材料力学发展简史.
《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
在历史上那些伟大的科学家的贡献之上，近 代材料力学也有了突飞猛进的发展。 起源于德国的哥廷根学派，在克莱因（Klein, F.）和希尔伯特（Hilber, D.）的推动下，形 成了以普朗特（Prandtl, L.）为首的近代应用 力学学派。在哥廷根大学，普朗特培养出了 一大批的力学大师，如冯 卡门、铁摩辛柯、
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 应已有清楚的认识。
1826年纳维（Navier，C. －L. －M. －H）才在 他的材料力学讲义中给出正确的结论：中性层过横 截面的形心。
平截面假设是材料力学计算理论的重要基础之 一。雅科布·伯努利于1695年提出了梁弯曲的平截面 假设，由此可以证明梁（中性层）的曲率和弯矩成 正比。此外他还得到了梁的挠曲线微分方程。
2 梁的弯曲问题
在《关于力学和局部运动的两门新科学的 对话和数学证明》一书中，伽利略讨论的第二 个问题是梁的弯曲强度问题。对于空心梁承载 能力，他说，空心梁“能大大提高强度而无需 增加重量，所以在技术上得到广泛的应用。在 自然界就更为普遍了。这样的例子在鸟类的骨 骼和各种芦苇中可以看到，它们既轻巧，而又 对弯曲和断裂具有相当高的抵抗能力”。
周培源
钱伟长
钱学森
材料力学面临的新挑战
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。
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。
材料力学发展史及发展现状认识报告
材料力学发展史及发展现状认识报告一、材料力学发展史材料力学，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。
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世纪起，材料力学才开始沿着科学的方向发展。
二、材料力学的研究方向以及研究问题材料力学的研究方向通常包括两大类：其一是研究材料的力学性能，或者称为机械性能。
材料的力学性能参量不仅可以用于材料力学的计算，而且也是固体力学及其他分支中计算中必不可少的依据；其二是对杆件进行的力学分析，比如在理论力学中存在一类超静定问题，单纯依靠理论力学的西式是无法求解的。
而此时材料力学就发挥出他不可替代的作用，结合材料力学的应力分析，便可以将简单的力学超静定问题分析出来，从而达到解决实际问题的目的。
材料力学所研究的对象为杆件、壳件和块体三大类物体的受力和变形，其中以杆件为主要研究对象。
而杆件中具体的所受的内力又包括轴力、剪力、弯矩和扭矩。
杆件的变形可分为伸长、缩短、扭曲和扭转。
处理具体杆件问题的时候，有根据材料的性质和变形情况的不同，将问题分为线性问题、几何非线性问题以及物理非线性问题。
三、材料力学实验的发展特点1.发展速度迅猛。
光弹用了100年才完善，电测用了20多年就完善了，全息、散斑、云纹干涉用了不到10年左右就很成熟了。
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。
材料力学的发展
绪论一、材料力学的发展材料力学源于人们的生产经验，是生产经验的提炼和浓缩，同时形成理论后又应用于指导生产实践和工程设计。
公元前2250年，古巴比伦王汉谟拉比法典公元1103年，宋代李诫《营造法式》1638年，伽利略，梁的强度试验和计算理论1678年，英国科学家R.Hooke的胡克定律二、材料力学的任务在构件能安全工作的条件下，以最经济的代价，为构件确定合理的形状和尺寸，选择适当的材料，为构件的设计提供必要的理论基础和计算方法。
构件安全工作的条件有以下三条：（1）具有必要的强度，指构件抵抗破坏的能力。
构件在外力作用下不会发生破坏或意外的断裂。
（2）具有必要的刚度，指构件抵抗弹性变形的能力。
构件在规定的使用条件下不会产生过份的变形。
