第1章材料力学绪论

1、第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 本章介绍材料力学的基础知识、研究方法以及材本章介绍材料力学的基础知识、研究方法以及材料力学对于工程设计的重要意义。料力学对于工程设计的重要意义。 材料力学与理论力学在分析方法上，也不完全相材料力学与理论力学在分析方法上，也不完全相同。同。材料力学的分析方法是在实验基础上，对于问题材料力学的分析方法是在实验基础上，对于问题作一些科学的假定，将复杂的问题加以简化，从而得作一些科学的假定，将复杂的问题加以简化，从而得到便于工程应用的理论成果与数学公式。到便于工程应用的理论成果与数学公式。 材料力学主要研究变形体受力后发生的变形

2、；研材料力学主要研究变形体受力后发生的变形；研究由于变形而产生的附加内力；研究由此而产生的失究由于变形而产生的附加内力；研究由此而产生的失效以及控制失效的准则。在此基础上导出工程构件静效以及控制失效的准则。在此基础上导出工程构件静力学设计的基本方法。力学设计的基本方法。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 1.1 材料力学概述材料力学概述 1.2 变形固体及其基本假设变形固体及其基本假设 1.4 材料力学发展与工程实践材料力学发展与工程实践 1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 1.1 材料力学概述材料力学概述 1.2 变形固体及其基本假设变形固体

3、及其基本假设 1.4 材料力学发展与工程实践材料力学发展与工程实践 1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学概述材料力学概述材料力学材料力学 是研究工程是研究工程 构件构件 在载荷及其它因素的作用下在载荷及其它因素的作用下构件构件 承载能力承载能力 的科学。的科学。结构结构是指建筑物中承受外部作用的骨架部分；是指建筑物中承受外部作用的骨架部分；构件构件是指组成结构物和机械的单个组成部分；是指组成结构物和机械的单个组成部分；承载能力承载能力是指构件承受是指构件承受荷载的能力；荷载的能力；失效失效是指构件丧失正常是指构件丧失正常 承载能力承载能力

4、的现象。的现象。正常情况下，是不允许正常情况下，是不允许构件失效的。构件失效的。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 材料力学材料力学（strength of materials）的研究内容分属）的研究内容分属于两个学科。于两个学科。第一个学科第一个学科是固体力学（是固体力学（solid mechanics），即研究），即研究物体在外力作用下的内力、应力、变形和能量，统称为物体在外力作用下的内力、应力、变形和能量，统称为应力分析应力分析（stress analysis）。但是，材料力学所研究的）。但是，材料力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体，其几何特征是纵向尺寸（长仅限于杆、轴、梁等物体，其几

5、何特征是纵向尺寸（长度）远大于横向（横截面）尺寸，这类物体统称为度）远大于横向（横截面）尺寸，这类物体统称为杆杆或或杆件杆件（bars或或rods）。）。大多数工程结构的构件或机器的零部件通常都可以大多数工程结构的构件或机器的零部件通常都可以简化为杆件研究。简化为杆件研究。材料力学概述材料力学概述第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学概述材料力学概述所以所以材料力学是研究结构构件和机械零件承载能力的材料力学是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科基础学科。其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构。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

6、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、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。机械零件。 第二个学科第二个学科是材料科学是材料科学(materials science)中的材料的中的材料的力学行为力学行为(behaviours of materials)，即研究材料在外力和即研究材料在外力和温度作用下所表现出的温度作用下所表现出的力学性质力学性质(mechanical properties)和和失效失效(failu

7、re)行为。但材料力学所研究的仅限于材料的宏行为。但材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。观力学行为，不涉及材料的微观机理。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论构件正常工作的条件：构件正常工作的条件：足够的强度足够的强度(strength)、刚度刚度(stiffness)和和稳定性稳定性(stability) 强度强度是指构件受力后不能发生破坏的能力，即构件承受是指构件受力后不能发生破坏的能力，即构件承受外荷载的能力或构件抵抗破坏的能力；外荷载的能力或构件抵抗破坏的能力； 刚度刚度是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形是指构件受力后不能发生超过工程允许的弹性变形

8、的能力，即构件抵抗变形的能力；的能力，即构件抵抗变形的能力； 稳定性稳定性是指构件在载荷的作用下，保持平衡形式不能发是指构件在载荷的作用下，保持平衡形式不能发生突然转变的能力（例如细长直杆在轴向压力作用下，当压生突然转变的能力（例如细长直杆在轴向压力作用下，当压力超过一定数值时，在外界扰动下，杆会突然从直线平衡形力超过一定数值时，在外界扰动下，杆会突然从直线平衡形式转变为弯曲的平衡形式）。式转变为弯曲的平衡形式）。 材料力学概述材料力学概述第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 1.1 材料力学概述材料力学概述 1.2 变形固体及其基本假设变形固体及其基本假设 1.4 材料力学发展与工程实践材料

