材料力学是力学的一个分支学科，也属固体力学之一。古代人不可能像近代科学那样对材料进行精密的实验和定量的数理分析，但他们在长期利用材料中对各种材料都有些深浅不同的经验知识。其中某些定量的经验发现，不仅反映了古人对材料物理性能掌握的深刻程度，而且也是近代材料力学的肇始。
(第一节 )《墨经》论材料性能与应力
《墨经》中有条文字对梁木和绳索的受力、变形作了分析记述。
《经下》：
负而不挠，说在胜。
《经说下》：
负衡木加重焉而不挠，极胜重也。右校交绳，无加焉而挠，极不胜重也。
这是一条试图说明梁木与绳索具有不同力学性质的文字《经说》以横木(即梁木)和绳索为例，比较了他们的不同性能：梁木加重而不挠，而交接在两根立柱之间的绳索，不加任何负载也会发生挠曲。加重而不挠的梁木，是因为它能胜任负载。《经下》说“负而不挠，说在胜”。
以现在的科学说法，梁木具有抵抗弯曲的能力；而绳索只能抵抗拉伸，不能抵抗弯曲。绳索具有柔性，平衡悬挂后会发生弛垂，有一定的弛垂度；梁木在其许用应力内可以抵抗载重力矩的作用，故不下垂，也无弛垂度。看来，墨家将材料抵抗弯曲的程度，或者，是否有弛垂和可见的弛垂度，称为“极”。
《墨经》还分析了材料或发绳的应力集中现象：
《经下》：
均之绝不，说在所均。
《经说下》：
均发均县轻而发绝，不均也。均，其绝也莫绝。
《经说》中所言之“发”，应当是发辫或发绳；或者，如同《说苑》所言，为“一缕”之发，而并非是一根毛发。
《经》文是一种适性定义。它论述的对象是包括发绳在内的所有材料。其意思是，材料本身的结构是否均匀，决定了该材料在受力作用时是否熠我。而《说》文以发绳为例，进一步阐明《经》文的适性定义。其意思是，人微言轻整体的发绳，因承载轻物而断绝，那么发绳的结构就是不均匀的；如果是均匀的，它就不会断绝。
《墨经》所以用发绳为例，大概因为其内部结构的均匀状况是可以显示给人看清的。发绳的另一个优点是，如果有众多毛发断裂或接连不牢，就容易产生应力集中，发“悬轻而发绝”的现象也易为人所理解。事实上，现代科学对于拉杆应力的计算已经把它看做是一股均匀的发绳，而且假设它是平均悬。
大约魏晋时期成书的《列子·汤问篇》在阐述其主张“均，天下之至理”时，曾引用了《墨经》中的这条文字。它不仅将《说》文中的标牒字“均”抄入其正文内，致使后人骓解其意，而且在“发均悬轻”后又衍一“重”字。虽然如此，历代学者对本条经文的解释却基本相同。晋人张湛在《列子》注中写道：
发甚微脆而至不绝者，至均故也。今所以绝者，犹轻重相倾，有不均处也。
“犹轻重相倾”一句特别有意义。它道出了不均之发在受外力作用时产生“应力集中”的现代科学观念。
战国时期公孙龙或许根据墨家以发引重并“其绝也莫绝”的思想，提出“发引千钧”之说。这当然是一种夸张的说法。公子牟又对公孙龙的话进一步作解释；他说：发引千钧，势至等也。”张湛又对这两句话注释说：
夫物之所以断绝者，必有不均之处。处处皆均，则不可断。故发虽细而得秤重物者，势至均故也。
以其至等之故，故不绝。绝则由于不等。故《墨子》谜有此说也。
古人在此所谓的“势”相当于今日的“应力”概念；“势至等”或“势至均”类似今日的应力均匀分布之意。当毛发不均匀时，这样的“势”就集中在某一或某几根工厂骊根发上了，因而出现了“势不等”，也即所谓“应力集中”。因此，发断裂了。
在此需要指出的是，任何材料才有一定的抗弯曲极限或抗拉伸的极限，其粗细程度或内部组织的均匀只能增加一定的极限量，中保证在这极限内安全。超出这个极限，材料被破坏或断裂。因此，“一发千钧”是不可能的。古人对于这种极限性未予以讨论。或许，还是墨家注意到了这一点。
