1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;
2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;
3.了解相近专业的一般原理和知识;
4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策,国内外知识产权等方面的法律法规;
5.了解材料物理的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及材料科学与工程产业的发展状况;
6.掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。
1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;
2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;
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4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策,国内外知识产权等方面的法律法规;
5.了解材料物理的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及材料科学与工程产业的发展状况;
6.掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。
1、全应力:pa=σcosα;正应力:σa=σcos2α;剪应力:τa=(σ/2)*sin2α; 2、变形能:U=PΔ/2 3、过图形一点使图形的惯性积为零的一对正交坐标轴,为主惯性轴。
4、剪应力:τ=QS/Ib(S是距中性轴为y的横线与外鸿沟所围面积对中性职鞑矩),标的目的与剪力平行,巨细沿截面宽度不变,沿高度呈抛物线分布。 对于等宽度截面,τmax发生在中性轴上,对宽度转变的截面,τmax不必然发生在中性轴上。
5、弯心特点:必定在对称轴上、仅与截面几何外形相关。平面弯曲前提:经由过程弯心且浸染面平行于梁的形心主惯性平面。
6、弯曲变形根基公式1/ρ=M/EI 7、斜弯曲中,中性轴不与合成弯矩矢量的方位重合或平行。 合成挠度的方位垂直于中性轴,并不在外力浸染平面内。
8、使偏疼压缩(拉伸)杆截面上只发生同号应力时,偏疼压力(拉力)浸染的区域称为区域焦点。当偏疼力浸染在截面焦点规模内(含截面焦点周界线)时,截面的中性轴必在截面之外或与截面鸿沟相切。
9、杆件的某个横截面上,若各点的正应力均为零,则弯矩必为零,轴力必为零。 。
初中物理基本概念概要 一、测量 ⒈长度L:主单位:米;测量工具:刻度尺;测量时要估读到最小刻度的下一位;光年的单位是长度单位。
⒉时间t:主单位:秒;测量工具:钟表;实验室中用停表。1时=3600秒,1秒=1000毫秒。
⒊质量m:物体中所含物质的多少叫质量。主单位:千克; 测量工具:秤;实验室用托盘天平。
二、机械运动 ⒈机械运动:物体位置发生变化的运动。 参照物:判断一个物体运动必须选取另一个物体作标准,这个被选作标准的物体叫参照物。
⒉匀速直线运动: ①比较运动快慢的两种方法:a 比较在相等时间里通过的路程。b 比较通过相等路程所需的时间。
②公式: 1米/秒=3.6千米/时。 三、力 ⒈力F:力是物体对物体的作用。
物体间力的作用总是相互的。 力的单位:牛顿(N)。
测量力的仪器:测力器;实验室使用弹簧秤。 力的作用效果:使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。
物体运动状态改变是指物体的速度大小或运动方向改变。 ⒉力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
力的图示,要作标度;力的示意图,不作标度。 ⒊重力G:由于地球吸引而使物体受到的力。
方向:竖直向下。 重力和质量关系:G=mg m=G/g g=9.8牛/千克。
读法:9.8牛每千克,表示质量为1千克物体所受重力为9.8牛。 重心:重力的作用点叫做物体的重心。
规则物体的重心在物体的几何中心。 ⒋二力平衡条件:作用在同一物体;两力大小相等,方向相反;作用在一直线上。
物体在二力平衡下,可以静止,也可以作匀速直线运动。 物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。
处于平衡状态的物体所受外力的合力为零。 ⒌同一直线二力合成:方向相同:合力F=F1+F2 ;合力方向与F1、F2方向相同; 方向相反:合力F=F1-F2,合力方向与大的力方向相同。
⒍相同条件下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。 滑动摩擦力与正压力,接触面材料性质和粗糙程度有关。
【滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦】 7.牛顿第一定律也称为惯性定律其内容是:一切物体在不受外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。 惯性:物体具有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。
