工程力学的应用与发展(论文)
工程力学的应用与新技术

工程力学的应用与新技术工程力学是一门研究物体运动与变形规律的基础学科,广泛应用于众多领域,例如建筑、航空、航天、机械等工程领域。
随着科技的进步,新的工程力学技术不断涌现,为各行各业的发展提供了强有力的支撑。
本文将从工程力学的应用角度探讨其与新技术的结合,以及其在现实生活中的重要性和前景。
一、工程力学在建筑领域的应用建筑工程是工程力学的重要应用领域之一。
工程力学的理论及方法可以用来研究各种材料的力学特性,设计建筑的各种结构,评估建筑的安全性等。
例如,钢结构是近年来广泛应用于高层建筑中的一种建筑结构,其经过工程力学分析后具有强度高,抗震能力强,耐久性好等特点。
同时,利用计算机模拟技术,可以在设计阶段尽可能地减小误差和风险,为工程的施工提供有效的保障。
二、工程力学在航空航天领域的应用航空航天工程领域同样是工程力学的广泛应用领域。
在船舶、飞行器制造等领域,工程力学理论被广泛应用于设计、建模和预测结构的动态响应等。
同时,利用模拟技术和虚拟现实技术可以对飞行器进行全面的测试,提高其设计的可靠性和精度。
三、工程力学在机械工程领域的应用机械工程领域也是工程力学的主要应用领域。
在设计和制造机械时,需要综合考虑力学、材料学、动力学、流体力学等多方面因素。
利用自适应控制和相应的自动化工程技术,可以实现高效的机械生产,降低成本和提高生产效率。
四、工程力学技术的新发展和新技术随着数据分析和计算机技术的不断发展,工程力学技术也不断更新。
例如,在工程设计实践中,基于多物理场的仿真技术,可以实现物理过程的瞬态仿真和多物理过程耦合的仿真,大幅提升工程分析预测的准确性和效率。
在智慧城市建设或者城市管理中,人工智能技术在工程力学中得到广泛应用,例如对于恶劣天气的预报和应对等问题,现代信息技术与工程力学的结合也具有广阔的应用前景。
五、工程力学在现实生活中的意义综合所有应用领域和技术的发展趋势,工程力学在现实生活中显得尤为重要和必要。
它是许多社会领域的重要支柱之一,例如建筑、交通、能源、医疗等领域。
工程力学的发展与展望

工程力学的发展与展望工程力学是一门研究力学原理在工程领域中应用的学科,研究对象包括力学基本原理、结构力学、固体力学、流体力学等内容。
随着科学技术的不断发展和工程实践的深入,工程力学也在不断进步和发展,从传统的力学原理应用到现代工程问题的研究,展望未来,工程力学的发展将呈现以下几个方面的趋势。
工程力学将越来越注重多学科的交叉与融合。
传统的工程力学只注重对力学原理的运用和研究,而在今后的发展中,工程力学将不仅仅是力学领域的研究,还将与其他学科(如材料学、电子学、计算机科学等)结合,形成新的工科交叉学科,进一步完善工程力学理论体系,并为解决复杂的工程问题提供有力的支撑。
工程力学将更加注重高效计算和模拟。
随着计算机技术的飞速发展,工程力学研究中的计算方法和仿真技术将逐渐成为主要的研究手段。
工程力学研究者将采用高效的数学模型、算法和计算工具,结合实际工程参数和大规模计算能力,进行精确的仿真计算,以提高工程设计和分析的准确性和效率。
工程力学将面临更大的挑战和需求。
随着社会经济的发展和人类文明的进步,人们对工程的要求也越来越高。
而工程力学作为解决实际工程问题的重要学科,在面对复杂和多样化的工程需求时,也将面临更大的挑战。
这就要求工程力学不仅要注重理论研究,还要加强与实际工程的结合,解决实际问题,为社会发展和人类福祉作出更大的贡献。
工程力学的发展还将更加注重可持续性和人道主义。
随着全球环境和资源问题的日益突出,工程领域也在不断推动可持续发展的理念和技术。
工程力学将与可持续发展理念紧密结合,致力于研究和开发环保型材料、节能技术和高效工程设计方法等,以减少对自然资源的消耗和环境的破坏。
工程力学也将关注灾害防治、救援和人道主义工程,为保护人类生命和提高生活质量做出更大的努力。
工程力学的发展与展望

工程力学的发展与展望工程力学是研究物体在外力作用下的运动和变形规律的一门学科,是工程学的基础学科之一。
它主要研究受力物体的内力分布、应力和应变的计算以及物体的变形规律等。
随着工程领域的不断发展和需求的提高,工程力学也在不断的演变和壮大,成为支撑现代工程科学和技术的重要学科之一。
本文将对工程力学的发展历程进行简要回顾,并对未来的发展进行展望。
一、工程力学的发展历程工程力学的发展历程可以追溯到古希腊时期,当时的著名学者阿基米德通过对浮力和杠杆原理的研究,为工程力学的发展奠定了基础。
从此之后,一系列的力学原理和定律逐渐被发现和确立,工程力学的学科体系也逐渐完善起来。
随着工业革命的到来,工程力学得以迅速发展。
