材料力学发展简史

材料力学的发展简史

材料力学是固体力学中最早发展起来的一个分支，它研究材料在外力作用下的力学性能、变形状态和破坏规律，为工程设计中选用材料和选择构件尺寸提供依据。它研究的对象主要是杆件，包括直杆、曲杆(如挂钩、拱)和薄壁杆等，但也涉及一些简单的板壳问题。在固体力学各分支中，材料力学的分析和计算方法一般说来最为简单，但材料力学对于其他分支学科的发展起着启蒙和奠基的作用。

在古代建筑中，尽管还没有严格的科学理论，但人们从长期生产实践中，对构件的承力情况已有一些定性或较粗浅的定量认识。例如，从圆木中截取矩形截面的木梁，当高宽比为3：2时最为经济，这大体上符合现代材料力学的基本原理。

力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具，逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识。古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。运动定律和物性定律这两者的结合，促使弹性固体力学基本理论和粘性流体力学基本理论孪生于世，在这方面作出贡献的是纳维、柯西、泊松、斯托克斯等人。弹性力学和流体力学基本方程的建立，使得力学逐渐脱离物理学而成为独立学科。

意大利科学家伽利略为解决建造船舶和水闸所需的梁的尺寸问题，进行了一系列实验，并于1638年首次提出梁的强度计算公式。由于当时对材料受力后会发生变形这一规律缺乏认识，他采用了刚体力学的方法进行计算，以致所得结论不完全正确。后来，英国科学家胡克在1678年发表了根据弹簧实验观察所得的，“力与变形成正比”这一重要物理定律(即胡克定律)。奠定了材料力学的基础。从18世纪起，材料力学开始沿着科学理论的方向向前发展。

随着工业的发展，在车辆、船舶、机械和大型建筑工程的建造中所碰到的问题日益复杂，单凭经验已无法解决，这样，在对构件强度和刚度长期定量研究的基础上，逐渐形成了材料力学

高速车辆、飞机、大型机械以及铁路桥梁等的出现，使减轻构件的自重成为

亟待解决的问题。随着冶金工业的发展，新的高强度金属(如钢和铝合金等)逐渐成为主要的工程材料，从而使薄型和细长型构件大量被采用。

这类构件的失稳破坏屡有发生，从而引起工程界的注意，从而成为构件刚度和稳定性理论发展的推动力。由于超高强度材料和焊接结构的广泛应用，低应力脆断和疲劳事故又成为新的研究课题，促使这方面研究迅速发展。

材料力学的研究通常包括两大部分：一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。

杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆受弯曲(有时还应考虑剪切)的粱和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为线弹性问题、几何非线性问题、物理非线性问题三类。

线弹性问题是指在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下，对杆列出的所有方程都是线性方程，相应的问题就称为线性问题。对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力)，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力)，然后将这些变形(或内力)叠加，从而得到最终结果。

几何非线性问题是指杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡，而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。

物理非线性问题是指材料内的变形和内力之间(如应变和应力之间)不满足线性关系，即材料不服从胡克定律。解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂—恩盖塞定理或采用单位载荷法等。

10船舶与海洋工程魏立波

“力学”简介、含义、起源、历史与发展

力学 力学是研究物质机械运动规律的科学。自然界物质有多种层次，从宇观的宇宙体系，宏观的天体和常规物体，细观的颗粒、纤维、晶体，到微观的分子、原子、基本粒子。通常理解的力学以研究天然的或人工的宏观对象为主。但由于学科的互相渗透，有时也涉及宇观或细观甚至微观各层次中的对象以及有关的规律。机械运动亦即力学运动是物质在时间、空间中的位置变化，包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等，而平衡或静止，则是其中的一种特殊情况。机械运动是物质运动的最基本的形式。物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。机械运动并不能脱离其他运动形式独立存在，只是在研究力学问题时突出地考虑机械运动这种形式罢了；如果其他运动形式对机械运动有较大影响，或者需要考虑它们之间的相互作用，便会在力学同其他学科之间形成交叉学科或边缘学科。力是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。静止和运动状态不变，都意味着各作用力在某种意义上的平衡。力学，可以说是力和（机械）运动的科学。 力学在汉语中的意思是力的科学。汉语“力”字最初表示的是手臂使劲，后来虽又含有他义，但都同机械或运动没有直接联系。“力学”一词译自英语mechanics(源于希腊语μηχανη──机械)。在英语中，mechanics是一个多义词，既可释作“力学”，也可释作“机械学”、“结构”等。在欧洲其他语种中，此词的语源和语义都与英语相同。汉语中没有同它对等的多义词。mechanics在19世纪50年代作为研究力的作用的学科名词传入中国时，译作“重学”，后来改译作“力学”，一直使用至今。“力学的”和“机械的” 在英语中同为mechanical，而现代汉语中“机械的”又可理解为“刻板的”。这种不同语种中词义包容范围的差异，有时引起国际学术交流中的周折。例如机械的(mechanical)自然观，其实指用力学解释自然的观点，而英语mechanist是指机械师，不是指力学家。 发展简史 力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的 经验。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水器具，逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识。古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。古

材料力学课程描述..

