成固体(如金属)的各个晶粒,其力学性能有明显的方向性,但由于构件晶粒数目极多,又无规则排列,因此各个方向的力学性能就接近相同。具有这种性质的材料称为各向同性材料,如钢、玻璃等。当然,有些材料如木材、胶合板、纤维增强复合材料等在不同方向上具有不同的力学性能,这样的材料称为各向异性材料。(www.daowen.com)

综上所述,材料力学的力学模型是连续、均匀和各向同性的可变形固体。实践表明,在此基础上建立的理论及计算方法能够满足工程要求。

思政提示

变形固体的基本假设重点关注的是固体发生变形的主要影响因素。在工作和学习中遇到困难时,也应该在科学分析的前提下理清对其存在重大影响的主要影响因素,将这些因素作为重点进行分析和解决。在确有余力的条件下,将其他因素也纳入工作范围,完善工作成果,提高工作成绩。