(第二节 )材料强度的经验检验
《考工记·庐人》述及“试庐”一事，“庐”是弋戟一类长兵器本柄，“试庐”就是检查木柄强度的弯曲试验。该书写道：
凡试庐事：置而摇之，以眡其也；炙诸墙，以眡其桡之均也；横而摇之，以眡其劲也。
“眡”，古“视”字；“蜎”，原指虫豸之属的蠕动状态，借以形容木杆的摇棹之情；“炙”，此当桩或撑解。这里叙述了木杆的三种弯曲试验方法。第一，将木杆插立地上，用手横向摇动它，观察木杆的摇摆与弯同曲状态是否均匀；第二，将木杆撑在两堵墙之间，检查其弯曲变形是否均匀；第三(同第二)，从横向用力摇动它，察其能经受多大的力。通过这三种试验，可以经验地知道木杆的弯曲变形情况，甚至是否断裂，或者在“多大”(定性意义上)的力作用下而断裂。
《考工记·矢人》还叙述了以弯曲变形方法检查箭杆的强弱是否均匀。它写道：“桡之，以胝其鸿杀之称也。”按贾公彦室”的故事。自作聪明的虞庆要求工匠用生湿木材做新屋，并要求立即涂漆。工匠觉得此事不可，解释说：“夫材生则桡，涂濡则重。以桡任重，今虽成，久必坏。”这表明人们认识到弯曲变形的材料不能重载。《周易·大过》多次述及房屋大梁(即如若它往上挠，则房屋不致倒塌，因而平安大吉。《周易》所言强度或刚度弱，或者诸如两端细中间粗的不匀之状。据近代弯曲理论，变截面梁(两端截面比中央截面小)比等截面梁的弯曲变形要大。《周易》的作者们可能了解许多匠人的建筑经验，才写下(革)引而信之，欲其直也。信之而直，则取材正也。信之而枉，则是一方缓一方急也。若苟一方缓一方急，则及其用之也，必自急者先裂。若苟自急者先裂，则是以博为栈也。
“信”字同“伸”；“枉”同“弯”；“以博为饯”中，“博”是宽广之意，“栈”是狭小之意。“以博为饯”意为广狭不等。将皮革伸开，平整舒展为佳。若其广狭不等、翘曲不平，用力拉伸之后必有“缓急”之状，或松紧不一的现象。这样的皮革，用久之后，在其“急”或紧的地方会先断裂。用现在的话说，这种皮革吃力不均，或应力不匀。应力集中在紧急之处，因而断裂于此。《考工记·鲍人》表明古代人知道皮革断裂的道理。
(第三节 )材料的拼接与结构
在工程技术中，往往将小材拼接成大材料使用。而选用材糯及拼接方法是否得当，将对材料强度具有极大影响。《考工记·舆人》述及造车和车厢时，大、小材拼用以致小材先被破坏的情形。它写道：
凡居材，大与小无并。大倚小则推，引之则绝。
“凡居材”，即拼用与装接材料。“推”字同“摧”。郑玄注云：“并，偏邪相就也。用力之时，其大并于小者，小者强不堪，则摧也。其小并于大者，小者力不堪，则绝也。”郑玄从材料强弱程度、承受力之大小方面解释大小材“偏邪相就”、拼合使用，而导致小材先被破坏的道理。
明代庄元臣的《叔苴子·内篇》从结构整体上探讨了相同的问题。它写道：
譬之作室然，材木大小各异。小与小相得，斗室亦坚；大与大相配，广厦尤壮。若合抱之梁，拱把之柱，则岌岌乎不支，不均故也。故造室有工拙，则有坚脆成毁之殊。
由此看来，大材与小材不相称(“不均”)，如梁大柱小，受寸1不均，容易导致房屋破坏。小柱不能支大栋梁。因此说，“屋大柱小，可为寒心”。
为了解决材料来源问题，古代人创造了“拼合柱”，即将几根小木柱拼接成大柱。虽材料大小有别，但其曲直、纹理应大致相同，这样拼接材料才有一定强度。李诫《营造法式》中也有多种拼合柱图例。这些拼合柱都具有比拼接前各小木柱更大的强度与刚度。
屋柱在材料力学上可以看成是压杆，拼合柱是以增大压杆来提高强度与刚度。长兵器的木柄也是压杆，选用不同形状的木柄既可以满足不同功能的兵器需要，也可以增加其强度与刚度。
