Введение. Тема 1. Введение в дисциплину

Тема 1. Введение в дисциплину. Основные понятия и гипотезы. Силы и их классификация

Введение

Первые шаги в развитии теоретического направления науки о прочности были предприняты отцом современной науки Галилео Галилеем (1564–1642). В его работах содержится решение (с современной точки зрения не совсем верное) некоторых задач о прочности балки в зависимости от ее размеров и действующей нагрузки.

Мощный толчок развитию науки о прочности дало дифференциальное и интегральное исчисление, созданное И.Ньютоном и Г.Лейбницем. С его использованием различные прочностные задачи решали такие знаменитые ученые, как Леонард Эйлер (решил впервые задачу об устойчивости колонны при сжатии), Даниил Бернулли (положил начало теории изгиба балок). В 1678 г. английский ученый Роберт Гук (1635–1703) экспериментально установил закон деформирования упругих тел, согласно которому деформация упругого тела прямо пропорциональна действующему на него усилию. Этот закон является одним из фундаментальных в механике деформируемого тела. Суть опытов Гука состоит в следующем (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Деформация струны в зависимости от веса груза

Пусть струна длиной одним концом прикреплена к основанию, а на другом (свободном) конце к ней подвешена чаша для грузов. Положим на чашу груз весом (сила тяжести ), удлинение струны составит . Затем добавим груз , удлинение струны будет . Проводя такие опыты, Гук установил, что удлинения струны соотносятся между собой так, как и вызвавшие их грузы , т. е.

или, обобщая

,

Таким образом, закон Гука состоит в том, что вызванная некоторой силой P деформация упругого тела D пропорциональна этой силе, причем коэффициент пропорциональности k является характеристикой деформируемого тела:

P=kD.

Быстрое развитие науки о сопротивлении материалов началось в конце XVIII столетия в связи с бурным развитием промышленности и транспорта. Большой вклад в нее на протяжении XIX-XX веков внесли такие зарубежные ученые, как Т. Карман, А. Кастильяно, О. Коши, Ш. Кулон, Г. Ламе, А. Ляв, Д. Максвелл, О. Мор, Л. Прандтль, С. Пуассон.

Развитию науки о сопротивлении материалов и совершенствованию учебной дисциплины в нашей стране содействовали работы Д.И. Журавского по теории изгиба балок и мостовым фермам, Ф.С. Ясинского и С.П. Тимошенко по устойчивости упругих систем, И.Г. Бубнова и А.Н. Крылова по прочности и строительной механике корабля, Б.Г. Галеркина - автора фундаментальных исследований по теории пластин и оболочек, И.М. Рабиновича - исследователя в области строительной механики стержневых систем, А.С. Вольмира и А.А. Уманского по строительной механике летательных аппаратов и многих других.