『壹』 力学的发展史谁能帮忙查一下,一两千字左右
力学又称经典力学,是研究通常尺寸的物体在受力下的形变,以及速度远低于光速的运动过程的一门自然科学。力学是物理学、天文学和许多工程学的基础,机械、建筑、航天器和船舰等的合理设计都必须以经典力学为基本依据。 机械运动是物质运动的最基本的形式。机械运动亦即力学运动,是物质在时间、空间中的位置变化,包括移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等。而平衡或静止,则是其中的特殊情况。物质运动的其他形式还有热运动、电磁运动、原子及其内部的运动和化学运动等。 力是物质间的一种相互作用,机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。静止和运动状态不变,则意味着各作用力在某种意义上的平衡。因此,力学可以说是力和(机械)运动的科学。 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。
『贰』 谁可以告诉我.经典力学的发展历程
力学发展可分为三阶段:
第一阶段代表人物牛顿代表著作《自然哲学的数学原理》:S
作为力学学科的开创人物——牛顿,他的最大贡献是:找到了制约自然界物质机械运动的相当普遍酌规律,同时也发明了研究这种规律的数学方法——微积分,也就是今天发展成为“分析”的数学学科.但牛顿的模式把影响物体运动的原因统统归结为力.而实际上,大量的运动是受约束的运动.原则上说,约束对运动的作用虽确可以归结为力,但这些力就激未知的运动一样,是有待决定。牛顿模式对研究受约束系统的力学是不方便的.pm>M
第二阶段代表人物拉格朗日代表著作《分析力学》d\J&MY
一定的程度上克服了牛顿力学的上述困难,得到了力学系统在完全一般性广义坐标描述下具有不变形式的动力学方程组,并突出了能量函数随意义.系统实际上概括了比牛顿力学耍广泛得多的系统,同时它也提供了对力学系统的动力学,稳定性,振动过程作一般性研究的可能.另一重要发展是研究非完整系统.特别是非线性非完整系统的研究,导致了对分析动力学一系列基本按念,诸如虚位移,庞速度,db交换性,变分原理等作深入的探讨.6
第三阶段代表人物哈密顿y+}
哈密顿对光学和力学之间深刻联系的思想促进了他对经典动力学作出创造性的研究.他的成就概要为两点:第一,力学的原理不仅可以按牛顿的方式来叙述,也可以按某种作用量(数学上是共种泛函)的逗留值(有时是极小值)方式来叙述.第二,力学的状态描述和动力学方程可以找到一种优美的正则形式以及等价的“波动形式”,这些形式有着极好的数学性质.
『叁』 渗流力学的发展简史
法国工程师达西在1856年公布了水通过均匀砂层渗流的线性定律,渗流理论即从此开始发展。
经典渗流力学阶段 初期,主要由于永的净化,地下水开发、水利和水力工程的需要,渗流力学开始成长,从20世纪20年代起,又在石油,天然气开发工业中得到应用。在这个阶段,渗流力学考虑的因素比较简单:均质的孔隙介质,单相的牛顿流体、等温的渗流过程,而不考虑流体运动中的复杂的物理过程和化学反应。这种简单条件下的渗流问题的数学模型是拉普拉斯方程,傅里叶热传导方程和二阶非线性抛物型方程。这个阶段的研究方法主要是数学物理方法和比较简单的模拟方法。
现代渗流力学阶段 从20世纪30年代起,由于低于饱和压力开发油田、天然水力驱动、人工注水开发油田以及农田水利等工程技术的需要,逐步发展多相渗流理论,开始了渗流力学的新阶段。60年代以后,渗流力学发展迅速。由于研究内容和考虑因素方面的发展,渗流理论不断深化,大体沿着五个方向进行:①考虑乡孔介质的性质和特点,发展非均质介质渗流、多重介质(裂缝—孔隙—孔洞)渗流和变形介质渗流;②考虑流体的多相性,继续发展多相渗流;③考虑流体的流变性影响,发展非牛顿流体渗流;④考虑渗流的复杂物理过程和化学反应,发展物理—化学渗流;⑤考虑渗流过程的温度条件发展非等温渗流。此外,还开始出现一些新动向,例如,研究流体在孔隙内运动的细节,发展微观渗流;渗流力学与生物学交叉渗透,发展生物渗流。
