Американский Научный Журнал КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ «СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ» КАК НАУКИ

Аннотация. В данной обзорной статье представлена историческая справка о деятельностей учёных со времён античности до наших дней. Произведён анализ их деятельности в сфере развития науки о сопротивлении материалов. В актуальности проблемы не стоит сомневаться, так как при проектировании сооружений и машин инженеру приходится выбирать материал и поперечные размеры для каждого элемента конструкции так, чтобы он вполне надежно, без риска разрушиться или исказить свою форму, сопротивляясь действию внешних сил, передающихся на него от соседних частей конструкции, т.е. чтобы была обеспечена нормальная работа этого элемента. Основания для правильного решения этой задачи дает инженеру наука о сопротивлении материалов Скачать в формате PDF
26 American Scientific Journal № ( 32) / 20 19
КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ РАЗВИ ТИЯ «СОПРОТИВЛЕНИЯ
МАТЕРИАЛОВ» КАК НАУК И

Евлахова Елена Юрьевна
Магистрант кафедры инженерной геологии, оснований и фун даментов,
Донской государственный технический университ ет,
Ростов -на-Дону ,
Россия

A BRIEF HISTORICAL O VERVIEW OF THE HISTO RY OF "RESISTANCE OF MATERIALS" AS A
SCIENCE

Evlakhov Elena
Master's degree in engineering Geology, foundations and foundations,
Don state technical University,
Rostov -on -don,
Russia

Анн отация . В данной обзорной статье представлена историческая справка о деятельностей учёных
со времён античности до наших дней. Произведён анализ их деятельности в сфере развития науки о
сопротивлен ии материалов. В актуальности проблемы не стоит сомневаться, так как при проектировании
сооружений и машин инженеру приходится выбирать материал и поперечные размеры для каждого
элемента конструкции так, чтобы он вполне надежно, без риска разрушиться или и сказить свою форму,
сопротивляясь действию внешних сил, пере дающихся на него от соседних частей конструкции, т.е. чтобы
была обеспечена нормальная работа этого элемента. Основания для правильного решения этой задачи дает
инженеру наука о сопротивлении мате риалов.
Abstract . This review article presents historical in formation about the activities of scientists from antiquity
to the present day. The analysis of their activity in the field of development of science about resistance of materials
is made. The rel evance of the problem should not be doubted, since in the de sign of structures and machines, the
engineer has to choose the material and transverse dimensions for each element of the structure so that it is quite
reliable, without the risk of collapse or d istort its shape, resisting the action of external forces tr ansmitted to it from
neighboring parts of the structure, i.e., to ensure the normal operation of this element. The basis for the correct
solution of this problem gives the engineer the science of the resistance of materials.
Ключевые слова : сопротивление материалов; работа конструкций; жёсткость; устойчивость;
пластичность; наука.
Key words : resistance of materials; work of structures; rigidity; stability; plasticity; science.

