材料力学发展简史 PPT课件
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《材料力学发展史》课件
复合材料
由两种或两种以上材料组 成的新型材料。
发展背景
随着科技的发展，人们需 要具有优异性能的新材料 来满足各种工程需求。
代表人物
G. B. Olson、I. Chopra 等。
Part
04
材料力学的应用与拓展
航空航天领域的应用
飞机结构强度分析
材料力学为飞机结构设计提供了理论支持， 确保飞机在各种飞行状态下都能保持结构的 完整性和稳定性。
太阳能电池板结构分析
通过材料力学分析，对太阳能电池板的结构进行优化，提高其光电 转换效率和稳定性。
核能设备材料选择与评估
在核能设备中，材料力学为材料的选择和评估提供了理论支持，确 保核能设备的可靠性和安全性。
Part
05
材料力学的未来展望
新材料的挑战与机遇
新材料的发展为材料力学带来了新的挑战和机遇，例如碳 纳米管、石墨烯等新型材料具有优异的力学性能，需要材 料力学的新理论和新方法进行研究。
材料失效分析的研究涉及多个学科领域，包括材料科学、物理学、化学等，需要综合考虑材料的各种 性能和环境因素。
Part
03
材料力学的发展与成熟
塑性力学的建立
塑性力学
研究材料在塑性变形阶段的力学 行为。
建立过程
起源于19世纪末，随着金属加工 和制造技术的发展，人们开始关 注材料在塑性变形阶段的性质和 行为。
《材料力学发展史》 ppt课件
• 材料力学的起源 • 材料力学的形成 • 材料力学的发展与成熟 • 材料力学的应用与拓展 • 材料力学的未来展望
目录
Part
01
材料力学的起源
古代材料力学
总结词
简单介绍古代材料力学的起源、发展 及主要贡献。
材料力学发展史
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。
泊松
圣维南 纳维叶 欧拉
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 截取矩形截面的木粱， 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。
早期的材料力学是以木材、石头等脆性材 料为研究主题，由于其变形很小，所以不 可避免地具有很大的局限性。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。现在国内外流行的材料力学是在 20世纪50年代引用前苏联的教材和教学模 式的基础上建立起来的。
材料力学是一门古老的学科，在19世纪中叶材 料力学发展到了鼎盛时期，有关材料力学中的 几个重要的问题和概念也在这段时期提出的。
拉伸
弯曲
材料力学
强度
扭转
稳定
1 杆件的拉伸问题
意大利科学家伽利略（Galileo）在《关于 力学和局部运动的两门新科学的对话和数学 证明》的书中尝试用科学的解析方法确定构 件的尺寸，讨论的第一问题是直杆轴向拉伸 问题，得到承载能力与横截面积成正比而与 长度无关的正确结论。
材料力学的发展
1638年，举世闻名的 意大利数学家，天文 学家，力学家伽里略 1564～1642在荷兰莱 登，出版了世界上第 一本材料力学教本 《两种新的科学》首 先提出了材料的力学 性质和强度计算的方 法。人们认为，材料 力学作为一门学科， 就从这里开始。
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，而是在几代人经常艰苦探索和创造而逐渐形成的。在
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。
泊松
圣维南 纳维叶 欧拉
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 截取矩形截面的木粱， 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。
早期的材料力学是以木材、石头等脆性材 料为研究主题，由于其变形很小，所以不 可避免地具有很大的局限性。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。现在国内外流行的材料力学是在 20世纪50年代引用前苏联的教材和教学模 式的基础上建立起来的。