材料力学课程描述 学时：88 学分：5.5 课程性质： 材料力学是变形固体力学入门的学科基础课，用以培养学生在工程设计中有关力学方面的设计计算能力，本课程主要研究工程结构中构件的承载能力问题，通过揭示构件的强度、刚度和稳定性问题的基本概念及必要的基础知识，培养学生解决问题的能力；以理论分析为基础，培养学生的实验动手能力；发挥其它课程不可替代的综合素质教育作用。 课程任务：其主要任务是培养学生： 1.树立正确的设计思想，理论联系实际，解决好经济与安全的矛盾，具备创新精； 2.全面系统地了解构件的受力变形、破坏的规律； 3.掌握有关构件设计计算的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程的应用； 4.能将一般构件抽象出力学简图，进行外力分析、内力分析、应力分析、应变分析 、应力和应变分析； 5.掌握材料的力学性能的原理和方法，具有进行实验研究的初步能力； 6.在满足强度、刚度、稳定性的前提下，以最经济的代价，为构件选择合适的形状 设计合理的界面形状和尺寸，为设计提供计算依据； 7.了解材料力学的新理论，新方法及发展趋向； 课程目的： 材料力学课程是高等工科院校中机械类专业一门主干课程，是机械类硕士研究生入学考试的一门专业基础课。在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和有目的从事机械设计工作打下基础，因此材料力学课程机械类专业的教学计划中占有重要的地位和作用。 二、教学基本要求： ( 一 ) 课程的基本要求及提高要求： 基本要求：

1.对材料力学的基本概念和基本分析方法有明确的认识。 2.能熟练地做出杆件在基本变形下的内力图，进行应力和位移、强度和刚度计算。 3.掌握应力状态理论，掌握组合变形下杆件的强度计算。 4.掌握简单静不定问题的求解方法。 5.了解能量法的基本原理，掌握一种计算位移的能量方法。 6.了解压杆的稳定性概念，会计算轴向受压杆的临界力与临界应力。 7.了解低碳钢和灰口铁的基本力学性能及其测试方法。 8.掌握电测实验应力分析的基本原理和方法。 提高要求： 1.薄壁杆件扭转，弯曲中心，莫尔强度理论； 2.功互等定理、位移互等定理和虚功原理； 3.拉压杆的弹塑性分析； 4. 综合性、设计性实验。 ( 二 ) 实验要求： 材料力学课程是一门实践性，设计性很强的技术基础课，实验教学是培养学生创新精神和实践能力的重要教学环节。共安排 6 次实验。 1. 低碳钢和铸铁的拉伸实验（ 2 学时）； 2. 低碳钢和铸铁的压缩实验，测 E 实验（ 2 学时）； 3. 低碳钢和铸铁的扭转实验，测 G 实验（ 2 学时）； 4. 电测实验 I （ 2 学时）； 5. 电测实验 II （ 2 学时）； 6. 光测实验，冲击，疲劳，动荷实验（ 2 学时）。 以上实验共计 12 学时，课内占 8 学时，课外占 4 学时。力学实验中心为开放实验室，开课后要预约实验。材料力学实验有《材料力学实验指导书》，要求学生上实验课之前要预习《材料力学实验指导书》，并写出预习报告。

大学课程材料力学公式(全)

第一章 绪论和基本概念 应力（全应力）：2 P 正应力：σ 切应力：τ 222τσ+=P 线应变：l l dx du //x ?==ε 切应变：角度的改变量α 只受单向应力或纯剪的单元体：胡克：εσ?=E 剪切胡克：r G ?=τ ()E G =+ν12 第二章 杆件的内力分析 轴力N F ：拉力为正 扭矩T ：右手螺旋，矢量方向与截面外法线方向一致为正 剪力S F ：顺时针方向转动为正 外力偶矩：()m N N P ·/9549m = ()m N N P ·/7024m = （K N /马力） 第三章 截面图形的几何性质 静矩：?= A x ydA S 若C 为形心[质心]：A S X C /y = 组合截面图形形心坐标计算：∑∑===n i i n i ci i C A y A y 1 1 / 惯性矩：?= A x dA y I 2 惯性积：? =A xy xydA I 包括主轴在内的任意一对正角坐标0=xy I 对O 点的极惯性矩：()y x A A P I I dA y x dA I +=+== ??2 22ρ 实心圆：32/224 d I I I P y x π=== 圆环：( )64/-1224 4 απD I I I P y x === D d /=α 平行四边/三角形：12/3bh I x = 平行移轴公式：A b I I xc x ?+= A ab I I xcyc xy ?+= 转轴公式（逆转α）：()() αα2s i n 2/2c o s 2/1xy y x y x x I I I I I I --++= ()() αα2sin 2/2cos 2/1xy y x y x y I I I I I I +--+= () αα2cos 2sin 11xy y x y x I I I I +-= 求主轴：000=y x I ()y x xy I I I --=/22tan 0α ()[]2//2a r c t a n 0y x xy I I I --=α

