材料力学

3 月，跳不动了？>>> 目前已知的材料特性都是基于材料的三维结构，而最薄的材料只有一个原子厚度，其二维力学性能完全不同于三维材料特性。为了获取和处理二维材料，迄今为止都是以三维材料薄膜形式替代。德国萨尔州大学物理学家乌韦·哈特曼和莱布尼茨新材料研究所的研究人员合作，通过扫描隧道显微镜测量石墨烯，首次能够表征原子级薄膜材料的二维力学性能。相关结果刊登在专业杂志《纳米尺度》上。 近年来，二维材料备受关注。2010年，安德烈·吉姆和康斯坦丁·诺沃索洛夫因研究二维纯碳材料石墨烯而获得诺贝尔物理学奖，由此开启了诸如硅、锗等元素的二维材料制造和材料特性表征。哈特曼表示，一些二维材料的电子特性相当惊奇，如材料内的电子移动遵循相对论原理，而传统三维材料基本不是这样，在制造电子元件方面，这是一个有趣的优势。另外，二维材料的力学性能也是独一无二的，相对其厚度，显示出的力学稳定性比三维材料大得多。2013年，欧盟投入10亿欧元研究经费，将石墨烯列为旗舰项目，以进一步挖掘二维材料的潜力。 然而到目前为止，关于这些新材料力学性质的许多信息都来自模拟计算。哈特曼说：“二维材料一直只能作为三维材料表面上的薄膜来看待，而整个系统的性质不可避免地还是由三维材料来决定。”不过，在最新研究中，他们首次直接测量出了原子级薄碳改性二维材料的力学性能。“这使得模拟计算的数据可以直接与实验结果进行比较。此外

2009-10-7 C2轴向拉伸和压缩 C2J1概念 1杆件在其两端受到一对沿着杆件轴线、大小相等、方向相反的外力作用时，则该杆沿着轴线方向伸长或缩短，这种变形形式称作轴向拉伸或轴向压缩。 C2J2轴力和轴力图 1内力的计算是研究杆件强度、刚度和稳定性的基础； 2内力计算的基本方法是截面法； 3轴向拉（压）杆横截面上的内力称为轴力。轴力的计算： 3.1用一假象截面将杆在需求轴力的截面处截开，成为两部分； 3.2取任一部分为研究对象，用轴力F代替另一部分对该部分的作用； 3.3列出静力平衡方程求出轴力，量纲为【力】，单位为牛顿或千牛顿； 4轴力的拉力为正，压力为负； 5用横坐标表示位置，纵坐标表示轴力的数值，按比例绘出轴力位置的关系图线，即为轴力图。正值画在横坐标上方，负值画在横坐标下方； 6最大轴力是指绝对值的最大值。 C2J3轴向拉（压）杆横截面上的应力 1平面假设：变形前原为平面的横截面，变形后仍保持平面； 2变形规律：根据平面假设，拉杆变形前后两横截面做相对平移，设想拉杆由许多纵向纤维所组成的，则任意两个横截面间所有纵向纤维的伸长量相等，即伸长变形是均匀的； 3由各纵向纤维力学性质相同，可以推知各点处的正应力σ都相等，因此横截面上的轴力为F=σA。 4σ=F/A，拉应力为正，压应力为负。 C2J4斜截面上的应力 1设斜截面上的面积为A α ，应力为P α ，则斜截面上轴力为F