结构力学发展简史

经典力学发展简史姓名：周玉全力学是物理学中最早发展的分支，它和人类的生活与生产关系最为密切。

经典力学是力学的一个分支。

经典力学是以牛顿运动定律为基础，研究宏观、低速状态下物体运动的一门学科。

力学的发展可谓与人类生活与生产息息相关。

早在遥远的古代，人们就在劳动生产中应用杠杆、螺旋、滑轮、斜面等简单机械，促进了静力学的发展。

公元前二百多年，古希腊的阿基米德提出了杠杆原理以及浮力定律。

而我国古代的春秋战国时期，以《墨经》为代表作的墨家，总结了大量力学知识。

虽然这些知识尚属于力学的萌芽，但不妨它在力学发展史中占有一席之地。

在古代，由于人们缺乏经验以及生产水平低下，没有适当科学仪器，导致力学的发展受到抑制。

古希腊时代的亚里士多德主张物体速度与外力成正比、重物下落比轻物快、自然界惧怕真空等，看起来的确与经验没有明显矛盾，因此这些理论长期没人怀疑。

当然力学长期得不到较大发展还与西方教会利用所谓“科学”奴役人们思想有关。

这点最为人所熟知便属“地心说”了。

托勒密的“地心说”因与《圣经》内容相符，再加上按地心说预报的行星位置在当时目测精度下与实际位置相差不多，故被人广泛接受。

首先揭开科学革命序幕、反对一直被奉若圭臬的“地心说”的是天文学领域。

公元1543年，哥白尼发表了《天体运行理论》来具体论述日心体系。

但这一新思想一开始并未能得到世人的广泛认识，因为当时教会仍然占有统治地位，而日心说与《圣经》内容相悖。

科学发展越快，教会越趋极端，凡是不符合教会思想而另有主张的人，都会遭到迫害。

意大利思想家布鲁诺就是一位信仰和宣扬哥白尼体系而英勇献身的科学殉道士。

他认为宇宙是无限的，在太阳系之外还有无数的世界，这比日心说更为有力的冲击了教会的教义，因此被处以火刑。

但科学并不会因惧怕火刑而驻足不前。

德国天文学家开普勒在基于天文学家第谷毕生积累的天文观测资料的基础上，经过计算，得出了开普勒第一和第二定律，并在1609年出版的《新天文学》一书中，公布了这两条行星运动定律。