由于渗流力学的应用范圈日益广泛,除地下渗流力学外,还研究工程装置和工程材料中的渗流力学问题,逐步形成工程渗流力学。
『肆』 静力学的发展简史
静力学一词是法国数学、力学家皮埃尔·伐里农于1725年引入的。从现存的古代建筑,可以推测当时的建筑者已使用了某些由经验得来的力学知识,并且为了举高和搬运重物,已经能运用一些简单机械(例如杠杆、滑轮和斜面等)。
静力学是从公元前三世纪开始发展,到公元16世纪伽利略奠定动力学基础为止。这期间经历了西欧奴隶社会后期,封建时期和文艺复兴初期。因农业、建筑业的要求,以及同贸易发展有关的精密衡量的需要,推动了力学的发展。人们在使用简单的工具和机械的基础上,逐渐总结出力学的概念和公理。例如,从滑轮和杠杆得出力矩的概念;从斜面得出力的平行四边形法则等。
阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的著作中,创立了杠杆理论,并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条件是:若杠杆两臂的长度同其上的物体的重量成反比,则此二物体必处于平衡状态。阿基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形、三角形和梯形物体的重心位置的人,他还应用近似法,求出了抛物线段的重心。
著名的意大利艺术家、物理学家和工程师达·芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐科学人们中的一个,他认为实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解释了滑轮的工作原理;应用虚位移原理的概念来分析起重机构中的滑轮和杠杆系统;在他的一份草稿中,他还分析了铅垂力奇力的分解;研究了物体的斜面运动和滑动摩擦阻力,首先得出了滑动摩擦阻力同物体的摩擦接触面的大小无关的结论。
对物体在斜面上的力学问题的研究,最有功绩的是斯蒂文,他得出并论证了力的平行四边形法则。静力学一直到伐里农提出了著名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边形原理是图解静力学的基础。
图解静力学(Graphic statics),静力学中用作图方式求解问题的一种方法。所得结果的精确度虽不如数解法,但能迅速得出一目了然的答案,故在一般工程结构的设计中也常采用。用此法进行设计,便于随时调整原始数据和迅速找出计算过程中的错误,并可用以比较几种设计方案的长处和短处。
分析静力学是意大利数学家、力学家J.L.拉格朗日提出来的,他在大型著作《分析力学》中,根据虚位移原理,用严格的分析方法叙述了整个力学理论。虚位移原理早在1717年已由伯努利指出,而应用这个原理解决力学问题的方法的进一步发展和对它的数学研究却是拉格朗日的功绩。
我国古代科学家对静力学有着重大的贡献。春秋战国时期伟大的哲学家墨翟(公元前5世纪至4世纪)在他的代表作《墨经》中,对杠杆、轮轴和斜面作了分析,并明确指出“衡……长重者下,短轻者上”,提出了杠杆的平衡原理。
『伍』 量子力学的发展史
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『陆』 固体力学的发展简史
固体力学的发展过程可分为三个时期: 实践经验的积累和17世纪物理学的成就,为固体力学理论的发展准备了条件。在18世纪,制造大型机器、建造大型桥梁和大型厂房这些社会需要,成为固休力学发展的推动力。固体力学理论的发展一般经历四个阶段:①基本概念形成的阶段;②解决特殊问题的阶段;③建立一般理论、原理、方法、数学方程的阶段;④探讨复杂问题的阶段。这四个阶段的发展次序不是绝对的,有时互相交叉,彼此有密切的联系。在这一时期,固体力学基本上是沿着研究弹性规律和研究塑性规律这样两条平行的道路发展的。而弹性规律的研究开始较早。