材料力学是一门古老的学科，在19世纪中叶材 料力学发展到了鼎盛时期，有关材料力学中的 几个重要的问题和概念也在这段时期提出的。
拉伸
弯曲
材料力学
强度
扭转
稳定
1 杆件的拉伸问题
意大利科学家伽利略（Galileo）在《关于 力学和局部运动的两门新科学的对话和数学 证明》的书中尝试用科学的解析方法确定构 件的尺寸，讨论的第一问题是直杆轴向拉伸 问题，得到承载能力与横截面积成正比而与 长度无关的正确结论。
材料力学的发展
1638年，举世闻名的 意大利数学家，天文 学家，力学家伽里略 1564～1642在荷兰莱 登，出版了世界上第 一本材料力学教本 《两种新的科学》首 先提出了材料的力学 性质和强度计算的方 法。人们认为，材料 力学作为一门学科， 就从这里开始。
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，而是在几代人经常艰苦探索和创造而逐渐形成的。在
材料力学概论课件
材料失效和可靠性研究
失效机制
研究材料的失效机制和机理，包括疲劳、蠕变、断裂 等，以提高材料的可靠性和使用寿命。
可靠性评估
发展材料的可靠性评估方法和技术，包括概率断裂力学、 寿命预测等，以保障工程安全。
THANKS
感谢观看
材料的应力应变关系
应力
作用在材料单位面积上的力。
应变
材料在受力后发生的变形程度。
03
材料的变形
弹性变形
总结词
材料在弹性极限内发生的变形，在外力撤销 后能够完全恢复。
详细描述
当材料受到外力作用时，会发生形状或尺寸 的改变，这种改变在材料承受的应力未超过 其弹性极限时，称为弹性变形。弹性变形具 有可逆性，当外力撤销后，材料能够恢复原 来的形状和尺寸。
总结词
材料力学在工程设计和制造中具有重要的作用，是保 证结构安全性和稳定性的关键因素之一。
详细描述
在工程领域中，许多设备和结构都需要用到材料力学 知识来进行设计和优化，如桥梁、建筑、航空航天等。 通过材料力学的研究和应用，可以有效地提高结构的 强度、刚度和稳定性，减少因载荷过大或应力集中而 导致的断裂、变形和失效等问题，保证工程的安全性 和可靠性。同时，材料力学的发展也为新材料的研发 和应用提供了重要的理论支持和实践指导。
塑性变形
要点一
总结词
材料超过弹性极限后发生的变形，在外力撤销后不能完全 恢复。
பைடு நூலகம்
要点二
详细描述
当材料受到的应力超过其弹性极限后，发生的变形称为塑 性变形。塑性变形是不可逆的，即使外力撤销后，材料的 形状和尺寸也不会完全恢复。塑性变形的特点是永久性的， 常用于金属加工、塑料成型等领域。
材料的断裂
材料力学发展简史
成的漆中器国，漆也器是，近也代是纤近维代增纤强维复增合强材复料的
合材雏料形的，雏它形体，现它了体重现量了点.
3 ，以混凝土为标志的近代复 合材料是在一百多年前出现的。 后来，原有的混凝土结构不能满 足高层建筑的强度要求，建筑者 转而使用钢筋混凝土结构，其中 的钢筋提高了混凝土的抗拉强度， 从而解决了建筑方面的大量问题 。
二.发展历史
我们一般认为，意大利科学家伽利略《关 于力学和局部运动的两门新科学的对话和 数学证明》—书的发表（1638年）是材料 力学开始形成一门独立学科的标志。在该 书中这位科学巨匠尝试用科学的解析方法 确定构件的尺寸，讨论的第—问题是直杆 轴向拉伸问题，得到承载能力与横截面积 成正比而与长度无关的正确结论。
古人有着聪明的头脑。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粱，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。
▪ 1970年琼斯研究了一般的多向层板， 并得到简单的精确解；1972年惠特尼用双 重傅里叶级数，求解了扭转耦合刚度对各 向异性层板的挠度、屈曲载荷和振动的影 响问题，用这种方法求解的位移既满足自 然边界条件，又能很快收敛到精确解；同 年，夏米斯、汉森和塞拉菲尼研究了复合 材料的抗冲击性能。另外，蔡为仑在单向 层板非线性变形性能的分析方面，亚当斯 在非弹性问题的细观力学理论方面，索哈 佩里在复合材料粘弹性应力分析等都做了 开创性的研究工作。
展史是人类文明史的一部分，其
合材雏料形的，雏它形体，现它了体重现量了点.
