КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ «СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ» КАК НАУКИ (18-20)

18 Националь ная ассоциация ученых (НАУ) # 51, 20 20
КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ РАЗВИ ТИЯ «СОПРОТИВЛЕНИЯ
МАТЕРИАЛО В» КА К НАУКИ

Евлахова Елена Юрьевна
Магистрант кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов,
Донской государственный технический университет,
Ростов -на-Дону ,
Россия

A BRIEF HISTO RICAL OVERVIEW OF TH E HISTORY OF "RESIST ANCE OF MATERIALS"
AS A SCIE NC E

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

Аннотация
В данной обзорной статье пред ставлена историческая справка о деятельностей учёных со времён
антич но сти до наших дней. Произведён анализ их деятельности в сфере развития науки о сопротивлении
материалов. В актуальности проблемы не стоит сомневаться, так как при проектировании сооружени й и
машин инженеру приход ится выбирать материал и поперечные размеры для каждого элемент а
конструкции так, чтобы он вполне надежно, без риска разрушиться или исказить свою форму,
сопротивляясь действию внешних сил, передающихся на него от соседних частей к онструкции, т.е. чтобы
была обеспечена нормальная работа этого элеме нта. Основания для п равильного решения этой задачи дает
инженеру наука о сопротивлении материалов.
Abstract
This review article presents historical information about the activities of sci entists from antiquity to the
present day. The analysis of their act ivi ty in the field of development of science about resistance of materials is
made. The relevance o f the problem should not be doubted, since in the design of structures and machines, the
engineer has to choose the material and transverse dimensions for ea ch element of the structure so that it is quite
reliable, without the risk of collapse or distort i ts shape, resisting the action of external forces transmitted to it from
neighboring part s of the structure, i.e., to ensure the normal operation of this ele men t. The basis for the correct
solution of this problem gives the engineer the science of the resi stance of materials.
Ключевые слова : сопротивление материалов ; работа конструкций ; жёстк ость ; устойчивость ;
пластичность ; наука.
Key words : resistance of ma ter ials ; work of structures ; rigidity ; stability ; plasticity ; science.

Эта наука изучает поведение различных
материалов при действии на них сил и указывает,
как подобрать для каждого элеме нта конструкции
надлежащий материал и поперечные размеры, при
услови и полной надежности работы и на ибольшей
конструкции.
Иногда приходится иметь видоизмененн ую
задачу – проверять достаточность уже
запроектированных или существующих
конструкций. Требования надежности и
наибольшей экономии противоречат друг другу.
Первое обы чно ведет к увеличению расхода
материала, второе же требует снижения этих
расходов. Это п ротиворечие является важнейшим
элементом научно й методики, обуславливающей
развитие сопротивления м атериалов.
Часто наступает момент, когда существующие
материалы и ме тоды проверки прочности не в
состоянии удовлетворить потр ебностям практики,
стоящих на оч ереди решения новых задач (больших
скоростей в технике, ракетостроении, перекрытии
больших пролетов и др.) Тогда начинаются поиски
новых материалов, исследования их св ойств,
улучшения и создания нов ых методов расчета и
проектирования.
Прогресс науки о сопр отивлении материалов
должен поспевать за общим прогрессом техники. В
некоторых случаях инженеру, по мимо основных
требований надежности и наибольшей экономии,
приходитс я при изготовлении конструкции
удовлетворять и другим условиям. Например,
требованиям быс троты постройки (при
восстановлении разрушенных сооружений),
минимального веса (при конструировани и
самолетов) и т.п. Эти обстоятельства также
отражаются на выборе раз меров и форм частей
конс трукции. Коротко можно сформулировать
определение науки о сопрот ивлении материалов
следующим образом:
Сопротивление материалов [1, c. 37] есть
наука, изучающая деф ормации упругих тел под
действием внешних сил с целью установления
элементарных расчетных приемов для
использова ния прочности, жесткости и
устойчивости элеме нтов конструкций и
сооружений.

