力學(xué)與工程概論課件

力學(xué)與工程概論

1本課程的教學(xué)內(nèi)容大家所最關(guān)心的問題力學(xué)的發(fā)展簡史力學(xué)在各方面的應(yīng)用21世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢教學(xué)計(jì)劃安排了那些力學(xué)課程期望2本專業(yè)畢業(yè)能干什么？

由于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步，使得力學(xué)在其中多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展中起著重要的甚至是關(guān)鍵的作用。

力學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生既可以從事力學(xué)教育與研究工作，

還可以從事數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地球或生命等基礎(chǔ)學(xué)科的教育與研究工作。

又可以從事與力學(xué)相關(guān)的機(jī)械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程專業(yè)的設(shè)計(jì)與研究工作，從這個(gè)意義上講，力學(xué)專業(yè)培養(yǎng)人才的對(duì)口是非常寬的，社會(huì)對(duì)力學(xué)人才的需求也是很多的。4本專業(yè)畢業(yè)能干什么？結(jié)論寬口徑前途無量6

1920年以前力學(xué)發(fā)展史中的100篇重要文獻(xiàn)

20世紀(jì)理論與應(yīng)用力學(xué)的十大進(jìn)展力學(xué)發(fā)展簡史7力學(xué)發(fā)展簡史

亞里斯多德(Aristotle)在公元前350年完成《論天》(Ontheheavens)中闡述了落體加速度與重量成正比的論斷。

阿基米德(Archimedes，287BC-212BC)在《論浮體》(Onfloatingbodies)中討論了流體重物體的平衡問題。在《論平面圖形的平衡》(Ontheequilibriumofplanes)中討論了杠桿原理與平面圖形物體的重心。摘引自武際可教授1920年前力學(xué)史中100篇重要文獻(xiàn)

也可參考他的

《力學(xué)史》一書8

托勒密(Ptolemy,100-170)在《大匯編》(Almagest)中建立了太陽系運(yùn)行的托勒密體系。

希羅(HeroofAlexandria,約公元60)在《氣體力學(xué)》(Pneumatics)中涉及了真空、水與空氣的壓力、虹吸管、玩具和一種用正氣驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。在《力學(xué)》(Mechanics)中介紹了運(yùn)動(dòng)、平衡和簡單機(jī)械的知識(shí)。力學(xué)發(fā)展簡史9

開普勒(JohannesKepler,1571-1630)在《宇宙的和諧》(Harmonicemindi)中總結(jié)了行星運(yùn)行的三大定律。1619

斯梯芬(SemonStevin,1548-1620)的《靜力學(xué)原理》(Staticaeelementis)是靜力學(xué)體系標(biāo)志性著作。1586力學(xué)發(fā)展簡史

默森(MarinMersenne,1588-1648)在《宇宙的和諧》(Traitedel’HarmonieUniverselle)是最早關(guān)于聲音、音樂和樂器的著作。162711

鄧玉函(JoannesTerrens,1576-1630)王徵在《遠(yuǎn)西奇器圖說》中最早介紹了西方力學(xué)知識(shí)。1627

伽利略(GalileoGalilei，1564-1642)在《關(guān)于托勒密與哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》(Thesystemoftheworld:infourdialogueswhere-inthetwograndsystemesofPtolemyandCopernicus)中系統(tǒng)地論證了哥白尼系統(tǒng)，提出了慣性運(yùn)動(dòng)的概念。1632力學(xué)發(fā)展簡史《關(guān)于兩門新學(xué)科的對(duì)話》總結(jié)了材料強(qiáng)度、自由落體和拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。163812

托里拆利(EvangelistaTorrielli，1608-1647)在《論重物的運(yùn)動(dòng)》(Demotugravium)中證明了孔口出流的速度與液高的平方根成比例(即托里拆利定理)，還指出位置最低時(shí)平衡得好，是平衡穩(wěn)定性的最早提法。1644力學(xué)發(fā)展簡史

波義耳(Boyle,Hobert,1627-1691)在《關(guān)于空氣的彈性及其效果的物理力學(xué)新實(shí)驗(yàn)》(Newexperimentsphysico-mechanicall,tou-chingthespringoftheairanditseffects)中以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)論證了氣體的彈性。166013

帕斯卡(BlaisePascal,1623-1662)在《論液體平衡和空氣的重量》(Traitesdel’equilibredesliqueursetdelapesenteurdelamassedel’air)中總結(jié)和提出帕斯卡原理，并總結(jié)了關(guān)于其壓的一系列實(shí)驗(yàn)。1663力學(xué)發(fā)展簡史

馬略特(EdmeMariotte,1620-1684)在《論物體的撞擊與碰撞》(Tratitedelapercussionouchocqdescorps)中總結(jié)了前人碰撞問題的實(shí)驗(yàn)，得到了動(dòng)量守恒定律。167114在《論水和其他流體的運(yùn)動(dòng)》(Traitedumou-vementdeseauxetdesautrescorpsfluides)中研究了流體的阻力，得到流體阻力與速度的平方成比例的結(jié)論。1686力學(xué)發(fā)展簡史

惠更斯(ChristianHuygens,1629-1695)在《擺鐘論》(Horologiumoscillatorium)中討論了約束在圓上的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，論證了擺的等時(shí)性，提出了等時(shí)擺的概念。1673

胡克(RobertHooke,1635-1703)在《論彈簧》(Lecturesofsprings)中研究了物體的彈性。167815力學(xué)發(fā)展簡史

雅克布.伯努利(JacobBernoulli,1654-1705)在《等周問題實(shí)解》(Solutionpropriaproblematisiso-perimetrici)中建立了變分問題，總結(jié)了最速落體問題。1700

