第一篇：工程力學(xué)小論文

工程力學(xué)心得體會(huì)

大二學(xué)期，我們學(xué)習(xí)了工程力學(xué)這門學(xué)科，個(gè)人感覺這門學(xué)科有一定難度，有一些專業(yè)性。上學(xué)期成績并不是很理想，這學(xué)期任然要繼續(xù)努力。下面我談?wù)剬?duì)這門學(xué)科的看法。

首先，力學(xué)是基礎(chǔ)科學(xué)，又是技術(shù)科學(xué)，其發(fā)展橫跨理工，與各行業(yè)的結(jié)合是非常密切的。與力學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地球科學(xué)及生命科學(xué)等，與力學(xué)相關(guān)的工程學(xué)科有機(jī)械、土木、航空航天、交通、能源、化工、材料、環(huán)境、船舶與海洋等等。

由于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步，使得力學(xué)在其中多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展中起著重要的甚至是關(guān)鍵的作用。力學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生既可以從事力學(xué)教育與研究工作，又可以從事與力學(xué)相關(guān)的機(jī)械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程專業(yè)的設(shè)計(jì)與研究工作，還可以從事數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地球或生命等基礎(chǔ)學(xué)科的教育與研究工作。從這個(gè)意義上講，力學(xué)專業(yè)培養(yǎng)人才的對(duì)口是非常寬的，社會(huì)對(duì)力學(xué)人才的需求也是很多的。

隨著力學(xué)學(xué)科的發(fā)展，在本世紀(jì)將產(chǎn)生一些新的學(xué)科結(jié)合點(diǎn)，如生物醫(yī)學(xué)工程、環(huán)境與資源、數(shù)字化信息等。經(jīng)典力學(xué)與納米科技一起孕育了微納米力學(xué)將力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生物領(lǐng)域產(chǎn)生了生物力學(xué)和仿生力學(xué)；這些都是近年來力學(xué)學(xué)科發(fā)展的亮點(diǎn)。可以預(yù)料，隨著社會(huì)的發(fā)展，力學(xué)學(xué)科與環(huán)境和人居工程等專業(yè)的學(xué)科交叉也將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。

基于以上，可見工程力學(xué)這門學(xué)科應(yīng)用廣泛性和重要性，學(xué)好這門學(xué)科是很有必要的，以后工作中很可能用到相關(guān)知識(shí)。

下面說說我在工程力學(xué)具體學(xué)了什么。主體分為三個(gè)部分，靜力學(xué)，動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)。

靜力學(xué)：主要研究物體（剛體模型）的受力和平衡規(guī)律，主要包括三方面內(nèi)容：1）物體的受力分析（基礎(chǔ)重點(diǎn)與難點(diǎn)）2力系的簡化3）剛體的平衡條件。動(dòng)力學(xué)：主要講了物體（主要為剛體）在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。材料力學(xué)：研究物體（變形體模型）在外力作用下的內(nèi)力、應(yīng)力、變形及失效規(guī)律。材料力學(xué)的任務(wù)——要求構(gòu)件在外力作用下安全（正常工作），必須滿足：1）強(qiáng)度條件： 2）剛度條件：3）穩(wěn)定性條件：學(xué)習(xí)工程力學(xué)的目的是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為工程構(gòu)件的力學(xué)設(shè)計(jì)提供必要的理論基礎(chǔ)和分析方法，以便設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)的構(gòu)件。

同時(shí)，在工程力學(xué)這門課程還做了一些實(shí)驗(yàn)，這鍛煉了我的動(dòng)手能力，理論聯(lián)系實(shí)際，讓知識(shí)得以應(yīng)用是很愉快的，同時(shí)也讓知識(shí)在腦海中更加記憶深刻。

工程力學(xué)這門課程，要學(xué)會(huì)抽象模型，受力分析，以及校核檢驗(yàn)。期中受力分析比較關(guān)鍵，彎矩圖，扭矩圖都很重要。掌握基本原理，適量做一些題目，對(duì)學(xué)好這門學(xué)科是很有必要的。我也會(huì)更加努力，學(xué)習(xí)好這門課程。

第二篇：工程力學(xué)論文(學(xué)習(xí)心得)

工程力學(xué)論文

學(xué)習(xí)工程力學(xué)這門課不知不覺已經(jīng)快一學(xué)期了，首先我想淺談我學(xué)到了什么：工程力學(xué)理論性強(qiáng)且與專業(yè)課、工程實(shí)際緊密聯(lián)系，是科學(xué)、合理選擇或設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）的尺寸、形狀、強(qiáng)度校核的理論依據(jù)。具有承上啟下的作用。也就是說，學(xué)好工程力學(xué)，為后續(xù)專業(yè)課的應(yīng)用和拓展奠定了很強(qiáng)的理論基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)到的主要內(nèi)容： 靜力學(xué)：主要研究物體（剛體模型）的受力和平衡規(guī)律，主要包括三方面內(nèi)容：1）物體的受力分析（基礎(chǔ)重點(diǎn)與難點(diǎn)）2）力系的簡化3）剛體的平衡條件。

材料力學(xué)——研究物體（變形體模型）在外力作用下的內(nèi)力、應(yīng)力、變形及失效規(guī)律。材料力學(xué)的任務(wù)——要求構(gòu)件在外力作用下安全（正常工作），必須滿足：1）強(qiáng)度條件： 2）剛度條件：3）穩(wěn)定性條件：學(xué)習(xí)工程力學(xué)的目的是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求下，為工程構(gòu)件的力學(xué)設(shè)計(jì)提供必要的理論基礎(chǔ)和分析方法，以便設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)的構(gòu)件