19世纪初,拉格朗日、皮亚诺等学者提出了运动方程和动力学的基本原理,奠定了工程力学分析的数学基础。
应力、应变和变形的研究也开始成为工程力学研究的重点之一。
20世纪初,爱因斯坦提出了相对论,使工程力学的研究得以吸纳更多的现代物理学知识,使工程力学的理论基础更加牢固。
在现代工程领域的发展中,工程力学得到了广泛的应用。
从建筑结构的设计到航空航天工程的研发,从交通运输工具的制造到电子产品的设计,工程力学无处不在。
它不仅影响着工程设计的方方面面,也推动着工程技术的不断进步。
1. 数值模拟技术的发展将成为工程力学研究的重要方向随着计算机技术和数值方法的不断发展,数值模拟技术在工程力学领域的应用也得到了迅猛的发展。
有限元分析、边界元方法、网格法等数值模拟方法已成为工程力学研究中不可或缺的工具,它们为工程力学的理论研究以及工程问题的解决提供了强大的支持。
未来,随着计算机技术的进一步提升和数值方法的不断完善,数值模拟技术将成为工程力学研究的重要方向。
通过数值模拟技术,工程师可以更加准确地分析和预测物体的受力情况和变形规律,为工程设计和制造提供更加可靠的依据。
2. 多学科交叉研究将推动工程力学的创新随着科学技术的发展,工程领域的需求也日益增加。
工程力学的发展与展望

工程力学的发展与展望工程力学是一门研究物体在力的作用下的运动和变形规律的学科,也是工程学的基础知识之一。
随着科学技术的快速发展和工程领域的日益复杂化,工程力学在过去的几十年里取得了显著的进展。
本文将对工程力学的发展历程进行回顾,并展望未来的发展方向。
工程力学概念最初见诸于古希腊时期,但是直到近代以前,工程力学一直处于实证阶段。
17世纪,伽利略、牛顿等科学家的力学研究奠定了工程力学的基础。
18世纪和19世纪,随着工业革命的推进,工程力学开始应用于实际工程问题的解决中。
20世纪初,结构力学、流体力学等分支学科逐渐形成,工程力学开始多元化发展。
在过去的几十年里,工程力学的发展有以下几个显著特点:工程力学的理论模型和计算方法得到了极大的改进。
随着计算机技术的发展,有限元法、有限差分法等数值方法在工程力学分析中的应用广泛化,大大提高了分析的准确性和效率。
工程力学在多学科交叉领域的应用得到了拓展。
随着材料科学、电子技术、光学等学科的发展,工程力学开始与其他学科相互融合,形成新的研究领域。
力学与材料科学的结合,推动了复合材料等新材料的研发;力学与电子技术的结合,推动了微电子器件的发展等。
工程力学在应对新兴问题和挑战方面做出了重要贡献。
地震工程的发展帮助人们更好地理解地震力对建筑物和结构的影响,为抗震建筑设计提供了理论依据;风力发电和太阳能等可再生能源的开发也离不开工程力学的支持。
在未来的发展中,工程力学面临着新的机遇和挑战。
随着大数据和人工智能技术的发展,工程力学在数据分析和预测方面将发挥更大的作用。
通过对大量结构数据的分析,可以实现结构健康监测和故障诊断,提高结构的安全性和可靠性。
新兴领域的发展也将推动工程力学的进一步发展。
生物力学、纳米力学等新兴领域的研究将为工程力学带来新的理论和应用。
生物力学研究将为医疗器械和人体工程学等领域提供理论指导;纳米力学研究将为纳米材料及其应用提供理论支持。
工程力学的跨学科研究合作将得到进一步加强。
工程力学的发展与展望

工程力学的发展与展望工程力学是力学的一个分支学科,它研究的是物体或结构在外界受力作用下的力学性能,是实际工程中必不可少的一门学科。
工程力学的发展始于古代人类对力学现象的观察和总结,经过数千年的演变,工程力学逐渐成为一门系统的学科,并在实际工程中得到了广泛的应用。
本文将从工程力学的历史发展、现状和未来展望三个方面来进行详细阐述。
一、历史发展工程力学的历史可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家阿基米德是工程力学的奠基人之一,他在《浮力定律》中首次提出了浮力定律,对物体在液体中受力的研究为工程力学的发展打下了坚实的基础。
在古罗马时期,建筑领域的发展也推动了工程力学的进步,例如罗马建筑师在设计拱桥和圆顶建筑时,需要解决巨大结构的受力问题,这促进了古代工程力学的发展。
中世纪时期,欧洲的建筑工程日益发展,工程力学的研究也随之加深。
伽利略在17世纪提出了牛顿定律,奠定了后世力学研究的基础。
18世纪末,拉格朗日和汉密尔顿分别提出了拉格朗日力学和哈密顿力学,这两个均为理论力学的重要支柱。
19世纪末到20世纪初,爱因斯坦相对论和量子力学的发展,为工程力学提供了新的发展方向。
20世纪中期以后,随着计算机技术的飞速发展,有限元法、计算力学等新理论和方法为工程力学的研究带来了新的机遇和挑战。
从古代希腊到现代科技,工程力学的发展经历了漫长的历程,经过数千年的不断积累和完善,形成了今天的学科体系。