弹性固体的力学理论是在实践的基础上于17世纪发展起来的。英国的R.胡克于1678年提出:物体的变形与所受外载荷成正比,后称为胡克定律。瑞士的雅各布第一·伯努利在17世纪末提出关于弹性杆的挠度曲线的概念。而丹尼尔第一·伯努利于18世纪中期首先导出棱柱杆侧向振动的微分方程。瑞士的L.欧拉于1744年建立了受压柱体失稳临界值的公式,又于1757年建立了柱体受压的微分方程,从面晟为第一个研究稳定性问题的学者。法国的C.-A.de库仑在1773年提出了材料强度理论,他还在1784年研究了扭转问题并提出剪切的概念。这些研究成果为深入研究弹性固体的力学理论奠定了基础。法国的C.-L.-M.-H.纳维于1820年研究了薄板弯曲问题并于次年发表了弹性力学的基本方程。法国的A.-L.柯西于1822年给出应力和应变的严格定义并于次年导出矩形六面体微元的平衡微分方程。柯西提出的应力和应变对后来数学弹性理论乃至整个固体力学的发展产生了深远的影响。法国的S.-D.泊松于1829年得出了受横向载荷平板的挠度方程。法国的A.J.C.B.de圣维南于1855年用半逆解法解出了柱体扭转和弯曲问题,并提出了有名的圣维南原理。随后,德国的F.E.诺伊曼建立了三维弹性理论,并建立了研究圆轴纵向振动的较完善的方法。德国的G.R.基尔霍夫提出梁的平截面假设和板壳的直法线假设,他还建立了板壳的准确边界条件并导出了平板弯曲方程。英国的J.C.麦克斯韦在19世纪50年代完备地发展了光测弹性的应力分析技术后,又于1864年对只有两个力的简单情况提出了功的互等定理;随后,意大利的E.贝蒂于1872年对该定理加以普遍证明。意大利的A.卡斯蒂利亚诺于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理。德国的F.恩盖塞于1884年提出了余能(见应变能)的概念。德国的L.普朗特于1903年提出了解扭转问题的薄膜比拟法。S.P.铁木辛柯在20世纪初用能量原理解决了许多杆、板、壳的稳定性问题。匈牙利的T.von卡门首先建立了弹性平板非线性的基本微分方程,为以后研究非线性问题开辟了道路。苏联的H.※.穆斯赫利什维利于1933年发表了弹性力学复变函数方法。美国的L.H.唐奈于同一年研究了圆柱形壳在扭力作用下的稳定性问题,并在后来建立了唐奈方程。W.弗吕格于1932年和1934年发表了圆柱形薄壳的稳定性和弯曲的研究成果。苏联的B.3.符拉索夫在1940年前后建立了薄壁杆、折板系、扁壳等二维结构的一般理论。在飞行器、舰艇、原子反应堆和大型建筑等结构的高精度要求下,有很多学者参加了力学研究工作,并解决了大量复杂问题。此外,弹性固体的力学理论还不断渗透到其他领域,如用于纺织纤维、人体骨骼、心脏、血管等方面的研究。
1773年库仑提出土的屈服条件,这是人类定量研究塑性问题的开端。1864年H.特雷斯卡在对金属材料研究的基础上,提出了最大剪应力屈服条件,它和后来德国的R.von米泽斯于1913年提出的最大形变比能屈服条件是塑性理论中两个最重要的屈服条件。19世纪60年代末、70年代初,圣维南提出塑性理论的基本假设,并建立了它的基本方程。他还解决了一些简单的塑性变形问题。在塑性理论的发展过程中先后出现了五种理论:①继圣难南之后,经M.莱维、米泽斯、普朗特、A.罗伊斯、W.普拉格、D.C.德鲁克、A.A.伊柳辛等学者近90年的努力建立的一整套塑性增量理论;②德国的H.亨奇于1923年建立的滑移线理论(见滑移线法);③由亨奇于1924年提出,后由伊柳辛发展的塑性全量理论;④米泽斯于1928年开创的塑性位势理论;⑤30年代发展起来的塑性极限分析理论(见结构塑性极限分析)。 指的是第二次世界大战以后的时期,这个时期固体力学的发展有两个特征:一是有限元法和电子计算机在固体力学中得到广泛应用;二是近二三十年出现了两个新的分支——断裂力学和复合材料力学。电子计算机是1946年问世的。M.J.特纳等人于1956年提出有限元法的概念后,有限元法发展很快,在固体力学中大量应用,解决了很多复杂的问题。