學(xué)習(xí)心得：這學(xué)期我們開了工程力學(xué)的課，我開始試著調(diào)整自己的心態(tài)，不管它多難，都得學(xué)，最起碼上課先認(rèn)真聽好老師講的課。抱著想學(xué)、要學(xué)的心理，我試著聽好每一節(jié)課。自己最大的弱點(diǎn)就是畏難，害怕做難題！這也許才是真正導(dǎo)致我工程力學(xué)學(xué)不好的原因。上課聽不懂，到了下課，空余時(shí)間，因?yàn)橛X得難，所以也就不想碰它，這樣惡性循環(huán)下去。就自身而言，要想學(xué)好這門課，最主要的就是要克服我的畏難心理，否則我永遠(yuǎn)得不到提高。凡事都是說起來容易做起來難，我不可能一下子就能完全克服我的毛病，總得有個(gè)變化的過程，但我會(huì)盡自己最大的努力縮短這個(gè)過程的！不得不說聽顧老師的課是一種享受。顧老師以自己豐富的人生經(jīng)歷告訴我們?cè)撛趺礃訉W(xué)會(huì)工程力學(xué)，不僅僅是豐富的課程知識(shí)，還有許多做人的道理，顧老師往往以一些幽默卻不失哲理的話告訴我們工程力學(xué)對(duì)將來工作生活的重要性。我記得這樣一句話：你現(xiàn)在做錯(cuò)一題才扣幾分的問題，將來就是坐幾年牢的事情了。初聽我們大家一笑而過，可是細(xì)細(xì)想想，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們學(xué)到了很多，這大概就是潤物無聲吧。雖然工程力學(xué)是一門很復(fù)雜很深?yuàn)W的科學(xué)，但在顧老師以交流、談心為方式的授課模式下，讓我接受的是很坦然，很輕松。完全沒有對(duì)復(fù)雜模型、對(duì)冗長數(shù)據(jù)的恐懼。反而能夠更好的擴(kuò)展自己狹窄、有限的知識(shí)面；能夠更好的去認(rèn)知社會(huì)，去剖析自己，以自我改善與提高。我想這才是我們學(xué)習(xí)的更高層次的目的。

授課建議：在學(xué)習(xí)工程力學(xué)的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)只要在課堂上認(rèn)真的聽老師的講解，課后能夠及時(shí)復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，就能夠跟上課程的要求。但有時(shí)候所學(xué)的知識(shí)比較抽象，難以想象與理解，這就需要自己在課后能夠多花些時(shí)間來鞏固所學(xué)的知識(shí)。工程力學(xué)是專業(yè)基礎(chǔ)課，只有將工程力學(xué)的知識(shí)掌握牢固，才能更好的學(xué)習(xí)之后的知識(shí)。理科的課程往往需要大量的練習(xí)才能真正的理解，希望老師上課時(shí)能多給我們出一些從簡單到復(fù)雜的典型題目給我們練習(xí)，更加注重教會(huì)我們?cè)趺捶治鲱}型。

第三篇：工程力學(xué)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)論文

工程力學(xué)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)論文

按照慣例，我們工程力學(xué)這個(gè)專業(yè)每到了大三上半學(xué)期的期末就會(huì)進(jìn)行一次認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)的目的就是讓我們從實(shí)踐中對(duì)這門自己即將從事的專業(yè)獲得一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，為今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),為今后書本與實(shí)踐的結(jié)合打下基礎(chǔ)。實(shí)習(xí)中，將所學(xué)知識(shí)和實(shí)習(xí)內(nèi)容互相驗(yàn)證，并對(duì)一些實(shí)際問題加以分析和討論，使學(xué)生對(duì)建筑工程專業(yè)的基本知識(shí)有一個(gè)良好的感性認(rèn)識(shí)，了解專業(yè)概況，為后續(xù)專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)，同時(shí)，使學(xué)生對(duì)本行業(yè)的工作性質(zhì)有一個(gè)初步的了解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的熱愛，強(qiáng)化學(xué)生的事業(yè)心和責(zé)任感，鞏固專業(yè)思想。通過實(shí)習(xí)讓我們對(duì)建筑物的規(guī)模,作用及特點(diǎn)有了初步的了解。

由于一些原因，我們今年的實(shí)習(xí)就沒有安排老師進(jìn)行帶我們，就是讓我們自己去參觀學(xué)校里的一些建筑，結(jié)合自己專業(yè)的專業(yè)知識(shí)寫一篇論文，我和我的同學(xué)去參觀了我們學(xué)校的建筑館，建筑館原來是一個(gè)加工車間，但是由于技術(shù)落后的原因，沒能夠經(jīng)營下去，于是在2009年5月進(jìn)行改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)，使它變成了現(xiàn)在的建筑館，它是一座地上三層局部兩層的建筑，用地面積5200平方米，總建筑面積5900平方米，經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)，它既保留了原來車間的標(biāo)志性建筑，又在其中加入了現(xiàn)代化元素，使其現(xiàn)在成為一座非常受歡迎的一座建筑，當(dāng)你走進(jìn)建筑館的大門時(shí)，你會(huì)看到在它的小院里矗立著一個(gè)非常大的煙囪，據(jù)我們的觀察，它應(yīng)該是鍋爐的煙囪，旁邊還有一個(gè)類似于小房子的建筑，那個(gè)應(yīng)該就是放鍋爐的，在它的側(cè)面還有兩個(gè)比較大的用鐵板攔著的窟窿，這個(gè)應(yīng)該是鍋爐加煤的入口，建筑館的正門是用鋼架搭起來的，上面和四周都是用有機(jī)玻璃組合而成，正門的地面是用竹板搭起來的，就是在地面上又拔高了一定的高度，在夏天時(shí)里面會(huì)有放有水，里面還會(huì)種植一些植物，這樣就是非常的美觀。

