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材料力学的发展历程

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:现有材料力学的发展是从中世纪之后欧洲文艺复兴时代开始的。19世纪中叶,铁路尤其是铁路桥梁工程的发展,大大推动了材料力学的发展。使材料力学变成以钢材为主要研究对象的材料力学。按照钢材的特点,均匀连续、各向同性这些基本假定以及胡克定律成为当今材料力学的基础。这也表明材料力学仍然处于新的发展之中,20世纪形成的材料力学也面临着逐步更新的趋势。

材料力学的发展历程

中国、古希腊罗马、埃及以及其他早期文明国家,曾经建造了许多宏伟而耐久的结构物,都有过一些关于材料力学方面的知识,但是绝大多数都因缺少记述而流失了。现有材料力学的发展是从中世纪之后欧洲文艺复兴时代开始的。这一时期最早的某些工作,包括达·芬奇(Leonardo da Vinci,1452~1519年)的研究,如:确定作用在结构构件上的力以及通过材料的试验确定材料的强度等,达·芬奇不仅是一位艺术家,而且是一位伟大的科学家和工程师。他没有科学著作,但后人在他的笔记本里发现他在许多科学领域都有一些伟大的发明。达·芬奇对力学特别有兴趣,他在笔记中写道:“力学是数学的乐园,因为我们在这里获得了数学的果实。”

最早尝试用解析法确定构件安全尺寸是从17世纪才开始的。一般认为以伽利略的名著《关于两门新科学的谈话和数学证明》(1638年)为标志,表示材料力学的开端。需要指出的是,最早的材料力学实验(木梁弯曲试验)是由伽利略完成的。

在此期间,世界上许多著名的科学家,包括胡克(Hooke,R.)、马略特(Mariotte,E.)、约翰第一·伯努利(Bernoulli,Johann1)、雅各布第一·伯努利(Bernoulli,Jakob1)等,都得出了有关梁、柱性能的基础知识,并且研究了材料的强度性能与其他力学性能。在这一世纪里,意大利、英国等欧洲国家建立了国家科学院,这对材料力学的研究产生了巨大影响。

到了18世纪,17世纪的科学研究成果被推广应用于实际。随着军事工程和结构工程的发展,对于木材、石料、钢和铜等建筑材料,做了很多力学性能试验。第一本与材料有关的书于1729年出自法国,书名为《工程师的科学》,作者是贝多利(Belidor,B.f.de,1698-1761)。书中有一章讨论材料力学,贝利多所引理论没有超出伽利略与马略特已经得到的成果,他的贡献是将这两位的理论应用于木梁实验中,并由此得出确定梁安全尺寸的法则。

18世纪对材料力学贡献最大的科学家,首推库仑(Coulomb,C.-A.de,1736—1806)。他在材料力学方面的主要成就是通过实验验证,修正了伽利略和马略特理论中的错误。(www.xing528.com)

18世纪后期开始的工业革命以及后来一直延续下来的技术进展,为材料力学的应用提供了许多新的领域。铁桥、铁路工程,机器设计等都是极好的例子。这些应用领域所提出的问题与工程实际经验相联系,又有更多的补充知识,与前几个世纪积累的知识一起组成了较系统的材料力学知识。全世界许多领域的工程师和科学家,都对这些知识的积累作出了他们的贡献。

1826年,第一本《材料力学》出版,作者是法国著名科学家纳维(Navier,C.-L.-M.-H.,1785-1836)。19世纪中叶,铁路尤其是铁路桥梁工程的发展,大大推动了材料力学的发展。使材料力学变成以钢材为主要研究对象的材料力学。按照钢材的特点,均匀连续、各向同性这些基本假定以及胡克定律成为当今材料力学的基础。

20世纪特别是近50年来科学技术有了突飞猛进的发展,主要是工业技术高度发展,特别是航空与航天工业的崛起,计算机的出现和不断更新换代,各种新型材料(例如复合材料高分子材料)的不断问世并应用于工程实际,实验设备日趋完善,实验技术水平不断提高,所有这些进展使得材料力学所涉及的领域更加宽阔,知识更加丰富。这也表明材料力学仍然处于新的发展之中,20世纪形成的材料力学也面临着逐步更新的趋势。

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