惯性定律与惯性系两者中惯性的区别

惯性定律与惯性系两者中惯性的区别 材料1：‘一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。又叫惯性定律。物体的这种保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。一切物体具有惯性，惯性是物体的固有性质。’ 材料2：‘牛顿第一定律不是对所有的参考系都适用。不过我们总能找到那样的参考系，使牛顿第一定律适用。这样的参考系被称为惯性参考系，简称惯性系。’ 分析： 根据以前的认识，我们认为牛顿第一定律成立的参考系称为惯性参考系，简称惯性系，那么我们得出，惯性系中物体不受外力的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。为什么物体不受外力的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态？因为物体的惯性，因为物体具有惯性。这样我们得出惯性系中的惯性就是惯性定律中的惯性。没有必要把一种惯性区分为两种。 对于惯性定律我们是这样认识的，任何物体都和周围的物体有相互作用，不受外力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一运动定律所描述的物体不受外力的状态是一种理想化的状态。既然不受外力作用的物体是不存在的，那么在惯性系中，有不受外力的物体吗？ 根据任何物体都和周围的物体有相互作用，不受外力作用的物体是不存在的，那么在惯性系中，不受外力作用的物体是不存在的。但是在惯性系中却是，有不受外力的物体。此时物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 这样一个得出结论是不受外力作用的物体是不存在的，与参考系无关，与惯性系无关；另一个得出的结论是在惯性系中有不受外力的物体。这是两个矛盾的结论。这是为什么呢？【2】这个要从我们对运动的认识和对空间，时间的认识说起。 首先，运动是相对于静止的，那么所有物体的运动是相对于谁说的？ 当所有的物体都静止的时候，物体的静止变为绝对静止。静止就是绝对静止，所有的物体都是绝对静止。静止的物体保持静止，受力后才会运动起来。因此物体的运动是相对于自身的静止说的，当所有的物体都静止的时候，物体的静止就是绝对静止，物体的运动就是相对于此时的静止说的。就是说所有物体的运动都是相对于绝对静止说的。【1】 其次，运动是绝对的，运动的描述是相对的。 由于所有物体的运动都是相对于绝对静止系说的，那么所有物体的运动就有一个统一的描述，有一个共同的起点或说相同的起点，有一个描述的标准。相对于绝对静止来说，所有的物体都是运动的，但绝对静止不存在呀，那么就不能说所有的物体都是运动的了？不是的。如果绝对静止存在，那么所有物体的运动都可以通过绝对静止来描述，这样描述出的物体的速度或加速度是物体的绝对速度或加速度，与其他物体的运动状态无关，我们称之绝对运动。绝对运动是一个物体的运动。由于绝对静止不存在，所以不能把绝对运动描述出来。物体的运动只能通过另一运动的物体来描述，这样描述出来的速度或加速度，通常我们也称之为一个物体的速度或加速度，其实是两个物体或说物体与参考系的速度差或说加速度差。我们把这类描述称之为相对运动。就是说物体的运动是绝对的，每个物体都是绝对运动，但我们对绝对运动的描述是相对的。【1】 再次，绝对空间是存在的，绝对空间的描述是相对的。 物体是静止在空间中的，当物体运动起来的时候，运动就是相对于这种静止说的，物体的运动就是在空间的运动。 空间是通过物体描述的，物体描述的空间是以物体作为空间的定点来描述的。空间可以用绝对静止的物体来描述，绝对静止系描述的空间可以叫做绝对空间。绝对空间是不动的。或者说，所有的运动都是相对于绝对空间说的，都是在绝对空间中的运动。绝对空间的运动与否，与此没有影响。由于不受外力的物体不存在，所以绝对静止的物体不存在，所以所有的物体

《材料力学》课程教学大纲

《材料力学》课程教学大纲 二、教学目标 了解材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法。使学生能科学地辨认材料力学中的各种概念、原理、专业术语，使学生知道材料力学中各种构件的分类、受力过程和变化倾向。理解材料力学中杆件和梁的几种变形形式。使学生能用自己的语言对各种理论知识加以叙述、解释和归纳，并且能够指出各部分知识之间的内在联系和相互区别。 熟悉各种概念、原理和定律，掌握其计算与应用的方法。具体反映在： 1. 对材料力学的基本理论、基本概念和基本分析方法有明确的认识。 2. 掌握一般杆类零件和构件的受力与变形原理，具有绘出其合理的力学计算简图的初步能力。 3. 能够熟练地分析与计算杆件在拉、压、剪、扭、弯时的内力，绘制相应的内力图。 4. 能够熟练地分析与计算杆件在基本变形下的应力和变形，并进行相应的强度和刚度计算。 5. 对应力状态理论与强度理论有明确的认识，并能够将其应用于组合变形情况下的强度计算。对应变状态有关概念有一定了解和认识。 6. 熟练地掌握简单超静定问题的求解方法。 7. 能够熟练地分析与计算理想中心受压杆件的临界荷载和临界应力，并对国家现行钢结构设计规范所规定工程压杆的稳定计算方法，有深入地了解和认识，并能够熟练地进行压杆的稳定性计算。 8. 对杆件的应变能有关概念、基本原理和基本定理有一定认识和掌握，并能够熟练地用来计算简单梁、扭转圆轴和简单拉压杆结构的位移，进而计算简单超静定问题的内力。 9.对于常用材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识。 10. 对于电测实验应力分析的基本原理和方法有初步认识。 三、教学内容与教学要求 1.绪论 内容要求：了解材料力学的任务、变形固体的概念；理解变形固体的基本假设；熟悉杆件变形的基本形式分类。 重点：杆件的四种基本变形。 难点：理解变形固体的四个基本假设。