建筑館的房頂鋼架由主次梁構(gòu)成，主梁橫向，次梁縱向，次梁搭在主梁上，主次梁結(jié)構(gòu)簡單，受力合理，增強(qiáng)了建筑的整體穩(wěn)定性，主梁是由類似于人字行鋼架組成，在其里面又多焊入了幾根工字鋼，這樣就是組成了超靜定結(jié)構(gòu)，這樣就大大增加了人字梁的穩(wěn)定性和耐用性，這樣即使是有一根梁達(dá)到了塑性極限，其它的梁還是可以正常工作去維持這個(gè)建筑的穩(wěn)定性。建筑館內(nèi)有18根用工字鋼做成的柱子，為了增加它的牢固性，在一樓的柱子內(nèi)又加入了混凝土，這就大大提高了它的牢固性，而上面的樓層不會(huì)受到太多的壓力所以其內(nèi)部不用加入混凝土，這樣總體來說，既增加了牢固性，又節(jié)約了錢財(cái)。室內(nèi)也有幾根柱子是原來留下來的，這些柱子都是由混凝土澆注而成，它們也是被澆注成了工字型，因?yàn)楣ぷ中筒坏軌蚬?jié)約花銷，還能夠保證強(qiáng)度。

室內(nèi)的樓梯大部分是用鋼架搭建而成，上面再放上大理石即可，這就大大節(jié)省了材料，但是又達(dá)到了樓梯的效果，其中還有一個(gè)樓梯是直接可以從一樓通到三樓的，我們站在下面往上看，就像搭建成一部天梯，大大的彰顯了它的藝術(shù)效果，樓梯的下面全是由四根工字鋼焊接在一起而頂在下面的，這里之所以要用到工字鋼還是和上面提到的一樣，既經(jīng)濟(jì)有符合設(shè)計(jì)要求，還省地方，在下面留有了大量的空間，可以利用這些空間做些其他的事情。

在一樓的右手邊是一間咖啡廳，當(dāng)人們累的時(shí)候可以進(jìn)去喝上一杯咖啡，可以坐在那里歇歇腳，這也體現(xiàn)出了建筑館的人性話，在二樓和三樓是建筑學(xué)院的學(xué)生的繪畫室，還有土木的繪畫室，這些房間都是在后來改造是重新加進(jìn)去的，是用鋼架把上面支起來，再在上面建造的，這些都是由鋼架支撐的，在窗戶里也是由工字鋼進(jìn)行十字交叉頂在墻的兩邊，一增加它的牢固性。

通過這一次認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，我對(duì)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)有更進(jìn)一步的了解，也學(xué)到了很

多之前未曾接觸的東西，受益頗豐。深入一線的參觀，使我能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，系統(tǒng)地鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，深化了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，初步體會(huì)到建筑工程的設(shè)計(jì)與施工的工作特點(diǎn)，熟悉了工程設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場的各種技術(shù)和管理工作，在實(shí)習(xí)中，我發(fā)覺自己的分析解決問題的能力得到了很好的鍛煉和培養(yǎng)，為未來走向工作崗位做好思想準(zhǔn)備。此外，通過實(shí)習(xí)，我開闊了視野，增加了對(duì)建筑施工的理性認(rèn)識(shí)。最后我要非常感謝學(xué)校提供這樣一次機(jī)會(huì)讓我們?nèi)チ私膺@些。

第四篇：高等工程力學(xué)結(jié)課論文

有關(guān)彈塑性力學(xué)理論在實(shí)際工程中應(yīng)用的論述

摘要：彈塑性力學(xué)的理論基礎(chǔ)得到了不斷完善和補(bǔ)充，其理論體系日漸完善。同時(shí)，彈塑性力學(xué)的工程應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)大，一些原先紙上談兵的理論已經(jīng)變成工程師手中不可缺少的工具。彈塑性力學(xué)在工程方面的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，相信隨著理論的不斷充實(shí)完善以及新的施工設(shè)備及施工方法的不斷涌現(xiàn)，彈塑性力學(xué)理論會(huì)在實(shí)際工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

Abstract：Elastic-plastic mechanics theory foundation has been constantly improving and supplement，its theoretical system is increasingly perfect.At the same time，the elastic and plastic mechanical engineering application fields are also expanding rapidly，some of the original academic theory has become a indispensable tool engineer.Elastic-plastic mechanics has been widely applied in engineering，believe that the theory constantly enrich and perfect the new construction equipment and construction method，the elastic-plastic mechanics theory will get more and more widely used in actual engineering.關(guān)鍵詞：彈性力學(xué)；塑性力學(xué)；數(shù)值模擬。

引言

彈性力學(xué)和塑性力學(xué)是現(xiàn)代固體力學(xué)的分支、是固體力學(xué)的兩個(gè)重要部分，固體力學(xué)是研究固體材料及其構(gòu)成的物體結(jié)構(gòu)在外部干擾（載荷、溫度交化等）下的力學(xué)響應(yīng)的科學(xué)，按其研究對(duì)象區(qū)分為不同的學(xué)科分支。

彈性力學(xué)和塑性力學(xué)的任務(wù)，一般就是在實(shí)驗(yàn)所建立的關(guān)于材料變形的力學(xué)基礎(chǔ)上，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方法來研究各種形狀的變形固體在外荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移。彈性力學(xué)又稱彈性理論，是固體力學(xué)最基本也是最主要的內(nèi)容，從宏觀現(xiàn)象規(guī)律的角度，利用連續(xù)數(shù)學(xué)的工具研究任意形狀的彈性物體受力后的變形、各點(diǎn)的位移、內(nèi)部的應(yīng)變與應(yīng)力的一門科學(xué)，它的研究對(duì)象是“完全彈性體”。

塑性力學(xué)又稱塑性理論，是研究物體塑性的形成及其應(yīng)力和變形規(guī)律的一門科學(xué)，它是繼彈性力學(xué)之后，對(duì)變形體承載能力認(rèn)識(shí)的發(fā)展深化。彈塑性理論研究的對(duì)象是彈性體，指的是一種物體在每一種給定的溫度下，存在著應(yīng)力和應(yīng)變的單值關(guān)系，與時(shí)間無關(guān)。通常這一關(guān)系是線性的，當(dāng)外力取消后，應(yīng)變隨即消失，物體能夠恢復(fù)原來的狀態(tài)，同時(shí)物體內(nèi)的應(yīng)力也完全消失。彈塑性理論在工程上有著廣泛的應(yīng)用，經(jīng)常結(jié)合有限元軟件分析結(jié)構(gòu)及桿件產(chǎn)生的內(nèi)力、位移、變形等條件判斷結(jié)構(gòu)是否滿足安全性、耐久性等其他方面的要求。

