材料力学论文

力学美学机械工程与材料能源学部摘要：一件好的力学作品，它的背后都有美学的特性，力学与美学的结合，才能创造出传世的佳作。1序言：上课的时候，王老师讲的一件事情，我记忆很深。在大连有一座力学老师设计的桥梁，姑且不谈它的力学特性与坚固程度怎样，单从外貌上看，它就像没有建完一样，很不美观。正文：王老师当时说过一句话，“如果力学家，又同时是美学家、艺术家，你让其他艺术家怎么生存。”当时的我知道，那只是王老师的一句玩笑话，也只是听后一笑了之，但过后想想，好像不是那么回事。材料力学(mechanicsofmaterials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。每次听到材料力学这几个字，许多人理所应当的联想到了埋头做题、厚厚的眼眼镜，自然而然的想到了理工科的阳盛阴衰……可是学习材料力学的人就一定应该不解风情吗，我不这么认为，从古至今，有力学与美学巧妙结合的奇迹，从举世闻名的赵州桥，到震惊国人的南京长江大桥;从巍峨高崇的天宁寺凌霄塔，到自然独特的“鸟巢”，我们知道，人类不仅要生存，更要生活，不仅要吃饱穿暖，更要懂得享受。马克思说：“人还按照美的规律来创造。”美学，它应该就是指导人们按照美的规律来改造客观世界与主观世界的科学，历史上的人们正是按照美的规律来处理许多力学问题的。我国古代就有优秀的范例。以举世闻名的河北省赵县的赵州桥作为例子。该桥为李春创建于隋大业初年（公元605年左右），是一座空腹式的圆弧形石拱桥，净跨37.02米，宽9米，拱矢高度7.23米。在拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪和增加美观。它的设计构思和艺术造型可说是达到了力学和美学高度的和谐统一。无怪乎唐人就曾有“望之如初月出云，长虹饮涧”的赞美。拱桥的结构可说是充分考虑了美而又符合力学的要求，例如选用圆弧或二次抛物线这类优美的曲作为合理拱轴，它既美而又满足“在竖向均布荷载作用下拱轴线各截面的弯矩和剪力均为零，即只有轴向压力”的要求。拱桥是桥梁中最能体现美的一种桥型。拱桥态似彩虹，以主拱圈优美的弧线显示了其固有的曲线美，使拱桥具有活泼、优美、流畅的特点，同时又不失力度感。多孔连拱桥由于主拱圈的重复出现或按一定规律变化，可呈现出连续或渐变的韵律和节奏感，使美丽的桥梁看上去如无声而美妙的音乐。拱桥的这种曲线结构形式同时也获得了良好的力学效果。在竖向力作用下，主拱的曲线形式使拱桥产生了区别于梁式结构的拱脚水平推力。正是这个水平推力，使拱内产生了轴向压力，从而大大减小了拱圈截面的弯矩。与受弯梁相比，截面上的应力分布将更为均匀。故拱桥结构可充分利用主拱的材料抗压强度，使跨越能力增大。另外，主拱及腹拱的曲线造型还可以有效排泄水流，减轻洪水对桥梁的破坏作用；腹拱的设置又可进一步减轻结构自重，增强桥梁跨越能力。除了拱桥以外，桥梁结构中的力学和美学还体现在其他结构形式中。以在城市桥梁中发挥重要角色的斜拉桥为例。斜拉桥以其索塔和拉索等构件的多种构造形式，为城市增添了无限魅力，成为一座城市或一个时代的标志，一个时代的人文景观。从拉索索距来看，目前斜拉桥都趋向于索面内多根拉索紧密排列，即采用密索体系。多根拉索在索面内的布置形式可采用竖琴形、辐射形及扇形，从远处看索面犹似薄纱，近看纤细而有力。通过拉索有规律的排列，给人以斜向向上的力动感和强烈的节奏感；与水平刚劲的主梁和挺拔高耸的索塔相比，又显出它的轻巧柔美。力学、美学，一个优秀的桥梁艺术家，总会找到二者之间最好的切入点。一件流芳百世的桥梁艺术品，将是力学和美学的完美结合。材料力学的课程虽然结束了，但王老师留给我们的思考还很多，我们会努力，努力让自己不仅有一双创造的双手，更有一双发现美的眼睛，让一件件流芳的“力学艺术品”在我们手中得以实现。参考文献：王守新《材料力学》大连理工大学出版社侯幼彬《中国建筑美学》中国建筑工业出版社王振富《建筑美学笔记》百花文艺出版社黄梦平李晋栓《中国赵州桥》上海科学技术出版社