《考工记·庐人》指出：“凡兵，句兵欲无弹，刺兵欲无蜗，是故句兵椑，刺兵抟。”郑玄注：“句兵，戈戟属。刺兵，矛属。”戈、戟用于钩击，不宜转动，因此“椑”形(扁圆形，类似椭圆截面)便于掌握方向，防止偏转，又可获得较大抗弯截面系数和轴转矩。矛类直刺，不宜弯，圆形截面使其各方向横向约束相同，强度与刚度也相等。
在材料接合成构架时，古代人也有许多经验。春秋战国之际，制造车轮的工人总结了辐条与车毂的接合尺寸比例。《考工记·轮人》写道：
凡辐，量其凿深以为辐广。辐广而凿浅，则是以大杌，虽有良工，莫之能固。凿深而辐小，则是固有余而强不足也。
这就是说，车轮若要坚固、强度足够，则辐条的宽度应与其插入车贽内的深摩相等。
古工人还非常重视构件的断裂问题。我们知道，构件的承载能力是有限的。超过这个限度，构件有被折断之司能。《周易·系辞下》释鼎卦凶象，指出“鼎折足，覆公锯悚，其形渥”由于鼎足“力少而任重”，“不胜其任”所致。《抱朴于·外篇·知止》说，“辕弱折于载重”，其道理相同。北开刘昼在其著《刘子·均任》中述及的器物或材料及其任重之关系是颇有意义的。他写道：
器有宽隘，量有巨细，材有大小，则任基轻重所外之分，未可乘也。是以万硕之鼎，不可满以盂水；一钧之钟，不可容于泉流；十围之木，不可负于广厦。何者？小非大之量，大非小之器，重非轻之任，轻非重之制也。以大量小，必有枉分之失；以小容大，则致倾溢之患；以重外轻，必有伤折之过；以轻载重，则致压覆之害。
在这里，刘昼有理地指出了以“榛棘”作柱造成“伤折”、“压覆”即断裂的危险。
很有趣的是，在人们注意到材料断裂的同时，他们又利用了这种断裂现象。早在商代，专职占卜的巫师曾有丰富的灼甲骨致裂的经验。它被一力学史家看做近代断裂力学的肇始。战国时李冰开凿都江堰，东汉虞羽打通西汉水（嘉陵江上游）航运河道，都曾用火烧水漓巨石使之断裂易凿的方法。这种方法可能源泉于原始社会，明代人称它为“烧石易凿法”、“烧爆法”。这也表明古代人对热应力的认识和利用。
在材料和结构力学中，古代人知道，增加约束可以提高结构的强度和刚度。宋代沈括在《梦溪笔谈》中记下了这样一段文字：
钱氏据两浙时，于杭州梵天寺建一木塔。方两三级，钱帅登之，患其塔动。匠师云：“未布瓦，上轻，故如此。”
乃以瓦布之，而动如初。无可奈何，密使其妻见喻皓之妻，赂以金钗，问塔动之因。皓笑日：“此易耳。但逐层布板讫，便实钉之，则不动矣。”匠师如其言，塔逐定。盖钉板上下弥束，六幕相联如胺箧。人履其板，六幕相持，自不能动。人皆伏其精练。
喻皓所言“布板”、“实钉”，沈括评述中所谓“盖钉板上下弥束，六幕相联如脑箧”，表明人们认识到增加结构各部分的相互约束可以提高其强度和刚度。所谓“弥束”，今“约束”是也。“约束”一词及其物理意义是中国人最早提出来的。在西方，荷兰工程师斯台芬(sinlon stevin，1548—1620)于1608年在研究滑轮系统时，初次萌生了约束的概念。18世纪末，法国数学家傅里叶才将约束概念引进分析力学之中。
(第四节 )弹性变形与弹性定律
诸如竹弓、弹弓、箭弓一类利用了材料的弹性形变性能的工具，为古代人所熟悉。随着金属冶炼技术的提高，沈括所描写的一种剑的弹性变形颇为令人赞叹。他说，该剑“用力屈之如钩，纵之铿然有声，复直如弦”；他又见一剑，“可以屈置盒中，纵之复直”。他因此相信西晋文学家张景阳论剑所赞扬的上等好剑：“若其灵宝，则舒屈无方。”。另一西晋文学家刘琨也曾疆美百炼钢说：“何意百炼钢，化为绕指柔。”。这些描写中所涉及的剑或钢，犹如今日钢制弹簧卷尺。可见，金属的弹性变形亦是古代人熟悉的东西。