1.塑性力學(xué)和彈性力學(xué)的區(qū)別和聯(lián)系

固體力學(xué)是研究固體材料及其構(gòu)成的物體結(jié)構(gòu)在外部干擾（荷載、溫度變化等）下的力學(xué)響應(yīng)的科學(xué)，按其研究對(duì)象區(qū)分為不同的科學(xué)分支。塑性力學(xué)、彈性力學(xué)正是固體力學(xué)中的兩個(gè)重要分支。

彈性力學(xué)是研究固體材料及由其構(gòu)成的物體結(jié)構(gòu)在彈性變形階段的力學(xué)行為，包括在外部干擾下彈性物體的內(nèi)力(應(yīng)力)、變形(應(yīng)變)和位移的分布，以及與之相關(guān)的原理、理論和方法；塑性力學(xué)則研究它們?cè)谒苄宰冃坞A段的力學(xué)響應(yīng)。

大多數(shù)材料都同時(shí)具有彈性和塑性性質(zhì)，當(dāng)外載較小時(shí)，材料呈現(xiàn)為彈性的或基本上是彈性的；當(dāng)載荷漸增時(shí)，材料將進(jìn)入塑性變形階段，即材料的行為呈現(xiàn)為塑性的。所謂彈性和塑性，只是材料力學(xué)性質(zhì)的流變學(xué)分類法中兩個(gè)典型性質(zhì)或理想模型；同一種材料在不同條件下可以主要表現(xiàn)為彈性的或塑性的。因此，所謂彈性材料或彈性物體是指在—定條件下主要呈現(xiàn)彈性性態(tài)的材料或物體。塑性材料或塑性物體的含義與此相類。如上所述。大多數(shù)材料往往都同時(shí)具有彈性和塑性性質(zhì)，特別是在塑性變形階段，變形中既有可恢復(fù)的彈性變形，又有不可恢復(fù)的塑性變形，因此有時(shí)又稱為彈塑性材料。

塑性力學(xué)和彈性力學(xué)的區(qū)別在于，塑性力學(xué)考慮物體內(nèi)產(chǎn)生的永久變形，而彈性力學(xué)不考慮；和流變學(xué)的區(qū)別在于，塑性力學(xué)考慮的永久變形只與應(yīng)力和應(yīng)變的歷史有關(guān)，而不隨時(shí)間變化，而流變學(xué)考慮的永久變形則與時(shí)間有關(guān)。

1.1基本假定

1、彈性力學(xué)：

（1）假設(shè)物體是連續(xù)的。就是說物體整個(gè)體積內(nèi)，都被組成這種物體的物質(zhì)填滿，不留任何空隙。這樣，物體內(nèi)的一些物理量，例如：應(yīng)力、應(yīng)變、位移等，才可以用坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)表示。

（2）假設(shè)物體是線彈性的。就是說當(dāng)使物體產(chǎn)生變形的外力被除去以后，物體能夠完全恢復(fù)原來形狀，不留任何殘余變形。而且，材料服從虎克定律，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。

（3）假設(shè)物體是均勻的。就是說整個(gè)物體是由同一種質(zhì)地均勻的材料組成的。這樣，整個(gè)物體的所有部分才具有相同的物理性質(zhì)，因而物體的彈性模量和泊松比才不隨位置坐標(biāo)而變。

（4）假設(shè)物體是各向同性的。也就是物體內(nèi)每一點(diǎn)各個(gè)不同方向的物理性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)都是相同的。

2、塑性力學(xué)：

（1）材料是連續(xù)的，均勻的。

（2）平均正應(yīng)力（靜水壓力）不影響屈服條件和加載條件。

（3）體積的變化是彈性的。

（4）不考慮時(shí)間因素對(duì)材料性質(zhì)的影響。

1.2基本內(nèi)容

（一）彈性力學(xué)

彈性力學(xué)問題的求解主要是基于以下幾個(gè)理論基礎(chǔ)。1.Newton定律

彈性力學(xué)是一門力學(xué)，它服從Newton所提出的三大定律，即慣性定律﹑運(yùn)動(dòng)定律，以及作用與反作用定律。質(zhì)點(diǎn)力學(xué)和剛體力學(xué)是從Newton定律演繹出來的，而彈性力學(xué)不同于理論力學(xué)，它還有新假設(shè)和新定律。

2.連續(xù)性假設(shè)

所謂連續(xù)性假設(shè)，就是認(rèn)定彈性體連續(xù)分布于三維歐式空間的某個(gè)區(qū)域之內(nèi)，與此相伴隨的，還認(rèn)定彈性體中的所有物理量都是連續(xù)的。也就是說，我們將假定密度、位移、應(yīng)變、應(yīng)力等物理量都是空間點(diǎn)的連續(xù)變量，而且也將假定空間的點(diǎn)變形前與變形后應(yīng)該是一一對(duì)應(yīng)的。

3.廣義Hooke定律

所謂廣義Hooke定律，就是認(rèn)為彈性體受外載后其內(nèi)部所生成的應(yīng)力和應(yīng)變具有線性關(guān)系。對(duì)于大多數(shù)真實(shí)材料和人造材料，在一定的條件下，都符合這個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。線性關(guān)系的Hooke定律是彈性力學(xué)特有的規(guī)律，是彈性力學(xué)區(qū)別于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)其他分支的標(biāo)識(shí)。

Newton定律、連續(xù)性假設(shè)和廣義Hooke定律，這三方面構(gòu)成了彈性力學(xué)的理論基礎(chǔ)。

（二）塑性力學(xué)