3 ，以混凝土为标志的近代复 合材料是在一百多年前出现的。 后来，原有的混凝土结构不能满 足高层建筑的强度要求，建筑者 转而使用钢筋混凝土结构，其中 的钢筋提高了混凝土的抗拉强度， 从而解决了建筑方面的大量问题 。
二.发展历史
我们一般认为，意大利科学家伽利略《关 于力学和局部运动的两门新科学的对话和 数学证明》—书的发表（1638年）是材料 力学开始形成一门独立学科的标志。在该 书中这位科学巨匠尝试用科学的解析方法 确定构件的尺寸，讨论的第—问题是直杆 轴向拉伸问题，得到承载能力与横截面积 成正比而与长度无关的正确结论。
古人有着聪明的头脑。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粱，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。
▪ 1970年琼斯研究了一般的多向层板， 并得到简单的精确解；1972年惠特尼用双 重傅里叶级数，求解了扭转耦合刚度对各 向异性层板的挠度、屈曲载荷和振动的影 响问题，用这种方法求解的位移既满足自 然边界条件，又能很快收敛到精确解；同 年，夏米斯、汉森和塞拉菲尼研究了复合 材料的抗冲击性能。另外，蔡为仑在单向 层板非线性变形性能的分析方面，亚当斯 在非弹性问题的细观力学理论方面，索哈 佩里在复合材料粘弹性应力分析等都做了 开创性的研究工作。
展史是人类文明史的一部分，其
材料力学课件全
塑性力学分析方法的特点：塑性力学分析方法考虑了材料在受力过程中发生的塑性变形，能够更准确地预测材料 的力学行为。
塑性力学分析方法的基本原理：塑性力学分析方法基于弹塑性理论，通过建立材料的本构关系，描述材料在受力 过程中的弹性和塑性行为。
塑性力学分析方法的应用：塑性力学分析方法广泛应用于金属材料、复合材料、陶瓷材料等领域的力学分析和设 计。
弹性与塑性的应用：在工程中如何利用材料的弹性与塑性性质来提高结构性能和安全性
强度与韧性
强度：材料抵抗外力破坏的能力，分为抗拉、抗压、抗弯等强度 韧性：材料在冲击、振动等外力作用下抵抗破坏的能力 影响因素：材料成分、组织结构、温度、环境等 实际应用：设计制造各种结构件，选择合适的材料，提高产品性能和安全性
航空航天领域
飞机设计：材料力学在飞机设计中发挥着重要作用，包括机身、机翼和尾翼的设计。 航天器设计：材料力学在航天器设计中同样重要，如卫星、火箭和空间站的结构设计。
飞行器材料选择：材料力学研究飞行器材料的性能，如强度、刚度和耐腐蚀性等，以确保飞行器的安全和可靠性。
飞行器结构优化：通过材料力学的研究，可以对飞行器的结构进行优化，提高飞行器的性能和效率。
土木工程领域
桥梁工程：利用材料力学原理设计桥梁结构，确保桥梁的稳定性和安全性。
房屋建筑：通过材料力学知识，合理设计房屋结构，提高房屋的抗震性能和承载能力。
水利工程：应用材料力学理论，研究水工结构的应力分布、变形和稳定性，保障水利工程的 安全运行。
交通工程：利用材料力学知识，研究道路、铁路、机场等交通设施的荷载分布、路基设计及 路面材料选择。
智能制造技术：结合人工智能、大数据、物联网等技术，实现制造过程 的自动化、智能化和数字化。
绿色制造技术：采用环保材料和工艺，减少制造过程中的能源消耗和环 境污染。
塑性力学分析方法的基本原理：塑性力学分析方法基于弹塑性理论，通过建立材料的本构关系，描述材料在受力 过程中的弹性和塑性行为。
塑性力学分析方法的应用：塑性力学分析方法广泛应用于金属材料、复合材料、陶瓷材料等领域的力学分析和设 计。
弹性与塑性的应用：在工程中如何利用材料的弹性与塑性性质来提高结构性能和安全性
强度与韧性
强度：材料抵抗外力破坏的能力，分为抗拉、抗压、抗弯等强度 韧性：材料在冲击、振动等外力作用下抵抗破坏的能力 影响因素：材料成分、组织结构、温度、环境等 实际应用：设计制造各种结构件，选择合适的材料，提高产品性能和安全性
航空航天领域
飞机设计：材料力学在飞机设计中发挥着重要作用，包括机身、机翼和尾翼的设计。 航天器设计：材料力学在航天器设计中同样重要，如卫星、火箭和空间站的结构设计。
飞行器材料选择：材料力学研究飞行器材料的性能，如强度、刚度和耐腐蚀性等，以确保飞行器的安全和可靠性。
飞行器结构优化：通过材料力学的研究，可以对飞行器的结构进行优化，提高飞行器的性能和效率。
土木工程领域
桥梁工程：利用材料力学原理设计桥梁结构，确保桥梁的稳定性和安全性。
房屋建筑：通过材料力学知识，合理设计房屋结构，提高房屋的抗震性能和承载能力。
水利工程：应用材料力学理论，研究水工结构的应力分布、变形和稳定性，保障水利工程的 安全运行。