（3）具有必要的稳定性，指构件保持原始平衡构形的能力。
构件在规定的使用条件下，不会发生失稳现象。
三、材料力学的研究对象材料力学主要研究对象是构件中的杆以及由若干杆组成的简单杆系等。
杆件的形状与尺寸由其轴线和横截面确定。
轴线通过横截面的形心，横截面与轴线正交。
根据轴线与横截面的特征，杆件可分为直杆与曲杆，等截面杆与变截面杆。
四、材料力学基本假设材料力学中，构成构件的材料皆视为可变形固体。
（1）均匀、连续假设：构件内任意一点的材料力学性能与该点位置无关，且毫无空隙地充满构件所占据的空间。
（2）各向同性假设：构件材料的力学性能没有方向性。
（3）小变形假设：本课主要研究弹性范围内的小变形。
小变形假设可使问题得到如下的简化：a). 忽略构件变形对结构整体形状及荷载的影响；b). 构件的复杂变形可处理为若干基本变形的叠加。
（4）大多数场合局限于线性弹性当以上条件部分不能满足时，须采用其他力学理论如结构力学（杆系）、弹性力学（研究对象的差异）、塑性力学、断裂力学、损伤力学、连续介质力学以及随着计算机技术的发展而越来越受到重视的计算力学等等。
本课程材料力学是基础。
五、杆件的基本受力形式杆件受外力作用后发生的变形是多种多样的，但最基本的变形是以下四种：拉伸(或压缩) （第1章）料所作的基本假设为均匀连续、各向同性、小变形且大多数情况为线弹性；材料力学研究的对象是杆件；杆件的基本受力形式是拉伸(或压缩)、剪切、扭转、弯曲。
材料力学发展史
材料力学发展史材料力学作为一门学科，经历了漫长的发展过程，从起源到现代应用，不断推动着人类文明的进步。
下面将从五个方面详细介绍材料力学的发展史。
1.起源与早期发展材料力学起源于古代，人们在建造桥梁、房屋等设施时，通过对材料的强度、刚度和稳定性进行研究，逐渐形成了材料力学的雏形。
早在古罗马时期，工程师们就学会了如何通过简单的实验来确定材料的承载能力，为当时的建设工程提供了重要的理论基础。
在中世纪，欧洲的学者开始研究材料的性质和应力关系，提出了许多基本的力学概念，为后续的材料力学发展奠定了基础。
2.文艺复兴到工业革命时期文艺复兴之后，材料力学得到了进一步的发展和应用。
达芬奇、伽利略等著名学者对材料力学进行了深入研究，提出了许多创新的观点。
17世纪，法国科学家帕斯卡对液体和固体的力学性质进行了深入研究，提出了帕斯卡定理，为材料力学的发展做出了重要贡献。
进入工业革命时期，材料力学得到了更加广泛的应用。
工程师们开始大量使用钢铁、混凝土等新型材料，通过对这些材料的力学性能进行深入研究，推动了当时工业和工程领域的发展。
同时，一些经典的材料力学实验和研究成果也在这个时期出现，如艾米莉实验、莫尔圆等，这些实验和成果对材料力学的发展产生了深远的影响。
3.工业革命时期工业革命时期是材料力学发展的黄金时期。
在这个时期，材料力学在工程实践中的应用越来越广泛，一些著名的材料力学科学家也相继涌现。
例如，托马斯·杨通过对弹性力学的研究，提出了杨氏模量等基本参数，为材料的弹性性能研究奠定了基础。
同时，纳维耶尔通过对金属材料的疲劳研究，发现了疲劳极限和应力循环等重要概念，为材料的耐久性研究提供了重要的理论基础。
4.现代发展进入20世纪以后，材料力学得到了更加广泛和深入的应用。
特别是在航空、航天、能源等领域，材料力学的应用越来越广泛。
同时，随着计算机技术的不断发展，数值模拟方法在材料力学研究中的应用也越来越普遍。
这使得材料力学的研究更加精确和高效，也为工程师们在设计中提供了更多的选择和优化方案。
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 力学发展简史
F
上一张
• 从18世纪起，材料力学开始沿着科学理 18世纪起 世纪起， 论的方向向前发展。 论的方向向前发展。 • 20世纪初，随着新的数学理论和方法的 20世纪初， 世纪初 出现，力学研究又蓬勃发展起来， 出现，力学研究又蓬勃发展起来，创立 了许多新的理论， 了许多新的理论，同时也解决了工程技 术中大量的关键性问题， 术中大量的关键性问题，如航空工程中 的声障问题和航天工程中的热障问题等 的声障问题和航天工程中的热障问题等。
一 发展简史