9、力学发展与工程实践 1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论变形固体变形固体及其基本假设及其基本假设 机械或结构中的各种构件，都是由各种材料制成的，机械或结构中的各种构件，都是由各种材料制成的，由这些材料组成的固体，在外力作用下，都会发生形状及由这些材料组成的固体，在外力作用下，都会发生形状及尺寸的改变，即变形，这些固体称为尺寸的改变，即变形，这些固体称为变形固体变形固体。1、均匀连续性假设均匀连续性假设组成变形固体的物质毫无空隙地、均匀地充满了构件组成变形固体的物质毫无空隙地、均匀地充满了构件的整个几何体积的整个几何体积。固体内处处有相同的力学性能。

10、在构件固体内处处有相同的力学性能。在构件内任意位置截取一体积单元研究，其力学性质都是相同的，内任意位置截取一体积单元研究，其力学性质都是相同的，其结论也适用于整个固体及固体的其它部分。其结论也适用于整个固体及固体的其它部分。 变形固体的基本假设第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论变形固体变形固体及其基本假设及其基本假设 1、均匀连续性假设均匀连续性假设2、各向同性假设各向同性假设材料在各个方向上具有相同的力学性质，即材料在各个方向上具有相同的力学性质，即各向同性各向同性。反之，则称为反之，则称为各向异性各向异性。3、小变形假设小变形假设 构件在外力作用下所产生的变形与其整个构件的几何构件在外力

11、作用下所产生的变形与其整个构件的几何尺寸相比是很小的。尺寸相比是很小的。因此在计算构件受力时可以用构件变因此在计算构件受力时可以用构件变形前的几何形状和尺寸。形前的几何形状和尺寸。 变形固体的基本假设第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论变形固体变形固体及其基本假设及其基本假设 弹性变形和塑性变形下面以弹性杆为例说明。下面以弹性杆为例说明。lFa+b弹性变形弹性变形：卸除荷载后能完全消失的那一部分变形。：卸除荷载后能完全消失的那一部分变形。塑性变形塑性变形：卸载后不能完全消失而残留下来的那部分变形。：卸载后不能完全消失而残留下来的那部分变形。 bal+a+b : 加载后的杆长加载后的杆长l+a

12、: 卸载后的杆长卸载后的杆长a : 塑性变形塑性变形b : 弹性变形弹性变形l : 杆件原长杆件原长第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论变形固体变形固体及其基本假设及其基本假设 根据空间三个方向的几何特征，弹性体大致可分为四类：根据空间三个方向的几何特征，弹性体大致可分为四类：杆杆空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度。空间一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度。轴线横截面直杆直杆折杆折杆曲杆曲杆薄壁杆薄壁杆杆件是材料力学的研究重点。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论变形固体变形固体及其基本假设及其基本假设 根据空间三个方向的几何特征，弹性体大致可分为四类：根据空间三个方向的几何特征，弹

13、性体大致可分为四类：板空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且各处曲率均为零。且各处曲率均为零。壳空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，空间一个方向的尺度远小于其它两个方向的尺度，且至少有一个方向的曲率不为零。且至少有一个方向的曲率不为零。板板壳壳体空间三个方向具有相同量级的尺度。空间三个方向具有相同量级的尺度。体体第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 1.1 材料力学概述材料力学概述 1.2 变形固体及其基本假设变形固体及其基本假设 1.4 材料力学发展与工程实践材料力学发展与工程实践 1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 第第

14、1章章 材料力学绪论材料力学绪论杆件变形杆件变形的基本形式的基本形式 轴向拉伸轴向拉伸或或轴向压缩轴向压缩压杆压杆拉杆拉杆拉杆拉杆压杆压杆由大小相等、方向相反、作用线与杆由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力所引起，表现为杆件件轴线重合的一对力所引起，表现为杆件长度的伸长或缩短。如托架的拉杆和压杆长度的伸长或缩短。如托架的拉杆和压杆受力后的变形。受力后的变形。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论杆件变形杆件变形的基本形式的基本形式 剪切剪切由大小相等、方向相反、相互由大小相等、方向相反、相互平行且非常靠近的一对力所引起，平行且非常靠近的一对力所引起，表现为受剪杆件的两部分沿外力作表

