研究方法：材料力学

材料力学具有独特的研究方法，可以归纳为“一个基础、三个关系”。“一个基础”是指材料力学理论的建立要以实验观察的现象为基础，而“三个关系”是指分析材料力学问题时常用的力的平衡关系、变形的几何关系和材料的物性关系。

1.以实验观察为基础

材料力学是以实验为基础的学科。在目前的研究水平上，实验是研究材料的力学性能的首要手段。实验可以提供最基本的物理事实，可以提供指定材料有关强度、刚度和稳定性的基本数据，从而为抽象模型提供线索，并用来验证模型的正确性。

材料的主要力学性能参数都是通过实验手段得到的；通过实验观察材料的破坏方式和特点，提出适用于不同材料的强度理论；对杆件基本变形问题的研究，均是通过实验观察变形的特点，进而提出有关变形的假设，然后建立强度和刚度计算的基本公式。因此，没有材料力学实验，不仅不能进行理论推导，也无从验证所得结果的正确性，更不能把它们应用到实践中。没有材料力学实验，材料力学作为一门重要的工程技术学科就失去了基础和依据。另外，一些尚无理论结果的问题，必须借助实验方法来解决。由此可见，实验在材料力学中占有重要的地位。

2.力的平衡关系

对力的分析就是研究构件中各个力的要素（包括外力和内力，力和力偶矩等）之间的平衡关系。由于材料力学绝大部分内容属于静力学（即使是动荷载，也可以用动静法转换为形式上的静力学问题），因此，需要特别关注上述各类力的要素之间的平衡关系。

需要注意的是，当构件整体平衡时，其任意的一个局部也都是平衡的。材料力学不仅关注构件的整体平衡，还关注构件的局部平衡。这样，在分析过程中，往往会截取平衡构件的一部分，甚至截取出一个微段，或者截取一点处的单元体来进行研究。由于杆件整体是平衡的，施加上相应的作用力后，它的一部分、微段、单元体自然也是平衡的，从而可以用平衡条件来研究外力和内力之间以及内力各要素之间的关系等。

应该指出，材料力学的研究对象是变形体面不是刚体。因此，在理论力学中经常使用的关于力系的简化、刚体中力和力偶的平移定理等用到变形结构中时，须注意。

3.几何关系(www.xing528.com)

几何分析就是研究构件和结构中各几何要素之间的关系，其中包括构件中应变和变形量之间的关系，结构中各构件变形量之间的关系等。

在几何分析中需要注意的是，材料力学只研究处于完好状态的构件和结构，而不研究它们在发生破坏以后的行为。这就要求几何变形具有协调性。协调性要求构件的变形不能出现裂纹，也不能出现物质的重叠。在固体介质中，部分物质与另一部分物质在不改变自身组分的情况下不可能相互进入，但有可能虚拟地出现在不正确的计算中。

对于结构而言，变形协调条件不仅要求结构中的每一个构件自身变形协调，还要求构件与构件之间的连接状态不会因变形而遭到破坏。连接多个杆件的结点在加载后，虽然结点的位置会发生变化，但将这些杆件连接在一起的这种方式不能发生变化。

4.物性关系

由于材料的力学性能显著地影响构件的强度、刚度和稳定性，因此材料力学中必然要研究材料的力学性能，以及构件的力学要素（有时还包括热学要素）与几何要素之间的关系，其中包括荷载与变形量之间的关系，构件内部应力与应变之间的关系，以及温度变化与应力、变形量之间的关系等。

建立力的平衡关系、几何关系和物性关系，构成了处理材料力学问题的特有方法。

要学好材料力学，应注意将材料力学的理论与工程实践相结合。由于力学往往是各类工业产品设计和生产的技术基础，因此周围的许多事物都在某些方面体现着力学的概念、原理和方法。即使是大自然中常见的植物、动物，由于千百万年的自然进化，它们的许多方面都体现出力学的合理性，甚至一些方面还值得人们借鉴。上述这些都需要人们认真体会、总结和学习。将学到的理论应用到实际问题中，可以促进人们更深入地理解材料力学的概念、原理和方法，激发学习的兴趣；另一方面，随着新技术、新材料、特大特高建设工程的出现，涌现出许多尚未解决的力学问题。所以，在学习材料力学的过程中，应该更加细致地观察自己周围的事物，把课程知识与观察联系起来，从中提出一些问题，努力用材料力学课程的知识进行分析，这样就会深切地体会到材料力学的精髓。