人們對(duì)塑性變形基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)主要來自于實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)中找出在應(yīng)力超出彈性極限后材料的特性，將這些特性進(jìn)行歸納并提出合理的假設(shè)和簡化模型，確定應(yīng)力超過彈性極限后材料的本構(gòu)關(guān)系，從而建立塑性力學(xué)的基本方程。解出這些方程，便可得到不同塑性狀態(tài)下物體內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變。

塑性力學(xué)研究的基本試驗(yàn)有兩個(gè)。一是簡單拉伸實(shí)驗(yàn)，另一是靜水壓實(shí)驗(yàn)。從材料簡單拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以看出，塑性力學(xué)研究的應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系是非線性的，它們的關(guān)系也不是單值對(duì)應(yīng)的。而靜水壓可使材料可塑性增加，使原來處于脆性狀態(tài)的材料轉(zhuǎn)化為塑性材料。

為了便于計(jì)算，人們往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立一些假設(shè)。比如：材料是各向同性和連續(xù)的；材料的彈性性質(zhì)不受影響；只考慮穩(wěn)定材料；與時(shí)間因素?zé)o關(guān)等。對(duì)于不同的材料，不同的應(yīng)用領(lǐng)域，我們可以采用不同的變形體的模型，這種模型必須符合材料的實(shí)際性質(zhì)。不同的材料有不同的拉伸曲線，但它們具有一些共同性質(zhì)。

總而言之，彈性與塑性有著密切的聯(lián)系，同時(shí)又有著各自的定義及方法。隨著生產(chǎn)和科學(xué)研究不斷發(fā)展的要求，彈性力學(xué)和塑性力學(xué)也必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

2.彈塑性力學(xué)在實(shí)際工程中的應(yīng)用

彈塑性力學(xué)在樁基礎(chǔ)、淺基礎(chǔ)、邊坡、碼頭、隧道、橋梁等工程方面的應(yīng)用十分廣泛。下面就列舉一下有關(guān)彈塑性力學(xué)的工程應(yīng)用實(shí)例。

大梁隧道(DK328+820～DK335+370)為蘭新鐵路第二雙線甘青段關(guān)鍵性工程，全長6550m，為雙線鐵路隧道，位于青海省門源縣，軌面最高海拔3907m，地處祁連山中高山區(qū)，平均海拔3600～4200m，最高海拔為4430m。洞內(nèi)線路縱坡為6‰－10‰的人字坡。隧道設(shè)一斜井，斜井長度1070m，進(jìn)入正洞里程DK331+866處。針對(duì)大梁隧道工程地質(zhì)特點(diǎn)，開展隧洞開挖后圍巖大變形現(xiàn)場監(jiān)測與分析，得知隧洞變形具有變形速度快、持續(xù)時(shí)間長和變

[1]形量大的特點(diǎn)，最大下沉量可達(dá)55cm，最大變形速率為1.69cm/d。通過開展巖石試樣單軸、三軸壓縮破壞試驗(yàn)，采用廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則，確定巖體常規(guī)彈塑性力學(xué)參數(shù)；結(jié)合隧洞變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，將隧洞圍巖視為具有彈塑性流變行為的連續(xù)介質(zhì)，采用經(jīng)驗(yàn)流變模型，開展有限元反演分析，得到巖體流變力學(xué)參數(shù)。根據(jù)數(shù)值仿真結(jié)果，分析隧道圍巖位移、應(yīng)力及損傷區(qū)分布規(guī)律，從而為支護(hù)方案修改設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。在上述研究基礎(chǔ)上，應(yīng)用新奧法施工力學(xué)原理，提出加大預(yù)留變形量，拱頂超前注漿加固圍巖，打拱腳長錨桿控制拱架整體下沉，并采用鋼拱架(拱架之間采用型鋼連接)+錨桿+鋼筋網(wǎng)協(xié)同支護(hù)，構(gòu)成軟巖大變形洞段聯(lián)合支護(hù)方案，成功解決了大梁隧道破碎、軟弱圍巖地段的施工與支護(hù)難題，經(jīng)施工后巷道穩(wěn)定性良好。

結(jié)合湖北隨州兩河口水庫大壩防滲墻的工程實(shí)例，采用外摻膨潤土技術(shù)將水膠比、膨潤土摻量和砂率作為三因素進(jìn)行混凝土配合比正交試驗(yàn)，研究各因素對(duì)塑性混凝土性能的影響，提出滿足工程要求的混凝土配合比。結(jié)合湖北蘄春大同水庫大壩防滲墻的工程實(shí)例，針對(duì)低彈塑性混凝土的特點(diǎn)，對(duì)混凝土的配合比及性能進(jìn)行了研究，采用外摻膨潤土、粘土、粉煤灰及土灰同摻的方法進(jìn)行試驗(yàn)，研究各種外摻材料對(duì)低彈塑性混凝土的影響，提出滿足工程要求的混凝土配合比。低彈塑性混凝土的具有抗壓強(qiáng)度較低，彈性模量較低，滲透系數(shù)較小的力學(xué)性能，很適合于水利工程中作為大壩基礎(chǔ)的防滲墻。文獻(xiàn)[2]結(jié)合兩個(gè)水利工程實(shí)例，在實(shí)驗(yàn)室采用摻加摻合料的方法及正交試驗(yàn)等方式對(duì)防滲墻低彈塑性混凝土綜合試驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)配制的塑性混凝土力學(xué)性能進(jìn)行分析，并且確定了防滲墻施工的配合比，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證了施工的低彈塑性混凝土滿足防滲墻設(shè)計(jì)要求。陳軍明在文獻(xiàn)[3]中通過分析我國現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003，對(duì)比美、歐規(guī)范，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)常用受力構(gòu)件設(shè)計(jì)的強(qiáng)度問題和穩(wěn)定問題涉及到的彈塑性理論應(yīng)用，通過研究鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)原理和彈塑性設(shè)計(jì)方法，深入分析彈性設(shè)計(jì)理論和彈塑性設(shè)計(jì)理論的差異，認(rèn)識(shí)到彈塑性理論在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的必要性。