Эта наука изучает по ведение различных
ма териалов при действии на них сил и указывает,
как подобрать для каждого элемента конструкции
надлежащий материал и поперечные размеры, при
условии полной надежности работы и наибольшей
конструкции.
Иногда приходится иметь видоизмененную
задачу – проверять достаточность уже
запроектированных или существующих
конструкций. Требования надежности и
наибольшей экономии противоречат друг другу.
Первое обычно ведет к увеличению расхода
материала, второе же требует снижения эт их
расходов. Это про тиворечие является в ажнейшим
элементом научной методики, обуславливающей
развитие сопротивления материалов.
Часто наступает момент, когда существующие
материалы и методы проверки прочности не в
состоянии удовлетворить потребностям практ ики,
стоящих на очер еди решения новых за дач (больших
скоростей в технике, ракетостроении, перекрытии
больших пролетов и др.) Тогда начинаются поиски
новых материалов, исследования их свойств,
улучшения и создания новых методов расчета и
проектирования.
Про гресс науки о сопрот ивлении материалов
должен поспевать за общим прогрессом техники. В
некоторых случаях инженеру, помимо основных
требований надежности и наибольшей экономии,
приходится при изготовлении конструкции
удовлетворять и другим условиям. Наприме р,
требованиям быстр оты постройки (при
восстановлении разрушенных сооружений),
минимального веса (при конструировании
самолетов) и т.п. Эти обстоятельства также
отражаются на выборе размеров и форм частей
конструкции. Коротко можно сформулировать
определен ие науки о сопротивл ении материалов
след ующим образом:
Сопротивление материалов [1, c. 37] есть
наука, изучающая деформации упругих тел под
действием внешних сил с целью установления
элементарных расчетных приемов для
использования прочности, жесткости и
устойчивости элементо в конструкций и
соор ужений.
Уже в те отдаленные времена, когда людям
пришлось заняться строительством, они убедились
в необходимости располагать сведениями о
сопротивлении материалов, на основе которых
можно было бы познать надежные раз меры частей

American Scientific Journal № ( 32) / 2019 27

сооружен ий. Еще в древней Гр еции был внесен
крупный вклад в дело развития строительного
искусства. Они разработали статику, лежащую в
основе механики материалов. Архимед в 287 -212г.
до н.э. дал строгое доказательство условий
равновесия рычага и указал методы отыск ания
центров тяжести . Широкий размах получило
строительство у римлян не только домов и храмов,
но также мостов и фортификационных
сооружений. Они очень часто использовали арки
(некоторые из них существуют и в настоящее
время).
Эпоха воз рождения принесла с собой
оживленный инт ерес к науке. Появились отличные
мастера в области строительного искусства. Одним
из таких представителей эпохи Возрождения
явился Леонардо -да-Винчи (1452 -1519г.) Он
экспериментировал, изучал прочность
строительных м атериалов, исследова л балки на
изгиб, а также сопротивления колонн. Он указал,
что их несущая способность обратно
пропорциональна длина, но находится в прямом
отношении к площади их поперечного сечения.
Первые попытки расчета безопасности
размеров элемент ов сооружений аналит ическим
путем к XVII веку. Раньше обходились без
расчетов. Специалисты -ремесленники строили
сооружения с большими запасами прочности и.
следовательно, с громадной затратой материалов,
времени и труда. После многих попыток,
сопровождавши хся в ряде случаев к атастрофами,
создава лись более или менее удачные сооружения.
Каждое удачное сооружение служило дальнейшим
образцом.
XVII век с бурным развитием мирового
обмена, великими путешествиями и открытиями в
поисках источников сырья и рынков сб ыта,
поставил вопрос о безопасности море плавания.