二、现状目前,工程力学已成为工程学科中的重要组成部分,它在建筑、交通、水利、航空航天等领域都有着广泛的应用。
工程力学的研究内容涉及静力学、动力学、材料力学、结构力学等多个方面,形成了一个庞大而丰富的研究领域。
工程力学在实际工程中有着不可替代的作用,它可以通过理论计算和实验研究,为工程设计提供重要的理论指导和技术支持。
随着现代科技的不断进步,工程力学的研究也在不断深化和扩展。
有限元法、计算力学、多尺度力学等新兴理论和方法为工程力学的发展提供了新的途径和手段。
工程力学这门课的发展现状及未来趋势分析

工程力学这门课的发展现状及未来趋势分析工程力学是一门研究物体在外力作用下运动规律和变形规律的学科。
它广泛应用于工程领域,是现代工程设计的基础学科之一。
随着科技的飞速发展和社会的不断进步,工程力学的发展也正经历着不断的变化和更新。
本文将对工程力学的发展现状及未来趋势进行分析与探讨。
首先,从发展历程来看,工程力学在过去几十年中取得了显著的进展。
最早的工程力学可追溯到古代中国的战争工程,如兵器制造和城墙建设。
之后,欧洲工业革命的兴起为工程力学的发展提供了契机。
工程力学在解决实际工程问题中的应用得到了广泛认可,并逐渐演变为独立的学科。
随着科学技术的进步和发展,计算机技术的应用将工程力学推向一个新的发展阶段。
计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助制造(CAM)等技术的广泛应用,为工程力学的研究提供了新的手段。
通过数值模拟和仿真,工程师们可以更好地预测和分析物体的运动和变形规律,从而指导实际工程项目的设计和施工。
其次,工程力学的研究内容也在不断拓展。
传统的工程力学主要关注物体的静力学、动力学和变形学等基本问题。
而现代工程力学已经逐渐向多尺度、多场耦合、非线性和动态等问题拓展。
微观和宏观相结合的多尺度分析在材料力学、结构强度和可靠性等领域取得了重要进展。
多场耦合问题涉及多种物理场的相互作用,例如固体力学、流体力学和热力学等。
非线性现象的研究包括非线性材料力学、接触力学和结构稳定性等。
动态问题则主要研究物体在变化外力作用下的响应特性,如振动和冲击等。
此外,未来工程力学还将更加注重可持续发展和人工智能的融合。
随着人们对环境友好型工程的需求增加,工程力学在可持续发展和环境保护方面的研究也日益重要。
例如,工程力学可以应用于开发新型环保材料和设计更高效的能源系统,以减少能源消耗和环境污染。
同时,人工智能的发展也将对工程力学产生深远影响。
通过机器学习和数据驱动的方法,工程师们可以更准确地预测和模拟复杂工程系统的行为,并提供更优化的解决方案。
工程力学的发展与展望

工程力学的发展与展望工程力学是一门研究物体力学特性及其运动规律的科学。
它是力学、数学和物理学等自然科学和工程学科的交叉学科。
工程力学是现代工程科学的基础学科,是所有工程学科的基础和基础,是从事工程领域科学研究与工程技术工作必不可少的理论工具。
工程力学的发展始于古代的土木工程和建筑工程。
在古代,人们凭借经验和实践来解决工程问题。
后来,人们通过实践积累和对力的研究,逐渐形成了一些基本的力学原理和经验规律。
17世纪,伽利略提出了惯性定律,开创了现代力学之基础;牛顿创立了经典力学,奠定了力学的理论基础。
19世纪以来,随着材料科学、理论力学、计算力学和实验力学等领域的不断发展,工程力学逐渐形成并发展壮大。
在工程力学领域,一直以来的研究重点主要是围绕材料的力学性能,结构的稳定性与受力性能等方面。
近些年来,随着社会和科技的飞速发展,工程力学的研究重点逐渐向更具挑战性和前沿性的领域转移,展现出了新的发展趋势和方向。
随着先进材料的不断涌现,工程力学的研究逐渐向智能材料、纳米材料、生物材料等新材料发展。
这些材料具有新颖的性能,例如智能材料可以根据外界环境实现自主控制,纳米材料具有特殊的力学性能,生物材料具有优良的生物相容性。
工程力学需要研究这些新材料的力学性能和行为,开发新型的材料力学模型和计算方法,实现新材料在工程领域的应用。
随着工程结构的复杂化和大型化,工程力学的研究逐渐向多物理场耦合、多尺度分析、高性能计算等方向发展。
现代工程结构常常受到多种外部载荷和环境影响,所以工程力学需要考虑结构在多种物理场作用下的响应和耦合效应,提出新的多场耦合理论和分析方法。
工程问题的尺度越来越大,从宏观结构到微观材料,需要研究不同尺度下的工程力学问题,形成多尺度分析理论和方法。
高性能计算技术的发展为工程力学的数值模拟和仿真提供了强大的支持,工程力学需要结合高性能计算技术,开发高效的数值模拟方法和工程应用软件。
