Вопросы прочности, т.е. основные вопросы, которые рассматривает наука о сопротивлении материалов, волновали людей с незапамятных времен. При возведении сооружений, при создании первых простейших механизмов и машин необходимо было добиваться их прочности. Эти вопросы решались путем интуиции и накапливаемого житейского опыта. Никаких записей того времени, свидетельствующих о ведении теоретических расчетов инженерных сооружений, не найдено, да и вряд ли они существовали.

Первые попытки рассчитать оптимальные размеры объекта, обеспечивающие его прочность, относятся к эпохе Возрождения. В записях Леонардо да Винчи (1452–1519) имеются некоторые сведения, относящиеся к выяснению прочности балок, колонн и проволоки. Творческие идеи этого талантливого естествоиспытателя, механика, художника сильно опережали ход развития научной мысли того времени и не находили теоретического подкрепления. В наши дни современные исследователи и ученые узнают в своих работах идеи, заложенные великим гением.

Создателем науки сопротивления материалов заслуженно и общепризнанно считается знаменитый итальянский ученый Галилео Галилей (1564–1642). Значительная часть его работ была посвящена решению задач о зависимости между размерами балок и стержней с нагрузками, которые могут выдержать эти элементы, не разрушаясь. Исследования и выводы Галилея опубликованы в его книге «Discorsi e Dimostrazioni matematiche» («Беседы и математические доказательства двух новых отраслей науки…», 1638, Лейден, Голландия). Эта книга была первым печатным трудом в области сопротивления материалов, поэтому с ее выходом и связывают начало истории развития этой науки.

В XVII–XVIII вв. развитию науки о сопротивлении материалов способствовало создание научных обществ, которые объединяли исследователей и ученых, проводивших эксперименты и находящих им теоретические подтверждения. В середине XVII в. такие общества возникли в Италии, Англии, Франции, а несколько позже – в Петербурге и Берлине. Они и явились первыми зачатками будущих академий наук. Издавая свои печатные труды, они способствовали распространению научных знаний.

В этот период было сделано много открытий, послуживших основами сопротивления материалов. С ними связаны имена таких выдающихся ученых, как Роберт Гук, установивший закон о прямой пропорциональности между нагрузкой и упругим удлинением при растяжении (1660 г.); Эдм Мариотт и Яков Бернулли, изучавшие вопросы изгиба балок и связь кривизны оси с жесткостью (2-я половина XVII в.). Леонард Эйлер и Жозеф Луи Лагранж занимались изучением продольного изгиба колонны (XVIII в.). Томас Юнг ввел понятие о модуле продольной упругости и определил его численное значение для ряда материалов, первым рассмотрел задачу о внецентренном растяжении-сжатии и о динамическом действии нагрузок (XIX в.).

К началу XIX в. были заложены основы науки о сопротивлении материалов и разрозненно рассмотрены виды воздействия сил на брус: растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб, кручение. Однако многое оставалось еще не выясненным, а иное, как было установлено впоследствии, оказалось неверным.

Французский инженер и ученый Луи Мари Анри Навье привел в систему все разрозненные сведения, многое исправил и дополнил своими исследованиями (конец XVIII – начало XIX в.). В отличие от своих предшественников, изучавших нагрузки, приводящие к разрушению, он признал наиболее правильным находить те значения нагрузок, до которых сооружения ведут себя упруго. Он установил точное положение нейтрального слоя в изгибаемой балке, дал правильное толкование жесткости, разработал метод решения статически неопределимых задач при растяжении-сжатии и изгибе, исследовал продольный изгиб при эксцентричном приложении сжимающей нагрузки, рассмотрел случаи совместного действия растяжения или сжатия с изгибом, изучил изгиб арок и пластин и др. В 1826 г. Навье издал курс сопротивления материалов, и эта книга была широко признана учеными многих стран на многие десятки лет.

Навье, а затем Коши явились основоположниками другой науки – теории упругости, которая дала возможность оценивать приближенные решения сопротивления материалов и установить границы их применимости.

Огюстен Луи Коши (в середине XIX в.) ввел понятие о напряжении, развил теорию напряженного состояния в точке, доказал, что закон Гука справедлив и для сдвига, дал решение задачи о кручении стержня узкого прямоугольного профиля.

Большой вклад в развитие сопротивления материалов и прикладной стороны теории упругости внес в XIX в. французский инженер Баре де Сен-Венан. Он дал точное решение задачи об изгибе балки и бруса малой кривизны, решил задачу по определению напряжений в балке, материал которой не следует закону Гука, нашел способ определения положения нейтральной линии при косом изгибе, определил метод расчета валов при совместном действии изгиба и кручения, разработал теорию удара и колебаний и положил начало теории пластичности.