材料力学论文学习心得

《集中力作用下深梁弯剪耦合变形应力计算方法》学习心得 背景 深梁是工程中常见的的结构，其跨高比一般介于3~8之间。当梁上作用集中力时，既有弯矩又有剪力即横力弯曲，出现弯剪耦合现象。由于剪力的存在，梁的横截面上会出现翘曲现象，并且与中性层平行的截面上出现挤压应力。 跨高比小于5的梁在应用细长梁的纯弯曲理论及假设计算时，误差会随跨高比的减小而迅速增大。对这种深梁而言，细长梁理论就不适用了。深梁应力计算主要影响因素有截面形状、支座约束、跨高比，究其原因是集中力作用下发生弯曲变形时，平面假设和纵向纤维相互不挤压的假设与实际相差太大。 原理 文章只研究两端简支和两端固支时，集中载荷作用在跨中时的横力弯曲的问题，以矩形截面为例，然后推广至工字形截面。 模型简化：在深梁跨中施加集中力F ；当深梁为简支时，两端只有集中反力R 的作用；当深梁为固支时，梁两端受到剪力和弯矩的共同作用。当深梁受有集中力时，由于跨度小，梁高大，其跨中截面的挠度较小。故以力的作用点为圆心的区域内按一半平面考虑应力分布。根据弹性力学半平面体在边界上受集中力作用时，应力计算方法得出深梁内的应力分布。由弹性力学半平面模型可得到图1所示载荷下应力表达式。 ?x =? 2F πx 2y (x 2+y 2)2 (1) 在梁两端集中反力作用下，梁内也会产生应力场，按照叠加原理，梁内应力由这三个力产生的应力场叠加而得。为方便将这三个应力叠加在一起，文章采用了坐标变换， 变换方式坐标轴以图2为基准。坐标变换公式如下： 对于集中力F 产生的应力场，有如下坐标变换：

x F=x?l 2 y F=y?? 2 (2) 对于集中反力R1产生的应力场，有如下坐标变换： x R 1 =?x y R 1=?y+? 2 (3) 对于集中反力R2产生的应力场，有如下坐标变换：x R 2 =l?x y R 2=?y+? 2 (4) 将（2）、（3）、（4）式代入到（1）中，由平衡原理知R1=R2=F 2 ，可得到叠加后应力表达式： ?x=2F π x?l 2 2 (y+? 2 ) ( x?l 2 2 + y+? 2 2 )2 ? F π x2 ?y+? 2 x2+ ?y+? 2 22 ? F π l?x2 ?y+? 2 l?x2+ ?y+? 2 22 (5) 梁在集中力作用下，不仅引起剪力，还会产生弯矩，因此需要考虑弯矩剪力共同作用产生的应力。再将材料力学梁受弯矩作用下的应力公式代入叠加到（5）式中，可得弯剪共同作用下的应力表达式： ?x=My I + 2F π x?l 2 2 (y+? 2 ) ( x?l 2 2 + y+? 2 2 )2 ? F π x2 ?y+? 2 x2+ ?y+? 2 22 ? F π l?x2 ?y+? 2 l?x2+ ?y+? 2 22 (6) 分析 对（6）式所得结果进行无量纲化分析，定义剪跨比η=x l (0<η<1)，跨高 比α=l ?，和y值的无量纲值ξ=y ?/2 。将其代入（6）得到 ?x=My I +F 2π? {2α 2 η+1 2 2 (ξ+1) α2 η+1 2 +1ξ+12 2 ?α2η2?ξ+1 α2η2+1 4 ?ξ+12 2 ?α2(1?η)2?ξ+1 α21?η2+1 4 ?ξ+12 2 }（7） 再将大括号中的表达式用λ表达得到?x=My I +Fλ 2π? 。为材料力学解加一个修 正项。为比较材料力学和修正项的比例又引入无量纲翘曲应力λ?=Fλ 2π? I My 。得到 无量纲弯曲正应力表达式：

材料力学课程大纲

中国海洋大学本科生课程大纲 一、课程介绍 1.课程描述（中英文）： 材料力学为船舶与海洋工程专业的学科基础必修课程。通过本课程的学习，使学生对工程设计中结构构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基本知识及一定的计算能力和分析能力。能将常见的结构构件简化为力学模型，较熟练地确定杆件的内力并绘制内力图，较熟练地分析计算杆件由基本变形引起的应力、变形和位移，并运用强度、刚度和稳定性条件，对杆件的承载能力进行分析、计算和校核，熟悉基本的材料力学实验，并能测定常用钢材在常温、静载下的力学性能。 Mechanics of materials is a compulsory course for students majoring in naval architecture and marine engineering. By studying this course, students can have a clear concept, necessary basic knowledge, and certain analysis ability for the strength, stiffness and stability of structure in engineering design. Students can simplify common structures into mechanical models, determine the internal forces, analyze the stress and strain caused by the basic deformation of the members, and use the strength, stiffness and stability conditions to analyze, calculate and check the bearing capacity of the structures. Students should be familiar with basic material mechanics experiments, and can determine the mechanical properties of common steel under normal temperature and static load. 2.设计思路： 材料力学是船舶与海洋工程专业的一门重要课程，本课程从圆截面杆件的材料力 - 5 -

材料力学发展史

材料力学发展史 姓名：齐春钊学号：201401067 班级:机制本14.1 【摘要】:材料力学是固体力学中最早发展起来的一个分支，他研究材料在外力作用下的力学性能、变形状态和破坏规律，为工程设计中选用材料和选择构件尺寸提供依据。 【关键词】:材料力学重要组成部分发展史公式种类 材料力学，顾名思义，也就是研究构成工程器件物质内部受力情况的一门学科。其研究特点是将宏观的问题放到微观世界去解决，从而搭建解决材料变形、扭转等一系列问题。材料力学是固体力学中最早发展起来的一个分支，他研究材料在外力作用下的力学性能、变形状态和破坏规律，为工程设计中选用材料和选择构件尺寸提供依据。在固体力学各分支中，材料力学的分析和计算方法一般说来最为简单，但材料力学对于其他分支学科的发展起着启蒙和奠基作用。 材料力学作为机械、土木、采矿、航天航空、石油工程、地质勘探、海洋工程等领域的基础学科，在设计、制造与生产、技术创新、增产措施等方面具有重要作用，是理工科大专院校相关专业的一门重要的专业基础课程。材料力学是基础课和专业课之间的桥梁和纽带，起到承上启下作用，是几乎所有工科专业的基础课程。更是力学专业的学生和力学科学工作者的基础。 但是，任何一门科学都不是个别人在短期内创造出来的，而是在几代人经常艰苦探索和创造而逐渐形成的。在科学巨匠达芬奇、伽利略、惠更斯、库伦、麦克斯韦、欧拉、柯西、汤姆斯杨、伯努利、纳维叶、圣维南等人的努力下，形成了一门系统的科学。 首先，力学知识最先起源于人类对自然现象的观察和生产劳动过程中的经验积累。而材料力学的起源如果要追溯则应追溯到古代房屋建筑上去。在古中国的宫殿建筑中，由于那是皇权的象征，所以材料的选用在符合审美的需求的基础上最重要的是要使材料在预定年限内不会出现断裂。只是很可惜，在古中国没有形成一套完整的系统。而在西方世界的意大利，意大利科学家为了解决建筑船舶和水闸所需要的梁的尺寸问题，进行了一系列实验，并于1638年提出梁的强度计算公式。但是受到材料力学的发展限制，他所得到的答案并不完全正确。后来英国科学家胡克发表了重要的胡克定律，这才奠定了材料力学的基础。自从18世