（1）萌芽时期 （2） 发展时期
二在我国的发展
发展简史
（1）萌芽时期 ）
•
在古代建筑中， 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， 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， 量认识。例如，从圆木中截取矩形截面的 木粱，当高宽比为3 时最为经济， 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。 体上符合现代材料力学的基本原理。
• 此后，力学的研究对象由单个的自由 此后，力学的研究对象由单个的自由 质点，转向受约束的质点和受约束的 质点，转向受约束的质点和受约束的 质点系。 质点系。这方面的标志是达朗贝尔提 出的达朗贝尔原理， 出的达朗贝尔原理，和拉格朗日建立 的分析力学。其后， 的分析力学。其后，欧拉又进一步把 牛顿运动定律用于刚体和理想流体的 运动方程， 运动方程，这看作是连续介质力学的 开端。后来，英国科学家胡克在1678 开端。后来，英国科学家胡克在 年发表了根据弹簧实验观察所得的， 年发表了根据弹簧实验观察所得的， 力与变形成正比” “力与变形成正比”这一重要物理定 即胡克定律)。 律(即胡克定律 。奠定了材料力学的 即胡克定律 下一页 基础。 基础。
材料力学发展简史
▪ 进入20世纪60年代后，复合材料力 学发展的步伐加快了。1964年罗森提出 了确定单向纤维增强复合材料纵向压缩 强度的方法。1966年惠特尼和赖利提出 了确定复合材料弹性常数的独立模型法。 1968年，经蔡为仑和希尔的多年研究形 成了蔡-希尔破坏准则；后于1971年又出 现了张量形式的蔡-吴破坏准则。
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，现它了体重现量了轻重、量强轻度、和强刚度 度和大刚的度力大学的优力点学. 优点.
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 。
▪ 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。
在这个过程中，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 年首次提出粱的强度计算公式。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 。
工程力学,材料力学
(意大利)拉格朗日像
提出“虚位移原理”
阐述了“虚功原理”
9
(英国)托马斯.杨像
定义“弹性模量”
研究了扭转问题、梁的弯曲问题、提 出了解超静定问题的位移法
(法国)纳维像
1826年，第一本《材料力学》
10
(法国)泊松像
(法国)圣维南像
定义“泊松比”
研究了扭转和弯曲问题， 提出了“圣维南原理” 11
建立“铁摩辛柯梁”模 型 研究了圆孔附近的应力集 中问题，梁板的弯曲振动 问题，薄壁杆件扭转问题， 弹性系统稳定性问题等 出版了大量力学教材：
62
轴力的符号规定:
引起伸长变形的轴力为正——拉力（背离截面）； 引起压缩变形的轴力为负——压力（指向截面）。
(a)
F F
m m
m m
F
(b)
FN
x m m
63
(c)
FN
F
(a)
F
m
m
F
(b)
F
FN
mFNx mFra bibliotekmm(c)
F
64
若用平行于杆轴线的坐标表示横截面的位置，用 垂直于杆轴线的坐标表示横截面上轴力的数值， 所绘出的图线可以表明轴力与截面位置的关系， 称为轴力图。
平衡方程：
F
x
0 0
F
y
0
y
F
z
0
z
M
x
M
0
M
0
37
m P m m
P m
P
P
Fx 0
FN1
x
n n P
FN1 - P = 0 FN1 = P
Fx 0
n F x N2
材料力学发展简史
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力 学家钱学森；伟大的地质学家、地质力学的开创 者四光等等.