В России начало XIX в. связано с широким развитием строительства промышленных и общественных зданий и путей сообщения. Для удовлетворения потребностей в специалистах технических направлений был открыт ряд учебных заведений, в которые на первых порах привлекались иностранные ученые. С 1820 по 1831 г. в Петербургском институте путей сообщения трудились выдающиеся французские инженеры Лямэ и Клапейрон. Их именам обязаны вопросы дальнейшего исследования напряженного состояния в точке, напряжений в цилиндрических и сферических оболочках и толстостенных трубах, расчеты многопролетных неразрезных балок. В 1852 г. была издана первая книга по теории упругости, написанная Лямэ. 

Формулы Лямэ получили практическое применение в области артиллерии благодаря работам русского ученого А. В. Гадолина (середина XIX в.), посвященным расчету на прочность орудийных стволов. А в конце XIX в. русский ученый Х. С. Головин впервые применил теорию упругости к определению напряжений в арках. Во второй половине XIX в. инженер-мостостроитель Д. И. Журавский завершил расчет балок на прочность, разработав теорию скалывающих касательных напряжений, и применил ее при проектировании деревянных конструкций при строительстве железной дороги между Петербургом и Москвой. 

Наряду с развитием теории совершенствовалась и техника эксперимента. Во многих странах открывались механические лаборатории и разрабатывалась специальная аппаратура для испытаний материалов с целью изучения их свойств. На основании проводимых разнообразных исследований и в России начали издаваться научные труды и книги по курсам сопротивления материалов. 

С начала XX в. роль русских ученых в сопротивлении материалов стала ведущей. Русским профессором С. П. Тимошенко были представлены решения многих сложных и важных в инженерной практике задач о прочности, устойчивости и колебаниях упругих систем. Им издан целый ряд трудов по сопротивлению материалов, строительной механике, теории упругости, устойчивости, расчету пластин и оболочек. В мировую науку прочно вошли работы Ф. С. Ясинского по вопросам устойчивости элементов конструкций, вызванные к жизни изучением причин разрушения некоторых мостов. Профессор Н. А. Белелюбский организовал и долго руководил крупнейшей лабораторией по испытанию материалов в Петербургском институте инженеров путей сообщения. Профессор И. Г. Бубнов явился основоположником современной науки о прочности корабля. Академик А. Н. Крылов, помимо дальнейшего развития задач о расчете корабля, известен также крупнейшими исследованиями в области динамических расчетов. Профессор Н. П. Пузыревский создал новую методику расчета балок на упругом основании. Из многочисленных трудов академика Б. Г. Галеркина достаточно упомянуть работы по развитию вариационных методов механики, общему решению пространственной задачи теории упругости и расчету плит, а также вопросов расчета балок на упругом основании. 

В советское время академик Н. М. Беляев занимался вопросами теории устойчивости сжатых стержней под действием переменных нагрузок, теории контактных напряжений, теории пластических деформаций, усталости, ползучести и релаксации напряжений. Академик А. Н. Динник опубликовал ряд крупных работ по устойчивости элементов конструкций. Профессор Н. М. Герсеванов плодотворно работал в области механики грунтов – науки, решающей задачи прочности и устойчивости оснований и фундаментов сооружений и машин. Профессора П. Ф. Папкович и Ю. А. Шиманский стали во главе школы ученых, занимающихся вопросами прочности кораблей. Профессор Н. Н. Давиденков создал совместно со своими учениками новую теорию, объясняющую причины разрушения материалов. Большое значение имеют его труды по вопросам динамической прочности и разрушения при ударе. Академик Н. И. Мусхелишвили развил современные методы теории функций комплексного переменного и теории сингулярных интегральных уравнений и применил их к решению ряда задач сопротивления материалов. Профессор В. З. Власов создал новую оригинальную теорию расчета тонкостенных оболочек и тонких стержней, имеющих широкое применение в различных конструкциях. 

Создание специальных лабораторий, оснащенных новейшим механическим оборудованием для проведения экспериментов, является особенностью настоящего времени. В век развития информационных технологий невозможно представить ведение точных инженерных расчетов без мощной поддержки электронной техники с разнообразным и многофункциональным программным обеспечением. Огромное внимание сейчас уделяется созданию новых высокопрочных материалов, композиционных и создаваемых на основе нанотехнологий. Открыты широкие возможности постановки любых научных экспериментов и решения практических задач благодаря инновационному подходу к их реализации.


Романенко, С. В. Сопротивление материалов : учебное пособие / С. В. Романенко ; Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Москва : Проспект, 2018. – 200 с. – URL: ucheb_posobie.pdf (дата обращения: 03.10.2025).