材料力学发展史

材料力学发展史 姓名：耿翱翔专业年级：10级船舶与海洋工程学号：080412010011 材料力学的发展史材料力学是固体力学的一个分支，它是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。 在结构承受载荷或机械传递运动时，为保证各构件或机械零件能正常工作，构件和零件必须符合如下要求：不发生断裂，即具有足够的强度；弹性变形应不超出允许的范围，即具有足够的刚度；在原有形状下的平衡应是稳定平衡，也就是构件不会失去稳定性。 对强度、刚度和稳定性这三方面的要求，有时统称为“强度要求”，而材料力学在这三方面对构件所进行的计算和试验，统称为强度计算和强度试验。 为了确保设计安全，通常要求多用材料和用高质量材料；而为了使设计符合经济原则，又要求少用材料和用廉价材料。材料力学的目的之一就在于为合理地解决这一矛盾，为实现既安全又经济的设计提供理论依据和计算方法。 在古代建筑中，尽管还没有严格的科学理论，但人们从长期生产实践中，对构件的承力情况已有一些定性或较粗浅的定量认识。例如，从圆木中截取矩形截面的木梁，当高宽比为 3：2时最为经济,这大体上符合现代材料力学的基本原理。 随着工业的发展，在车辆、船舶、机械和大型建筑工程的建造中所碰到的问题日益复杂，单凭经验已无法解决，这样，在对构件强度和刚度长期定量研究的基础上，逐渐形成了材料力学。 意大利科学家伽利略为解决建造船舶和水闸所需的粱的尺寸问题，进行了一系列实验，并于 1638 年首次提出梁的强度计算公式。由于当时对材料受力后会发生变形这一规律缺乏认识，他采用了刚体力学的方法进行计算，以致所得结论不完全正确。后来，英国科学家胡克在 1678 年发表了根据弹簧实验观察所得的，“力与变形成正比”这一重要物理定律(即胡克定律)。奠定了材料力学的基础。从 18 世纪起，材料力学开始沿着科学理论的方向向前发展。 高速车辆、飞机、大型机械以及铁路桥梁等的出现，使减轻构件的自重成为亟待解决的问题。随着冶金工业的发展，新的高强度金属(如钢和铝合金等)逐渐成为主要的工程材料，从而使薄型和细长型构件大量被采用。 这类构件的失稳破坏屡有发生，从而引起工程界的注意，从而成为构件刚度和稳定性理论发展的推动力。由于超高强度材料和焊接结构的广泛应用，低应力脆断和疲劳事故又成为新的研究课题，促使这方面研究迅速发展。 材料力学的研究通常包括两大部分：一部分是材料的力学性能(或称机械性能) 的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆受弯曲(有时还应考虑剪切)的粱和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩

怎样才能学好材料力学课程

怎样才能学好材料力学课程 首先，需要转变观念。材料力学是研究工程问题的，其研究对象和任务都与具体的工程结构相关，它的理论、方法和各种结论都是围绕工程问题形成的。可以说，离开工程结构问题，就没有材料力学。多数同学开始学习材料力学课程时，比较习惯抽象思维，对各种具体工程结构及其基本设计要求了解得很少，因此，要学好材料力学，首先要建立工程概念，注意用工程的方法解决问题。例如，解题时应画好结构图，用简单的近似计算方法代替复杂的精确计算，用有理数计算而不是用无理数计算等。对工程概念和工程方法持忽视、漠视乃至抵触的态度，极易产生浮躁情绪，如不看清楚问题就解题，解题不画图，误以为知道公式就能解题，抄作业，实验课应付差事等，这对学习都是极为不利的。 其次，需要提高学习境界。学习有三种境界。 第一种境界是止于模仿，这是最初等的。每逢考试前，总有人问做过书上习题后考试是否就能通过，这些同学就是处于这种境界。我们做过尝试，允许同学考试时带一页 A4 纸入场，上面可写满他认为对考试有帮助的内容，有不少同学用很大篇幅写满了他认为是难题的解题过程，这些同学也是处于这种境界。注意力放在记公式和结论上，满足于会使用公式，不注意分析问题的思路，学而不思，为应试学习。尽管模仿也是一种学习方式，而且模仿得好，在初等教育阶段可能得高分，但是到了高等教育阶段，这种方式显然是落后的，它使人缺乏自主性，缺乏创造性。大学生需要尽早超越这种境界。 第二种境界是抓小放大，这是中等境界。所谓抓小，指的是对每一章每一节都读得很细，不但熟知每个公式和结论，而且对这些公式和结论是怎么来的也很清楚，作业基本能独立完成，也基本正确，考试成绩中等偏上，在以后的学习和工作中也能正确无误地使用书中公式和结论。很多同学以此为满足，认为达到这种程度就算是一个好学生了。其实，材料力学和其他课程一样，有自己的一个大思维，比如解决强度问题，问题本身是复杂的，但是如果建立拉压、扭转和平面弯曲等几个简单受力模型，通过应力状态理论和强度理论，组合起来解决各种复杂受力状态下的强度问题，相信这种用简单模型解决复杂问题的大思维会对解决许多问题有参考价值。因此，抓小放大不能算是学习的完美境界。 第三种境界是系统化，这是学习的高级境界。这种境界是抓小也抓大，以大带小把一门课当做一个系统来学习，既注意掌握细节，又注意解决问题的总体思路。我们提倡的研究式学习方法就是指系统化方法。这种方法是把学习过程同时当做研究过程，时刻清楚课程在解决的问题（如强度），了解并审查所选择参数的必要性和完备性（如内力和应力），了解并检查获得这些参数的确定性和可操作性（如各种简单变形下横截面上的应力公式，试验方法），归纳并审查解决问题的总程序和各分程序（如用简单模型解决复杂强度问题），以及每个章节存在的必要性、合理性、地位等。系统化学习方法能使我们从课程中获得的知识和能力最大化，是值得每个人都掌握的方法。