15、现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。如连接件中用方向发生相对错动。如连接件中的螺栓和销钉受力后的变形。的螺栓和销钉受力后的变形。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论杆件变形杆件变形的基本形式的基本形式 扭转扭转由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对力偶所引起，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的力偶所引起，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。如机器中的传动轴受力后的变形。相对转动。如机器中的传动轴受力后的变形。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论杆件变形杆件变形的基本形式的基本形式 弯曲弯曲由垂直于杆件轴由垂直于

16、杆件轴线的横向力，或由作线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相平面内的一对大小相等、方向相反的力偶等、方向相反的力偶所引起的，表现为杆所引起的，表现为杆件轴线由直线变为受件轴线由直线变为受力平面内的曲线。如力平面内的曲线。如单梁吊车的横梁受力单梁吊车的横梁受力后的变形。后的变形。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论杆件变形杆件变形的基本形式的基本形式 组组 合合 变变 形形构件在荷载作用下，同时发生两种或两种以上的基本构件在荷载作用下，同时发生两种或两种以上的基本变形，称为变形，称为组合变形组合变形。屋架传来屋架传来的压力的压力吊车传来吊车传来的压力的压力风风

17、力力自重自重压压弯弯组组合合F la弯扭组合弯扭组合第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论 1.1 材料力学概述材料力学概述 1.2 变形固体及其基本假设变形固体及其基本假设 1.4 材料力学发展与工程实践材料力学发展与工程实践 1.3 杆件变形的基本形式杆件变形的基本形式 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践材料力学既是一门基础科学，又是一门应用科学，材料力学既是一门基础科学，又是一门应用科学，无论是历史较久的土木工程、建筑工程、水利工程、机无论是历史较久的土木工程、建筑工程、水利工程、机械工程、船舶工程等，还是后起的航空工程、航天工程、械工程、船舶工程等，

18、还是后起的航空工程、航天工程、核技术工程、生物医学工程等，都存在材料力学的研究核技术工程、生物医学工程等，都存在材料力学的研究领域。领域。 与与其它学科一样，材料力学是由生产实践的推动逐其它学科一样，材料力学是由生产实践的推动逐步发展和丰富起来的，是人们认识自然和改造自然的必步发展和丰富起来的，是人们认识自然和改造自然的必然产物。人类在生产劳动和对自然现象观测基础上积累然产物。人类在生产劳动和对自然现象观测基础上积累了力学知识，逐渐形成一些概念，然后对一些现象的规了力学知识，逐渐形成一些概念，然后对一些现象的规律进行描述。这种描述，先是定性的，而后是定量的。律进行描述。这种描述，先是定性的，而

19、后是定量的。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践在我国，有关材料力学的生产实践活动更是源远流长。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。和魄力；驰名中外的都江堰至今仍造福于川西人民。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践 公元公元31年，即东汉建武七年，杜诗创作了水排

20、，表明年，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。构件才能创造出一个完整的工程结构。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践1638年，举世闻名的意大利数学家，天文学家，力学家年，举世闻名的意大利数学家，天文学家，力学家Galileo在荷兰莱登，出版了世界上第一本材料力学教本在荷兰莱登，出版了世界上第一本材料力学教本关关于力学和局部运动的两门新于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明科学的对话和数学证明，首先提出了材料的力学性质首

21、先提出了材料的力学性质和强度计算的方法。和强度计算的方法。标志着标志着材料力学开始形成一门独立材料力学开始形成一门独立的学科。的学科。该书中讨论的第一问题该书中讨论的第一问题是直杆轴向拉伸问题。第二是直杆轴向拉伸问题。第二个问题是梁的弯曲强度问题。个问题是梁的弯曲强度问题。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践但是，任何一门科学都不可能是个别但是，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，意大利的达伽里略早一个世纪

22、，意大利的达芬奇就应芬奇就应用虚位移原理研究过起重机具上的滑轮和用虚位移原理研究过起重机具上的滑轮和杠杆系统，并做过铁丝的拉伸实验。杠杆系统，并做过铁丝的拉伸实验。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践17世纪后期到世纪后期到19世纪初，是这门学科发世纪初，是这门学科发展的极盛时期，英国科学家胡克（展的极盛时期，英国科学家胡克（Robert Hooke，16351703）在）在1678年发表了他的年发表了他的重要物理定律，即人们重要物理定律，即人们熟悉的胡克定律。熟悉的胡克定律。右图所示为胡克实右图所示为胡克实验用装置，胡克发现，验用装置，胡克发现，杆或弹簧在