《彈性梁彎曲的假設(shè)與證明》(Veritablehypothesedelarisstancedessolidesaveclademonstra-tiondelacourburedescorpsquifontresort)中建立了兩地彎曲理論。1705

丹尼爾.伯努利(DanilBernoulli,1700-1782)在《流體動(dòng)力學(xué)》(Hydrodynamica)中總結(jié)了流體壓強(qiáng)與速度的關(guān)系，被稱為伯努利定律。173817

歐拉(LeounardEuler,1707-1783)在《力學(xué)》(Mecha-nics)中匯集了他對(duì)質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系力學(xué)系統(tǒng)的研究成果。1736

在《剛體運(yùn)動(dòng)理論》(Theoriamotuscorporumsolidorum)中提出剛體運(yùn)動(dòng)的一般方程并解決了一種可積情形。1765力學(xué)發(fā)展簡史

達(dá)朗貝爾(JeanleRondd’Alembert,1717-1783)在《論動(dòng)力學(xué)》(Traitededynamique)中提出和總結(jié)了達(dá)朗貝爾原理和虛功原理。1743

《流體的阻力》(Essaid’unenouvelletheoriedelaresistancedesfluides)中理想流體中沒有阻力的矛盾。175218

莫培督(PierredeMaupertuis,1698-1759)在《宇宙論》(Essaidecosmologie)中最早陳述了。最小作用原理。1750

玻素(CharlesBossut,1730-1814)在《流體阻力的新實(shí)驗(yàn)》(NouvellesExperiencessurlaresista-ncedesfluides)中總結(jié)了船體阻力的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，開辟了船池實(shí)驗(yàn)新領(lǐng)域。1777力學(xué)發(fā)展簡史

拉格朗日(J.L.Lagrange,1736-1813)在《分析力學(xué)》(Mecaniqueanalytique)是分析力學(xué)的奠基性文章。178819

庫侖(CharlesAugustinCoulomb,1736-1806)在《論簡單機(jī)械》(Theroriedesmachinessimp-les)中最早給出了摩擦力所遵從的規(guī)律。1781

班鎖(LouisPoinsot,1777-1859)在《靜力學(xué)原理》(Elementsdestatique)中引進(jìn)了力偶的概念、系統(tǒng)討論了力系的簡化，提出剛體平衡的條件。1803力學(xué)發(fā)展簡史

托馬斯.楊(ThomasYoung,1773-1829)在《自然哲學(xué)講義》(Acourseoflecturesonnaturalphilosophyandthemechanicalarts)中提出了楊氏模量，最早提出能量概的念。180720

拉普拉斯(PierreSimmonLaplace,1749-1827)在《天體力學(xué)》(Mecaniqueceleste)中系統(tǒng)發(fā)展了圍繞天體力學(xué)的一套數(shù)學(xué)方法，如勢論、攝動(dòng)法等等。1798-1825

凱利(GeorgeCayley,1773-1858)在《論空中航行》(OnAerialNavigation)中開辟了從空氣動(dòng)力學(xué)來探討飛行的道路。1809-1810力學(xué)發(fā)展簡史

泊松(S.D.Poisson,1781-1840)在《力學(xué)教程》(Traitedemacanique)是影響深遠(yuǎn)的一套理論力學(xué)教材。181121在《彈性體的平衡與運(yùn)動(dòng)》(Memeoriresurl’equi-libreetlemouvmentdescorpselasti-ques)中最早提出彈性體變形的泊松系數(shù)。1829

納維(C.L.M.H.Navier,1785-1836)在《論彈性體的平衡與運(yùn)動(dòng)》(Surlesloisdel’equilibreetdumouvementdescorpssolideselastiques)中最早提出彈性體運(yùn)動(dòng)的一般方程。1821

在《流體的運(yùn)動(dòng)法則》(Memoiresurlesdumou-vementdesfluides)中最早提出黏性流體的運(yùn)動(dòng)方程。1823力學(xué)發(fā)展簡史22

卡諾(SadiCarnot,1796-1832)在《論火的故事》(Reflexionssurlapuissancemortisedufeu)是熱力學(xué)第二定律研究的開始。1824

柯西(AugustinlouisCauchy,1789-1857)在《彈性或非彈性固體的運(yùn)動(dòng)方程》(Surlesequationsquiexperimentinterieurd’uncoe-pssolide,elastiqueounonelastique)中總結(jié)了從1822年以后所做的研究成果，建立了彈性力學(xué)平衡與運(yùn)動(dòng)的普遍方程。1828力學(xué)發(fā)展簡史24

格里奧利(GustaveGaspardCoriolis,1792-1843)在《力學(xué)應(yīng)用于機(jī)械》(Coursdemecani-queap-pliqueeauxmachines)中對(duì)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)提出了一種由相對(duì)速度誘導(dǎo)的加速度，即科氏加速度，由他產(chǎn)生科氏力。1835力學(xué)發(fā)展簡史

格林(GeorgeGreen,1793-1841)在《論在晶體介質(zhì)中光的傳播》(OnthePropagationofLightinCrystalizedMedia)中論證了各向異性彈性介質(zhì)的彈性常數(shù)最多有21個(gè)。183925

雅科比(CarlGuastavJacobJacobi,1804-1851)在《動(dòng)力學(xué)講義》(Vorlesungenuberdunamik)中包含了將Hamilton方程變換到一階偏微分方程的變換，即Hamilton-Jacobi方程。1842-1843的講義力學(xué)發(fā)展簡史