材料力学学习心得

材料力学学习体会 摘要：本文对我在学习材料力学中的心得体会作了总结 关键词：力学性能，生活，体会 引言：材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。这学期，从第一章的绪论到附录一的平面图形的几何性质，使我更深入的了解了材料力学，学会了如何应用材料力学解决生活总的实际问题,以及对材料力学有了更深刻的体会。 一：综述 在材料力学中，将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体。但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料，所以须要各种理论与实际方法对材料进行实验比较。 包括两大部分：一部分是材料的力学性能，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲的梁和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为三类： ①线弹性问题。在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形，然后将这些变形叠加，从而得到最终结果。 ②几何非线性问题。若杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡，而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。 ③物理非线性问题。在这类问题中，材料内的变形和内力之间不满足线性关系，即材料不服从胡克定律。在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理失效。解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂－恩盖塞定理或采用单位载荷法等。 二：生活中的材料力学 生活中机械常用的连接件，如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形，在设计时应主要考虑其剪切应力。汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的形变属于扭转变形。

岩石力学发展史

岩石力学是伴随着采矿、土木、水利、交通等岩石工程的建设和数学、力学等学科的进步而逐步发展形成的一门新兴学科，按其发展进程可划分四个阶段： （1）初始阶段（19世纪末～20世纪初） 这是岩石力学的萌芽时期，产生了初步理论以解决岩体开挖的力学计算问题。例如，1912年海姆（A．Heim）提出了静水压力的理论。他认为地下岩石处于一种静水压力状态，作用在地下岩石工程上的垂直压力和水平压力相等，均等于单位面积上覆岩层的重量，即γH。朗金（W．J．M．Rankine）和金尼克也提出了相似的理论，但他们认为只有垂直压力等于γH，而水平压力应为γH乘一个侧压系数，即λγH。朗金根据松散理论认为；而金尼克根据弹性理论的泊松效应认为。其中，λ、υ、φ分别为上覆岩层容重，泊松比和内摩擦角，H为地下岩石工程所在深度。由于当时地下岩石工程埋藏深度不大，因而曾一度认为这些理论是正确的。但随着开挖深度的增加，越来越多的人认识到上述理论是不准确的。 （2）经验理论阶段（20世纪初～20世纪30年代） （3）该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论，并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题。最有代表性的理论就是普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论。该理论认为，围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分。于是，确定支护结构上的荷载大小和分布方式成了地下岩石工程支护设计的前提条件。普氏理论是相应于当时的支护型式和施工水平发展起来的。由于当时的掘进和支护所需的时间较长，支护和围岩不能及时紧密相贴，致使围岩最终往往有一部分破坏、塌落。但事实上，围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有的地下空间都存在塌落拱。进一步地说，围岩和支护之间并不完全是荷载和结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作用。因此，靠假定的松散地层压力来进行支护设计是不合

材料力学知识点总结教学内容

材料力学总结一、基本变形

二、还有： （1）外力偶矩：)(9549 m N n N m ?= N —千瓦；n —转/分 （2）薄壁圆管扭转剪应力：t r T 22πτ= （3）矩形截面杆扭转剪应力：h b G T h b T 32max ;β?ατ= =

三、截面几何性质 （1）平行移轴公式：;2A a I I ZC Z += abA I I c c Y Z YZ += （2）组合截面： 1．形 心：∑∑=== n i i n i ci i c A y A y 1 1 ； ∑∑=== n i i n i ci i c A z A z 1 1 2．静 矩：∑=ci i Z y A S ； ∑=ci i y z A S 3. 惯性矩：∑=i Z Z I I )( ；∑=i y y I I )( 四、应力分析： （1）二向应力状态（解析法、图解法） a ． 解析法： b.应力圆： σ：拉为“+”，压为“-” τ：使单元体顺时针转动为“+” α：从x 轴逆时针转到截面的 法线为“+” ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 x y x y x --+ += ατασστα2cos 2sin 2 x y x +-= y x x tg σστα-- =220 22 min max 22 x y x y x τσσσσσ+??? ? ? ?-±+= c ：适用条件：平衡状态 (2)三向应力圆： 1max σσ=； 3min σσ=；2 3 1max σστ-= x

