力學的學科體系

1、1)定義：力學，mechanics ，是指一切研究對象的受力和受力效應的規(guī)律及其應用的學科的總稱。由于對象的受力廣泛存在和力效應的多樣性，所以力學問題成為客觀世界中最廣泛存在的問題，力學成為現代科學與技術的重要的基礎和組成部分。力學與材料、控制并列為現代工程技術的三大支柱。2)力學的學科地位：與數學、物理、化學、天文學、地理學、生物學并列，是人類社會7大類自然科學之一，具備獨立、完整的學科體系。人類早期的生產實踐活動是力學最初的起源。物理學的建立是從力學開始的，當物理學擺脫了這種機械(力學)的自然觀而獲得健康發(fā)展時，力學則在工程技術的推動下按自身邏輯進一步演化。最終，力學和物理學各自發(fā)展成為自

2、然學科中兩個相互獨立的、自成體系的學科分類。在力學與物理學之間不存在隸屬關系。 3)力學的學科體系力學具備完整的學科結構和體系。力學是機械工程、土木工程、道路橋梁、航空航天工程、材料工程等的基礎支柱，在人類的實踐活動中無處不在，并且深刻地影響著人類的實踐活動。 a)按研究對象的物態(tài)進行區(qū)分，力學可以分為固體力學和流體力學。 b)根據研究對象具體的形態(tài)、研究方法、研究目的的不同，固體力學可以分為理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學、板殼力學、塑性力學、斷裂力學、機械振動、聲學、計算力學、有限元分析等等，流體力學包含流體力學、流體動力學等等。 c)根據針對對象所建立的模型不同，力學也可以分為質點

3、力學、剛體力學和連續(xù)介質力學。連續(xù)介質通常分為固體和流體，固體包括彈性體和塑性體，而流體則包括液體和氣體。 固體力學(Solid Mechanics)：研究可變形固體在外界因素作用下所產生的應力、應變、位移和破壞等的力學分支。固體力學研究的內容既有彈性問題，又有塑性問題；既有線性問題，又有非線性問題。在固體力學的早期研究中，一般假設物體是均勻連續(xù)介質，近年來發(fā)展起來的復合材料力學和斷裂力學分別研究非均勻連續(xù)體和含有裂紋的非連續(xù)體。 自然界中存在著大至天體，小至粒子的固態(tài)物體和各種固體力學問題。人所共知的山崩地裂、滄海桑田都與固體力學有關?，F代工程中，無論是飛行器、船舶、坦克，還是房屋、橋梁、水

4、壩、原子反應堆以及日用家具，其結構設計和計算都應用了固體力學的原理和計算方法。 流體力學(Fluid Mechanics)：研究流體(液體和氣體)在各種力作用下的平衡和運動規(guī)律及其應用的學科。流體力學是力學的一個重要分支，它主要研究流體本身的靜止狀態(tài)和運動狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動的規(guī)律。在生活、環(huán)保、軍事技術及工程中具有重要的應用價值。山西五臺西龍池抽水蓄能電站下庫巖基滲流分析長江水系圖流體力學：研究流體(液體和氣體)在各種力作用下的平衡和運動規(guī)律及其應用的學科。流體力學是力學的一個重要分支，它主要研究流體本身的靜止狀態(tài)和運動狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對運動時

5、的相互作用和流動的規(guī)律。在生活、環(huán)保、軍事技術及工程中具有重要的應用價值。殲10進行風洞(WindTunnel)試驗梅賽德斯-奔馳SLR McLaren 2004風洞試驗理論力學(Theoretics Mechanics)是研究物體機械運動的一般規(guī)律的科學。是大部分工程技術科學中力學理論的基礎。其理論基礎是牛頓運動定律，故又稱牛頓力學。對于速度遠小于光速的宏觀物體的運動，包括一般細觀或宏觀對象的運動，如分子團、常見機械及各種結構、超音速噴氣飛機及宇宙飛行器、天體的運動，都可以用理論力學進行分析。理論力學遵循正確的認識規(guī)律進行研究和發(fā)展。人們通過觀察生活和生產實踐中的各種現象，進行多次的科學試驗

6、，經過分析、綜合和歸納，總結出力學的最基本的理論規(guī)律。 課桌椅太陽系示意圖汽車發(fā)動機1)靜力學(Statics)：研究處于平衡狀態(tài)的物體的受力 理論力學(Theoretics Mechanics)的分支(branch)2)運動學(Kinematics)：從幾何的角度（指不涉及物體本身的物理性質和加在物體上的力) 描述和研究物體位置隨時間的變化(機械運動)規(guī)律 靜力學，按研究對象的不同，可分為質點靜力學、剛體靜力學、流體靜力學等；按研究的方法可分為幾何靜力學（或初等靜力學）和分析靜力學。靜力學在工程技術中有著廣泛的應用。例如對房屋、橋梁的受力分析，有效載荷的分析計算等。 運動學為動力學、機械原理

