固体力学发展简史

1. 古代经验积累(中国贡献)

  • 战国《墨经》:以“发均悬轻重”类比超静定结构中载荷均匀分布的重要性。
  • 隋代赵州桥(595~605年):蕴含近代杆、板、壳体设计思想

2. 弹性理论奠基(17~19世纪)

  • 胡克(1678年):提出变形与载荷成正比的胡克定律
  • 雅各布·伯努利(17世纪末):提出弹性杆挠度曲线概念。
  • 欧拉(1744年):建立柱体失稳临界值公式,开创稳定性研究。
  • 库仑(1773年):提出强度理论剪切概念
  • 纳维、柯西(1820~1822年):建立弹性力学基本方程;柯西定义应力、应变,影响深远。
  • 圣维南(1855年):解决柱体扭转与弯曲问题,提出圣维南原理
  • 基尔霍夫:提出梁的平截面假设和板壳直法线假设,导出平板弯曲方程。

3. 理论体系完善(19世纪)

  • 麦克斯韦(1864年):提出功的互等定理,发展光弹性技术。
  • 卡斯蒂利亚诺(1873年):建立杆件系统卡氏定理
  • 瑞利(1877年):总结弹性动力学(振动与波),提出振动频率简化法(后发展为瑞利-里兹法)。

4. 现代拓展(20世纪上半叶)

  • 冯·卡门:建立弹性平板非线性方程
  • 穆斯赫利什维利(1933年):发展弹性力学复变函数方法
  • 符拉索夫(1940年):建立薄壁杆、折板系、扁壳的二维结构理论

5. 塑性力学发展

  • 库仑(1773年):提出土体屈服条件,开创塑性定量研究。
  • 特雷斯卡(1864年)米泽斯(1913年):分别提出最大剪应力最大畸变能密度屈服条件。
  • 圣维南(19世纪70年代):建立塑性理论基本方程。
  • 五大理论形成
    • 增量理论(莱维、普朗特、德鲁克等)
    • 滑移线理论(亨奇,1923年)
    • 全量理论(亨奇→伊留申)
    • 塑性位势理论(米泽斯,1928年)
    • 极限分析理论(20世纪30年代)

6. 断裂力学诞生(20世纪中后期)

  • 格里菲思(1920年代):提出裂纹扩展强度理论。
  • 欧文(1957年):提出应力强度因子,标志断裂力学诞生。
  • 帕里斯:提出裂纹扩展规律。
  • 赖斯:提出J积分韦尔斯等提出裂纹尖端张开位移(CTOD)

7. 计算力学与新材料力学

  • 特纳等(1956年):提出有限元法,推动复杂问题求解。
  • 复合材料力学(1950年代起)
    • 研究方向:宏观性能→细观力学→微结构振动与波动力学
    • 挑战:本构关系复杂、破坏模式多样。
  • 智能材料力学(1970~80年代):研究形状记忆材料、多铁性材料等。

8. 21世纪新趋势

  • 跨尺度与复杂性:发展微纳米力学、超常环境材料力学。
  • 多学科交叉:兴起仿生材料与结构力学等方向。
领域人物关键贡献
弹性理论胡克胡克定律
欧拉稳定性理论、柱体方程
纳维、柯西弹性力学基本方程(应力/应变定义)
圣维南圣维南原理
塑性理论库仑屈服条件(开端)
特雷斯卡、米泽斯两大屈服条件
亨奇、伊留申滑移线理论、全量理论
断裂力学格里菲思裂纹扩展理论
欧文应力强度因子(断裂力学诞生)
赖斯J积分
计算方法特纳等有限元法
现代分支冯·卡门非线性弹性板方程
符拉索夫薄壁结构理论

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