羅素(JohnScottRussell,1808-1882)在《關(guān)于波浪的報(bào)告》(ReportonWaves)中首次提出運(yùn)河在開閉閘門時(shí)形成的淺水波可以不變形的傳播很遠(yuǎn)，引入了孤立波這一科學(xué)家廣泛感興趣的名詞。1844

斯托克斯(GeorgeGabrielStokes,1819-1903)在《流體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦與彈性固體的運(yùn)動(dòng)與平衡》(Onthetheoriesoftheinternalfrictionoffluidinmotion,andoftheequilibriumandmotion)中與納維不同的方法到出了黏性流體運(yùn)動(dòng)方程，被稱為N-S方程。184527

湯姆森(SirWilliamThomson又名LordKelvin,1824-1907)在《關(guān)于彈性體平衡方程積分的注記》(Noteontheintegrationoftheequationofanelasticsoild)中給出了各向同性無限彈性介質(zhì)在集中力作用下的解，被稱為基本解或開爾文解。1848力學(xué)發(fā)展簡史

基爾荷夫或克希荷夫(GustavRobertKirch-hoff.1824-1887)在《彈性板的平衡與運(yùn)動(dòng)》(Uberdasglei-chewichtunddiebewegungeinerelastischenscheibe)中提出了直法線假設(shè)下的彈性薄板問題與邊界條件的準(zhǔn)確提法。185028

蘭金(WilliamMacquornJohnRankine,1820-1872)在《應(yīng)用力學(xué)手冊》(AManualofAppliedMechanics)中總結(jié)了固體強(qiáng)度方面的實(shí)驗(yàn)及理論結(jié)果，提出以拉伸應(yīng)力作為判據(jù)的強(qiáng)度理論，最早把能量與勢能區(qū)分開來。1858力學(xué)發(fā)展簡史

克萊博什(RudolfFriedrichAlfredCleb-sch,1833-1872)在《彈性體理論》(TheoriederElastizitatFesterKorper)，后經(jīng)圣維南翻譯注釋使原書擴(kuò)大了三倍，書中討論了桿的振動(dòng)問題，其中初始參數(shù)法被稱為克萊博什方法，后來發(fā)展成傳遞矩陣法。186330

克勞休斯(RudolfJuliusEmmanuelClausius,1822-1888)《熱的機(jī)械理論基本方程的若干方便形式》(UberVerschiedenefurdieAnwendungWarmetheorir)中提出了熵的概念，總結(jié)出熱力學(xué)第一和第二定律。1865德文，1867英文

波爾茲曼(LudwigBoltzmann,1844-1906)在《氣體分子熱力學(xué)的新研究》(WeitereStudienuberdasWarmegleichgewichtunterGasmole-kulen)中從經(jīng)典力學(xué)的觀點(diǎn)解釋熱力學(xué)第二定律，開辟了解決不同層次物理現(xiàn)象之間關(guān)系的新途徑。1872力學(xué)發(fā)展簡史32

傅科(Jean-Bertrand-LeonFoucault,1819-1868)在《傅科科學(xué)論文集》(RecueildesTra-vauxScientiquesdeLeonFoucault)包含了傅科擺與陀螺儀、光速測量的重要論文。1878整理

卡斯提也諾(CarloAlbertoCastigliano,1847-1884)在《論彈性系統(tǒng)》(Intornoaisis-temielastici)中包含了廣泛用于結(jié)構(gòu)分析的卡斯提也諾變分原理。1873力學(xué)發(fā)展簡史

蘭姆(HoraceLamb,1849-1934)在《流體動(dòng)力學(xué)》(Hydro-dynamics)是一本流體力學(xué)的百科全書。187933

科瓦列夫斯卡婭(Ko,1850-1891)在《剛體繞固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的一個(gè)問題》(Surleproblemedelarotationcorpssolideautourd’unpointfixe)中解決了剛體繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的一種情況。1888力學(xué)發(fā)展簡史

瑞利(LordRayleigh,1842-1919)在《聲的理論》(TheoryofSound)中總結(jié)了彈性體振動(dòng)的成果，發(fā)展了計(jì)算固有頻率的方法。1877第一版，1894第二版

雷諾(OsborneReynolds,1842-1912)在《平行渠道阻力的實(shí)驗(yàn)研究情況》(Anexperimentalinvestigationofthecircumstanceswhichdeterminewhetherthemotionofwatershallbedirectorsinuous,andofthelawofresistanceinparallelchannels)中提出雷諾數(shù)，標(biāo)志湍流研究的開始。188334

馬赫(ErnstMach,1838-1916)在《力學(xué)史評(píng)》(DieMe-chanikinLhrerEntwicklungHistorisch-Kriti-schDargestellt)中對(duì)經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空進(jìn)行了認(rèn)真的批評(píng)，被愛因斯坦稱為廣義相對(duì)論的先驅(qū)。1883,生前出版6版

在《通過空氣投影的照相》(PhotographischeFixierungderdurchProjektileinderLufteingeleitenVorgange)中給出了通過紋影照相的到的超音速流動(dòng)的相片和研究結(jié)果，是最早對(duì)超音速流動(dòng)的研究。1887力學(xué)發(fā)展簡史35

赫茲(HeinrichRudolfHertz,1857-1894)在《關(guān)于彈性體的接觸》(Uberdieberuhrungfesterelastischekorper)中提出并解決了兩個(gè)彈性體接觸的變形與應(yīng)力分布問題，被稱為赫茲接觸問題。1882力學(xué)發(fā)展簡史

