19世纪和以前的结构力学研究.ppt

19世纪和以前的结构力学研究 　　在结构力学研究的历史上，最早是静力学的研究，因为在以砖石木为主要结构材料的时代主要遇到的问题是结构的平衡问题。后来才发展到有关强度的研究。 　　人类研究得最早的结构元件是梁。达·芬奇在他的手稿中研究和讨论了柱所能承受的载荷。伽利略在他《关于两种新学科的对话》（1638年）提到、考查了固定端悬臂梁的承载能力的问题。马略特作了伽利略所作的实验，由于他们的截面上平衡条件都不对，所以结果的系数都不正确。雅科比·伯努利（Jacob Bernoulli,1654－1705）关于梁的研究，这就是现今人们所称的伯努利梁理论。 　　结构力学的其次一种重要元件就是板壳了。基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff1824－1887）在 1850年发表了平板问题的重要论文，文章纠正了以往关于平板问题边界条件的错误。基尔霍夫采用虚位移原理推导板的边界条件，指出对于求解平板问题只要两个边界条件便够了。他正确地求解了圆板的振动问题。在建立平板问题的方程时，他假定：1）变形时垂直于中面的直线仍保持为直线，变形后还垂直于中面，2）中面的元素在变形时不伸长。这个简化平板问题的假设现今仍在使用，被称为直法线假设也称为基尔霍夫假设。1888年，英国人乐甫（Augustus Edward Hough Love1863－1940）利用基尔霍夫对平板问题的假设导出了弹性薄壳的平衡方程，至今这个假设被人称为基尔霍夫――乐甫假设。 　　实际的工程结构往往不是单一的构件，而是构件的复杂系统。早期精确的固体力学是在单个构件上进行研究，如梁的弯曲、柱的扭转等。后来随着近代工业的发展，越来越多地要求对复杂的结构系统进行研究。早期在静力学发展成熟时，就有处理多个构件的静力平衡问题的研究，现在，在有了变形体力学之后，有关变形固体的多个构件的内力与变形分析问题也便很自然地提到日程上来了。结构力学的内容十分广泛，吊桥、拱、桁架、梁、弹性地基、挡土墙等等。他的应用又涉及铁路、公路、造船、机械、水利、等众多的工程部门。所以随着现代工业的发展它的内容也逐渐丰富了起来。 　　1．连续梁的理论 　　纳维是实际上处理连续梁的最早学者。他在1825年的论文中最早给出了处理这一问题的三弯矩方程。但还不是现在的形式。真正现在形式的三弯矩方程是克拉珀龙（B.P.E.Clapeyron,1799－1864）于1849年在重建巴黎附近的一座桥梁时发展出来的，到1857年才以论文的形式发表。1855贝尔托（H.Bertot）的论文最早提到了三弯矩方程。 　　2．麦克斯韦耳及其对桁架的研究 　　1864 年麦克斯韦耳总结他关于桁架研究的一般结论。他已经可以区分静定与超静定桁架。对于静定桁架，麦克斯韦耳在前人的基础上简化了用作图的方式去求桁架的内力。对于超静定桁架，麦克斯韦耳从能量法导出了解超静定结构的一般方法。大约在10年之后，他的这个方法为莫尔(O. Mohr, 1835－1918)加以整理，给出规范的形式，这就是目前通用的力法，又称为麦克斯韦耳――莫尔方法。 　　3．卡斯蒂利亚诺定理 　　卡斯蒂利亚诺（A.Kastiliano,1847－1884）是意大利工程师。1873年他的工程师学位论文在1875年正式出版。论文中包含了现今称为的卡斯蒂利亚诺定理与单位荷载法等结构力学的经典内容。 元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组后的初创期，悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术，做出中国人自己的CAE软件。 元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术（曾获中科院科技进步二等奖、国家科技进步二等奖），通过自身不懈的努力与完善，形成一系列具有高度前瞻性和创造性的产品。 元计算产品适用范围广泛，目前有国内外专业客户300余家，涉及美、加、日、韩、澳、德、新等国，遍布石油化工、土木建筑、电磁电子、国防军工、装备制造、航空航天……等多个领域。 有限元语言及编译器（Finite Element Language And it’s Compiler，以下简称FELAC）是中国科学院数学与系统科学研究院梁国平研究院于1983年开始研发的通用有限元软件平台，是具有国际独创性的有限元计算软件，是PFEPG系列软件三十年成果（1983年—2013年）的总结与提升，有限元语言语法比PFEPG更加简练，更加灵活，功能更加强大。目前已发展到2.0版本。其核心采用元件化思想来实现有限元计算的基本工序，采用有限元语言来书写程序的代码，为各领域，各类型的有限元问题求解提供了一个极其有力