古代人还发现了蚕丝的拉伸弹性。宋应星在记述丝绸工人连接断丝时写道：“接连断丝，一扯即长数寸。打结之后，依还原度。此丝本质自具之妙也。”宋应星将蚕丝的拉伸弹性归之为“此丝本质自具之妙”，是相当合理的。
古代人以“缕悬法”悬吊指南针，实则利用了蚕丝的扭转弹性。沈括在其著《梦溪笔谈》中对此记述颇详。18世纪80年代初，米切尔和库仑(1736—1806)各自独立地发明了以毛发、蚕丝和金属丝悬吊的扭秤。中国古代的“缕悬法”可以看做是近代扭秤一类科学仪器的悬挂方法之肇始。它们都利用了某些物质所具有的扭转弹性。
值得指出的是，在唐代段成式《酉阳杂俎·前集·诡习》中已有“弹力”一词。很可惜的是，早在春秋战国时期，人们已制造了弹簧，包括金属螺旋弹簧和盘簧，但它们只是狩猎工具中弓箭的一种附件而已。汉以后并未发展成为实用的机械或机械部件。
中国人发现弹性定律并非在弹簧上，而是在弓箭上发现的。弓箭制作之后，要测量其弓力大小，以便将弓配给不同武士或兵士使用。《考工记·弓人》记下宫廷作坊制度中，关于弓箭要求“量其力，有参均”的规定。经过长期反复的测量，汉代郑玄在注《考工记》时终于记载了弓的弹性规律。他写道：
参均者，谓若干胜一石，加角而胜二石，被筋而胜三石，引之中三尺。假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺，故书“胜”。
唐代贾公彦又对郑玄注语疏解道：
此言谓弓未成时、干未有角，称之胜一石；后又安角，胜二石；后更被筋，称之即胜三石。“引之中三尺”者，此据干、角、筋三者具总，称物三石，得三尺。若据初空干时，称物一石，亦三尺；更加角，称物二石，亦三尺；又被筋，称物三石，亦三尺。郑又云“假令弓力胜三石，引之中三尺”者，此即三石力弓也。必知弓力三石者，当“弛其弦，以绳缓擐之”者，谓不张之，别以一条绳系两箫，乃加物一石张一尺，二石张二尺，三石张三尺。
这砦引文中的“干”，指弓干，一般以竹片制成。“角”，是牛角，紧贴在竹片外，作为弓干的复合材料之一。“筋”是牛筋，紧贴角外，也是弓干的复合材料之一。弓干上还有胶、丝、漆，以加固弓千结构。在这里，郑玄述及测量弓干刚度时“每加物一石，则张一尺”；贾公彦更清楚地表述为“加物一石张一尺，二石张二尺，三石张三尺”，这些说法所表达的物理意义正是弓干形变量与其外力成线性比例，也就是平常所说的胡克定律。
英国科学家胡克从1660年起实验了螺旋弹簧、盘簧、金属丝等弹性体，发现了其中弹性规律，他写道：
如果一个单位重量的重体把螺旋丝拉伸7某一个长度单位，那么二个重量单位的重体就能将它拉伸二个长度单位，三个重量单位的重体就能将它拉伸三个长度单位，如此类推。
胡克不仅在其实验材料中作“如此类推”，而且还将这规律推广到“所有带弹性的其他物体之中，诸如金属、木料、石块、干土、毛发、兽角、蚕丝、骨骼、肌肉、玻璃等等”，但其弹性规律的表述形式和内容却比郑玄晚了近1500年。
古代人如何测量弓弩的弹力？据文献记载，有两种方法。一是明代宋应星的记述；一是更早时候，即宋代初年的有关记载。宋应星在《天工开物·佳兵·弧矢》中写道：
凡试弓力，以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少。
宋应星将此过程称为“试弓定力”，并图画示之。宋应星的画图与文字说明是古代测量弓弹力的方法之一。只是图画中尚未画出“以足踏弦”的情景。严格说来，这种测量方法未曾计及弓高(从弓弦到弓干中央的垂直距离)数值，加之弓体本身的非几何线性，因此要得到弹性定律会有些困难。