布西內(nèi)斯克(ValentinJosephBoussinesq,1842-1929)在《應(yīng)用勢論研究彈性體的平衡與運(yùn)動(dòng)》(Applicationdespo-tentielsal’etudedel’equilibreetdumouvementsdessoildeselas-tiques)是繼圣維南《柱體扭轉(zhuǎn)》后彈性力學(xué)方面最重要的文獻(xiàn)，用勢論解決了半平面受集中力的問題、半無限桿的振動(dòng)問題等。188536

開爾文(SirWilliamThomson又名Lord

Kelvin,1824-1907)和臺(tái)特(PetterGuthrieTait,1831-1901)在《自然哲學(xué)教程》(Treatiseonnaturalphilosophy)中總結(jié)了從牛頓到當(dāng)時(shí)的力學(xué)成果，對(duì)能量守恒給予了關(guān)注。1888力學(xué)發(fā)展簡史

阿貝爾(PaulAppell,1855-1930)在《理論力學(xué)教程》(Traitedemecaniquerationnelle)共5卷1920年前(1893,1896,1903)出版三卷，前3卷中介紹了質(zhì)點(diǎn)的靜、動(dòng)力學(xué)；分析力學(xué)；連續(xù)體力學(xué)。是一套影響很大的力學(xué)教材。37

樂甫(AugustusEdwardHoughLove,1863-1940)在《彈性的數(shù)學(xué)理論教程》(ATreatiseonMathematicalTheoryofElasticity)中總結(jié)了彈性力學(xué)的成就，發(fā)展了薄殼理論。1882-1883分兩卷

在《地球動(dòng)力學(xué)的若干問題》(SomeProblemsofGeodynamics)中總結(jié)了從彈性力學(xué)來研究地球的一系列成果，成為地球物理研究的基礎(chǔ)。1911力學(xué)發(fā)展簡史

龐加萊(HenrlPoincare,1854-1912)在《天體力學(xué)的新方法》(LesMethodesNouvellesdelaMecaniqueCeleste)中含有他發(fā)展的周期解問題、定性方法，還包含動(dòng)力系統(tǒng)混沌的早期思想。1892,1893,1899分三卷出版38

李亞普諾夫(,1857-1918)在《運(yùn)動(dòng)的一般穩(wěn)定性》(俄文發(fā)表)中給出了運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的嚴(yán)格定義，并給出了兩種判別穩(wěn)定性的方法。

科爾泰沃赫(DiederikJohannesKorteweg,1848-1941)和德弗里斯(deVries,1866-1934)在《論長波形狀的變化》(Onthechangeofformoflongwavesadva-ncinginarectangularcanalandonanewtypeoflongstationarywave)中提出了一種非線性波動(dòng)方程，被稱為科爾沃赫-德弗里斯方程。1895力學(xué)發(fā)展簡史39

貝納爾(HenriBenard,1880-1939)在《加熱薄層液體持續(xù)對(duì)流的漩渦胞》(Lestourbillonscellulairesdansunenappeliquidetranspor-tantdelachaleurparconvectionenregimeperma-nent)中總結(jié)了由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的底部加熱薄層流體對(duì)流產(chǎn)生的漩渦胞，被稱為貝納爾胞。1901力學(xué)發(fā)展簡史

恰普霍金(,1869-1942)在《論氣體射流》(俄文)，中發(fā)展了亞音速氣體射流流動(dòng)理論。190240

齊奧爾科夫斯基(,1857-1935)在《利用噴氣工具研究宇宙空間》(俄文)中開始了火箭理論與變質(zhì)量力學(xué)的研究。1903

普朗特(LudwingPrandtl,1875-1953)在《關(guān)于非常小摩擦下的流動(dòng)》(UberFlussigkeit-sbewegungbeisehrkleinerReibung)開創(chuàng)了黏性流體的邊界層理論。1904力學(xué)發(fā)展簡史

巴金漢(EdgarBuckingham,1867-1940)在《論物理上的相似系統(tǒng)》(OnphysicallySimilarSystems:Illus-trationsoftheUseofDimensionalAnalysis)中給出了定律，奠定了量綱分析與模型相似率的理論基礎(chǔ)。191441

愛因斯坦(AlbertEinstein,1879-1955)《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》(Zurelektrodynamikbewegter)中提出了狹義相對(duì)論。1905

在《廣義相對(duì)論基礎(chǔ)》(Diegrundlagederall-gemeinenrelativitatstheorie)是完整闡述廣義相對(duì)論的最早論文。1916

儒可夫斯基(,1847-1921)在《關(guān)于附屬的漩渦》(俄文)中建立了二維機(jī)翼的升力理論。1906力學(xué)發(fā)展簡史42

科恩(A.Korn)在《關(guān)于彈性理論與轉(zhuǎn)軸彎曲的不等式》(Ubereinigeungleichungenwelcheindertheoriederelastoschenundelektrischenschwingungeneinerollespoelen)中給出了彈性力學(xué)能量正定性的不等式。1909

索維菲(ArnoldSommerfeld,1868-1951)在《對(duì)流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯慕忉尅?Einbeitragzurhydrodynamichenerklaungderturbulentflus-sigkeit-sbewegungen)是對(duì)層流穩(wěn)定性的較早研究，得到了非自共軛的Orr-Sommerfeld偏微分方程。1909力學(xué)發(fā)展簡史43

卡拉索夫(,1867-1936)在《復(fù)變函數(shù)在平面彈性的數(shù)學(xué)理論中的應(yīng)用》(俄文)中開創(chuàng)了平面彈性力學(xué)問題的復(fù)變函數(shù)解法。1909力學(xué)發(fā)展簡史

馮.卡門(TheodorevonKarman,1881-1963)在《機(jī)械制造中的強(qiáng)度問題》(FestigkeitsproblemeinMaschinenbau)給出了較早的薄板大撓度方程。1910