При постройке больших кораблей нужны были
подпоры, связи и другие устройства больших
размеров, чем при постройке обычных судов.
Простое копирование не помогало, подпоры
ломались, суда разваливались от собст венного веса
и тонул и. Галилео Галилей, великий ученый того
времени, руководивший постройкой кораблей в
Венецианском арсенале, не мог ограничиться
только общением накопленного опыта. Он должен
был стать на путь экспериментального изучения
прочности брусьев на растяжение, сжат ие и изгиб,
а затем и теоретического обобщения, результатов
опыта. Результаты этих работ Галилей опубликовал
в 1638г. в своих «Беседах».Книга Галилея «Две
новые науки», выпущенная в 1638 году,
обнаруживает его стремления привести извест ные
ему методы анали за напряжений в логи ческую
систему. Она знаменует собой возникновение
науки о прочности, т.е. сопротивлении материалов.
Выводы, сделанные Галилеем, были весьма не
полными и ограниченными, и теория изгиба,
используемая в наше время, была создана в XVIII -
XIX в.в. Мариоттом, Бюльфингером, Бернулли,
Кулоном, Новье, Журавским.
В связи с развитием мореплавания Робертом
Гуком были поставлены первые, наиболее полные
опыты, по изучению деформаций. В 1660 году он
установил, он установил, а в 1678 году опубликовал
осн овной закон деформац ии упругих тел [2, c. 592].
Сущность этого закона состоит в том, что
удлинения этого закона состоит в том, что
удлинения пропорциональные их нагрузкам –
положение, в дальнейшем уточненное, являющееся
основой теории с опротивления материа лов.
Объяснение физи ческой сущности свойств
упругости Гук не дал.
Экспериментальные и теоретические
исследования Галилея и Гука в области растяжения
и изгиба продолжил и уточнил Мариотт.
Развитие прогрессивного в то время
капиталистичес кого способа произво дства
нуждалось такж е в горной и металлургической
промышленности и требовало развитие всех
отраслей науки. Разработка проблем выдвинутых
новым общественным строем привела в этот
период к расцвету точных наук, связанными с
именами Декарт а, Ньютона, Лейбница , Даламбера,
членов Российской Академии наук - М. В.
Ломоносова, О. В. Германа, Эйлера, Бернелли.
Первые русские работы, относящиеся к
сопротивлению материалов, были выполнены в
середине 18 столетия академиками Ломоносовым и
Эйлером.
Ло моносову принадлежит «рассуждение о
твер дости и жидкости тел», в котором он открывает
всеобщий закон сохранения материи. Ему также
принадлежат ценные мысли о сущности свойства
упругости, изложенные в работе «Попытка теории
упругой силы воздуха». Ломоносов создал также
приборы для испытания матер иалов - «инструмент
для раздавливания и сжимания тел» и «прибор для
исследования твердости камней и стекол».
Современник Ломоносова Эйлер, швейцарец
по происхождению, жил, творил и умер в России. В
числе многих он на писал и создал работ ы «о
распространении удара», «об устойчивости сжатых
стержней», «о конечных колебаниях стержней».
В начале 19 века особое развитие науки о
сопротивлении материалов получило во Франции,
где была создана политехническая школа, внесшая
бол ьшой вклад в науку. Навье, один из
руков одителей этой школы, опубликовал в 1826
году первый курс сопротивления материалов,
обобщивший все полученные ранее результаты и
внесший еще ряд ценных положений. К этому
времени отнесено опубликование трудов
Лагерьем а, создавшего испыта тельную машину на
растяжение.
Большой вклад вносит в этот период Сен -
Венан в математическую упругость. Он первым
исследовал точность рассуждений, лежащих в
основе теории изгиба.
Особенно мощным толчком к развитию
теоретических и экспери ментальных исследова ний
в области сопрот ивления материалов явилось
широкое развитие строительства железных дорог и
мостов в 19 веке. В 1824 году в связи со