著名的科学家钱学森
伟大的地质学家四光
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.
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.
材料力学发展简史
A Brief History of Mechanics of Materials
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, 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 里略早一个世纪,文艺复兴时 期的意大利美术大师,力学家, 工程师达·芬奇1452～1519就 应用虚位移原理的概念研究过
起重机具上的滑轮和杠杆系统 图1.5-4,并做过铁丝的拉伸实 验.
图1 达·芬奇的滑轮和杠杆系统
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.驰名中外城
材料力学发展史
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。
材料力学发展简史
今后法国旳科学家泊松；法国旳力学家圣维
南；以及法国旳力学家工程师纳维埃等等都对弯 曲理论、扭转理论、稳定理论以及材料试验作出 卓越旳贡献，丰富、发展和完善了材料力学这门 学科，他们对科学旳献身精神为后人所敬佩。这 里尤其提出瑞士旳数学家、力学家欧拉，16岁取 得硕士学位，他旳一生对数学、刚体力学以及材 料力学中旳弹性线、稳定理论等都有重大贡献， 是18世纪著述最多旳科学家，晚年双目失明，由 助手笔录完毕了400多篇论文。
莫尔发明旳莫尔圆
铁木生柯教授旳专著
还有对流体力学和塑性壳体理论作出重大贡献 旳近代力学奠基人卡门；我国著名旳科学家和力 学家钱学森；伟大旳地质学家、地质力学旳开创 者李四光等等。
著名旳科学家钱学森
伟大旳地质学家李四光
能够预言，在科学与技术飞速发展 旳今日，肯定会在新旳一代中涌现出更 多旳力学家，将二十一世纪旳力学推向 更高旳水平。
《营造法式》
17世纪后期到19世纪初，是 这门学科发展旳极盛时期，英国 科学家虎克在1678年刊登了他 旳主要物理定律，即人们熟悉旳 虎克定律。此图所示为虎克试验 用装置，虎克发觉，杆或弹簧在 拉力作用下，伸长DL与拉力P成 正比。
胡克试验用装置
17世纪马里沃特（Mariotte 1620～1680）作 了木材旳拉伸试验，并已开始研究梁旳弯曲试验。
材料力学发展简史
A Brief History of Mechanics of Materials
1638年，举世闻名 旳意大利数学家，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《两种新旳 科学》首先提出了材料 旳力学性质和强度计算 旳措施。人们以为，材 料力学作为一门学科， 就从这里开始。
简述材料力学发展史
简述材料力学发展史材料力学是物理学的一个分支，研究物质的结构、力学性质和行为。
材料力学的发展与人类社会的发展密不可分，可以追溯到古代文明时期。
下面将简述材料力学的发展史。
古代时期早在古代，人们就开始研究材料的力学性质。
古希腊的阿基米德和亚历山大大帝就曾经研究过材料的强度和韧性。
在中国，古代工匠们也掌握了许多材料的加工技术，并研究了材料的力学性质。
中世纪时期在中世纪时期，人们开始使用钢铁等新的材料，并开始研究这些材料的力学性质。
意大利的伦巴第人和威尼斯人在铸造和锻造技术方面取得了很大的进展，他们研究了铁、钢等材料的强度和韧性，为后来的工业革命奠定了基础。
近代时期在18世纪后期，随着工业革命的到来，工业生产的需求促进了材料力学的发展。
材料的强度、韧性、断裂行为等问题成为工业生产中需要解决的难题。
当时的研究重点是金属材料的力学性质，先后出现了弹性力学、塑性力学、断裂力学等分支。
20世纪20世纪，随着新材料的发展和应用，材料力学进入了一个新的阶段。
材料力学的研究内容不再局限于金属材料，而是涉及到了陶瓷、玻璃、高分子材料等各种材料。
同时，材料力学的研究方法也随着科技的进步而不断更新，出现了数值计算、计算机模拟等新技术。
21世纪进入21世纪，材料力学的研究范围更加广泛，涉及到了微纳米材料、生物材料等新领域。
材料力学的研究方法也进一步发展，如大规模分子动力学模拟、量子力学计算等。
这些新技术和新方法为材料力学的发展开辟了新的道路。
随着人类社会的发展，材料力学也在不断发展和壮大。
从古代到现代，从金属到微纳米材料，材料力学的发展历程见证了人类对物质世界的不断探索和认识。
材料力学及其应用研究进展
材料力学及其应用研究进展随着科技的发展，材料力学成为了研究新材料、新技术的基础。
材料力学是研究物质内部结构、形态、组成以及在力学作用下的变形、弹性、塑性、蠕变等性能的学科。