23、轴向拉力作杆或弹簧在轴向拉力作用下，伸长用下，伸长L与拉力与拉力F成正比。成正比。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践17世纪马里沃特（世纪马里沃特（Mariotte 16201680）作了木材的）作了木材的拉伸实验，并已开始研究梁的弯曲实验。拉伸实验，并已开始研究梁的弯曲实验。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践此后法国的科学家泊松（此后法国的科学家泊松（Poisson，17811840）；法）；法国的力学家圣维南（国的力学家圣维南（Saint-Venant，17971886）；以及法）；以及法国的力学家工程师纳维埃

24、（国的力学家工程师纳维埃（Navier，17851838）等等都对）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。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（这里特别提出瑞士的数学家、力学家欧拉（L.Euler，17071783），），16岁取得硕士学位，他的一生对数学、刚岁取得硕士学位，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体力学以及材料力学中的弹性线、稳定

25、理论等都有重大贡献，是献，是18世纪著述最多的科学家，晚年双目失明，由助手世纪著述最多的科学家，晚年双目失明，由助手笔录完成了笔录完成了400多篇论文。多篇论文。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践泊松泊松 圣维南圣维南 纳维埃纳维埃 欧拉欧拉第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践十九世纪初的铸铁压缩实验十九世纪初的铸铁压缩实验 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践19世纪到世纪到20世纪以来，铁路、桥梁的发展以及钢铁和世纪以来，铁路、桥梁的发展以及钢铁和其他新材料的出现，使得力学的分工

26、越来越细，出现了更其他新材料的出现，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。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。气技术，大型水利工程等的一系列力学问题的解决。力力 学学基础力学基础力学固体力学固体力

27、学流体力学流体力学计算力学计算力学弹性力学弹性力学结构力学结构力学材料力学材料力学第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践 中性层与中性轴是材料力学核心问题之一。梁弯曲变形中性层与中性轴是材料力学核心问题之一。梁弯曲变形时，沿长度方向的纤维中有一层既不伸长也不缩短者，称为时，沿长度方向的纤维中有一层既不伸长也不缩短者，称为中性层。中性层。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践1620年荷兰人比克门和年荷兰人比克门和1678年英国人胡克阐述了中性层年英国人胡克阐述了中性层现象。现象。 其后马略特其后马略特莱布尼兹、莱布尼兹、雅科布

28、雅科布伯努利、伐里农等人伯努利、伐里农等人的研究工作尽管涉及了中性层的研究工作尽管涉及了中性层的位置问题，但都没有得出正的位置问题，但都没有得出正确结论。确结论。18世纪初，法国人帕伦世纪初，法国人帕伦在这一方面，取得了突破性在这一方面，取得了突破性进展。进展。1826年纳维才在他的年纳维才在他的材料力学讲义中给出正确的材料力学讲义中给出正确的结论：中性层过横截面形心。结论：中性层过横截面形心。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践 平面假设是材料力学计算理论的重要基础之一。平面假设是材料力学计算理论的重要基础之一。雅科布雅科布伯努利于伯努利于1695年提出

29、了梁弯曲的平截面假设，年提出了梁弯曲的平截面假设，但由于没有采用曲率的简化式，且当时尚无弹性模量的定量但由于没有采用曲率的简化式，且当时尚无弹性模量的定量早在早在13世纪纳莫尔世纪纳莫尔已经提出梁的变形计算已经提出梁的变形计算问题，此后雅科布问题，此后雅科布伯伯努利、丹尼尔努利、丹尼尔伯努利、伯努利、欧拉等人都曾经研究过欧拉等人都曾经研究过这一问题。这一问题。结果，并没有得到广泛结果，并没有得到广泛的应用。的应用。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践梁的挠度实验梁的挠度实验第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践对于圆轴扭转

30、问题，法国科学家库仑做了开创意义的对于圆轴扭转问题，法国科学家库仑做了开创意义的工作。工作。1807年英国科学家杨得到了横截面上切应力与到轴年英国科学家杨得到了横截面上切应力与到轴心距离成正比的正确结论。心距离成正比的正确结论。法国力学家圣维南于法国力学家圣维南于19世纪中叶运用弹性力学方法奠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，称为圣维南问题。定了柱体扭转理论研究的基础，称为圣维南问题。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践闭口薄壁杆件的切应力公式是布莱特于闭口薄壁杆件的切应力公式是布莱特于1896年得到的；年得到的；而铁摩辛柯、符拉索夫和乌