在《關(guān)于流體中動(dòng)體的力學(xué)實(shí)驗(yàn)》(德文)中首次證明了在流動(dòng)中圓柱體后的尾渦以交替排列時(shí)是穩(wěn)定的，被后人把這種尾渦稱為卡門渦街。191244

馮.米賽斯(RichardvonMises,1883-1953)在《塑性變形固體的力學(xué)》(Mechanikderfes-tenkorperinplastischdeformablen)中提出固體在一定應(yīng)力狀態(tài)下的一種屈服條件，被稱為米賽斯條件。1913力學(xué)發(fā)展簡史

伽遼金(,1871-1945)在《在某些桿與板平衡問題中的級(jí)數(shù)》(俄文)中提出一種直接離散的近似方法，被稱為伽遼金(Galerkin)方法。191545

諾特(EmmyNoether,1882-1935)在《變分問題的不變量》(InvarianteVariationsprob-leme)中給出了兩個(gè)關(guān)于動(dòng)力系統(tǒng)的不變量定理，對(duì)20世紀(jì)力學(xué)和物理的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。1918力學(xué)發(fā)展簡史

格里菲斯(AlanArnoldGriffith,1893-1963)在《固體的流動(dòng)與斷裂現(xiàn)象》(ThephenomenaofRuptureandFlowinSolids)是斷裂力學(xué)的最早文獻(xiàn)。192046從上述簡單介紹中可以看到以下結(jié)論：力學(xué)發(fā)展簡史16世紀(jì)以前力學(xué)發(fā)展較慢；中國雖然有很多水利、橋梁、土木等等的偉大工程，卻沒有發(fā)表過力學(xué)方面的文獻(xiàn)；一輩子能為后人留下有用的寶貴知識(shí)并不容易。<<<力學(xué)與數(shù)學(xué)關(guān)系緊密、力學(xué)的發(fā)展與工程的需要密不可分；47力學(xué)發(fā)展簡史序號(hào)名稱得票數(shù)1有限單元法3842斷裂力學(xué)3433生物力學(xué)的創(chuàng)立3374穩(wěn)定性、分岔和混沌理論3375邊界層理論3236塑性力學(xué)和位錯(cuò)理論3127湍流統(tǒng)計(jì)理論2598奇異攝動(dòng)理論2229力學(xué)的公理化體系19910克服聲障、熱障的力學(xué)理論196《力學(xué)進(jìn)展》2001年7月3日