舟山國家石油儲(chǔ)備基地位于寧波以東某島，南鄰東海，庫區(qū)占地面積137公頃，設(shè)計(jì)總庫容為500萬m3，油罐共9組，每組油罐最多6座，油罐直徑為80m，高度為21.8m，單個(gè)油罐儲(chǔ)量達(dá)10萬m3。為了考慮結(jié)構(gòu)性軟土的影響，引入結(jié)構(gòu)損傷變量，在巖土損傷力學(xué)理論和經(jīng)典的修正劍橋模型基礎(chǔ)上建立擴(kuò)展的彈塑性損傷模型，通過固結(jié)壓縮試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)確定模型參數(shù)。在通用有限元軟件ABAQUS平臺(tái)上開發(fā)所建立的彈塑性損傷模型UMAT子程序。將所建立彈塑性損傷模型應(yīng)用到室內(nèi)固結(jié)壓縮試驗(yàn)和現(xiàn)場堆載預(yù)壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬中，并與修正劍橋模型所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明[4]：當(dāng)荷載較低時(shí)，彈塑性損傷模型計(jì)算所得沉降小于修正劍橋模型的結(jié)果;當(dāng)荷載大于結(jié)構(gòu)屈服壓力時(shí)，彈塑性損傷模型計(jì)算所得沉降大于修正劍橋模型的結(jié)果，即彈塑性損傷模型能夠反映軟土結(jié)構(gòu)性的特點(diǎn)。參考數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，采用堆載預(yù)壓法對(duì)舟山國家石油儲(chǔ)備基地試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行地基加固。

在實(shí)際隧道施工過程中，隧道開挖引起地下巖體應(yīng)力重分布使得圍巖的微裂紋擴(kuò)展損傷，并伴隨有塑性流動(dòng)變形。在地下水環(huán)境中對(duì)于孔隙和微裂隙圍巖介質(zhì)受到應(yīng)力作用時(shí)，在內(nèi)部將產(chǎn)生高孔隙水壓力影響巖石的力學(xué)性質(zhì)，也改變了圍巖的破壞模式。吉林撫松隧道位于白山市靖宇縣境內(nèi)，里程樁號(hào)：左幅ZK275+170～ZK276+795，洞長為1 625 m，右幅RK275+180～RK276+780，洞長為1 600 m。隧道為分離式雙洞隧道，兩洞設(shè)計(jì)線間距為13～ 35 m，近直線展布。隧道最大開挖寬度約12.00 m，高度為7.60 m。隧道多數(shù)洞段埋藏較深，巖性為上侏羅系角礫凝灰?guī)r、含鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖巖質(zhì)為較堅(jiān)硬～較軟巖，凝灰質(zhì)細(xì)砂巖為堅(jiān)硬巖。為了研究損傷引起的剛度退化和塑性導(dǎo)致的流動(dòng)兩種破壞機(jī)制的耦合作用，從彈塑性力學(xué)和損傷理論的角度出發(fā)，同時(shí)引入修正有效應(yīng)力原理來考慮孔隙水壓力的作用，建立基于Drucker-Prager 屈服準(zhǔn)則的彈塑性損傷本構(gòu)模型；針對(duì)該本構(gòu)模型推導(dǎo)了孔隙水壓力作用下彈塑性損傷本構(gòu)模型的數(shù)值積分算法-隱式返回映射算法，分別對(duì)預(yù)測應(yīng)力返回到屈服面的光滑圓錐面或尖點(diǎn)奇異處兩種可能的情況給出了詳細(xì)的描述，隱式返回映射算法具有穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)；大多數(shù)彈塑性損傷模型中涉及參數(shù)多且不易確定的問題，采用反分析方法獲得損傷參數(shù)，解決了損傷參數(shù)不易確定的難題；采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ褂肅++語言編制了彈塑性損傷本構(gòu)求解程序，并對(duì)所建立的彈塑性損傷模型和所編程序進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值兩個(gè)方面的驗(yàn)證；最后將其在吉林撫松隧道工程中進(jìn)行應(yīng)用，模擬了塑性區(qū)[5]和損傷區(qū)的發(fā)展變化。

彈塑性力學(xué)理論在水利方面也有著廣泛的應(yīng)用。下面就舉例說明水利工程中有關(guān)高邊坡穩(wěn)定的問題。三峽船閘由雙線連續(xù)5級(jí)船閘在山體中開挖修建，兩線船閘間有60m寬的中間隔墩，形成最大開挖深度達(dá)170m的雙向巖質(zhì)高邊坡，如此高深邊坡成為世界上罕見的高邊坡工程，其高難度的工程開挖與加固技術(shù)問題也是世上少見的。三峽船閘高邊坡工程具有極其復(fù)雜的技術(shù)問題：(1)高邊坡的高度大，邊坡延伸長；(2)輪廓復(fù)雜以及深切開挖巖體地應(yīng)力突變；(3)邊坡巖體作為閘室墻體結(jié)構(gòu)的組成部分，要求邊坡達(dá)到足夠的穩(wěn)定，并控制墻體的變形，從而要求合理的開挖形態(tài)和進(jìn)行恰當(dāng)?shù)募庸讨ёo(hù)。有關(guān)船閘高邊坡的研究與爭論主要涉及到對(duì)邊坡穩(wěn)定性的評(píng)估。有的計(jì)算結(jié)果認(rèn)為高邊坡的變形在天然情況下，為35 mm左右，工程設(shè)計(jì)可能滿足要求；但另一種計(jì)算結(jié)果認(rèn)為邊坡的開挖變形高達(dá)1500mm。根本不能建造船閘工程。這樣一來，說明三峽船閘根本不可能建成。以上2種分析結(jié)果存在明顯的差異，其根本原因在于巖體開挖后巖體本構(gòu)關(guān)系的差異。以上船閘的邊坡穩(wěn)定問題，是一個(gè)頗為復(fù)雜的研究課題，應(yīng)該著重研究巖體結(jié)構(gòu)的模型以及巖體失穩(wěn)的模式。采用多種計(jì)算方法，如塊體穩(wěn)定、彈塑性體穩(wěn)定及有限元計(jì)算等，運(yùn)用較為先進(jìn)的計(jì)算手段，清華大學(xué)脆性課題組在當(dāng)時(shí)得出了第一個(gè)研究成果，認(rèn)為船閘可建成，其成果和目前實(shí)測結(jié)果非常吻合。龍羊峽拱壩位于黃河上游，壩高165m，設(shè)計(jì)為重力拱壩。大壩坐落在綠巖上。大壩基巖有相當(dāng)不少的裂隙。大壩具有傾向下游的滑坡構(gòu)造，大壩兩岸按滑坡安全度計(jì)算，其安全系數(shù)K≈0.9。可按純摩擦力計(jì)算，即K=fN/F。式中：f為摩擦因數(shù)，N為垂直坡力，F(xiàn)為順坡力。由上式可知，由于K≈0.9，達(dá)不到有關(guān)規(guī)范所要求的工程穩(wěn)定性。奧地利專家穆勒認(rèn)為這里不能修壩，但在潘家錚教授的堅(jiān)持下，經(jīng)過模型試驗(yàn)，后來加上很多加固措施仍進(jìn)行建壩。結(jié)果顯示，大壩運(yùn)行30a仍然安全。這是一場頗引人注目的穩(wěn)定安全分析問題。

