力和材料力学

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力和材料力学之间的区别

力 vs. 材料力学

在物理學中，力是任何導致自由物體歷經速度、方向或外型的變化的影響。力也可以藉由直覺的概念來描述，例如推力或拉力，這可以導致一個有質量的物體改變速度（包括從靜止狀態開始運動）或改变其方向。一個力包括大小和方向，這使力是一個向量。牛頓第二定律，\mathbf. 材料力學研究材料在各種力和力矩的作用下所產生的應力和應變，以及剛度和强度的問題。通常是機械工程、土木工程和建築工程以及相關專業的大學生必須修讀的課程，通常在修讀材料力學之前，會要求先修讀應用力學。 材料力學的研究對象主要是棒狀材料，如杆、梁、軸等。對於桁架結構的問題在結構力學中討論，彈性結構的問題在彈性力學中討論。.

力矩

在物理学裏，作用力促使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨向，稱為力矩（torque），也就是扭转的力。转动力矩又称为转矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推擠或拖拉涉及到作用力 ，而扭转則涉及到力矩。如图右，力矩\boldsymbol\,\!等於径向向量\mathbf\,\!与作用力\mathbf\,\!的叉积。 簡略地说，力矩是一種施加於好像螺栓或飛輪一類的物體的扭轉力。例如，用扳手的開口箝緊螺栓或螺帽，然後轉動扳手，這動作會產生力矩來轉動螺栓或螺帽。 根據国际单位制，力矩的单位是牛顿\cdot米。本物理量非能量，因此不能以焦耳（J）作單位；根據英制单位，力矩的单位则是英尺\cdot磅。力矩的表示符号是希腊字母\boldsymbol\,\!，或\mathbf\,\!。 力矩與三個物理量有關：施加的作用力\mathbf\,\!、從轉軸到施力點的位移向量\mathbf\,\!、兩個向量之間的夾角\theta\,\!。力矩\boldsymbol\,\!以向量方程式表示為 力矩的大小.

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胡克定律

--定律/--定律(Hooke's law)，是力学弹性理论中的一条基本定律，內容：固体材料受力後，应力與应变(單位變形量)成線性關係，满足此定律的材料：线弹性/胡克型(Hookean) 从物理的角度看，胡克定律源于多数固体(或孤立分子)内部的原子在无外载作用下处于稳定平衡的状态。 许多实际材料，如一根长度为L、横截面积A的棱柱形棒，在力学上都可以用胡克定律来模拟——其單位伸长（或縮減）量\varepsilon （应变）在常系数E（称为弹性模量）下，与拉（或壓）应力 σ 成正比例，即： 或 \Delta L：總伸長（縮減）量。胡克定律用17世纪英国物理学家罗伯特·胡克的名字命名。胡克提出该定律的过程颇有趣味，他于1676年发表了一句拉丁语字谜，谜面是：ceiiinosssttuv。两年后他公布了谜底是：ut tensio sic vis，意思是“力如伸长（那样变化）”（见参考文献1），这正是胡克定律的中心内容。 胡克定律仅适用于特定加载条件下的部分材料。钢材在多数工程应用中都可视为线弹性材料，在其弹性范围内（即应力低于屈服强度时）胡克定律都适用。另外一些材料（如铝材）则只在弹性范围内的一部分区域行为符合胡克定律。对于这些材料需要定义一个应力线性极限，在应力低于该极限时线性描述带来的误差可以忽略不计。 还有一些材料在任何情况下都不满足胡克定律（如橡胶），这种材料称为“非胡克型”（neo-hookean）材料。橡胶的刚度不仅和应力水平相关，还对温度和加载速率十分敏感。 胡克定律在磅秤制造、应力分析和材料模拟等方面有广泛的应用。.

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應力

在連續介質力學裏，應力定義為單位面積所承受的作用力。以公式標記為 其中，\sigma \,表示應力；\Delta F_j\,表示在j\,方向的施力；\Delta A_i \,表示在i\,方向的受力面積。 假設受力表面與施力方向正交，則稱此應力分量為正向應力（normal stress），如圖1所示的\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,，都是正向應力；假設受力表面與施力方向互相平行，則稱此應力分量為剪應力（shear stress），如圖1所示的\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,、\sigma_\,，都是剪應力。 「內應力」指組成單一構造的不同材質之間，因材質差異而導致變形方式的不同，繼而產生的各種應力。 採用國際單位制，应力的单位是帕斯卡（Pa），等於1牛頓／平方公尺。應力的單位與壓強的單位相同。兩種物理量都是單位面積的作用力的度量。通常，在工程學裏，使用的單位是megapascals（MPa）或gigapascals（GPa）。採用英制單位，應力的單位是磅力／平方英寸（psi）或千磅力／平方英寸（ksi）。.

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