經(jīng)從事力學(xué)與力學(xué)相關(guān)學(xué)科的研究人員投票，從收回的409張票中評(píng)選出“20世紀(jì)理論和應(yīng)用力學(xué)十大進(jìn)展”如下48力學(xué)發(fā)展簡史有限單元法：有限元法是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的對(duì)連續(xù)體力學(xué)和物理問題的一種數(shù)值求解方法，對(duì)待解問題通過有限元素的劃分，將無限自由度轉(zhuǎn)化成有限自由度并最終歸結(jié)為代數(shù)方程組的求解。有限元法發(fā)展非常迅速，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和大量商用軟件的開發(fā)，它已成為涉及力學(xué)的科學(xué)研究和工程技術(shù)所不可或缺的工具，已達(dá)到可部分代替實(shí)驗(yàn)。我國許多學(xué)者也對(duì)有限元法的發(fā)展作出過巨大貢獻(xiàn)，較突出得有馮康、張佑啟、唐立民、龍馭球等等。>>49力學(xué)發(fā)展簡史斷裂力學(xué)：1921年Griffith提出能量釋放率理論，認(rèn)為脆性材料低應(yīng)力斷裂是因?yàn)槲⑿×鸭y失穩(wěn)擴(kuò)展造成。指出一旦含裂紋物體的能量釋放率等于表面能,就將導(dǎo)致低應(yīng)力脆斷。1948年Irwin,Orowan,Mott各自獨(dú)立地提出修正的Gri-ffith理論，指出將裂紋尖端塑性功計(jì)入耗散能，就可將該理論應(yīng)用于金屬材料。1956年Irwin提出應(yīng)力強(qiáng)度因子和斷裂韌性觀念，奠定了線彈性斷裂力學(xué)理論基礎(chǔ)。1962年Dugdale提出窄帶屈服區(qū)模型，Paris提出疲勞裂紋擴(kuò)展公式，開辟了疲勞壽命預(yù)測研究領(lǐng)域。50力學(xué)發(fā)展簡史斷裂力學(xué)：1968年Rice建立了J積分原理，Hutchinson,Rice和Rosengren獨(dú)立地提出了彈塑性材料裂紋尖端HRR奇異場，為彈塑性斷裂力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。斷裂力學(xué)是20世紀(jì)固體力學(xué)的重大成就之一，是工程材料與構(gòu)件強(qiáng)度估算和壽命預(yù)測的理論基礎(chǔ)。在它的指導(dǎo)下，“損傷容限設(shè)計(jì)”成為航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要原理，“缺陷評(píng)定規(guī)范”和“先泄漏原理”已用于壓力容器和管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。斷裂力學(xué)還必將激發(fā)細(xì)觀和微觀斷裂理論的發(fā)展。>>51力學(xué)發(fā)展簡史生物力學(xué)的創(chuàng)立：生物力學(xué)創(chuàng)立于20世紀(jì)60年代，研究不同層次生命體結(jié)構(gòu)-功能的定量關(guān)系。30余年的發(fā)展推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域：例如定量解剖學(xué)、定量形態(tài)學(xué)、系統(tǒng)生理學(xué)、血管生理學(xué)等的形成。將推動(dòng)生命科學(xué)的進(jìn)步，將賦予力學(xué)以新的生命。>>1969年馮元楨(Y.C.Fung)關(guān)于肺微循環(huán)的研究，提出了生物力學(xué)方法學(xué)原則，是生物力學(xué)作為獨(dú)立學(xué)科的標(biāo)志。1983年提出的馮元楨假設(shè)(應(yīng)力-生長關(guān)系)則是生物力學(xué)活的靈魂。52力學(xué)發(fā)展簡史穩(wěn)定、分岔和混沌理論：穩(wěn)定、分岔和混沌在20世紀(jì)都有長足的進(jìn)展，李亞普諾夫方法在力學(xué)中有了廣泛地應(yīng)用。40年代，美籍華人林家翹建立了流動(dòng)穩(wěn)定性理論，vonKarman、錢學(xué)森、Koiter等開展了板殼等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究，為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的穩(wěn)定性分析奠定了基礎(chǔ)。60年代Thom、Zeeman和Arnold創(chuàng)立了動(dòng)力系統(tǒng)的分岔理論，成為研究動(dòng)力系統(tǒng)失穩(wěn)后行為的基礎(chǔ)。分岔是非線性動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，它建立了對(duì)力學(xué)穩(wěn)定性的全面認(rèn)識(shí)，提供了力學(xué)穩(wěn)定性理論和應(yīng)用的解析和數(shù)值的方法。53力學(xué)發(fā)展簡史穩(wěn)定、分岔和混沌理論：混沌是指非線性確定性系統(tǒng)中對(duì)初值敏感而出現(xiàn)的貌似隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)。60年代以后，非保守和保守系統(tǒng)中混沌理論及應(yīng)用研究有了很大發(fā)展，認(rèn)識(shí)到混沌往往在參數(shù)空間一系列分岔之后出現(xiàn)?；煦缋碚摻沂玖伺ｎD力學(xué)中確定性和隨機(jī)性之間的辯證關(guān)系，反映了自然現(xiàn)象的復(fù)雜性。>>1963年Lorenz在氣象預(yù)報(bào)研究中引出的一類非保守系統(tǒng)力發(fā)現(xiàn)了混沌現(xiàn)象。1954～1962間，Kolmogorov、Arnold、Moser從數(shù)學(xué)上證明的KAM理論，解釋了保守力學(xué)系統(tǒng)里出現(xiàn)的混沌現(xiàn)象。54力學(xué)發(fā)展簡史邊界層理論：1904年普朗特根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察提出，大雷諾數(shù)(小黏性）流體運(yùn)動(dòng)邊界層的概念，層內(nèi)黏性流體運(yùn)動(dòng)方程可以簡化為邊界層方程，層外可以用理想無黏性流體來處理，從而解決了平板邊界層問題。他還研究了逆壓梯度下邊界層的分離，一旦分離，邊界層便會(huì)形成包住尾渦的渦面，改變流動(dòng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。普朗特的邊界層理論不僅解決了小黏性流體黏性如何處理問題，還給出了計(jì)算物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力的近似方法，極大地促進(jìn)了航空、航天工業(yè)的發(fā)展，它還是匹配漸進(jìn)展開法的原型和物理基礎(chǔ)。>>55力學(xué)發(fā)展簡史塑性力學(xué)和位錯(cuò)理論：1951年Drucker提出了德魯克公設(shè)，認(rèn)為對(duì)一類穩(wěn)定材料，附加應(yīng)力在應(yīng)力循環(huán)上所做的功總是非負(fù)的。從而導(dǎo)出：屈服面光滑點(diǎn)處屈服面必是凸的；塑性應(yīng)變增量方向必與屈服面外法線方向一致。1954年他進(jìn)一步任何材料如果不滿足這個(gè)公設(shè)，就將是不穩(wěn)定的。這個(gè)公設(shè)為塑性力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。1961年以留申在應(yīng)變空間提出如下公設(shè)：材料微元在任意應(yīng)變閉循環(huán)中，應(yīng)力所做的功總是非負(fù)的。該公設(shè)既適用于穩(wěn)定材料，也適用于非穩(wěn)定材料。由該公設(shè)可推出正交性法則。56力學(xué)發(fā)展簡史塑性力學(xué)和位錯(cuò)理論：1923年Taylor提出晶體變形滑移機(jī)制，1934年Oro-wan,Polanyi,Taylor各自獨(dú)立提出了刃型位錯(cuò)新概念，解釋了金屬屈服應(yīng)力遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度的物理機(jī)制。這些理論預(yù)測，被50年代的實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。1953年建立了Schmid定律，指出作用于滑移系的分解剪應(yīng)力達(dá)臨界滑移值時(shí)，滑移系就會(huì)開動(dòng)。1954年Kro-ner提出位錯(cuò)連續(xù)統(tǒng)塑性理論，將位錯(cuò)密度張量與變性非協(xié)調(diào)聯(lián)系起來。