它是现代工程技术的基础，也是推动工业发展和技术进步的关键。
材料力学的发展历程材料力学的起源可以追溯到18世纪。
当时，欧洲的机械工程师开始研究金属材料的力学性质。
随着科学技术的迅速发展，材料力学逐渐成为一门独立的学科。
20世纪初，钢铁、航空等行业的发展使得材料力学成为了一个重要领域。
20世纪60年代以后，高分子材料、金属陶瓷、复合材料等新型材料的出现使得材料力学的研究范围越来越广泛。
材料力学的基本理论材料力学主要研究材料的变形和破坏的力学过程。
其基本理论包括弹性力学、塑性力学、疲劳力学和断裂力学等。
其中，弹性力学研究的是物质在受力作用下的弹性变形和恢复变形的过程；塑性力学研究的是物质在超过弹性极限时的变形和变形后的状态；疲劳力学研究的是物质在循环载荷下的疲劳寿命；断裂力学研究的是材料在外力切断作用下的破裂行为。
材料力学的应用材料力学在工业生产中有着广泛的应用。
例如，材料力学的研究成果可以用于改良工程材料，提高材料的性能。
在高科技产业中，材料力学的应用也越来越广泛。
例如，微电子产业需要研究芯片的材质和加工工艺，以保证芯片的性能和质量。
此外，材料力学在安全工程中也有着重要的应用。
例如，交通运输领域需要研究车辆、桥梁等结构物的材料性能，以保证其运行安全；核工业领域需要研究核能材料的性能，以防止核辐射泄漏事故的发生。
结语随着科学技术的不断进步，人们对于新型材料的需求也变得越来越高。
材料力学作为研究材料基本性质的学科，对推动工业发展和技术进步起着重要的作用。
我们有理由相信，随着科学技术水平的不断提高，材料力学在未来的发展中将继续发挥其重要的作用。
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。
材料力学发展史
古代力学
近代力学
新挑战
材料力学的发展是 和人类社会发展密 切相关的，材料力 学发展史是人类文 明史的一部分，其 内容极其丰富，今 天我们只是简要地 概述了一下，使大 家对材料力学的发 展有一个初步的了 解。然后，我们大 家努力，进而学好 它，发展它！
第三十页，共30页。
第十六页，共30页。
钱学森
材料力学面临的新挑战
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。
第十七页，共30页。
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。
第五页，共30页。
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。
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杜诗创作的水排
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 有清楚的认识。
《营造法式》
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
17世纪马里沃特（Mariotte 1620～1680）作 了木材的拉伸实验，并已开始研究梁的弯曲实验。
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。
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, 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 里略早一个世纪，文艺复兴时 期的意大利美术大师，力学家， 工程师达·芬奇（1452～1519） 就应用虚位移原理的概念研究 过起重机具上的滑轮和杠杆系 统（图1.5-4），并做过铁丝 的拉伸实验。
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。
材料力学发展简史
A Brief History of Mechanics of Materials
1638年，举世闻名 的意大利数学家，天文 学家，力学家伽里略
1Hale Waihona Puke 64～1642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。
图1 达·芬奇的滑轮和杠杆系统
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
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。
泊松
圣维南
纳维埃
欧拉
欧拉研究的弹性线
十九世纪初的铸铁压缩实验
19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。
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。