（3）广义虎克定律： [])(13211σσνσε+-=E [] )(1 z y x x E σσνσε+-= [])(11322σσνσε+-=E [] )(1 x z y y E σσνσε+-= [])(12133σσνσε+-=E [] )(1 y x z z E σσνσε+-= *适用条件：各向同性材料；材料服从虎克定律 （4）常用的二向应力状态 1．纯剪切应力状态： τσ=1 ，02=σ，τσ-=3 2．一种常见的二向应力状态： 22 3122τσσ σ+?? ? ??±= 2234τσσ+=r 2243τσσ+=r 五、强度理论 *相当应力：r σ 11σσ=r ，313σσσ-=r ，()()()][2 12 132322214σσσσσσσ-+-+-= r σx σ

《 材料力学 》课程教学大纲

《材料力学》课程教学大纲 二、课程简介 材料力学课程是一门用以培养学生在工程检验与设计中有关力学方面设计与计算能力的技术基础课，本课程主要研究工程结构中构件的承载能力问题。通过材料力学的学习，能够对构件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分析能力和初步的实践能力。 材料力学课程是高等工科院校中土木工程专业一门主干专业课程。在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行土木工程毕业生所需的基本训练，为学生进一步学习有关后续专业课程和有目的从事工程检验与设计工作打下基础。因此材料力学课程在土木工程专业的教学计划中占有重要的地位和作用。 三、课程目标 材料力学是由基础理论课过度到专业课程的技术基础课。通过该课程的学习，要求学生对杆件的强度、刚度和稳定性问题具有明确的基本概念、必要的基础知识、比较熟练的计算能力、一定的分析能力和初步的实验能力。 四、教学内容及要求 第一章绪论及基本概念（2课时） 内容：材料力学的任务和研究对象；变形固体的基本假设；内力、截面法；应力的概念；线应变和剪应变；杆件变形的基本形式。 重点讲解：内力、应力和应变的概念和胡克定律。介绍本课程重点内容及学习方法。 第二章轴向拉伸与压缩（6课时） 内容：轴向拉伸和压缩的基本概念和实例；截面法、轴力和轴力图；直杆横截面和斜截面上的应力，最大剪切应力；低碳钢和铸铁的拉伸试验及拉伸时材料的力学性质；低碳钢和铸铁的压缩试验及压缩时材料的力学性质；许用应力，强度条件；圣维南原理；轴向拉伸和压缩时的变形；应变能、比能；应力集中的概念。 重点讲解轴向拉（压）杆内力、应力以及强度计算的概念，截面法在求解拉（压）杆内力中的具体应用。详细介绍材料在拉伸与压缩时的力学性能。重点讲解轴向拉（压）杆的应变和变形计算

力学简介含义起源历史与发展

力学简介含义起源历史与 发展 The latest revision on November 22, 2020

力学是研究物质机械运动规律的科学。自然界物质有多种层次，从宇观的宇宙体系，宏观的天体和常规物体，细观的颗粒、纤维、晶体，到微观的分子、原子、基本粒子。通常理解的力学以研究天然的或人工的宏观对象为主。但由于学科的互相渗透，有时也涉及宇观或细观甚至微观各层次中的对象以及有关的规律。机械运动亦即力学运动是物质在时间、空间中的位置变化，包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等，而平衡或静止，则是其中的一种特殊情况。机械运动是物质运动的最基本的形式。物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。机械运动并不能脱离其他运动形式独立存在，只是在研究力学问题时突出地考虑机械运动这种形式罢了；如果其他运动形式对机械运动有较大影响，或者需要考虑它们之间的相互作用，便会在力学同其他学科之间形成交叉学科或边缘学科。是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。静止和运动状态不变，都意味着各作用力在某种意义上的平衡。力学，可以说是力和（机械）运动的科学。 力学在汉语中的意思是力的科学。汉语“力”字最初表示的是手臂使劲，后来虽又含有他义，但都同机械或运动没有直接联系。“力学”一词译自英语mechanics(源于希腊语μηχανη──机械)。在英语中，mechanics是一个多义词，既可释作“力学”，也可释作“机械学”、“结构”等。在欧洲其他语种中，此词的语源和语义都与英语相同。汉语中没有同它对等的多义词。mechanics在19世纪50年代作为研究力的作用的学科名词传入中国时，译作

材料力学总结

材料力学总结

材料力学名词解释及填空 名词解释 1、Stress(应力) the force per unit area , or intensity of the force distributed over a given section, is called stress. σ=F/A 2、normal stress(正应力) The internal force is therefore normal to the plane of the section and the corresponding stress is described as the normal stress. 3、Shearing stress(剪应力) The internal force is the shear on the plane of the section and the corresponding stress is described as the shearing stress. 4、Linear Strain(应变) The normal strainεin a member can be defined as the deformation of the meter of the per unit length.

8、effective length （有效长度）is defined as real length multiplied by factor of length 9、principle plane(主平面) is the plane in which the shearing stress equals zero, and normal stresses achieve maximum or minimum. Principle stress(主应力) The normal stress which is exerted on the principle plane is called the principle stress. 10、Radius of radius of gyration【revolution】（惯性半径）of an area can be calculated by the following formula i=I/A Where i =the moment of inertia of an area A=the area of an cross section 11、isotropic materials （各向同性材料）are the materials whose elastic constants are independent of direction.

