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奇闻异事

     

 1.单凭经验还是经过计算
     上一个世纪末,一位德国建筑师研究了大片地区的古埃及神庙遗迹,他测量了许多梁、板和下楣,并用近代的强度计算方法试作校核,发现所有这些构件的安全系数取值非常稳定,而且对天然石料这类性质变化较大的材料也采用了不大的安全系数3~4。这一结果是凭经验决定,还是作过某种计算呢?这在今天还是一个迷。
2.最早的材料力学实验课
     1838-1871年,魏斯巴赫(J.L.Weisbach)在德国弗赖贝格矿业学院担任力学和机械设计方面的教授,他很重视工程力学的讲授方法。据1868年一份刊物介绍,魏斯巴赫建立了一个实验室,让学生通过实验来证实静力学、动力学和材料力学的各项理论。当时的实验内容有固定的实心梁的弯曲、桁架模型、轴的扭转与弯曲的联合作用等。实验都是用木制的模型来进行的。为便于测量,模型的尺寸设计得当,能在不大的载荷下产生相当大的变形。从此开创了学生通过实验来学习材料力学的有效途径。
3.一段涉及哲学问题的论述
     《韩非子•亡征》说:“木之折也必通蠹(du,蛀虫),墙之坏也必通隙。然木虽蠹,无疾风不折;墙虽隙,无大雨不坏。”这段话既讨论了木折墙坏的原因,同时也涉及事物变化的内因和外因关系的哲学问题。《韩非子•解老》说:“凡理者,方圆、短长、粗靡、坚脆之分也。”坚,即坚固,强度高。脆,即脆弱,容易破坏。区别物体的坚脆,用今天的话讲,就是研究物体的强度问题。可见,《韩非子•亡征》已经把强度问题归入了万物的“理”之中了。
4.弯矩图的作用
     法国学者圣维南的老师纳维(H.Navier)在他的那本有关材料力学讲义的1826年第一版中,讨论了在简支架上求一段受均布载荷作用的变形问题。当计算最大应力时,他认为最大弯矩发生在分布载荷的合力处。对于一般情况(分布载荷对称时例外),这当然是错误的。铁木辛柯分析他出错的原因,认为是当时还未曾使用弯矩图的缘故。我们知道,弯矩图最先出现在1856年雷布赫恩(G.Rebhann)的《钢木结构理论》一书中,而用于确定最大弯矩位置的微分关系 ,是施韦德勒尔门(J.W.Schwedler)在1851年“桥梁的梁式理论”一文中首先给出的。
5.开尔文纠正了圣维南的一个错误
     非圆截面杆自由扭转时,凡在横截面上凸角顶端处切应力必定等于零。这点读者想必还记得。并且很容易用切应力互等定律予以证明。对于柱体扭转理论作出划时代贡献的圣维南却认为,无论是凸角还是凹角,角顶处的切应力都等于零。大家可以试试,看用切应力互等定律能否证明凹角处切应力也必定等于零。到1867年.开尔文(即汤姆孙)通过理论推导证明,在凹角的顶端处,切应力并非等于零,而是为无穷大!从而纠正了圣维南的一个错误。但是,在实际上切应力能达到无穷大吗?同学们不妨思考一下。