结构物体总是存在裂纹,这促使人们去探讨裂纹尖端的应力和应变场以及裂纹的扩展规律。早在20年代,A.A.格里菲思首先提出了玻璃的实际强度取决于裂纹的扩展应力这一重要观点。G.R.欧文于1957年提出的应力强度因子及其临界值概念,用以判别裂纹的扩展,从此诞生了断裂力学。随后,P.C.帕里斯为此作了很多研究工作。H.利伯维茨和J.埃夫蒂斯基于能量分析提出了非线性范围的断裂韧度的概念。一些学者在此基础上发展了断裂力学的理论和方法。重要成果有:1961年A.A.韦尔斯和F.M.伯德金等人提出了裂纹顶端张开位移方法(即COD法);1963年F.厄尔多根和美籍华人薛昌明提出混合型裂纹扩展的最大拉应力理论;1968年J.R.赖斯研究塑性区内裂纹前缘的应力场和应变场而提出J积分;1973年薛昌明又提出了应变能密度理论。
纤维增强复合材料力学发端于50年代。复合材料力学研究有宏观、细观和微观三个方向。固体力学各分支在各向同性材料研究中所形成的基本概念和力学理论一般仍能应用于复合材料,只是增加了一些新的力学内容,如要考虑非均匀性、各向异性、层间剥离等。在宏观研究方面,美籍华人蔡为仑和R.希尔在50年代建立了各向异性复合材料的破坏准则;以后,又出现了蔡-吴张量破坏准则;近十余年来在纤维增强复合材料的板壳力学方面出现了大量的研究成果,解决了大量的实际问题。在细观研究方面,B.W.罗森、J.C.哈尔平、蔡为仑等作出了贡献。化学工作者从微观方面来考虑材料的力学性能,他们提出的化学键理论就是研究如何增加层间剪切强度和湿强度。复合材料力学是年轻学科,但发展迅速,它解决了大量传统材料难于胜任的结构问题 。
『柒』 经典力学的历史
古希腊的哲学家,包括亚里士多德在内,可能是最早提出“万有之本,必涵其因”论点,以及用抽象的哲理尝试敲解大自然奥秘的思想家。当然,对于现代读者而言,许多仍旧存留下来的思想是蛮有道理的,但并没有无懈可击的数学理论与对照实验来阐明和证实。而这些方法乃现代科学,如经典力学,能形成的最基本因素。
开普勒是第一位要求用因果关系来诠释星体运动的科学家。他从第谷·布拉赫对火星的天文观测资料里发现了火星公转的轨道是椭圆形的。这与中世纪思维的切割大约发生在西元1600年。差不多于同时,伽利略用抽象的数学定律来解释质点运动。传说他曾经做过一个著名的实验:从比萨斜塔扔下两个不同质量的球来试验它们是否同时落地。虽然这传说很可能不实,但他确实做过斜面上滚球的数量实验;他的加速运动论显然是由这些结果推导出的,而且成为了经典力学上的基石。
牛顿和大多数那个年代的同仁,除了惠更斯著名的例外,都认为经典力学应可以诠释所有大自然显示的现象,包括用其分支,几何光学,来解释光波。甚至于当他发现了牛顿环(一个光波干涉现象),牛顿仍然使用自己的光微粒学说来解释。
十九世纪后期,尖端的理论与实验挖掘出许多扑朔迷离的难题。经典力学与热力学的连结导至出经典统计力学的吉布斯佯谬(熵混合不连续特性)。在原子物理的领域,原子辐射呈现线状光谱,而不是连续光谱。众位大师尽心竭力研究这些难题,引导发展出现代的量子力学。同样的,因为经典电磁学和经典力学在坐标变换时的互相矛盾,终就创发出惊世的相对论。
自二十世纪末后,不再能虎山独行的经典力学,已与经典电磁学被牢牢的嵌入相对论和量子力学里面,成为在非相对论性和非量子力学性的极限,研究质点的学问。
『捌』 计算力学的发展史
近代力学的基本理论和基本方程在19世纪末20世纪初已基本完备了,后来的力学家大多致力于寻求各种具体问题的解。但由于许多力学问题相当复杂,很难获得解析解,用数值方法求解也遇到计算工作量过于庞大的困难。通常只能通过各种假设把问题简化到可以处理的程度,以得到某种近似的解答,或是借助于实验手段来谋求问题的解决。