交通工程：利用材料力学知识，研究道路、铁路、机场等交通设施的荷载分布、路基设计及 路面材料选择。
智能制造技术：结合人工智能、大数据、物联网等技术，实现制造过程 的自动化、智能化和数字化。
绿色制造技术：采用环保材料和工艺，减少制造过程中的能源消耗和环 境污染。
材料力学刘鸿文第六版最新课件-材料力学发展简史
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》
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。
马里沃特的实验
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。
莫尔创造的莫尔圆
铁木生柯教授的专著
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空 气动力学家钱学森；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
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。
赵州桥
1056年用纯木结构建造的山西应县木塔
巧夺天工的梁柱结构——这是北京天坛的 祈年殿和殿顶
北京天坛祈年殿和殿顶
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， 而且有构件强度计算方面的大量经验总结。“营 造法式”撰写于公元1103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 计、结构、用料和施工的“规范”。全书分五个 部分，共36卷，357篇，3555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， 给出许多经验公式，其中写到“凡梁之大小各随 其广分为三分，以二分为厚”。意思是房梁要从 园木中截取高与宽之比为3比2的矩形最合理。这 与材料力学分析的结论基本吻合。
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。
(精品)材料力学(全套752页PPT课件)
Page46
§1-5 应变
构件受外力时单 元体(微体)会产 生变形
棱边长度改变
棱边夹角改变
b’ b
a
b b’
a
用正应变(normal strain)和切应变(shearing strain) 来描述微体的变形
Page47
棱边长度改变
ab ab ab ab线段的平均正应变
ab ab
lim ab a点沿ab方向的正应变
高压电线塔
毁坏的高压电线塔
Page14
码头吊塔
Page15
单梁式导弹翼面 1－辅助梁；2－翼肋；3－桁条；4－蒙皮；5－副翼；6－后墙； 7－翼梁；8－主接头；9－辅助接头
Page16
➢ 材料力学的基本假设 材料力学研究材料的宏观力学行为 材料力学主要研究钢材等金属材料
关于材料的基本假设： 连续性假设：认为材料无空隙地充满于整个构件。
ab0 ab
a
b b’
棱边夹角改变
c’ c
直角bac的改变量——直角bac的切应变
tan
a
b
Page48
§1-6 胡克定律
应力：正应力，切应力 应变：正应变，切应变
➢ 胡克定律(Hooke’s law) 单向受力
纯剪切
b’ b
切变模量
E
G
弹性(杨氏)模量 a
Page49
思考题：求a, b, c面上的切应力，并标明方向。 a b c
胡克的弹性实验装置
1678年：
发现“胡克定律”
雅各布.伯努利，马略特：
得出了有关梁、柱性能的 基础知识，并研究了材料的 强度性能与其它力学性能。
库伦：
修正了伽利略、马略特关 于梁理论中的错误，得到了 梁的弯曲正应力和圆杆扭转 切应力的正确结果
材料力学(全套通用课件)单辉祖
的振动、变形和破坏。
动力分析方法通常采用有限元 法、有限差分法等数值计算方 法进行求解。
动力分析方法广泛应用于各种 工程领域，如地震工程、机械 振动等。
稳定性分析方法
稳定性分析方法是指对结 构在各种载荷作用下的稳 定性进行评估和分析的方 法。
稳定性分析方法通常采用 有限元法、有限差分法等 数值计算方法进行求解。
总结词
飞行器的热防护与声学降噪设计
详细描述
在飞行器的热防护与声学降噪设计中，材料力学可用于分 析材料的热性能和声学性能，例如对高温环境下材料的强 度和变形行为进行分析，以及对飞行器噪声的产生和传播 进行控制。
THANKS
感谢观看
总结词
建筑结构的稳定性与安全性
详细描述