四、密度 ⒈密度ρ:某种物质单位体积的质量,密度是物质的一种特性。 公式: m=ρV 国际单位:千克/米3 ,常用单位:克/厘米3, 关系:1克/厘米3=1*103千克/米3;ρ水=1*103千克/米3; 读法:103千克每立方米,表示1立方米水的质量为103千克。
⒉密度测定:用托盘天平测质量,量筒测固体或液体的体积。 面积单位换算: 1厘米2=1*10-4米2, 1毫米2=1*10-6米2。
五、压强 ⒈压强P:物体单位面积上受到的压力叫做压强。 压力F:垂直作用在物体表面上的力,单位:牛(N)。
压力产生的效果用压强大小表示,跟压力大小、受力面积大小有关。 压强单位:牛/米2;专门名称:帕斯卡(Pa) 公式: F=PS 【S:受力面积,两物体接触的公共部分;单位:米2。】
改变压强大小方法:①减小压力或增大受力面积,可以减小压强;②增大压力或减小受力面积,可以增大压强。 ⒉液体内部压强:【测量液体内部压强:使用液体压强计(U型管压强计)。】
产生原因:由于液体有重力,对容器底产生压强;由于液体流动性,对器壁产生压强。 规律:①同一深度处,各个方向上压强大小相等②深度越大,压强也越大③不同液体同一深度处,液体密度大的,压强也大。
[深度h,液面到液体某点的竖直高度。] 公式:P=ρgh h:单位:米; ρ:千克/米3; g=9.8牛/千克。
⒊大气压强:大气受到重力作用产生压强,证明大气压存在且很大的是马德堡半球实验,测定大气压强数值的是托里拆利(意大利科学家)。托里拆利管倾斜后,水银柱高度不变,长度变长。
1个标准大气压=76厘米水银柱高=1.01*105帕=10.336米水柱高 测定大气压的仪器:气压计(水银气压计、盒式气压计)。 大气压强随高度变化规律:海拔越高,气压越小,即随高度增加而减小,沸点也降低。
六、浮力 1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。 即F浮=G液排=ρ液gV排。
(V排表示物体排开液体的体积) 3.浮力计算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下压力差 4.当物体漂浮时:F浮=G物 且 ρ物G物 且 ρ物<ρ液 当物体下沉时:F浮ρ液 七、简单机械 ⒈杠杆平衡条件:F1l1=F2l2。力臂:从支点到力的作用线的垂直距离 通过调节杠杆两端螺母使杠杆处于水位置的目的:便于直接测定动力臂和阻力臂的长度。
定滑轮:相当于等臂杠杆,不能省力,但能改变用力的方向。 动滑轮:相当于动力臂是阻力臂2倍的杠杆,能省一半力,但不能改变用力方向。
⒉功:两个必要因素:①作用在物体上的力;②物体在力方向上通过距离。W=FS 功的单位:焦耳 3.功率:物体在单位时间里所做的功。
表示物体做功的快慢的物理量,即功率大的物体做功快。 W=Pt。
物理的总结过,给你列一下:一、质点的运动(1)------直线运动 1)匀变速直线运动 1.平均速度V平=s/t(定义式) 2.有用推论Vt²-Vo²=2as 3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at 5.中间位置速度Vs/2=[(Vo²+Vt²)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at²/2=Vt/2t 7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0} 8.实验用推论Δs=aT² {Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差} 9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s²;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算:1m/s=3.6km/h。
注: (1)平均速度是矢量; (2)物体速度大,加速度不一定大; (3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式; (4)其它相关内容:质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。 2)自由落体运动 1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt 3.下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算) 4.推论Vt2=2gh 注: (1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律; (2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下)。
