实际工程中,构成物质和物质系统的材料是各不相同的,例如有金属和非金属、均质和非均质、各向同性与各向异性等。不同材料的物质结构、密实度和质量分布都存在不同程度的差别,如果是复合材料则其情况更为复杂。因此,对物体进行各种合理的假设是必要的。
在研究物体的宏观属性时,抽象出合理的力学模型,掌握与问题有关的主要属性,略去一些次要属性,对物体作了下列假设:
①连续性假设:认为组成物体的物质不留空隙地充满了几何形体的体积。根据这一假设,可以在对物体进行受力分析时,从任意一点处截取一部分来进行研究。并且在正常条件下,物体仍满足连续性,即满足协调一致,不产生空隙,也不产生重叠。
②均匀性假设:认为在物体内的力学性能各处都相同。由于理论力学考察的物体几何尺寸都很有限,而且考察物体上的点都是宏观尺度上的点,所以可以假设物体内任意一点的力学性能都能代表整个物体的力学性能。
③各向同性假设:认为无论在物体的任何方向,物体的力学性能都是相同的。由于不考虑物体内部物质的运动和变化,物体的外部效应从宏观上来看,各个方向上表现出来的力学性能几近相同,因此认为是各向同性材料。对于纤维材料、复合材料来说,其整体的力学性能具有明显的方向性,从理论力学面对的宏观问题来看,仍可以将其作为各向同性材料来对待。
④刚性物体的假设:物体的变形在有限的力作用下总是有限的,发生的变形在大多数场合下局限于弹性变形范围内。也就是说,假设变形物体在力去除后,能够完全恢复其原有形状和几何尺寸,没有残余变形。另外,物体在力作用下发生变形,其位移和形变是局部的和微小的,即使变形不能恢复,也处于一种稳定的状态,假定在外力作用下,物体上各点的位移都远远小于物体本身的几何尺寸。在考察物体的静平衡或动平衡问题时,一般可以略去变形的影响,直接用变形前的尺寸来代替变形后的尺寸,建立起相应的平衡方程,其误差在允许的范围内。