31、曼斯基则对求解开口薄壁杆件而铁摩辛柯、符拉索夫和乌曼斯基则对求解开口薄壁杆件扭转问题做出了杰出的贡献。扭转问题做出了杰出的贡献。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践压杆稳定性问题也是材料力学研究的一个重点。压杆稳定性问题也是材料力学研究的一个重点。文艺复兴时期，达文艺复兴时期，达芬奇对压杆做了一些开拓性的研究芬奇对压杆做了一些开拓性的研究工作。工作。1729年荷兰物理学教授穆申布罗克于得出年荷兰物理学教授穆申布罗克于得出“压曲载压曲载荷与杆长的平方成反比的重要结论荷与杆长的平方成反比的重要结论”。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实

32、践与工程实践欧拉在欧拉在1744年出版的变分法专著中，曾得到细长压杆失年出版的变分法专著中，曾得到细长压杆失稳后弹性曲线的精确描述及压曲载荷的计算公式。稳后弹性曲线的精确描述及压曲载荷的计算公式。1757年欧年欧拉又出版了拉又出版了关于柱的承载能力关于柱的承载能力的论著。的论著。1770年拉格朗日年拉格朗日得到两端铰支压杆压得到两端铰支压杆压曲载荷公式。曲载荷公式。1807年英国自然年英国自然哲学教授杨哲学教授杨(Young T)、1826年纳维先后指出年纳维先后指出欧拉公式只适用于细欧拉公式只适用于细长压杆。长压杆。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践18

33、46年拉马尔具年拉马尔具体讨论了欧拉公式的体讨论了欧拉公式的适用范围，并提出超适用范围，并提出超出此范围的压杆要依出此范围的压杆要依实验研究方可解决问实验研究方可解决问题的正确见解。题的正确见解。压压杆杆的的稳稳定定性性试试验验第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践随时间作周期性变化的随时间作周期性变化的应力，称为交变应力。构件应力，称为交变应力。构件在交变应力作用下，经一定在交变应力作用下，经一定循环次数发生的破坏，称为循环次数发生的破坏，称为疲劳破坏。疲劳破坏。1839年巴黎大学教授年

34、巴黎大学教授庞赛洛特在讲课中首先使庞赛洛特在讲课中首先使用了金属疲劳的概念。用了金属疲劳的概念。19世纪中期，随着铁路运输的发展，断轴的事故常有世纪中期，随着铁路运输的发展，断轴的事故常有发生，引起人们对疲劳破坏现象的研究兴趣。发生，引起人们对疲劳破坏现象的研究兴趣。第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践当 时 沃 勒当 时 沃 勒（Wohler A）首）首先在旋转弯曲疲先在旋转弯曲疲劳试验机上进行劳试验机上进行开创性的试验研开创性的试验研究，提出了应力究，提出了应力-寿命图和疲劳极寿命图和疲劳极限的概念。限的概念。为纪念他对疲劳强度研究工作所做的杰出贡献，人

35、们为纪念他对疲劳强度研究工作所做的杰出贡献，人们将应力与疲劳破坏循环次数的关系曲线（即将应力与疲劳破坏循环次数的关系曲线（即s-N曲线）称为曲线）称为沃勒曲线，尽管在他当时的研究中并没有使用这种曲线。沃勒曲线，尽管在他当时的研究中并没有使用这种曲线。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践其后，盖帕尔其后，盖帕尔(Gerber)和古德曼和古德曼(Goodman)分别研究了平分别研究了平均应力对寿命的影响，后者还提出了考虑平均应力影响的简均应力对寿命的影响，后者还提出了考虑平均应力影响的简单理论。单理论。此后，高夫此后，高夫(Cough)对多对多轴应力状态疲劳现

36、象进行研轴应力状态疲劳现象进行研究，将静应力强度理论引入究，将静应力强度理论引入多轴应力疲劳问题，并和波多轴应力疲劳问题，并和波拉德拉德(Pollard)共同提出解决共同提出解决多轴应力疲劳设计的多轴应力疲劳设计的Gough-Pollard公式，出版了第一本公式，出版了第一本关于金属材料疲劳的专著。关于金属材料疲劳的专著。 第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践第第1章章 材料力学绪论材料力学绪论材料力学材料力学与工程实践与工程实践材料力学的理论分析材料力学的理论分析与实验研究和数值计算是与实验研究和数值计算是密不可分的。密不可分的。实验力学是利用实验实验力学是利用实验手段来测定构件的应变和手段来测定构件的应变和应力的一门实验科学。它应力的一门实验科学。它可以为固体力学理论的建可以为固体力学理论的建立提供依据，获取一些力立提供依据，获取一些力学参数，验证理论计算结学参数，验证理论计算结果的正确性。它是解决工果的正确性。它是解决工程实际问题的重要手段。程实际问题的重要手段。第第1章章 材