随着工程监测技术的不断发展,工程力学的研究逐渐向结构健康监测、结构非破坏检测等方向发展。
工程力学的发展与展望

工程力学的发展与展望
工程力学是研究力学在工程领域中的应用,是一门应用力学的基础学科。
它主要包括结构力学、固体力学、流体力学、热力学等方面的内容,是工程学的重要分支。
工程力学的发展有以下几个阶段:
工程力学的起源可以追溯到古代希腊。
古希腊的建筑师和工程师在设计和建造各种建筑物时,开始了对力学问题的研究和应用。
到了文艺复兴时期,建筑师和工程师们进一步研究了力学问题,为工程力学的发展奠定了基础。
19世纪的工业革命推动了工程力学的发展。
随着机械工业的兴起和交通运输的发展,人们对工程结构的安全性和稳定性提出了更高的要求,力学研究成为解决实际工程问题的重要手段。
20世纪的工程力学发展迅速,取得了一系列重要成果。
随着力学理论的不断完善和计算机技术的快速发展,工程力学的研究方法和手段得到了革命性的改变。
有限元法、计算力学等新方法的应用,使得工程力学能够更准确、更高效地解决实际工程中的力学问题。
当前,工程力学正处于新的发展阶段。
随着科学技术的进步和社会的发展,工程领域中出现了许多新的问题和挑战,需要工程力学做出更深入的研究和应用。
海洋工程、电子器件的力学性能、材料的力学行为等方面的问题,成为当前工程力学研究的热点。
展望未来,工程力学将继续发展壮大。
随着计算机技术和模拟仿真技术的不断进步,工程力学的研究方法将更加先进和高效。
新材料、新工艺的不断涌现,将对工程力学提出更高的要求。
工程力学将努力解决这些问题,为工程设计和实践提供更加可靠和有效的技术支持。
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题目:工程力学的应用与发展学生姓名:学号:专业:学院(系):2012 年11 月13 日目录摘要 01 绪论 02工程力学的发展 (1)2.1工程力学的特点........................................................................ .. (1)2.2研究内容和方向........................................................................ .. (1)3 工程力学的应用 (2)3.1材料力学........................................................................... .... .. (2)3.2固体力学........................................................................... .... .. (2)3.3流体力学........................................................................... .... .. (3)3.4结构力学........................................................................... .... .. (4)4.结论 (5)参考文献 (5)摘要工程力学是力学的一个分支,它主要涉及机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各种工程与力学结合的领域。
从工程上的应用来说,工程力学它包括:质点及刚体力学,固体力学,流体力学,结构力学,材料力学,土力学,岩体力学等。
1.绪论工程力学是20世纪50年代末出现的。
首先提出这一名称并对这个学科做了开创性工作的是中国学者钱学森。
在20世纪50年代,出现了一些极端条件下的工程技术问题,所涉及的温度高达几千度到几百万度,压力达几万到几百万大气压,应变率达百万分之一~亿分之一秒等。
在这样的条件下,介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。
为了减少耗时费钱的实验工作,需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质;在一些力学问题中,出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况,因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题;出现一些远离平衡态的力学问题,必须从微观分析出发,以求了解耗散过程的高阶项;由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现,要求寻找一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的“配方”或预见新型材料力学性能的计算方法。