第二次世界大战后不久,第一台电子计算机在美国出现,并在以后的20年里得到了迅速的发展。20世纪60年代出现了大型通用数字电子计算机,这种强大的计算工具的出现使复杂的数字运算不再成为障碍,为计算力学的形成奠定了物质基础。
与此同时,适用于计算机的各种数值方法,如矩阵运算、线性代数、数学规划等也得到相应的发展;椭圆型、抛物型和双曲型微分方程的差分格式和稳定性理论研究也相继取得进展。1960年,美国克拉夫首先提出了有限元法,为把连续体力学问题化作离散的力学模型开拓了宽广的途径。有限元法的物理实质是:把一个连续体近似地用有限个在节点处相连接的单元组成的组合体来代替,从而把连续体的分析转化为单元分析加上对这些单元组合的分析问题。
有限元法和计算机的结合,产生了巨大的威力,应用范围很快从简单的杆、板结构推广到复杂的空间组合结构,使过去不可能进行的一些大型复杂结构的静力分析变成了常规的计算,固体力学中的动力问题和各种非线性问题也有了各种相应的解决途径。
另一种有效的计算方法——有限差分方法也差不多同时在流体力学领域内得到新的发展,有代表性的工作是美国哈洛等人提出的一套计算方法,尤其是其中的质点网格法(即PIC方法)。这些方法往往来源于对实际问题所作的物理观察与考虑,然后再采用计算机作数值模拟,而不讲究数学上的严格论证。1963年哈洛和弗罗姆成功地用电子计算机解决了流体力学中有名的难题——卡门涡街的数值模拟。
无论是有限元法还是有限差分方法,它们的离散化概念都具有非常直观的意义,很容易被工程师们接受,而且在数学上又都有便于计算机处理的计算格式。计算力学就是在高速计算机产生的基础上,随着这些新的概念和方法的出现而形成的。计算力学也为实际工程项目开辟了优化设计的前景。过去,工程师们虽有追求最优化设计的愿望,但是力不从心;现在,由于有了强有力的结构分析方法和工具,便有条件研究改进设计的科学方法,逐步形成计算力学的一个重要分支——结构优化设计。计算力学在应用中也提出了不少理论问题,如稳定性分析、误差估计、收敛性等,吸引许多数学家去研究,从而推动了数值分析理论的发展。
『玖』 我想较为详细地了解力学的发展历史。比如,理论力学,材料力学,结构力学,等等。请推荐相关的书或文献
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。
开普勒
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。从20世纪60年代起,计算机的应用日益广泛,力学无论在应用上或理论上都有了新的进展。
力学在中国的发展经历了一个特殊的过程。与古希腊几乎同时,中国古代对平衡和简单的运动形式就已具备相当水平的力学知识,所不同的是未建立起像阿基米德那样的理论系统。到明末清初,中国科学技术已显著落后于欧洲。
『拾』 工程力学的学科历史
人类对力学的一些基本原理的认识,一直可以追溯到史前时代。在中国古代及版古希腊的著作中,权已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。
1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作,但他对于梁内应力分布的研究还是很不成熟的。
纳维于1819年提出了关于梁的强度及挠度的完整解法。1821年5月14日,纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》 ,这被认为是弹性理论的创始。其后,1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。
早在中国春秋战国时期(公元前5~前4世纪),墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。1929年,美国的宾厄姆倡议设立流变学学会,这门学科才受到了普遍的重视。