Национальная ассоциация ученых (НАУ) # 51, 20 20 19
Уже в те отдаленные времена, когда людям
пришлось заняться строитель ством, они убедились
в необходимости располагать сведениями о
сопрот ивлении материалов, на основе которых
можно было бы познать надежные размеры частей
соору жений. Еще в древней Греции был внесен
крупный вклад в дело развития строительного
искусства. Они р азработали статику, лежащую в
основе механики материалов. Архимед в 2 87-212г.
до н.э. дал строгое доказательство условий
равновесия рычага и указал методы от ыскания
центров тяжести. Широкий размах получило
строительство у римлян не только домов и храмов,
но также мостов и фортификационных
сооружений. Они очень часто использ овали арки
(некоторые из них с уществуют и в настоящее
время).
Эпоха возрождения принесла с собой
оживленный интерес к науке. Появились отличные
мастера в области строительного искусства. Одним
из таких представителей эпохи Возрождения
явился Леонардо -да-Ви нчи (1452 -1519г.) Он
экспериментировал, изучал прочность
строительных материалов, иссле довал балки на
изгиб, а также сопротивления колонн. Он указал,
что их несущая способность обратно
пропорциональна длина, но находится в прямом
отношении к площади их поп еречного сечения.
Первые попытки расчета безопасности
размеров элементов сооружений ан алитическим
путем к XVII веку. Раньше обходились без
расчетов. Специалисты -ремесленники строили
соо ружения с большими запасами прочности и.
следовательно, с громадной за трато й материалов,
времени и труда. После многих попыток,
сопровождавшихся в ряде случаев катастрофами,
создава лись более или менее удачные сооружения.
Каждое удачное сооружение сл ужило дальне йшим
образцом.
XV II век с бурным развитием мирового
обмена, вел икими путешествиями и открытиями в
поисках и сточников сырья и рынков сбыта,
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 копи рование не помогало, подпоры
ломались, суда разваливались от собственного веса
и тонули. Галилео Галилей, великий ученый того
времени, руководивший п остройкой кораблей в
Венецианско м арсенале, не мог ограничиться
только общением накопленного опыта. Он должен
был стать на путь эксперимента льного изучения
прочности брусьев на растяжение, сжатие и изгиб,
а затем и теоретического обобщения, результатов
опыта. Результаты этих работ Галил ей опубликовал
в 1638г. в своих «Беседах». Книга Галилея «Две
новые наук и», выпущенная в 1638 году,
обнаруживает его стремления привести известные
ему методы анализа напряжений в ло гическую
систему. Она знаменует собой возникновение
науки о прочности, т.е. сопротивлении материалов.
Выводы, сделанные Галилеем, были весьма не
по лными и ограниченными , и теория изгиба,
используемая в наше время, была создана в XVIII -
XIX в.в. Мариоттом, Б юльфингером, Бернулли,
Кулоном, Новье, Журавским.
В связи с развитием мореп лавания Робертом
Гуком бы ли поставлены первые, наиболее полные
опыты, по изучению деформаций. В 1660 году он
установил, он установил, а в 1678 году опубликовал
основной закон деформ ации упругих тел [2, c. 592] .
Сущность этого закона состоит в том, что
удли нения этого закона состоит в том, что
удлинения пропорциональные их нагр узкам –
положение, в даль нейшем уточненное, являющееся
основой теории сопротивления материалов.
Объяснение физической сущности свойств
упругости Гук не дал.
Экспериментальные и теорети ческие
исследования Галилея и Гука в области растяжения
и изгиба продолж ил и уточнил Мариотт .
Развитие прогрессивного в то время
капиталистического способа производства
нуждалось также в горной и металлургической
промышленности и требовало развитие всех
отраслей науки. Разработка проблем выдвинутых
новым общественным строем пр ивела в этот
пер иод к расцвету точных наук, связанными с
именами Декарта, Ньютона, Лейбница, Дал амбера,
членов Российской Академии наук - М. В.
Ломоносова, О. В. Германа, Эйлера, Берне лли.
Первые русские работы, относящиеся к
сопрот ивлению материалов, были выполнены в
середине 18 столетия академиками Ломоносовым и
Эйлером.
Ломоносову принадлежит «рас суждение о
твердости и жидкости тел», в котором он открывает
всеобщий закон сохранения м атерии. Ему также
принадлежат ценные мысли о сущности свойства
упругости , изложенные в р аботе «Попытка теории
упругой силы воздуха». Ломоносов создал также
приборы для испытания материалов - «инструмент
для раздавливания и сжимания тел» и «прибор для
иссле дован ия твердости камней и стекол ».
Современник Ломоносова Эйлер, швейца рец
по происхождению, жил, творил и умер в России. В
числе многих он написал и создал работы «о
распространении удара», «об устойчивости сжатых
стержней», «о конечных колебаниях стержн ей».
В начале 19 века особое развитие науки о
сопротивлении материалов п олучило во Франции,
где была создана политехническая школа, внесшая
большой вклад в науку. Навье , один из
руководителей этой школы, опубликовал в 1826
году первый курс сопротивления ма териалов,
обобщивший все полученные ранее результаты и
внесший еще ряд ц енных положений. К этому
времени отнес ено опубликование трудов
Лагерьема, создавшего испытательн ую машину на
растяжение.
Большой вклад вносит в этот период Сен -
Венан в математическую у пругость. Он первым
исследовал точность рассуждений, лежащих в
основе те ории изги ба.