在建筑结构设计中，材料力学主要应用于分析结构的稳定 性与安全性，确保建筑在承受风、地震等载荷时能够保持 稳定，防止发生倒塌等事故。
总结词
建筑结构的优化设计
详细描述
通过材料力学，可以优化建筑结构设计，例如优化梁、柱 、墙等结构件的设计，以提高建筑的经济性、美观性和节 能性。
详细描述
弯曲准则指出，当材料受到弯曲应力作用时，会产生弯曲变形。根据弯曲准则，弯曲应力和弯曲变形之间的关系 可以用以下公式表示：M=EIρmathbf{M} = EIρM=EIρ，其中Mmathbf{M}M是弯矩，EIEIEI是弯曲刚度， ρrhoρ是曲率。
扭转准则
总结词
扭转准则是描述材料在扭转应力作用下的行为准则。
许用应力
在一定条件下，材料所能承受的最 大应力。
03
02
刚度
材料抵抗变形的能力，通常指材料 在受力时发生的变形量。
安全系数
根据材料的许用应力确定的用于工 程设计的安全系数。
动力分析方法通常采用有限元 法、有限差分法等数值计算方 法进行求解。
动力分析方法广泛应用于各种 工程领域，如地震工程、机械 振动等。
稳定性分析方法
稳定性分析方法是指对结 构在各种载荷作用下的稳 定性进行评估和分析的方 法。
稳定性分析方法通常采用 有限元法、有限差分法等 数值计算方法进行求解。
总结词
飞行器的热防护与声学降噪设计
详细描述
在飞行器的热防护与声学降噪设计中，材料力学可用于分 析材料的热性能和声学性能，例如对高温环境下材料的强 度和变形行为进行分析，以及对飞行器噪声的产生和传播 进行控制。
THANKS
感谢观看
总结词
建筑结构的稳定性与安全性
详细描述
在建筑结构设计中，材料力学主要应用于分析结构的稳定 性与安全性，确保建筑在承受风、地震等载荷时能够保持 稳定，防止发生倒塌等事故。
总结词
建筑结构的优化设计
详细描述
通过材料力学，可以优化建筑结构设计，例如优化梁、柱 、墙等结构件的设计，以提高建筑的经济性、美观性和节 能性。
详细描述
弯曲准则指出，当材料受到弯曲应力作用时，会产生弯曲变形。根据弯曲准则，弯曲应力和弯曲变形之间的关系 可以用以下公式表示：M=EIρmathbf{M} = EIρM=EIρ，其中Mmathbf{M}M是弯矩，EIEIEI是弯曲刚度， ρrhoρ是曲率。
扭转准则
总结词
扭转准则是描述材料在扭转应力作用下的行为准则。
许用应力
在一定条件下，材料所能承受的最 大应力。
03
02
刚度
材料抵抗变形的能力，通常指材料 在受力时发生的变形量。
安全系数
根据材料的许用应力确定的用于工 程设计的安全系数。
材料力学发展史
“科学的唯一目的是减轻人类生存的苦难”
天文学： 望远镜观察：太阳、月亮、星星； 发现：太阳黑子、太阳的自转； 月亮的山、土星的环、木星的四个卫星 银河系由无数个恒星组成。
力学
发现：物体的惯性定律； 单摆振动的等时性； 抛物体运动规律；
建立：落体定律； 提出：加速度的概念。
1638年：《关于两种新科学的叙述与证明》
编写了《材料力学》、《高等材料力学》、《结构力学》、 《工程力学》、《高等动力学》、《弹性力学》、《弹性稳 定性理论》、《工程中的振动问题》、《板壳理论》和《材 料力学史》等二十种书。这些书大多已有中译本。
❖ 6 达芬奇
“力学是数学的乐园，因 为我们在这里获得了数学 的果实。”
第一部《材料力学》出现17世纪以后
不仅用能量原理解决了稳定性问题， 也把它用到梁和板的弯曲问题和梁 的受迫振动问题。
1911年以后，他主要研究弹性力学，第一次 世界大战期间，他在梁横向振动微分方程中 考虑了旋转惯性和剪力,这种模型后来被称为 “铁木辛柯梁”。
1925年，他研究很有价值的圆孔周围的应力 集中问题；
1928年探讨了有实用意义的吊索桥刚度和振动 问题。
欧洲
科学实验
综合而不是分析 定性而不是定量
始终没有提炼出加速度的概念；没有建立力学的科学体系。
经典力学 欧洲
明末
18:20 —19:40 闭关自守
19世纪中叶 西方科学再度被引进
“奈端重学”（牛顿力学）
从此，中国力学随世界潮流前进
对“材力”做出重大贡献的科学 家
1 伽利略 Galilei 1564-1642
❖ 古人对材料力学知识和材料强度的认识已积 累丰富的经验，并推动了生产的发展；
当欧洲的科学技术受到神学的束缚时，中国的科学技术总 的说来居于世界领先地位。
天文学： 望远镜观察：太阳、月亮、星星； 发现：太阳黑子、太阳的自转； 月亮的山、土星的环、木星的四个卫星 银河系由无数个恒星组成。
力学
发现：物体的惯性定律； 单摆振动的等时性； 抛物体运动规律；
建立：落体定律； 提出：加速度的概念。
1638年：《关于两种新科学的叙述与证明》