力学发展简史

力学发展简史 10机械X班XXX 学号:XXX 指导老师：*** 前言：力学是一门独立的基础科学，主要研究能量与力的关系。它一直贯穿于人类的整个生命史，它起源于自然万象。人类早期的生产实践活动是力学最初的起源。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水器具，逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识等等。总体而言，力学是人类通过对自然万象的观察以及推理验证，最后抽象简化建立的自然科学，并建立一些力学模型，如质点，刚体，质点系以及刚体系等。力学的不断发展，时至今日，它已经具备完整的学科结构和体系，并成为机械工程、土木工程、道路桥梁、航空航天工程、材料工程等的基础，在人类的实践活动中无处不在，并且深刻地影响着人类的实践活动。 摘要：在阅读了相关的力学资料后，我对力学的发展史有所了解。本文主要对力学发展史上的几个里程碑进行陈述，并讲述力学在发展和完善的同时，对人类文明的进步所做出的贡献。很早的时候，人民就认识到了力学。古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础。但是对力和运动之间的关系，只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识。 关键词：力学社会生产力资本积累工业化原子力学

在阅读了相关的史料以后，我认为力学的发展史可以用五个阶段简单的概括，分别为：（1）原始力学阶段（2）朦胧力学阶段（3）完整力学阶段（4）理论力学的形成阶段（5）近代力学发展阶段 （1）原始力学阶段 所谓原始力学阶段，主要就是指人类只是简单的使用力学，对力学有一个浅显的认识，但并没有力学的概念。在这个阶段，人类对力的应用只是建立在经验上，这些经验来源于人类对自然现象长期的观察和以及生产劳动中。比如，人类知道利用杆杠撬起重物，懂得利用圆木的滚动作用来移动重物，懂得使用石器这一类的比较坚固的材料去进行生产。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具，逐渐积累起对“力”的认识，为力学的发展奠定基础。 （2）朦胧力学阶段 顾名思义，在这个阶段，人类对力学的认识有了发展，对力学有一个概念性的认识，但研究性质的东西还是很少，或者说很浅显。这个阶段应该是指欧洲文艺复兴时代以前的时间，也就是从第一阶段末期到伽利略奠定理论力学的基础这段时间。不得不说我们是很聪明的动物，当对某种现象的经验积累到一定程度后，我们能够比较全面的思考这个现象，考虑这个现象的普遍性。15世纪后半期,欧洲进入了文艺复兴时期，封建制度开始解体，资本主义开始兴起，随着商业资本、手工业、航海、和军事的发展，力学也开始迅速发展起来。这一时期有哥伦布的环球航行证实了地球是圆形的。因此地球、太阳和行星的相互关系的问题，便提到科学家的面前，从而推动了动力学的发展。

机械振动发展史

公元前1000多年，中国商代铜铙已有十二音律中的九律，并有五度谐和音程的概念。在战国时期，《庄子·徐无鬼》中就记载了同频率共振现象。人们对与振动相关问题的研究起源于公元前6世纪毕达哥拉斯(Pythagoras)的工作，他通过试验观测得到弦线振动发出的声音与弦线的长度、直径和力的关系。意大利天文学家、力学家、哲学家伽利略(Galileo Galilei)经过实验观察和数学推算，于 1 5 8 2年得到了单摆等时性定律。荷兰数学家、天文学家、物理学家惠更斯(c．Huygens)于1 6 7 3年著《关于钟摆的运动》，提出单摆大幅度摆动时并不具有等时性这一非线性现象，并研究了一种周期与振幅无关的等时摆。法国自然哲学家和科学家梅森(M．Mersenne)于1623年建立了弦振动的频率公式，梅森还比伽利略早一年发现单摆频率与摆长平方成反比的关系。英国物理学家胡克(R. Hooke)于1 6 7 8年发表的弹性定律和英国伟大的物理学家、数学家、天文学家牛顿(I. Newton)于1 6 8 7年发表的运动定律为振动力学的发 展奠定了基础。 在下面对振动发展史的简述中，主要是针对线性振动、非线性振动、随机振动以及振动信号采集和处理这三个方面进行的。而关于线性振动和非线性振动发展史的简介中，又分为理论研究和近似分析方法两个方面。 . .

线性振动理论在1 8世纪迅速发展并趋于成熟。瑞士数学家、力学家欧拉(L. Euler)于1728年建立并求解了单摆在有阻尼介质中运动的微分方程；1 7 3 9年研究了无阻尼简谐受迫振动，并从理论上解释了共振现象；1 7 4 7年对九个等质量质点由等刚度弹簧连接的系统列出微分方程组并求出精确解，从而发现线性系统的振动是各阶简谐振动的叠加。法国数学家、力学家拉格朗日(J.L．Lagrange)于1 7 6 2年建立了离散系统振动的一般理论。最早被研究的连续系统是弦线，法国数学家、力学家、哲学家达朗伯(J. le R．d，Alembert)于1 7 4 6年发表的《弦振系统是弦线，法国数学家、力学家、哲学家达朗伯(J．1e R．d，Alem bert)于1 7 4 6年发表的《弦振动研究》将他发展的偏微分方程用于弦振动研究，得到了弦的波动方程并求出行波解。瑞士数 学家约翰第一·伯努利(J．Bernoulli)于1 7 2 8年对弦的振动进行了研究，认为弦的基本振型是正弦型的，但还不知道高阶振型的性质。与约翰第一·伯努利为同一家族的瑞士数学家、力学家丹尼尔第一·伯努利(D.I．Bernoulli)于1 7 3 5年得到了悬臂梁的振动方程，1 7 4 2年提出了弹性振动理论中的叠加原理，并用具体的振动实验进行验证。 . .