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结构力学萌芽到独立-结构力学

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:15~16世纪,欧洲文艺复兴时期,科学事业有了转机,力学在欧洲萌芽。伽利略1638年出版的名著《两种新的科学》正式宣布作为弹性变形体力学的“材料力学”诞生。1850年克希霍夫采用虚位移原理推导板的边界条件,纠正了以往的错误,并正确求解了圆板的振动问题,他提出的“直法线假设”一直沿用至今。这个方法被后来者莫尔整理成目前通用的“力法”。莫尔对拱的理论的贡献是他在1870年的论文中提供了一个分析拱的图解法。

结构力学萌芽到独立-结构力学

15~16世纪,欧洲文艺复兴时期,科学事业有了转机,力学在欧洲萌芽。达·芬奇(Da Vinci):应用虚位移原理的概念分析各种应用在起重机具上的滑轮杠杆系统,已经有了拱产生横向推力的正确概念。研究梁的强度时提出一个“距支点最远处,弯曲最大”的普遍原理。在手稿中研究讨论了柱所能承受的荷载。最先用实验来决定结构材料强度。

17世纪,人们才开始研究材料的强度,尝试用解析法来求构件的安全尺寸。伽利略(Galileo Galilei)1638年出版的名著《两种新的科学》正式宣布作为弹性变形体力学的“材料力学”诞生。最早研究的结构元件是梁。伽利略考查了固定端悬臂梁的承载能力问题,雅各布·伯努利(Jakob Bemoulli)关于梁的研究结果就是现今人们常用的“伯努利梁理论”。18世纪的工业革命更促进了单根构件强度和稳定性研究。

进入19世纪后,随着资本主义经济发展和大型厂房船舶、堤坝、铁路、桥梁的兴建,提出更为复杂的结构计算问题,促进了板壳理论的形成,以及桁架、连续梁、拱、吊桥、弹性地基梁、挡土墙等计算理论的诞生,奠定了结构分析的理论基础。

1850年克希霍夫(G.R.Kirchhoff)采用虚位移原理推导板的边界条件,纠正了以往的错误,并正确求解了圆板的振动问题,他提出的“直法线假设”一直沿用至今。1888年拉甫(A.E.H.Love)利用克希霍夫对平板问题的假设导出了弹性薄壳的平衡方程。(www.xing528.com)

随着近代工业的发展,人们已不满足于单个构件的精确计算,而转向研究复杂结构系统内力与变形的分析问题。纳维叶(Navier)在1825年给出了连续梁三弯矩方程的雏形,随后三弯矩方程被克拉贝隆(B.P.E.Clapeyron)所完善。1864年麦克斯韦(J.C.Maxwell)总结了对桁架的研究,他用简化的图解法求静定桁架的内力;对于超静定桁架,他则从能量法导出解超静定结构的一般方法。这个方法被后来者莫尔(O.Mohr)整理成目前通用的“力法”。1868年文克尔(E.Winkler)将影响线概念应用在拱里,并利用最小功原理研究了拱内压力线。莫尔对拱的理论的贡献是他在1870年的论文中提供了一个分析拱的图解法。意大利人卡斯提安诺(A.Castigliano)1873年在他的工程师学位论文中阐述了不朽的卡氏定理和单位荷载法等理论成果,提出广义力和广义位移的新概念,构成了经典结构力学的重要内容。

19世纪中叶,结构力学(也称结构理论)实际上已从力学中独立出来而成为一门学科。

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