在这样的背景条件下,促使了工程力学的建立。
工程力学之所以出现,一方面是迫切要求能有一种有效的手段,预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律;另一方面是近代科学的发展,特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展,物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚,为从微观状态推算出宏观特性提供了基础和可能。
.总的来说,工程力学具有现代工程与理论相结合的的特点,有很大的知识面和灵活性,对国家现代化建设具有重大意义。
2.工程力学的发展2.1工程力学的特点工程力学虽然还处在萌芽阶段,很不成熟,而且继承有关老学科的地方较多,但作为力学的一个新分支,确有一些独具的特点。
工程力学着重于分析问题的机理,并借助建立理论模型来解决具体问题。
只有在进行机理分析而感到资料不够时,才求助于新的实验。
工程力学注重从微观到宏观,以往的技术科学和绝大多数的基础科学,都是或从宏观到宏观,或从宏观到微观,或从微观到微观,而工程力学则建立在近代物理和近代化学成就之上,运用这些成就,建立起物质宏观性质的微观理论,这也是工程力学建立的主导思想和根本目的。
虽然工程力学引用了近代物理和近代化学的许多结果,但它并不完全是统计物理或者物理化学的一个分支,因为无论是近代物理还是近代化学,都不能完全解决工程技术里所提出的各种具体问题。
工程力学所面临的问题往往要比基础学科里所提出的问题复杂得多,它不能单靠简单的推演方法或者只借助于某一单一学科的成就,而必须尽可能结合实验和运用多学科的成果。
[1]2.2研究内容和方向工程力学主要研究平衡现象,如气体、液体、固体的状态方程,各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。
对于这类问题,工程力学主要借助统计力学的方法。
工程力学的研究工作,目前主要集中三个方面:高温气体性质,研究气体在高温下的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象;稠密流体性质,主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等;固体材料性质,利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等工程力学研究方向主要有:非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与爆破。
3.工程力学的应用3.1 材料力学材料力学在生活中的应用十分广泛。
大到机械中的各种机器,建筑中的各个结构,小到生活中的塑料食品包装,很小的日用品。
各种物件都要符合它的强度、刚度、稳定性要求才能够安全、正常工作,所以材料力学就显得尤为重要。
生活中机械常用的连接件,如铆钉、键、销钉、螺栓等的变形属于剪切变形,在设计时应主要考虑其剪切应力。
汽车的传动轴、转向轴、水轮机的主轴等发生的变形属于扭转变形。
火车轴、起重机大梁的变形均属于弯曲变形。
有些杆件在设计时必须同时考虑几个方面的变形,如车床主轴工作时同时发生扭转、弯曲及压缩三种基本变形;钻床立柱同时发生拉伸与弯曲两种变形。
利用材料力学中卸载与在加载规律得出冷作硬化现象,工程中常利用其原理以提高材料的承载能力,例如建筑用的钢筋与起重的链条,但冷作硬化使材料变硬、变脆,是加工发生困难,且易产生裂纹,这时应采用退火处理,部分或全部地材料的冷作硬化效应。
在生活中我们用的很多包装袋上都会剪出一个小口,其原理就用到了材料力学的应力集中,使里面的食品便于撕开。
但是工程设计中要特别注意减少构件的应力集中。
在工程中,静不定结构得到广泛应用,如桁架结构。
静不定问题的另一重要特征是,温度的变化以及制造误差也会在静不定结构中产生应力,这些应力称为热应力与预应力。
为了避免出现过高的热应力,蒸汽管道中有时设置伸缩节,钢轨在两段接头之间预留一定量的缝隙等等,以削弱热膨胀所受的限制,降低温度应力。
在工程中实际中,常利用预应力进行某些构件的装配,例如将轮圈套装在轮毂上,或提高某些构件承载能力,例如预应力混凝土构件。
[2] 螺旋弹簧是工程中常用的机械零件,多用于缓冲装置、控制机构及仪表中,如车辆上的缓冲弹簧,发动机进排气阀与高压容器安全阀中的控制弹簧,弹簧称中的测力弹簧等。