力学的发展历程力学是研究物体运动和受力规律的学科，它是自然科学中最基础、最重要的学科之一。

力学的发展历程可以追溯到古代，经过了漫长的历史演变和不断的发展，逐渐形成了现代力学的基本原理和理论体系。

下面将详细介绍力学的发展历程。

古代力学的起源可以追溯到古希腊时期，著名的古希腊哲学家亚里士多德对力学的研究起到了重要的推动作用。

他提出了自然物体分为四种元素（地、水、火、气）的理论，并认为物体的运动是由于与其自然元素的相互作用。

亚里士多德的力学理论在古代长期占主导地位，直到近代才被推翻。

古代中国力学的发展也有着独特的贡献。

中国古代的力学理论主要体现在工程技术和军事战略方面。

例如，中国古代的工程师和军事家在建筑和兵器设计中运用了许多力学原理，如杠杆、滑轮等。

这些实践经验积累为后来力学的发展奠定了基础。

随着科学方法的不断发展，力学在近代经历了重要的革命。

17世纪，英国科学家伽利略·伽利莱和英国物理学家艾萨克·牛顿的工作为力学的发展奠定了基石。

伽利略提出了惯性原理和斜面运动等基本概念，牛顿则通过研究物体的运动和力的关系，提出了经典力学的三大定律，即牛顿定律。

这些理论为力学奠定了坚实的数学基础，并在科学界产生了深远的影响。

19世纪，法国科学家拉格朗日和哈密顿等人对力学进行了重要的发展。

拉格朗日提出了以能量为基础的拉格朗日力学，将力学问题转化为能量和约束的问题，极大地简化了力学的计算。

哈密顿则提出了哈密顿力学，通过引入广义坐标和广义动量的概念，为力学问题的求解提供了新的方法。

20世纪，爱因斯坦的相对论对力学产生了重大影响。

相对论扩展了牛顿力学的范围，提出了质量和能量之间的等价关系，揭示了高速运动物体的特殊性质。

相对论的发展使力学理论更加完善，并为后来的量子力学和场论的发展奠定了基础。

现代力学已经发展成为一个庞大而复杂的学科体系，包括经典力学、量子力学、统计力学等多个分支。

力学的应用广泛涉及到物理学、工程学、天文学、生物学等领域。

工程力学的发展与展望工程力学是一门研究物体在力的作用下的运动和变形规律的学科，也是工程学的基础知识之一。

随着科学技术的快速发展和工程领域的日益复杂化，工程力学在过去的几十年里取得了显著的进展。

本文将对工程力学的发展历程进行回顾，并展望未来的发展方向。

工程力学概念最初见诸于古希腊时期，但是直到近代以前，工程力学一直处于实证阶段。

17世纪，伽利略、牛顿等科学家的力学研究奠定了工程力学的基础。

18世纪和19世纪，随着工业革命的推进，工程力学开始应用于实际工程问题的解决中。

20世纪初，结构力学、流体力学等分支学科逐渐形成，工程力学开始多元化发展。

在过去的几十年里，工程力学的发展有以下几个显著特点：工程力学的理论模型和计算方法得到了极大的改进。

随着计算机技术的发展，有限元法、有限差分法等数值方法在工程力学分析中的应用广泛化，大大提高了分析的准确性和效率。

工程力学在多学科交叉领域的应用得到了拓展。

随着材料科学、电子技术、光学等学科的发展，工程力学开始与其他学科相互融合，形成新的研究领域。

力学与材料科学的结合，推动了复合材料等新材料的研发；力学与电子技术的结合，推动了微电子器件的发展等。

工程力学在应对新兴问题和挑战方面做出了重要贡献。

地震工程的发展帮助人们更好地理解地震力对建筑物和结构的影响，为抗震建筑设计提供了理论依据；风力发电和太阳能等可再生能源的开发也离不开工程力学的支持。

在未来的发展中，工程力学面临着新的机遇和挑战。

随着大数据和人工智能技术的发展，工程力学在数据分析和预测方面将发挥更大的作用。

通过对大量结构数据的分析，可以实现结构健康监测和故障诊断，提高结构的安全性和可靠性。

新兴领域的发展也将推动工程力学的进一步发展。

生物力学、纳米力学等新兴领域的研究将为工程力学带来新的理论和应用。

生物力学研究将为医疗器械和人体工程学等领域提供理论指导；纳米力学研究将为纳米材料及其应用提供理论支持。

工程力学的跨学科研究合作将得到进一步加强。

力学的起源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。

古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中，了解一些简单的运动规律，如匀速的移动和转动。

但是对力和运动之间的关系，只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识。

伽利略在实验研究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念。

牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)，提出物体运动三定律。

伽利略、牛顿奠定了动力学的基础。

牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学。

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系。

这方面的标志是达朗贝尔提出的达朗贝尔原理，和拉格朗日建立的分析力学。

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，这看作是连续介质力学的开端。

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。

从牛顿到汉密尔顿的理论体系组成了物理学中的经典力学。

在弹性和流体基本方程建立后，所给出的方程一时难于求解，工程技术中许多应用力学问题还须依靠经验或半经验的方法解决。

这使得19世纪后半叶，在材料力学、结构力学同弹性力学之间，水力学和水动力学之间一直存在着风格上的显著差别。

20世纪初，随着新的数学理论和方法的出现，力学研究又蓬勃发展起来，创立了许多新的理论，同时也解决了工程技术中大量的关键性问题，如航空工程中的声障问题和航天工程中的热障问题等。

这时的先导者是普朗特和卡门，他们在力学研究工作中善于从复杂的现象中洞察事物本质，又能寻找合适的解决问题的数学途径，逐渐形成一套特有的方法。

结构力学回顾与展望武际可（北京大学力学与工程科学系，100871）结构工程是人类文明的脊梁。

摘要 本文简要叙述结构力学的历史发展。

并且对未来的结构力学提出了一些看法。

关键词：结构 结构力学 简史§1 引言结构工程是人类文明的脊梁。

人类最早的结构大概是利用天然条件的巢居和穴居，后来发展为自己凿户建房而住。

我国早在三千年之前的《周礼》这部书的《考工记》中就已经记载了各种建筑的形制。

到了汉代在王延寿的《鲁灵光殿赋》中说：“于是详察其栋宇，观其结构。

”出现了随着人类文明的发结构的专名词。

展，人类所建造的结构种类愈来愈多，愈来愈复杂。

继房屋结构之后，又出现了道桥、车船、水利、机器、飞机、火箭、兵器、化工设备、输电等各色各样的结构。

雅典女神庙,坐落于雅典卫城,建于438B.C.是古希腊建筑的典型例子。

随着结构种类的多样化和复杂化，结构的概念也在扩展。

目前，所谓结构，是指凡是能够承受一定荷载的固体构件及其系统的人造物都统称为结构。

从更广义的意义上说，凡是承受一定载荷的固体构件及其系统自然物，如植物的根、茎、叶、动物的骨骼、血管、地壳、岩体等也可以看作结构。

结构的发展紧密地和结构材料与结构力学有关。

前者可以看作结构工程的硬件，后者可以看作结构工程发展的软件。

无论是东方还是西方，在使用钢、混凝土为主要建筑材料之前，时间最长的是以石、木、砖为建筑材料。

具体来说，西方多以石料作建筑材料，而我国和东方各国多以砖、木为建筑材料。

木结构不耐火，也不耐腐蚀，所以我国存世古建筑历史很长的不多。

1774年，英国工程师斯密顿（J.Smeaton）在建造海上灯塔时石灰。

粘土、砂混合物砌基础，效果很好。

1824年英国石匠营造者亚斯普丁(J. Aspdim, 1779-1885)取得了烧制水泥的专利，因其与波特兰地方的石材很相近，所以称为年使用水泥156公斤。

19世纪中叶之后,炼钢技术得到普及于是在结构上普遍采用钢铁 应县佛宫寺释迦塔（公元1056年）波特兰水泥。