1955年Kondo,Bilby等建立了位錯(cuò)連續(xù)統(tǒng)一般理論，將非黎曼幾何與變性非協(xié)調(diào)聯(lián)系起來。60-70年代Hill,Mandel發(fā)展和完善了晶體和多晶體塑性理論。57力學(xué)發(fā)展簡史塑性力學(xué)和位錯(cuò)理論：塑性力學(xué)是20世紀(jì)固體力學(xué)重大成就之一，是金屬材料與構(gòu)件強(qiáng)度估算和塑性成型理論的基礎(chǔ)。位錯(cuò)理論是20世紀(jì)固體物理重大成就之一，為晶體微觀力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。>>58力學(xué)發(fā)展簡史湍流統(tǒng)計(jì)理論：自從雷諾實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)湍流并建立雷諾方程后，如何描述脈動(dòng)量的無規(guī)則性，是20世紀(jì)力學(xué)、物理、數(shù)學(xué)家面臨的重要課題。1921年G.I.Taylor首先提出脈動(dòng)速度關(guān)聯(lián)函數(shù)的概念,在30年代和vonKaman等一起開創(chuàng)了湍流統(tǒng)計(jì)理論。1938年Taylor進(jìn)一步提出了湍流能譜的研究設(shè)想。1941年科爾莫哥洛夫首先提出脈動(dòng)速度結(jié)構(gòu)函數(shù)的概念，導(dǎo)出了均勻各向同性湍流的相似性理論，得到了具有普適意義的慣性區(qū)-5/3次能譜冪次標(biāo)度律，1962年他又再次修正開創(chuàng)了湍流結(jié)構(gòu)函數(shù)普適標(biāo)度律研究的先河,是20世紀(jì)湍流研究最重大的成果之一。59力學(xué)發(fā)展簡史湍流統(tǒng)計(jì)理論：如何求解不封閉的雷諾方程是湍流研究又一難題。20世紀(jì)40年代初，周培源首先提出同時(shí)求解平均速度和脈動(dòng)速度的動(dòng)力學(xué)方程組，給出了具有奠基性的雷諾應(yīng)力所滿足的方程。50年代他又提出先求解、后平均的旋渦結(jié)構(gòu)湍流統(tǒng)計(jì)理論，為現(xiàn)代湍流模式理論奠定了基礎(chǔ)。50年代初Rotta和Davidov進(jìn)一步闡明了湍流模式理論的研究方向。70年代后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，湍流模式理論得到了迅速發(fā)展。湍流模式理論是湍流統(tǒng)計(jì)理論和實(shí)際工程應(yīng)用之間的橋梁。>>60力學(xué)發(fā)展簡史奇異攝動(dòng)理論：該理論指的是：獲得在時(shí)間或空間域上一致有效攝動(dòng)解的理論和方法。19世紀(jì)在研究水波、天體運(yùn)動(dòng)時(shí)解決了奇異攝動(dòng)的個(gè)例。20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)在邊界層理論、升力線理論、圓錐體超音速繞流、圓板彎曲、非線性振動(dòng)等等問題中都存在攝動(dòng)解。根據(jù)奇異性產(chǎn)生的原因，發(fā)展了處理邊界層效應(yīng)的匹配漸近展開法和處理出現(xiàn)長期項(xiàng)的PLK(Poincare-Ligh-thill-Kuo)法。前蘇聯(lián)學(xué)派獨(dú)樹一幟，發(fā)展了基于平均設(shè)想的奇異攝動(dòng)理論。61力學(xué)發(fā)展簡史奇異攝動(dòng)理論：60年代后人們用多尺度觀點(diǎn)來認(rèn)識(shí)奇異攝動(dòng)問題，提出了多重尺度法，形成了奇異攝動(dòng)的系統(tǒng)理論。中國或華裔科學(xué)家郭永懷、錢偉長、林家翹、丁汝等在該領(lǐng)域有較大貢獻(xiàn)。美國斯坦福大學(xué)M.VanDyke將攝動(dòng)級(jí)數(shù)延拓，應(yīng)用于眾多流動(dòng)問題，是理論和計(jì)算結(jié)合的范例。迄今，奇異攝動(dòng)理論仍是力學(xué)、聲學(xué)、大氣、海洋和工程中解決弱非線性問題的有效理論方法。>>62力學(xué)發(fā)展簡史力學(xué)的公理化體系：力學(xué)的公理化是德國數(shù)學(xué)家Hilbert(1900)年提出的，即實(shí)現(xiàn)D’lambert(1743)的設(shè)想：“力學(xué)必須象幾何學(xué)那樣，建立在顯然正確的公理上，且其結(jié)論要有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明”。20世紀(jì)50年代，一些杰出的力學(xué)數(shù)學(xué)家開始了公理化體系研究。具有里程碑性的工作有：J.G.Oldroyd(1950)提出本構(gòu)關(guān)系必須具有確定不變性的原理；W.Noll(1958)提出“確定性公理、局部作用公理和客觀性公理”，都是構(gòu)造本構(gòu)理論的基礎(chǔ)，確定了力學(xué)公理化結(jié)構(gòu)的雛形；63力學(xué)發(fā)展簡史力學(xué)的公理化體系：Trusedell和Noll(1965)的名著“力學(xué)的非線性場論”，總結(jié)了關(guān)于力學(xué)公理化體系的主要研究成果，使連續(xù)介質(zhì)的基礎(chǔ)理論進(jìn)入嶄新時(shí)代；A.C.Eringen(1975)的專著“連續(xù)統(tǒng)物理，Vol.1~4”明確提出“因果公理、確定性公理、等存在公理、客觀性公理、……相容性公理”等八條公理是構(gòu)造簡單物質(zhì)本構(gòu)理論的基礎(chǔ)，隨后添加了坐標(biāo)不變性和對(duì)因次(單位)系統(tǒng)不變性公理，并逐一闡明每個(gè)公理的內(nèi)涵。Eringen的工作成為工程理論學(xué)派的理論基石，奠定了現(xiàn)代連續(xù)介質(zhì)力學(xué)體系的基礎(chǔ)。為20世紀(jì)整個(gè)力學(xué)的發(fā)展作出了卓越的重大貢獻(xiàn)。>>64力學(xué)發(fā)展簡史克服聲障、熱障的力學(xué)理論：聲障一詞出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，二戰(zhàn)中戰(zhàn)斗機(jī)平飛速度已達(dá)聲速一半，俯沖時(shí)可達(dá)聲速0.7倍。這時(shí)飛機(jī)阻力隨馬赫數(shù)微小上升急劇增大，飛機(jī)會(huì)突然受到很大的“低頭”力矩并產(chǎn)生劇烈抖振，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為聲速是不可逾越的，也即存在聲障。隨著空氣動(dòng)力學(xué)的研究深入，搞清了產(chǎn)生聲障現(xiàn)象的原因，通過使用小展弦比、后掠的薄翼和大推動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，成功地實(shí)現(xiàn)了超聲速飛行，使聲障成為了歷史名詞。65力學(xué)發(fā)展簡史克服聲障、熱障的力學(xué)理論：熱障是指飛行器高超聲速飛行時(shí)其表面產(chǎn)生高溫，特別是在飛船、航天飛機(jī)返回大氣層時(shí)高溫達(dá)10000K，不加防護(hù)飛行器必將燒毀。聲障和熱障的克服都是力學(xué)研究的成果，是各國科學(xué)家共同努力的結(jié)果。>>通過空氣動(dòng)力學(xué)的深入研究，用碳酚醛高硅氧、碳石英等高分子材料做飛行器表面層，利用燒蝕法、發(fā)汗冷卻法等克服了飛行器返回大氣層的高溫問題，實(shí)現(xiàn)了人類航天的夢想。66力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用力學(xué)在機(jī)械工程中的應(yīng)用力學(xué)在水利工程中的應(yīng)用力學(xué)在航空航天工程中的應(yīng)用力學(xué)在船舶海洋工程中的應(yīng)用力學(xué)在新材料研制中的應(yīng)用力學(xué)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用力學(xué)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用力學(xué)的工程應(yīng)用(錄像)67固體力學(xué)方面：21世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的模型和體系可能被突破，它們可能將包括某些對(duì)宏觀力學(xué)行為起敏感作用的細(xì)觀和微觀因素，以及它們的演化，從而使復(fù)合材料的強(qiáng)化、韌化和功能化立足于科學(xué)的認(rèn)識(shí)之上。

