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1、材料力学是固体力学的一个分支,它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。又经济的结构构件和机械零件。总概:总概:人类早已创制了有力学概念的复合材料。
2、例如,古代中国人和犹太人用稻草或麦秸增强盖房用的泥砖。人类早已创制了有力学概念的复合材料。例如,古代中国人和犹太人用稻草或麦秸增人类早已创制了有力学概念的复合材料。例如,古代中国人和犹太人用稻草或麦秸增强盖房用的泥砖强盖房用的泥砖 1, 人类早已创制了有力学概念人类早已创制了有力学概念的复合材料。例如,古代中国人和犹的复合材料。例如,古代中国人和犹太人用稻草或麦秸增强盖房用的泥砖太人用稻草或麦秸增强盖房用的泥砖 。一一材料方面材料方面两千年前,中国制造了防腐蚀用的生漆衬布;由薄绸和漆粘结制成的中国漆器,也是近代纤维增强复合材料的雏形,它体现了重量轻、强度和刚度大的力学优点.2,两千年前,中国制
3、造了防腐两千年前,中国制造了防腐蚀用的生漆衬布;由薄绸和漆粘结制蚀用的生漆衬布;由薄绸和漆粘结制成的中国漆器,也是近代纤维增强复成的中国漆器,也是近代纤维增强复合材料的雏形,它体现了重量轻、强合材料的雏形,它体现了重量轻、强度和刚度大的力学优点度和刚度大的力学优点.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。混凝土结构房屋混凝土结构房屋 钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构 4,20世纪初,为满足军用方面对材料力学性能的要求,人们开始研制新材料,并在
4、20世纪40年代研制成功玻璃纤维增强复合材料(即玻璃钢)。它的出现丰富了复合材料的力学内容。玻璃钢玻璃钢材质的离心伞型曝气器 玻璃钢材质的离心伞型曝气器玻璃钢材质的离心伞型曝气器 5,50年代又出现了强度更高的碳纤维、硼纤维复合材料,复合材料的力学研究工作由此得到很大发展,并逐步形成了一门新兴的力学学科复合材料力学。 管状管状WHIPOXTM 复合材料复合材料 6,为了克服碳纤维、硼纤维不耐高温和抗剪切能力差等缺点,近二十年来,人们又研制出金属基和陶瓷基的复合材料。华人在复合材料的研究中做出了很多贡献,但中国在复合材料力学研究方面的起步和水平晚于欧美十到十五年。进入进入20世纪世纪60年代后,
5、复合材料力年代后,复合材料力学发展的步伐加快了。学发展的步伐加快了。1964年罗森提出年罗森提出了确定单向纤维增强复合材料纵向压缩了确定单向纤维增强复合材料纵向压缩强度的方法。强度的方法。1966年惠特尼和赖利提出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。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年,经蔡为仑和希尔的多年研究形成了蔡成了蔡-希尔破坏准则;后于希尔破坏准则;后于1971年又出年又出现了张量形式的蔡现了张量形式的蔡-吴破坏准则。吴破坏准则。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
6、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。二二.发展历史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
7、度无关的正确结论。伽利略(15641642)伽利略简介:伽利略简介:伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家,科学革命的先驱。历史上他首先在科学实家,科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播哥白尼的日动和宇宙的认识。为了证实和传播哥白尼的日心说,伽利略献出了毕生精力。由此,他晚年心说,伽利略献出了毕生精力。由此,他晚年受到教会迫害,并被终身监禁。他以系统的实受到教会迫害,并被终
8、身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观,开创了以实验事实为根思辨的传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此,他据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此,他被称为被称为“ “近代科学之父近代科学之父” ”。他的工作,为牛顿的。他的工作,为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。理论体系的建立奠定了基础。 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
9、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。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。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
10、,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。一直发展至今,材料力学承担着: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的基本任务。对社会发展有着不可忽略的作用!材料力学的发展是和人类社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。力学的发展有一个初步的了解。进而进而然后我们大家努力然后我们大家努力