材料強(qiáng)度學(xué)的研究目的（1）

  材料強(qiáng)度學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)很有特色的分支學(xué)科，也是一門力學(xué)與材料科學(xué)、固體物理學(xué)等的交叉學(xué)科。它是一門研究材料變形、微觀組織結(jié)構(gòu)演化、失效破壞等力學(xué)行為的機(jī)理及相應(yīng)材料特性的本質(zhì)性描述方法的學(xué)問；通過實(shí)驗(yàn)儀器如持粘性測(cè)試儀，初粘性測(cè)試儀、拉力試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試材料的各種性能是否達(dá)標(biāo)，通過對(duì)變形及失效破壞機(jī)理的研究，建立具有普遍意義的破壞準(zhǔn)則，并尋找出材料強(qiáng)度特性與微觀組織結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在關(guān)系。相比較而言，一般的固體力學(xué)分支學(xué)科都是在連續(xù)介質(zhì)假定的基礎(chǔ)上展開的，往往只著重于應(yīng)力或應(yīng)變等評(píng)價(jià)參數(shù)的分析方法及其理論基礎(chǔ)，而把材料特性以及失效或評(píng)價(jià)準(zhǔn)則作為已知或可由實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式來處理，其理論體系并不涉及材料破壞機(jī)理或強(qiáng)度特性的成因等問題。材料強(qiáng)度則更注重于材料強(qiáng)度特性的成因，著重于變形、失效破壞等力學(xué)行為的機(jī)理，從材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及其演化來考察宏觀材料力學(xué)行為的之所以然。因此，材料強(qiáng)學(xué)的一端是以連續(xù)介質(zhì)為基礎(chǔ)的宏觀力學(xué)行為或特性，而另一端則是連續(xù)介質(zhì)概念不能適用的現(xiàn)實(shí)材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單地說，材料強(qiáng)度學(xué)就是要找出這兩端之間的客觀內(nèi)在關(guān)系。由于受多尺度力學(xué)發(fā)展水平的限制，應(yīng)該說目前這種或說明還只是定性的和經(jīng)驗(yàn)性的，但這種基于微觀機(jī)理所得到的關(guān)于材料力學(xué)行為的認(rèn)識(shí)卻是本質(zhì)性和一般性的，因此，人們把材料強(qiáng)度學(xué)歸類為具有工學(xué)特征的科學(xué)。

    構(gòu)件在什么樣的條件下發(fā)生破壞或者不能滿足原設(shè)計(jì)的使用要求，是工程實(shí)際中首先必須回答的問題，也是人們進(jìn)行各種固體力學(xué)分析的目的。我們將構(gòu)件發(fā)生破壞或者不能滿足原設(shè)計(jì)要求的情況，稱為構(gòu)件的失效。在具體的工程結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的形式可以是千變?nèi)f化的，其失效形式也可以有多種。如果對(duì)各種構(gòu)件分別進(jìn)行具體的分析研究，來尋求其失效條件或準(zhǔn)則，顯然是做不勝做，難以具有共性的。因此我們要尋求的是，具有共性亦即可以普遍適用的判別失效或安全程度的方法。構(gòu)件的失效可以分為因構(gòu)件的整體性能不足和構(gòu)件內(nèi)局部材料的性能不足引起的兩種。除受力狀態(tài)外，前者（如失穩(wěn)）不僅受材料特性本身的影響，而且還與構(gòu)件的幾何形狀及約束條件等有關(guān)，其強(qiáng)度行為常稱為構(gòu)件的幾何強(qiáng)度特性，后者則只與材料本身有關(guān)，其強(qiáng)度行為稱為材料強(qiáng)度特性。材料強(qiáng)度學(xué)研究的主要對(duì)象是后者，即認(rèn)為：構(gòu)件失效是其材料的受力或變形狀態(tài)，達(dá)到材料本身的固有能力（對(duì)應(yīng)于一個(gè)臨界狀態(tài)）所造成的，這一臨界狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力或應(yīng)變就對(duì)應(yīng)于材料的強(qiáng)度特性。材料的強(qiáng)度特性決定于它的失效機(jī)理及相關(guān)的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)，在不同的工況下可以有不同的表現(xiàn)形式，但在同一種失效機(jī)理下則體現(xiàn)為一種固有的特性（即不同表達(dá)形式的強(qiáng)度值之間必然有某種內(nèi)在的）。順便指出，由于材料的受力或變形狀態(tài)是利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法來描述的，因此，材料的變形及強(qiáng)度特性是用建立在連續(xù)介質(zhì)假定上的宏觀參數(shù)，而不是用材料微觀結(jié)構(gòu)層次上的量來表示的。