(3)竖直上抛运动 1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2) 3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起) 5.往返时间t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间) 注: (1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值; (2)分段处理:向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性; (3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。 二、质点的运动(2)----曲线运动、万有引力 1)平抛运动 1.水平方向速度:Vx=Vo 2.竖直方向速度:Vy=gt 3.水平方向位移:x=Vot 4.竖直方向位移:y=gt2/2 5.运动时间t=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2) 6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2 合速度方向与水平夹角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0 7.合位移:s=(x2+y2)1/2, 位移方向与水平夹角α:tgα=y/x=gt/2Vo 8.水平方向加速度:ax=0;竖直方向加速度:ay=g 注: (1)平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成; (2)运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度无关; (3)θ与β的关系为tgβ=2tgα; (4)在平抛运动中时间t是解题关键;(5)做曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
2)匀速圆周运动 1.线速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf 3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合 5.周期与频率:T=1/f 6.角速度与线速度的关系:V=ωr 7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同) 8.主要物理量及单位:弧长(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);频率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);线速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。 注: (1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心; (2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
3)万有引力 1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)} 2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67*10-11N•m2/kg2,方向在它们的连线上) 3.天体上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天体半径(m),M:天体质量(kg)} 4.卫星绕行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量} 5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s 6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径} 注: (1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万; (2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等; (3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同; (4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反); (5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。 三、力(常见的力、力的合成与分解) 1)常见的力 1.重力G=mg (方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近) 2.胡克定律F=kx {方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)} 3.滑动摩擦力F=μFN {与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)} 4.静摩擦力0≤f静≤fm (与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力) 5.万有引力F=Gm1m2/r2 (G=6.67*10-11N•m2/kg2,方向在它们的连线上) 6.静电力F=kQ1Q2/r2 (k=9.0*109N•m2/C2,方向在它们的连线上) 。
材料物理的特色方向在半导体物理,电子材料,微电子器件等领域,例如CPU。
对学生的数学,物理基础要求较高,着重培养学生发展新型电子材料和微电子器件工艺,分析与设计等方向的应用能力和创新能力 学科简介 主干学科:材料科学、物理学。 主要课程:基础物理、近代物理、固体物理、材料物理学等。