[6]大壩的穩(wěn)定分析在當(dāng)時(shí)中國拱壩設(shè)計(jì)中仍然是難度極大的工作。

3.總結(jié)

近年來，塑性力學(xué)的面貌有了很大改觀。一方面，塑性本構(gòu)關(guān)系的研究日漸深入，從理性力學(xué)、不可逆過程熱力學(xué)以及細(xì)觀、微觀等不同層次、不同角度提出了許多學(xué)說，形成了熱烈爭鳴的局面。另一方面，塑性力學(xué)的工程應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，一些原先紙上談兵的理論現(xiàn)正變成工程師手中不可缺少的武器[7]。彈塑性力學(xué)在工程方面的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，相信隨著理論的不斷充實(shí)完善以及新的施工設(shè)備及施工方法的不斷涌現(xiàn)，彈塑性力學(xué)理論會(huì)在實(shí)際工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：工程力學(xué)

飛行器及其動(dòng)力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一。航空航天材料科學(xué)是材料科學(xué)中富有開拓性的一個(gè)分支。飛行器的設(shè)計(jì)不斷地向材料科學(xué)提出新的課題，推動(dòng)航空航天材料科學(xué)向前發(fā)展；各種新材料的出現(xiàn)也給飛行器的設(shè)計(jì)提供新的可能性，極大地促進(jìn)了航空航天技術(shù)的發(fā)展。

航空航天材料的進(jìn)展取決于下列3個(gè)因素:①材料科學(xué)理論的新發(fā)現(xiàn)：例如，鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化理論導(dǎo)致硬鋁合金的發(fā)展；高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導(dǎo)致高強(qiáng)度、高模量芳綸有機(jī)纖維的發(fā)展。②材料加工工藝的進(jìn)展：例如，古老的鑄、鍛技術(shù)已發(fā)展成為定向凝固技術(shù)、精密鍛壓技術(shù)，從而使高性能的葉片材料得到實(shí)際應(yīng)用；復(fù)合材料增強(qiáng)纖維鋪層設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的發(fā)展，使它在不同的受力方向上具有最優(yōu)特性，從而使復(fù)合材料具有“可設(shè)計(jì)性”，并為它的應(yīng)用開拓了廣闊的前景；熱等靜壓技術(shù)、超細(xì)粉末制造技術(shù)等新型工藝技術(shù)的成就創(chuàng)造出具有嶄新性能的一代新型航空航天材料和制件，如熱等靜壓的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。③材料性能測試與無損檢測技術(shù)的進(jìn)步：現(xiàn)代電子光學(xué)儀器已經(jīng)可以觀察到材料的分子結(jié)構(gòu)；材料機(jī)械性能的測試裝置已經(jīng)可以模擬飛行器的載荷譜，而且無損檢測技術(shù)也有了飛速的進(jìn)步。材料性能測試與無損檢測技術(shù)正在提供越來越多的、更為精細(xì)的信息，為飛行器的設(shè)計(jì)提供更接近于實(shí)際使用條件的材料性能數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)提供保證產(chǎn)品質(zhì)量的檢測手段。一種新型航空航天材料只有在這三個(gè)方面都已經(jīng)發(fā)展到成熟階段，才有可能應(yīng)用于飛行器上。因此，世界各國都把航空航天材料放在優(yōu)先發(fā)展的地位。中國在50年代就創(chuàng)建了北京航空材料研究所和北京航天材料工藝研究所，從事航空航天材料的應(yīng)用研究。

簡況 18世紀(jì)60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展，從而結(jié)束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時(shí)代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī),當(dāng)時(shí)使用的材料有木材(占47％),鋼（占35％）和布（占18％）,飛機(jī)的飛行速度只有16公里/時(shí)。1906年德國冶金學(xué)家發(fā)明了可以時(shí)效強(qiáng)化的硬鋁，使制造全金屬結(jié)構(gòu)的飛機(jī)成為可能。40年代出現(xiàn)的全金屬結(jié)構(gòu)飛機(jī)的承載能力已大大增加，飛行速度超過了600公里/時(shí)。在合金強(qiáng)化理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應(yīng)用對(duì)克服機(jī)翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用，飛機(jī)的性能大幅度提高,最大飛行速度達(dá)到了3倍音速。40年代初期出現(xiàn)的德國 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料燒蝕防熱理論的出現(xiàn)以及燒蝕材料的研制成功，解決了彈道導(dǎo)彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進(jìn)的復(fù)合材料，如碳纖維或硼纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料等，以減輕結(jié)構(gòu)重量。返回型航天器和航天飛機(jī)在再入大氣層時(shí)會(huì)遇到比彈道導(dǎo)彈彈頭再入時(shí)間長得多的空氣動(dòng)力加熱過程，但加熱速度較慢，熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復(fù)合材料陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。

