本书针对“材料力学”课堂的教学特点，借助数字化教材的优势，将理论、实验和数值仿真结合在一起，通过有限元仿真视频的方式将材料力学的几种典型的变形方式生动地呈现出来，通过非接触式应变测量技术将实验中试样的变形过程还原出来，极大地方便学生学习和加深理解。本书主要内容为绪论、轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲、强度理论、组合变形、压杆稳定、交变应力-疲劳分析、材料力学性能的进一步研究和有限元软件分析常见错误。
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目录
第1章 绪论 1
1.1 材料力学的研究对象 1
1.2 材料力学的任务 1
1.3 材料力学的基本假设 2
1.4 杆件的基本变形 3
1.5 材料力学实验及有限元模拟简介 5
第2章 轴向拉伸和压缩 6
2.1 拉压变形概述 6
2.1.1 拉压杆的内力 6
2.1.2 拉压杆的应力 6
2.1.3 变形和应变的概念 7
2.2 杆件拉伸和压缩的应力应变理论分析 8
2.2.1 拉压胡克定律 8
2.2.2 低碳钢材料拉伸时的力学性能分析 9
2.2.3 应力集中 11
2.3 杆件的拉伸和压缩实验 12
2.3.1 低碳钢和铸铁材料的拉伸实验 12
2.3.2 低碳钢和铸铁的压缩实验 17
2.3.3 含孔平板拉伸实验 19
2.4 拉伸和压缩行为的有限元模拟 20
2.4.1 金属材料拉伸过程模拟 20
2.4.2 金属材料压缩过程模拟 36
2.4.3 含孔平板拉伸过程模拟 48
第3章 扭转 61
3.1 扭转变形概述 61
3.2 薄壁圆筒的扭转实验 61
3.3 等直圆杆的扭转实验 63
3.4 杆件扭转行为的有限元模拟 65
3.5 杆件扭转的应力应变理论分析 75
3.5.1 薄壁圆筒扭转时的应力及变形 75
3.5.2 剪切胡克定律 77
3.5.3 等直圆杆扭转时的应力及变形 77
3.5.4 矩形截面杆扭转时的应力及变形 80
第4章 弯曲 81
4.1 弯曲变形概述 81
4.2 梁的纯弯曲实验 82
4.3 梁弯曲行为的有限元模拟 84
4.4 梁弯曲的应力应变理论分析 91
4.4.1 纯弯曲时梁横截面上的正应力 91
4.4.2 梁的切应力 95
第5章 强度理论 99
5.1 强度理论概述 99
5.1.1 单向应力状态 99
5.1.2 纯剪应力状态 99
5.1.3 平面应力状态 99
5.2 梁的强度校核有限元模拟 100
5.2.1 问题描述 100
5.2.2 有限元分析 101
5.3 强度理论 106
5.3.1 脆性断裂 106
5.3.2 塑性屈服 107
5.3.3 强度理论的统一形式 108
第6章 组合变形 110
6.1 组合变形概述 110
6.2 薄壁圆筒弯扭组合变形实验 110
6.3 薄壁圆筒拉扭(压扭)组合有限元模拟 114
6.3.1 问题描述 114
6.3.2 拉扭模型与相关参数 114
6.3.3 有限元分析 114
6.4 薄壁圆筒弯扭组合有限元模拟 122
6.4.1 问题描述 122
6.4.2 弯扭模型与相关参数 122
6.4.3 有限元分析 122
6.5 组合变形理论 130
6.5.1 拉伸和扭转 130
6.5.2 压缩和扭转 130
6.5.3 弯曲和扭转 131
第7章 压杆稳定 133
7.1 压杆稳定概述 133
7.2 压杆失稳实验 134
7.3 压杆失稳有限元模拟 136
7.3.1 问题描述 136
7.3.2 模型与参数 136
7.3.3 有限元分析 136
7.4 压杆稳定理论 144
7.4.1 两端铰支细长压杆临界力的欧拉公式 144
7.4.2 其他杆端约束下细长压杆临界力的欧拉公式 146
7.4.3 对欧拉公式的一些分析 148
第8章 交变应力-疲劳分析 150
8.1 概述 150
8.2 疲劳失效实验 150
8.3 梁的疲劳失效有限元模拟 152
8.3.1 ABAQUS疲劳分析简介 152
8.3.2 有限元分析 153
8.4 疲劳分析 171
8.4.1 疲劳极限 171
8.4.2 疲劳分析方法 173
第9章 材料力学性能的进一步研究 176
9.1 概述 176
9.2 应变速率和应力速率相关材料力学性能实验 176
9.3 温度相关材料力学性能实验 177
9.4 金属材料的蠕变和应力松弛实验 179
9.5 材料一些特殊力学性能的模拟 181
9.5.1 蠕变有限元模拟 181
9.5.2 带孔平板的热应力分析 187
9.6 材料力学性能评估方法 191
9.6.1 率相关理论 191
9.6.2 温度相关理论 192
9.6.3 蠕变和松弛理论 192
第10章 有限元软件分析常见错误 194
10.1 错误查看和分析 194
10.2 常见错误和解决方法 194
10.2.1 DAT文件常见错误和警告信息 195
10.2.2 MSG文件常见错误和警告信息 199
10.2.3 LOG文件常见错误和警告信息 201
10.3 小结 201
参考文献 202
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