编写了《材料力学》、《高等材料力学》、《结构力学》、 《工程力学》、《高等动力学》、《弹性力学》、《弹性稳 定性理论》、《工程中的振动问题》、《板壳理论》和《材 料力学史》等二十种书。这些书大多已有中译本。
❖ 6 达芬奇
“力学是数学的乐园，因 为我们在这里获得了数学 的果实。”
第一部《材料力学》出现17世纪以后
不仅用能量原理解决了稳定性问题， 也把它用到梁和板的弯曲问题和梁 的受迫振动问题。
1911年以后，他主要研究弹性力学，第一次 世界大战期间，他在梁横向振动微分方程中 考虑了旋转惯性和剪力,这种模型后来被称为 “铁木辛柯梁”。
1925年，他研究很有价值的圆孔周围的应力 集中问题；
1928年探讨了有实用意义的吊索桥刚度和振动 问题。
欧洲
科学实验
综合而不是分析 定性而不是定量
始终没有提炼出加速度的概念；没有建立力学的科学体系。
经典力学 欧洲
明末
18:20 —19:40 闭关自守
19世纪中叶 西方科学再度被引进
“奈端重学”（牛顿力学）
从此，中国力学随世界潮流前进
对“材力”做出重大贡献的科学 家
1 伽利略 Galilei 1564-1642
❖ 古人对材料力学知识和材料强度的认识已积 累丰富的经验，并推动了生产的发展；
当欧洲的科学技术受到神学的束缚时，中国的科学技术总 的说来居于世界领先地位。
材料力学发展史
材料力学发展史
汇报人：
单击输入目录标题 材料力学起源 材料力学的发展历程 材料力学的应用领域 材料力学的未来发展 材料力学的重要人物和事件
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材料力学起源
古代材料力学概念
古代建筑：如金字塔、长城等体现 了古代材料力学的应用
古代机械：如水车、风车等体现了 古代材料力学的应用
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材料力学的重要事件
• 1638年伽利略提出“材料力学”的概念 • 1773年欧拉提出“弹性理论” • 1822年圣文森特·斯特拉提出“应力”和“应变”的概念 • 1829年柯西提出“弹性模量”的概念 • 1855年威廉·汤姆森提出“应力函数”的概念 • 1900年格里菲斯提出“断裂力学”的概念 • 1920年铁木辛柯提出“塑性理论” • 1948年奥罗弗提出“有限元法” • 1956年赫兹提出“非线性弹性理论” • 1960年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1968年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1970年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1980年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1990年库仑提出“断裂力学”的概念 • 2000年库仑提出“断裂力学”的概念 • 2010年库仑提出“断裂力学”的概念
技术的结合
材料力学在可 持续发展、环 境保护等方面
的贡献
材料力学的可持续发展
绿色材料：使用环保、可再生、可降解的材料 节能减排：降低能耗减少碳排放提高能源利用效率 循环经济：实现材料的循环利用减少废弃物的产生 智能化：利用人工智能、大数据等技术提高材料力学的研究和应用水平
材料力学的重要人物和事件
火箭发动机设计：材 料力学在火箭发动机 设计中的应用如燃烧 室、喷管、涡轮泵等 部位的设计。
航天器结构设计：材 料力学在航天器结构 设计中的应用如卫星 、空间站、宇宙飞船 等部位的设计。
汇报人：
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材料力学起源
古代材料力学概念
古代建筑：如金字塔、长城等体现 了古代材料力学的应用
古代机械：如水车、风车等体现了 古代材料力学的应用
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材料力学的重要事件