分類 飛行器發(fā)展到80年代已成為機(jī)械加電子的高度一體化的產(chǎn)品。它要求使用品種繁多的、具有先進(jìn)性能的結(jié)構(gòu)材料和具有電、光、熱和磁等多種性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用對(duì)象不同可分為飛機(jī)材料、航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料、火箭和導(dǎo)彈材料和航天器材料等；按材料的化學(xué)成分不同可分為金屬與合金材料、有機(jī)非金屬材料、無機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料。

材料應(yīng)具備的條件 用航空航天材料制造的許多零件往往需要在超高溫、超低溫、高真空、高應(yīng)力、強(qiáng)腐蝕等極端條件下工作，有的則受到重量和容納空間的限制，需要以最小的體積和質(zhì)量發(fā)揮在通常情況下等效的功能，有的需要在大氣層中或外層空間長期運(yùn)行，不可能停機(jī)檢查或更換零件，因而要有極高的可靠性和質(zhì)量保證。不同的工作環(huán)境要求航空航天材料具有不同的特性。

高的比強(qiáng)度和比剛度 對(duì)飛行器材料的基本要求是：材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、剛度好。減輕飛行器本身的結(jié)構(gòu)重量就意味著增加運(yùn)載能力，提高機(jī)動(dòng)性能，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進(jìn)劑的消耗。比強(qiáng)度和比剛度是衡量航空航天材料力學(xué)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)：

比強(qiáng)度＝/

比剛度＝/式中[kg2][kg2]為材料的強(qiáng)度，為材料的彈性模量，為材料的比重。

飛行器除了受靜載荷的作用外還要經(jīng)受由于起飛和降落、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)件的高速旋轉(zhuǎn)、機(jī)動(dòng)飛行和突風(fēng)等因素產(chǎn)生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。

優(yōu)良的耐高低溫性能 飛行器所經(jīng)受的高溫環(huán)境是空氣動(dòng)力加熱、發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庖约疤罩刑柕妮椪赵斐傻摹：娇掌饕L時(shí)間在空氣中飛行，有的飛行速度高達(dá)3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、熱疲勞強(qiáng)度，在空氣和腐蝕介質(zhì)中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能，并應(yīng)具有在高溫下長期工作的組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁囟瓤蛇_(dá)3000[2oc]以上，噴射速度可達(dá)十余個(gè)馬赫數(shù)，而且固體火箭燃?xì)庵羞€夾雜有固體粒子，彈道導(dǎo)彈頭部在再入大氣層時(shí)速度高達(dá)20個(gè)馬赫數(shù)以上，溫度高達(dá)上萬攝氏度，有時(shí)還會(huì)受到粒子云的侵蝕，因此在航天技術(shù)領(lǐng)域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時(shí)包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發(fā)熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來設(shè)計(jì)高溫耐燒蝕材料和發(fā)冷卻材料以滿足高溫環(huán)境的要求。太陽輻照會(huì)造成在外層空間運(yùn)行的衛(wèi)星和飛船表面溫度的交變，一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環(huán)境的形成來自大自然和低溫推進(jìn)劑。飛機(jī)在同溫層以亞音速飛行時(shí)表面溫度會(huì)降到-50[2oc]左右,極圈以內(nèi)各地域的嚴(yán)冬會(huì)使機(jī)場環(huán)境溫度下降到-40[2oc]以下。在這種環(huán)境下要求金屬構(gòu)件或橡膠輪胎不產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。液體火箭使用液氧(沸點(diǎn)為-183[2oc])和液氫(沸點(diǎn)為-253[2oc])作推進(jìn)劑，這為材料提出了更嚴(yán)峻的環(huán)境條件。部分金屬材料和絕大多數(shù)高分子材料在這種條件下都會(huì)變脆。通過發(fā)展或選擇合適的材料，如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等，才能解決超低溫下結(jié)構(gòu)承受載荷的能力和密封等問題。

耐老化和耐腐蝕 各種介質(zhì)和大氣環(huán)境對(duì)材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質(zhì)是飛機(jī)用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進(jìn)劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數(shù)對(duì)金屬和非金屬材料都有強(qiáng)烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風(fēng)雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長期貯存時(shí)產(chǎn)生的霉菌會(huì)加速高分子材料的老化過程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應(yīng)該具備的良好特性。

適應(yīng)空間環(huán)境 空間環(huán)境對(duì)材料的作用主要表現(xiàn)為高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射線輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時(shí)，由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴(kuò)散過程，出現(xiàn)“冷焊”現(xiàn)象；非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會(huì)加速揮發(fā)和老化，有時(shí)這種現(xiàn)象會(huì)使光學(xué)鏡頭因揮發(fā)物沉積

而被污染，密封結(jié)構(gòu)因老化而失效。航天材料一般是通過地面模擬試驗(yàn)來選擇和發(fā)展的，以求適應(yīng)于空間環(huán)境。

壽命和安全 為了減輕飛行器的結(jié)構(gòu)重量，選取盡可能小的安全余量而達(dá)到絕對(duì)可靠的安全壽命，被認(rèn)為是飛行器設(shè)計(jì)的奮斗目標(biāo)。對(duì)于導(dǎo)彈或運(yùn)載火箭等短時(shí)間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強(qiáng)度并保證安全，對(duì)于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設(shè)計(jì)原則”。這就要求材料不但具有高的比強(qiáng)度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始?jí)勖土鸭y的擴(kuò)展速率等數(shù)據(jù)，并計(jì)算出允許的裂紋長度和相應(yīng)的壽命，以此作為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用的重要依據(jù)。對(duì)于有機(jī)非金屬材料則要求進(jìn)行自然老化和人工加速老化試驗(yàn)，確定其壽命的保險(xiǎn)期。復(fù)合材料的破損模式、壽命和安全也是一項(xiàng)重要的研究課題。