建筑材料的强度:达·芬奇

从幸存的列奥那多·达·芬奇的笔记手稿中,可知他对材料在应力下的性能进行过实验研究。他也许是最早超越古代和中世纪施工人员单纯按经验法则处理结构问题的做法而有所进步的人。列奥那多在他那几本被称为“MS.A”和《大手稿》(Codex Atl- anticus)的笔记(见 Ivor D.Hart:The Mechanical lnvestigationsof Leonardo da Vinci,1925)中讨论过一些这类问题,都是关于柱和梁的强度。

列奥那多认识到,由一群紧密的柱身构成的立柱所能承受的荷载要比这些柱身各自独立所能承受的荷载的总和大许多倍。他提出了一个证实这一点的实验。让一段竖直的铁丝下端固定,上端加上一个使它开始弯曲的荷载; 然后再把两根、四根等等数目的这种铁丝捆在一起,依次给它们加上使之开始弯曲的荷载;比较这些荷载。他似乎从这实验得出了这样的结论:一根高度给定的支柱的承载能力与其直径的立方成正比。列奥那多认为,给定截面积的支柱的承载能力与其高度成反比。他还尝试确定当支柱的高度和直径都变化时,其承载能力将如何变化(1757 年欧勒率先用数学方法来处理这一问题,但仍然很困难)。他还用实验比较了单根大木的梁和由多根同样大木束缚在一起而构成的梁的承载能力。在一例实验中,他发现梁的承载能力与组成它的大木数目成正比,看来他没能把那些大木很牢固地扣紧在一起,但是他正确地确定了,给定截面积的梁的承载能力与其跨度成反比,他还研究了为产生象给定的一段跨度的变位所需要的荷载如何随这跨度而变化。列奥那多的结果与现代的公式并不总是一致,但是我们应(468)当考虑到他使用的那些方法都很糙粗,而且他的笔记也带有未完成的性质。