生活中很多结构或构件在工作时,对于弯曲变形都有一定的要求。
一类是要求构件的位移不得超过一定的数值。
例如行车大量在起吊重物时,若其弯曲变形过大,则小车行驶时就要发生振动;若传动轴的弯曲变形过大,不仅会使齿轮很好地啮合,还会使轴颈与轴承产生不均匀的磨损;输送管道的弯曲变形过大,会影响管道内物料的正常输送,还会出现积液、沉淀和法兰结合不密等现象;造纸机的轧辊,若弯曲变形过大,会生产出来的纸张薄厚不均匀,称为废品。
另一类是要求构件能产生足够大的变形。
例如车辆钢板弹簧,变形大可减缓车辆所受到的冲击;又如继电器中的簧片,为了有效地接通和断开电源,在电磁力作用下必须保证触电处有足够大的位移。
生活中处处都是材料力学的应用,它与我们的生活密切相关。
而我们需要一双发现的眼睛,处处留心皆学问,我们需要熟练掌握材料力学的知识才能明白其中的奥秘。
材料力学让我们明白了很多以前生活不能明白的问题。
我们受益匪浅,而它也是学习机械方面的基础,是最关键的一门学科,以后学习工作的一种工具。
3..2固体力学自然界中存在着大至天体,小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。
人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。
现代工程中,无论是飞行器、船舶、坦克,还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具,其结构设计都应用了固体力学的原理。
固体力学研究的内容既有弹性问题,又有塑性问题;既有线性问题,又有非线性问题。
在固体力学的早期研究中,一般多假设物体是均匀连续介质,但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围,它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体。
固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。
薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。
在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。
对水利工程来说,固体力学主要用于工程结构的力学分析。
所得的结果(如结构的内力、应力、位移)可作为设计的依据,使工程结构满足安全与经济这两方面的设计要求。
力学分析的方法可以根据结构的类型或其简化模型而分别选用。
工程上常常遇到的杆件或杆系结构是应用材料力学或结构力学进行力学分析的。
例如:重力坝、闸墩等可以简化为杆件,应用材料力学分析它们的应力;对于水电站厂房骨架、闸门梁格系统等杆系结构,则应用结构力学进行内力分析。
这样分析只要用简单的数学方法,计算比较方便。
对于实体、板和壳等宜用弹性力学进行力学分析。
工程结构的简化和力学分析可以有不同的方案。
例如:前述的重力坝又可以简化为楔形体而利用弹性力学中的楔形体解答;还可以作为弹性力学的平面问题,应用有限元法或其他数值方法分析坝体应力。
板和壳也可以简化为杆系结构,作为结构力学问题进行计算。
有些问题的研究要综合应用固体力学的多个分支学科。
例如对基础梁的研究就需综合应用结构力学和弹性力学。
[3] 固体力学在应用中不断发展,随着电子计算机的广泛使用,力学分析和工程设计有效地结合,出现了结构优化设计、计算机辅助设计等新学科。
3.3流体力学流体力学中研究得最多的流体是水和空气。
它的主要基础是牛顿运动定理和质量守恒定理,常常还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。
除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。
气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,汽车制造(联众集群),以及天体物理的若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。
许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导,同时也促进了它不断地发展。
20世纪50年代开始的航天飞行,使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。
航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。