재료역학(材料力學, Strength of materials, mechanics of materials)은 기계, 건축물, 다리 따위의 구조물을 이루는 재료의 역학적 성질을 연구하는 학문이다. 재료역학의 주 목적은, 구조물의 안전한 설계에 있어서 핵심이 되는 거동 해석을 위해 필요한, 구조물 및 그 부재들에 작용하는 하중에 따른 응력, 변형과 변형률을 결정하는 것이다.
재료역학은 응용역학의 분야로서 여러 종류의 하중에 대한 고체의 거동을 다루는 학문이다. 여기서 고체란 보통 공학 재료로 사용되는 축하중(axial load)이나 비틀림을 받는 봉, 굽힘을 받는 보, 압축을 받는 기둥 등을 뜻한다. 일반적으로 질점이나 강체를 다루는 정역학이나 동역학과 비슷하지만, 그 다루는 대상이 다르다. 재료역학은 토목공학, 기계공학, 건축공학 등의 여러 공학 분야와 관련이 있다. 보통 보, 기둥, 축과 같은 구조 부재의 응력과 변형을 계산하기 위해 다양한 방법을 참고한다. 이러한 방법들은 구조물에 작용 하중가 가해졌을 때의 반응과 그 항복강도(en:yield strength), 극한강도(en:ultimate strength), 영률, 푸아송비 따위의 물질의 특성을 고려하는 다양한 파괴 유형의 실현 가능성을 예상하기 위해 동원된다. 또한 기계적 요소의 거시적인 특성들, 즉 그 길이, 너비, 강도, 경계 조건 같은 기하학적 특성들과 구멍과 같은 기하학상의 급격한 변화가 고려된다.
완전한 형태의 이론은 구조의 1차원, 2차원적인 부재들의 작용을 고려하면서 형성되기 시작했는데, 부재에 작용하는 응력의 상태는 2차원적으로 근사될 수 있고, 그리고는 자재의 탄성, 소성 작용에 대한 보다 완전한 이론을 만들어내기 위해 3차원상으로 일반화시킬 수 있다. 스테판 티모셴코는 재료역학을 설립하는 데 제일 큰 영향을 끼친 선구자이다.
재료역학에서 재료의 강도는 파괴나 소성 변형(plastic deformation) 없이 작용 하중(applied load)을 견딜 수 있는 능력이다. 재료역학에서는 재료에 작용하는 힘과 그 결과 나타나는 변형을 다룬다. 기계적인 부재에 적용된 하중은 물체 안에 응력이라 불리는 내력(internal force)을 발생시키며 응력은 단위체(unit basis) 상에서 표현된다. 재료에 작용하는 응력은 다양한 형태의 변형을 유발하며, 이는 결국 재료를 완전히 파괴시킨다. 재료의 변형은 단위체 상에서 표현될 경우 변형률(strain)이라 불린다. 하중은 축상(압력, 장력) 혹은 회전상(전단력)으로 가해질 수 있다. 기계적인 재료에서 생겨나는 응력과 변형은 그 부재의 작용 하중 용량을 측정하기 위해 반드시 계산해야 한다. 이를 위해서는 부재의 기하학적 특성, 제한조건, 작용 하중, 물질적 특성에 대해 완전히 파악하고 있어야 한다. 이렇게 완전히 피악하고 나면 부재의 어떤 부분이든 응력과 변형을 계산할 수 있다. 일단 부재의 응력과 변형을 파악하고 나면, 부재의 강도(작용 하중 용량), 변형(강성의 품질), 안전성(원래의 배열을 유지하는 능력)을 계산할 수 있다. 그 다음 계산된 응력을 재료 항복(material yield), 극한강도 등의 부재의 강도의 척도와 비교할 수 있다. 계산된 부재의 휨은 부재의 용도에 기반한 휨 기준(deflection criteria)들과 비교할 수 있다. 계산된 부재의 좌굴 하중은 작용 하중과 비교할 수 있다. 계산된 부재의 강성과 질량 분포는 부재의 동적 반응을 계산하고 부재가 사용될 acoustic environment(음향적 환경??)과 비교하는 데 활용할 수 있다.
재료의 강도는 그 이상 부하를 가하면 하중을 제거하더라도 이전과 같은 형태로 완전히 돌아오지 못해 부재가 영구적으로 휘어질 정도로 변형되는 응력-변형도 선도 위의 어떤 점(항복 강도)을 의미한다. 극한강도는 부재의 응력이 도달할 수 있는 최대치를 나타낸다. 파괴강도는 부재가 파괴되는 최소 응력 수치를 나타낸다.
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