20 Националь ная ассоциация ученых (НАУ) # 51, 20 20
Особенно мощным толчком к развитию
теоретических и экспериментальных исследований
в области сопротивления материалов явилось
широкое развитие строительства железных дорог и
мостов в 19 веке. В 1824 году в связи со
строительством ряда висячих м остов под
руково дством Ляме была создана и применена
первая русская машина по испытанию материал ов.
В 20 -х годах 19 века в Петербургском
институте инженеров путей сообщения впервые
было введено в России преподавание
сопротивления материалов.
В 1855 году оп убликованы выд ающиеся
работы русского инженера Д. И. Журавского,
впервые в мире открывшего касат ельн ые
напряжения при изгибе и разработавшего их
теорию. Журавский проектировал и производил
работы по строительству моста через реку Веребье
(9 пролетов L=54м, с пр оезжей частью над
горизонтом воды b=51м). В конструкции этого
моста Журавский пользовался д ерев янными
балками, а также фермами.
Материал оказывал весьма слабое
сопротивление продольному срезыванию вдоль
волокон и Журавский сделал заключение, что
касат ельные напряжения имеют большое значение.
В Петербургском институте инженеров путей
сообщения в 1853 году под руководством
профессора П. И. Садко создана первая в России,
одна из лучших в мире, механическая лаборатория,
ставшая центром исследования прочнос ти [3, c.
102] и образцом для создания ряда других
лабораторий. В 1873 году эта лаборатория
пере ходи т в ведение русского инженера и ученого
Н. А. Белелюбского. Он первый применил в
мостостроении литое железо и разработал его
сортамент. Ему также принадлежи т разработка
теории косых (главных) напряжений при изгибе
(1890 г.) и первого русского курса стр оите льной
механики (1885 г.). Белелюбский Н. А. создал
первую научную школу по изучению механических
свойств материалов.
В 1895 году А. Г. Гагарин создал
замеча тельную машину, получившую в 1905 году
премию на международной выставке и
применяемую до сих пор .
Ши роко 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 прикладной теории
упругости и соз давшего в 1914 -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 эксперим ентальной
провер ке а налитических решений в области
сопротивления материалов.
Ярчайшей страницей в отечественной и
мировой науке является советский этап в развитии
механики твер дого деформируемого тела.
Основное направление в развитии сопротивления
материалов в этот период хар актеризуется
широким приспособлением и применением к
расчетам деталей машин работ из области теории
упругости [4, c. 327] и строительной механики. Эти
работ ы получили развитие благодаря труда м
многих научных работников и инженеров в связи с
расширением и с овершенствованием
математического аппарата и уточнением
представлени й о физико -механических свойствах
материалов.
Серьезн ый вклад в дело совершенствования
сопротивления материалов и методов р асчета на
прочность, жесткость и устойчивость внесен рядом
извест ных отечественных ученых (А. Н. Динник,
М. М. Филоненко -Бородич, Н. И. Безухов, Е. В.
Бернштейн, А. А. Илюшин, В. З. Влас ов и другие).
Большие успехи достиг нуты и в
эксперимента льном изучении физико -
механических свойств материалов. Следует
отметить лаборат ории П. К. Худякова, И. П.
Прокофиева, ЦНИИТ МАШ, ЦИАМ АНСССР по
исследованию материалов, применяемых в
сельскохозяйственном м ашиностро ении.
Разработаны нов ые методы испытаний м атериалов,
определения деформации и напряжений,
исследования их распределения.
Советским ученым принадлежит честь
создания целой области науки о сопротивлении
материалов – теории сложной изгибо -крутильной
деформаци и стержней и оболочек .
Законченную теорию расчета на прочность,
устойчивость и колебания тонко стенных стержней
и оболочек дал В. З. Власов, А. А. Уманским
разработаны методы расчета тонкостенных
стержней с замкнутым контуром поперечного
сечения и с криволи нейной осью. Теорию с ложных
деформаций сте ржней и оболочек продолжат
развивать другие советские ученые.
Безусловно, как в о всякой науке, в
сопротивлении мате риалов имеется неисчерпаемое
количество еще не решенных вопросов,
нерешенных задач, решение которых совместных
усилий уч еных всех стран.

Список литературы:
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов:
Учеб. для вузов. - 10 -е издание, перераб. и доп. - М.:
Изд -во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999.
Беляев Н.М. Сопротивление материалов: - 14-
е издание. - М.: Изд -во "Наука", 1965.
Парто н 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
Л.М.Качанов . Основы механики разрушения,
Главная редакция физико -математической
литературы изд -ва "Наука", 1974