固體力學(xué)將融匯力-熱-電-磁等效應(yīng)，機(jī)械力與熱、電、磁等效應(yīng)的轉(zhuǎn)換和控制，從而解決微機(jī)械、微工藝、微控制等方面急需解決的問題。固體力學(xué)中非線性動(dòng)力學(xué)、非平衡統(tǒng)計(jì)和熱力學(xué)的概念和方法將大大豐富起來。20世紀(jì)末，力學(xué)進(jìn)展曾組織專家發(fā)表過

“21世紀(jì)初力學(xué)發(fā)展趨勢”一文，現(xiàn)摘引如下6821世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢固體力學(xué)方面：隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)等微觀模擬方法、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的仿真分析將更大規(guī)模更迅速地在固體力學(xué)和工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用和發(fā)展。固體力學(xué)的上述發(fā)展，必將推動(dòng)科學(xué)和工程技術(shù)的巨大進(jìn)步。>>6921世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢流體力學(xué)方面：船舶向更大、更快方向發(fā)展，新型船舶(如既能貼近水面航行、也可升空飛行或降在水面上的大型沖翼艇)研制等，均亟需解決表面邊界非線性，波浪的隨機(jī)性水表層為湍流，以及流體和船舶運(yùn)動(dòng)的相互作用等問題。為改善收集全球氣象數(shù)據(jù)的廣度和精度，急需解決風(fēng)浪相互作用機(jī)制。此外，亟需開辟傳統(tǒng)波浪理論未涉及的有旋流對(duì)波浪影響這一新領(lǐng)域。7021世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢流體力學(xué)方面：為了盡可能多地開采地下油氣，需要深入研究滲流機(jī)理并定量化。它的研究還有助于了解各種新陳代謝的宏觀機(jī)制?；ち鞒痰脑O(shè)計(jì)，很大程度上歸結(jié)為流體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算問題。由于流動(dòng)的復(fù)雜性，針對(duì)若干典型化工設(shè)備進(jìn)行深入的研究，將為化工設(shè)計(jì)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等提供新方法和基礎(chǔ)。而復(fù)雜流場計(jì)算需要各種計(jì)算方法和理論，必須發(fā)展新的計(jì)算機(jī)軟硬件，這就必須在計(jì)算流體力學(xué)上投入更大的力量。>>7121世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢一般力學(xué)方面：隨著技術(shù)的發(fā)展，諸如機(jī)器人、人造衛(wèi)星和高速列車等等領(lǐng)域的發(fā)展，亟需解決多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和控制、大尺度柔性部件和液體的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、車輛與軌道作一個(gè)高度復(fù)雜非線性系統(tǒng)等的建模，求解理論和方法等的研究分析。一般力學(xué)近來已經(jīng)進(jìn)入生物體運(yùn)動(dòng)的研究，例如研究人和動(dòng)物行走、奔跑及跳躍中的力學(xué)問題。其研究結(jié)果可提供生物進(jìn)化論方向的理性認(rèn)識(shí)，也可為提高某些機(jī)構(gòu)、機(jī)械的性能提供指導(dǎo)。>>7221世紀(jì)力學(xué)發(fā)展趨勢力學(xué)與其他學(xué)科的交叉：所為學(xué)科的交叉可分三類：1)學(xué)科內(nèi)部不同分支交叉，例如流體彈性力學(xué)；2)兩不同學(xué)科間的交叉，例如物理力學(xué)；3)兼有前兩者的特點(diǎn)，例如爆炸力學(xué)、物理化