7、(機械學)提供理論基礎，也是自然科學和工程技術很多學科所必需的基本知識(兵器工業(yè)，航天器、天體運行)。 3)動力學(Dynamics/Kinetics)：主要研究作用于物體的力與物體運動的關系。動力學的研究對象是運動速度遠小于光速的宏觀物體。動力學是物理學、天文學和許多工程學科的基礎。內燃機動力學火箭噴氣發(fā)動機MP5沖鋒槍動力學的基本內容包括質點動力學、質點系動力學、剛體動力學、達朗貝爾原理等。以動力學為基礎而發(fā)展出來的應用學科有天體力學、振動理論、運動穩(wěn)定性理論，陀螺力學、外彈道學、變質量力學、多剛體系統(tǒng)動力學 旋翼機材料力學(mechanics of materials)/結構靜力學(St

8、atics of Structure) ：研究桿狀構件在外力作用下變形和破壞的規(guī)律，即桿狀構件在外力作用下的應變、應力、強度、剛度、穩(wěn)定等問題和導致各種材料破壞的極限。為相關工程設計等提供基本的力學根據和計算。材料力學與理論力學、結構力學并稱三大力學。結構力學(Structural Mechanics)：主要研究工程中的桿系結構受力、在外力的變形和破壞的規(guī)律，以及如何進行結構優(yōu)化。 武漢火車站空客A380-800結構圖高層建筑鋼結構車棚某型直升機結構圖根據研究性質和對象的不同，結構力學分為結構靜力學、結構動力學、結構穩(wěn)定理論、結構斷裂、疲勞理論和桿系結構理論、薄壁結構理論和整體結構理論等。 結

9、構力學(Structural Mechanics)：研究的內容包括結構的組成規(guī)則，結構在各種效應(外力,溫度效應,施工誤差及支座變形等)作用下的響應，包括內力的計算，位移計算，以及結構在動力荷載作用下的動力響應(自振周期,振型)的計算 。 殲-10結構圖.飛豹戰(zhàn)機進行靜力試驗彈性力學(Elasticity Mechanics)：也稱彈性理論，主要研究彈性體在外力作用或溫度變化等外界因素下所產生的應力、應變和位移，從而解決結構或機械設計中所提出的強度和剛度問題。在研究對象上，彈性力學同材料力學和結構力學之間有一定的分工。材料力學基本上只研究桿狀構件；結構力學主要是在材料力學的基礎上研究桿狀構件所

10、組成的結構，即所謂桿件系統(tǒng)；而彈性力學研究包括桿狀構件在內的各種形狀的彈性體。彈性變形：撤除外力后，能夠恢復掉的變形。塑形變形：撤除外力后，仍然保留的變形。彈性體是變形體的一種，它的特征為：在外力作用下物體變形，當外力不超過某一限度時，除去外力后物體即恢復原狀。絕對彈性體是不存在的。板殼理論 (Theory of Plate and Shells)：是彈性力學基本理論具體應用到板殼結構中的一種工程簡化理論。板殼理論是以彈性力學與若干工程假設為基礎，研究工程中的板殼結構在外力作用下的應力分布、變形規(guī)律和穩(wěn)定性的學科。某型火箭炮發(fā)射管體為薄壁圓筒潛艇的外殼分離并墜落的火箭整流罩塑性力學(Plast

11、ic Mechanics)：又稱塑性理論，主要研究固體受力后處于塑性變形狀態(tài)時，塑性變形與外力的關系，以及物體中的應力場、應變場以及有關規(guī)律，及其相應的數值分析方法。 斷裂力學(fracture mechanics)：又稱裂紋力學，研究含裂紋物體的強度和裂紋擴展規(guī)律的科學。斷裂力學通過應用線彈性和彈塑性力學理論，研究帶裂紋的結構或部件在外部及內部因素作用下，裂紋再萌生、擴展直至斷裂的條件和規(guī)律，并研究部件材料抗裂紋擴展、抗斷裂能力，做出部件安全性和壽命估算。機械振動(Mechanical Vibration)：研究對象(固體、流體)振動的產生、消除與控制的機理、方法和應用。噪聲振動數據采集前端 振動儀減震器聲學(Acoustics)：研究聲音的產生、傳播、效應及其應用的科學和技術。 檢波器用壓電陶瓷片聲學光纜識別儀聲波武器有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)利用數學近似的方法，將研