结构物和机械由构件组成,组成结构物和机械的单个部分,统称为构件。
对构件在荷载作用下正常工作的要求:
Ⅰ. 具有足够的强度
Ⅱ. 具有足够的刚度
Ⅲ. 具有足够的稳定性要求
在满足上述强度、刚度和稳定性要求的同时,还须尽可能合理选用材料和降低材料消耗量,以节约投资,即解决安全与经济的矛盾。
构件的强度、刚度、稳定性问题与所用材料的力学性能有关。这些力学性能均需通过实验来测定。因此实验研究和理论分析同样重要。
封建社会以前,建筑物多以石料、木材等为主要的建筑材料。设计时大多凭经验或模仿的方法。但在古代建筑中已经体现出劳动人民对构件受力特点及材料力学性能的认识。如砖石结构做成拱桥,竹索做成悬索桥。矩形截面的木梁采用高宽比为3:2,是符合材料力学的基本原理的。
封建社会解体后,生产力得到了迅速的发展。单凭经验或模仿解决不了新问题。这一时期意大利科学家伽利略开辟了实验和理论结合的方法,英国科学家虎克提出了虎克定律。材料力学有了新的发展。
随着生产的发展,提出了减轻构件自重、减少材料消耗量的要求,推动了冶金工业的发展,高强度材料如钢、铝合金等成为主要的建筑材料。在保证强度条件的前提下材料尺寸减小了,而保证刚度要求成为新问题。细长杆受压又有稳定性问题。
生产进一步发展带来了更多新问题。构件在随时间变化的荷载下工作,或在高温环境工作,就要考虑更多的影响因素。