主干课程:物理学、基础物理、近代物理、材料科学基础、材料物理学、固体物理学、材料微观结构与测试分析方法及计算材料学。 主要实践性教学环节:包括生产实习、毕业论文等,一般安排10-20周。
修业年限:四年 授予学位:理学或工学学士 相似专业:材料科学与工程,高分子材料与工程 就业方向 从事电子材料,微电子,信息技术及其相关领域的研究,例如微软,Intel,贝尔-阿尔卡特等公司都很需要本专业的毕业生。 毕业生适合于在与材料相关的科研单位、大中型企事业单位、外资高新技术企业从事与材料物理相关的科研、教学和科技开发工作。
一、弹性和塑性在理论力学中,将所研究的物体看作刚体,即在载荷作用下物体不发生变形。
但刚体只是一种理想体,实际物体都是变形体,在外力作用下都会或多或少地发生形状和尺寸的改变。材料力学以变形体为研究对象,着重研究物体在载荷作用下的变形、受力和破坏规律,为合理设计构件提供基础理沦和方法。
按变形规律的不同,变形体的变形有弹性变形和塑性变形两种。当载荷不超过某一限度时,多数材料在去除载荷后能恢复原有的形状和尺寸,材料的这种性质称为弹性。
去除载荷后能恢复的变形称为弹性变形。当载荷超过一定的限度时,在去除载荷后变形只能部分恢复,而残留一部分变形不能恢复,材料的这种性质称为塑性。
不能恢复而残留下来的变形称为塑性变形,也称为永久变形。二、材料力学的基本任务机械设备的每一组成部分称为构件,当机械设备工作时,任一构件都会受到载荷的作用。
如,船舶航行时,其推进轴系受到柴油机扭矩和螺旋桨推(或拉)力的作川。为保证机械设备的安全,每一构件都应有足够的能力担负起所承受的载荷,这种承载能力主要由以下三个方面来衡量:1)构件应有足够的强度,以保证构件在工作中不会发生断裂破坏或明显的塑性变形。
所谓强度是指构件抵抗破坏(断裂或产生明显的塑性变形)的能力。为保证机械构件或零件的安全工作,首先要求在一定的载荷作用下不发生破坏。
例如,起重机钢丝绳不允许被重物拉断,齿轮的轮齿在弯曲和接触应力作用下不发生断裂破坏,船舶传动轴不允许出现裂纹或过大的扭转变形等。2)构件应具有足够的刚度,以保证构件工作时的弹性变形在规定的限度内。
所谓刚度是指构件在外力作用下抵抗变形的能力。构件在载荷作用下,尽管不发生断裂,但如果变形过大,也会影响构件或零什间的配合关系使机械无法正常工作。
例如车床主轴变形过大就会影响加工精度,齿轮轴发生过大的弯曲变形就会使齿轮不能正常啮合,并造成轴承不均匀磨损。3)构件应有足够的稳定性,以使构件在工作时不发生失稳现象。
所谓稳定性是指构保持其原有平衡状态的能力。有些机构十的细长直杆,在压力的作用下有被压弯的可能,为保证这些受压杆件的正常工作,要求它们始终保持原有的形态,即要求原有的平衡形态保持不变。
如柴油机中的气门顶杆、千斤顶的螺杆、液压装置的活塞杆等。为提高构件的强度、刚度和稳定性,可选用优质材料或加大构件截面尺寸,但这与降低材料消耗、减少重量和节省成本是矛盾的。
材料力学的丰要任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,以最经济的代价,为构件确定合理的形状和尺寸,选扦适宜的材料;为构件设计提供必要的理沦基础和计算方法。三、材料力学的基本假设组成构件的材料,其微观结构和性能—般都比较复杂。
研究构件的受力和变形时,如果考虑这些微观结构上的差异,不仅理论分析中会遇到极其复杂的数学和物理问题,而且在将理论用于工程实际时也会带来极大的不便。为简单起见,在材料力中中,需要对材料作出一些合理的假定。
1.均匀连续性假设该假设认为在构什所占用的整个体积内,材料无间隙、均匀地分布于构件所占的空间。从微观结构看,材料的粒子当然不是处处连续分布的,但从统计学角度看,只要所考察的构件的几何尺寸足够大,而且所考察的构件中的每一点都是宏观上的点,则可以认为构件的全部休积内材料是均匀、连续分布的。
根据这一假定,构什内的受力、变形等力学量可以表示为各点坐标的连续函数,从而有利于建立相应的数学模型。2.各向同性假设假没材料沿各个方向具有相同的物理和力学性能。
根据这一假设,可川一个参数描写各点在各个方向上的某种力学性能。人多数工程材料虽然微观上不是各向同性的,例如金属材斟,其单个晶粒呈结晶各向异性,但当它们形成多晶体聚集体的金属时,呈随机取向,因而在宏观上表现为各向同性。
3.小变形假设假设构什在外力作用下所产生的变形与构件本身的尺寸相比是很小的。根据这一假定,当考察变形休的平衡问题时,一般可以略去变形的影响,因而可以直接应用工程静力学方法;即在材料力学中,当讨论平衡问题时,仍将沿用刚体的概念,采用静力平衡方程式求解构件所受的各种外力或约束力。
第二节 载荷、内力和应力一、载荷及其分类作用于机械构件或零件上的各种外力(包括支座力)称为载荷。按作用方式不同,载荷可分为体积载荷和表面载荷。
体积载荷是指连续分布于物体内部的每一个质点上的载荷,如整体的重力和惯性力等。表面载荷是指作用于物体表面上的载荷,又可分为分布载荷和集中载荷。
连续作用在物体表面面积上的载荷称为分布载荷,如作用在柴油机活塞顶上的燃气压力。作用于船体上的水压力等。
有些分布载荷是沿杆件的轴线作用的,称为线载荷,如船体最骨听受的作用力沿轴向分布。若外力的分布面积远小于轴线长度,就可当作是作用于一点的集中载荷,如起货钢丝绳对吊臂的拉力、滚珠轴承对轴的反作用力等。
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