• 1638年伽利略提出“材料力学”的概念 • 1773年欧拉提出“弹性理论” • 1822年圣文森特·斯特拉提出“应力”和“应变”的概念 • 1829年柯西提出“弹性模量”的概念 • 1855年威廉·汤姆森提出“应力函数”的概念 • 1900年格里菲斯提出“断裂力学”的概念 • 1920年铁木辛柯提出“塑性理论” • 1948年奥罗弗提出“有限元法” • 1956年赫兹提出“非线性弹性理论” • 1960年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1968年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1970年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1980年库仑提出“断裂力学”的概念 • 1990年库仑提出“断裂力学”的概念 • 2000年库仑提出“断裂力学”的概念 • 2010年库仑提出“断裂力学”的概念
技术的结合
材料力学在可 持续发展、环 境保护等方面
的贡献
材料力学的可持续发展
绿色材料：使用环保、可再生、可降解的材料 节能减排：降低能耗减少碳排放提高能源利用效率 循环经济：实现材料的循环利用减少废弃物的产生 智能化：利用人工智能、大数据等技术提高材料力学的研究和应用水平
材料力学的重要人物和事件
火箭发动机设计：材 料力学在火箭发动机 设计中的应用如燃烧 室、喷管、涡轮泵等 部位的设计。
航天器结构设计：材 料力学在航天器结构 设计中的应用如卫星 、空间站、宇宙飞船 等部位的设计。
材料力学发展史
赵州桥
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
中大量含有裂纹的材料已非均匀连续；高分子材料的 应力–应变关系是与时间相关的,且大都为非线性；新 型的“软物质”材料是介于固体与流体之间的特殊的 “复杂流体”,还没有恰当的本构关系；碳纳米管 CNT 和其它生物材料具有反常的“负泊松比”效应； 生物体中的某些材料其“零应力”点并非为其初始状 态；细胞粘附时需要考虑其它的“非经典力”,如毛细 力、范德华力的影响，这些现象都说明,新的材料力学 教材必须包含以上各种新的现象,例如非均匀、各向异 性、非线性、时间相关等因素，
梁的变形计算问题,早在13世纪纳莫尔 Nemore J de 已经提出，
俄罗斯铁路工程师儒拉夫斯基于1855年得 到横力弯曲时的切应力公式，30年后,他的同 胞别斯帕罗夫开始使用弯矩图,被认为是历史 上第一个使用弯矩图的人，
3 关于杆件扭转问题
对于圆轴扭转问题,可以认为法国科学家 库仑 Coulomb C A de 分别于1777年和1784年 发表的两篇论文是具有开创意义的工作，法 国力学家圣维南 Saint-Venant B de 于19世纪中 叶运用弹性力学方法奠定了柱体扭转理论研 究的基础,因而学术界习惯将柱体扭转问题称 为圣维南问题，
材料力学 mechanics of materials 作为 机械、土木、采矿、航空航天、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 施等方面具有重要的作用,是理工科大专 院校相关专业的一门重要的专业基础课程，
材料力学发展史
梁的变形计算问题，早在13世纪纳莫尔 （Nemore J de）已经提出。 俄罗斯铁路工程师儒拉夫斯基于1855年得 到横力弯曲时的切应力公式。30年后，他的 同胞别斯帕罗夫开始使用弯矩图，被认为是 历史上第一个使用弯矩图的人。
3 关于杆件扭转问题
对于圆轴扭转问题，可以认为法国科学家 库仑（Coulomb C A de）分别于1777年和 1784年发表的两篇论文是具有开创意义的工 作。法国力学家圣维南（Saint-Venant B de） 于19世纪中叶运用弹性力学方法奠定了柱体 扭转理论研究的基础，因而学术界习惯将柱 体扭转问题称为圣维南问题。
自20世纪50年代以来，大量的新材料不断 从军工与高科技领域扩展到许多工业部门。 这些材料，例如复合材料、高分子材料、结 构陶瓷、智能材料等大量使用，大大减轻了 结构的重量，提高了结构的强度和寿命。
但是经典的基于胡克定律的线弹性小变形本构关系已 经无法描述上述材料的响应，例如：航空领域大量采 用的纤维或者颗粒增强复合材料本身为各向异性；工 程中大量含有裂纹的材料已非均匀连续；高分子材料 的应力–应变关系是与时间相关的，且大都为非线性； 新型的“软物质”材料是介于固体与流体之间的特殊 的“复杂流体”，还没有恰当的本构关系；碳纳米管 （CNT）和其它生物材料具有反常的“负泊松比”效 应；生物体中的某些材料其“零应力”点并非为其初 始状态；细胞粘附时需要考虑其它的“非经典力”， 如毛细力、范德华力的影响。这些现象都说明，新的 材料力学教材必须包含以上各种新的现象，例如非均 匀、各向异性、非线性、时间相关等因素。
材料力学是一门古老的学科，在19世纪中叶材 料力学发展到了鼎盛时期，有关材料力学中的 几个重要的问题和概念也在这段时期提出的。
拉伸 弯曲