28 American Scientific Journal № ( 32) / 20 19
строительством ряда висячих мостов под
руководством Ляме была создана и применена
первая русская маш ина по испытанию мат ериалов.
В 20 -х годах 19 века в Петербургском
институте инженеров путей сообщения впервые
было введено в России преподавание
сопротивления материалов.
В 1855 году опубликованы выдающиеся
работы русского инженера Д. И. Журавского,
впервы е в мире открывшего касательные
напряжен ия при изгибе и разработавшего их
теорию. Журавский проектировал и производил
работы по строительству моста через реку Веребье
(9 пролетов L=54м, с проезжей частью над
горизонтом воды b=51м). В конструкции этого
мост а Журавский пользова лся деревянными
балк ами, а также фермами.
Материал оказывал весьма слабое
сопротивление продольному срезыванию вдоль
волокон и Журавский сделал заключение, что
касательные напряжения имеют большое значение.
В Петербургском институте инж енеров путей
сообщен ия в 1853 году под р уководством
профессора П. И. Садко создана первая в России,
одна из лучших в мире, механическая лаборатория,
ставшая центром исследования прочности [3, c.
102] и образцом для создания ряда других
лабораторий. В 1873 году эта лаборатория
переходит в ведение русского инженера и ученого
Н. А. Белелюбского. Он первый применил в
мостостроении литое железо и разработал его
сортамент. Ему также принадлежит разработка
теории косых (главных) напряжений при изгибе
(1890 г.) и п ервого русского курс а строительной
механ ики (1885 г.). Белелюбский Н. А. создал
первую научную школу по изучению механических
свойств материалов.
В 1895 году А. Г. Гагарин создал
замечательную машину, получившую в 1905 году
премию на международной выставке и
применяемую до си х пор.
Широко известны работы Ф. С. Ясинского по
исследованию продольного изгиба в упругой и
особенно пластичной стадиях.
Большую известность получили работы С. П.
Тимошенко, давшего ряд приближенных методов
решения важнейших задач прик ладной теории
упруго сти и создавшего в 1 914 -1916 годам куры
сопротивления материалов и теории упругости.
К началу 20 века были созданы основы учения
о сопротивлении материалов и теории упругости.
Усложнение расчетных схем привело к
необходимости тщательной экспериментальной
проверке аналитически х решений в области
сопротивления материалов.
Ярчайшей страницей в отечественной и
мировой науке является советский этап в развитии
механики твердого деформируемого тела.
Основное направление в развитии сопротивления
материалов в этот п ериод характеризуетс я
широким приспособлением и применением к
расчетам деталей машин работ из области теории
упругости [4, c. 327] и строительной механики. Эти
работы получили развитие благодаря трудам
многих научных работников и инжене ров в связи с
расшир ением и совершенство ванием
математического аппарата и уточнением
представлений о физико -механических свойствах
материалов.
Серьезный вклад в дело совершенствования
сопротивления материалов и методов расчета на
прочность, жесткость и уст ойчивость внесен ряд ом
известных отечест венных ученых (А. Н. Динник,
М. М. Филоненко -Бородич, Н. И. Безухов, Е. В.
Бернштейн, А. А. Илюшин, В. З. Власов и другие).
Большие успехи достигнуты и в
экспериментальном изучении физико -
механических свойств материа лов. Следует
отметит ь лаборатории П. К. Худякова, И. П.
Прокофиева, ЦНИИТ МАШ, ЦИАМ АНСССР по
исследованию материалов, применяемых в
сельскохозяйственном машиностроении.
Разработаны новые методы испытаний материалов,
определения деформации и напряжений,
исследования их распре деления.
Советским ученым принадлежит честь
создания целой области науки о сопротивлении
материалов – теории сложной изгибо -крутильной
деформации стержней и оболочек.
Законченную теорию расчета на прочность,
устойчивость и колебания тонкостенных стержней
и оболочек дал В. З. Власов, А. А. Уманским
разработаны методы расчета тонкостенных
стержн ей с замкнутым контуром поперечного
сечения и с криволинейной осью. Теорию сло жных
деформаций стержней и оболочек продолжат
развивать другие советские ученые.
Безуслов но, как во всякой науке, в
сопротивлении материалов имеется неисчерпаемое
количество еще не решенных вопросов,
нерешенных задач, решение которых совместных
усилий учен ых всех стран.

Список литературы:
1. Феодосьев В.И. Сопротивление
материалов: Учеб. для вуз ов. - 10 -е издание,
перераб. и доп. - М.: Изд -во МГТУ им.
Н.Э.Баумана, 1999.
2. Беляев Н.М. Сопротивление материалов: -
14 -е издание. - М.: Изд -во "Наука", 1965.
3. Партон В.З. Механика разрушения: От
теории к практике. -М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат.
лит., 1990. (Пробл. науки и техн. прогресса). -ISBN
5-02 -014287 -5
4. Л.М.Качанов. Основы механики
разрушения, Главная редакция физико -
математической литературы изд -ва "Наука", 1974