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1、材料力学发展简史第1页，本讲稿共22页但是，任何一门科学都不可能但是，任何一门科学都不可能是个别人在短期内创造出来的是个别人在短期内创造出来的,作为材料力学知识源泉的实践作为材料力学知识源泉的实践活动其实由来已久。几乎比伽活动其实由来已久。几乎比伽里略早一个世纪，文艺复兴时里略早一个世纪，文艺复兴时期的意大利美术大师，力学家，期的意大利美术大师，力学家，工程师达工程师达芬奇（芬奇（14521519）就应用虚位移原理的）就应用虚位移原理的概念研究过起重机具上的滑轮概念研究过起重机具上的滑轮和杠杆系统（图和杠杆系统（图1.5-4），并），并做过铁丝的拉伸实验。做过铁丝的拉伸实验。第2页，本讲稿共2
2、2页图图1 达达芬奇的滑轮和杠杆系统芬奇的滑轮和杠杆系统第3页，本讲稿共22页 在我国，有关材料力学的生产实践活动更是源远流长。早在春秋战国时代，人们已经知道怎样建造大型的建筑工程和水利工程。雄伟壮观的万里长城，显示了中华民族的智慧和魄力。驰名中外的都江堰至今仍造福于川西人民；万里长城都江堰水利工程 第4页，本讲稿共22页 公元卅一年，即东汉建武七年，杜诗创作了水排，表明人们已经很清楚地知道如何用拉压杆、弯曲梁、扭转轴等构件才能创造出一个完整的工程结构。杜诗创作的水排 第5页，本讲稿共22页 公元600年前后，隋大业年间，出色的工匠李春利用石料耐压不耐拉的特性，主持建造了跨长37.37米，拱圈
3、矢高为7.23米的拱桥，跨越河北赵县的洨河上，称为安济桥，俗称赵州桥。在国际桥梁史上，它的设计与工艺之新为当时世界之冠。主拱上的小拱不仅便于排水，而且表明工匠李春对节省材料，减轻自身重量的效应已有清楚的认识。赵州桥 第6页，本讲稿共22页1056年用纯木结构建造的山西应县木塔 第7页，本讲稿共22页 巧夺天工的梁柱结构巧夺天工的梁柱结构这是北京天坛的这是北京天坛的祈年殿和殿顶祈年殿和殿顶 北京天坛祈年殿和殿顶 第8页，本讲稿共22页 中国古代人民在建筑史上的辉煌成就，不但中国古代人民在建筑史上的辉煌成就，不但说明我们的祖先在建筑构造学方面有丰富的知识，说明我们的祖先在建筑构造学方面有丰富的知识
4、，而且有构件强度计算方面的大量经验总结。而且有构件强度计算方面的大量经验总结。“营营造法式造法式”撰写于公元撰写于公元1103年，北宋崇武二年，是年，北宋崇武二年，是建筑学家李诫的名著，书中完整的总结了建筑设建筑学家李诫的名著，书中完整的总结了建筑设计、结构、用料和施工的计、结构、用料和施工的“规范规范”。全书分五个。全书分五个部分，共部分，共36卷，卷，357篇，篇，3555条，文图并茂，洋条，文图并茂，洋洋大观。书中对构件尺寸做了十分详细的规定，洋大观。书中对构件尺寸做了十分详细的规定，给出许多经验公式，其中写到给出许多经验公式，其中写到“凡梁之大小各随凡梁之大小各随其广分为三分，以二分为
5、厚其广分为三分，以二分为厚”。意思是房梁要从。意思是房梁要从园木中截取高与宽之比为园木中截取高与宽之比为3比比2的矩形最合理。这的矩形最合理。这与材料力学分析的结论基本吻合。与材料力学分析的结论基本吻合。第9页，本讲稿共22页营造法式 第10页，本讲稿共22页 17世纪后期到19世纪初，是这门学科发展的极盛时期，英国科学家虎克在1678年发表了他的重要物理定律，即人们熟悉的虎克定律。此图所示为虎克实验用装置，虎克发现，杆或弹簧在拉力作用下，伸长DL与拉力P成正比。胡克实验用装置 第11页，本讲稿共22页 17世纪马里沃特（Mariotte 16201680）作了木材的拉伸实验，并已开始研究梁的
6、弯曲实验。马里沃特的实验 第12页，本讲稿共22页 此后法国的科学家泊松；法国的力学家圣维南；以及法国的力学家工程师纳维埃等等都对弯曲理论、扭转理论、稳定理论以及材料实验作出卓越的贡献，丰富、发展和完善了材料力学这门学科，他们对科学的献身精神为后人所敬仰。这里特别提出瑞士的数学家、力学家欧拉，16岁取得硕士学位，他的一生对数学、刚体力学以及材料力学中的弹性线、稳定理论等都有重大贡献，是18世纪著述最多的科学家，晚年双目失明，由助手笔录完成了400多篇论文。第13页，本讲稿共22页泊松圣维南纳维埃欧拉第14页，本讲稿共22页欧拉研究的弹性线 十九世纪初的铸铁压缩实验 第15页，本讲稿共22页 1
7、9世纪到20世纪以来，铁路、桥梁的发展以及钢铁和其他新材料的出现，向力学工作者提出了更广泛更深入的研究课题，使得力学的分工越来越细，出现了更多的以材料力学、结构力学、弹性力学和塑性力学为基础的固体力学分支，例如计算力学，断裂力学，疲劳，粘弹性力学，散体力学，复合材料力学，实验固体力学等等。而这些学科的发展反过来促进了宇宙飞行，石油勘探，喷气技术，大型水利工程等的一系列力学问题的解决。第16页，本讲稿共22页固体力学分支图 中华人民共和国国家标准：学科分类与代码第17页，本讲稿共22页 与此同时，造就了一批知名的力学家。有英国力学家瑞利；德国的工程师、教授莫尔；俄国的儒拉夫斯基；瑞士的物理学家里
8、兹以及美籍俄罗斯力学家、教授铁木生柯等等。铁木生柯的一生编著了材料力学、结构力学、弹性稳定理论、工程中的振动问题和材料力学发展史等二十多种书籍，均可列为力学名著。第18页，本讲稿共22页莫尔创造的莫尔圆第19页，本讲稿共22页铁木生柯教授的专著 第20页，本讲稿共22页 还有对流体力学和塑性壳体理论作出重大贡献的近代力学奠基人卡门；我国著名的科学家和力学家钱学森；伟大的地质学家、地质力学的开创者李四光等等。著名的科学家钱学森 伟大的地质学家李四光 第21页，本讲稿共22页 可以预言，在科学与技术飞速发展的今天，必定会在新的一代中涌现出更多的力学家，将21世纪的力学推向更高的水平。第22页，本讲稿共22页