力学的学科体系概述.

23:0111)定义：力学，mechanics，是指一切研究对象的受力和受力效应的规律及其应用的学科的总称。由于对象的受力广泛存在和力效应的多样性，所以力学问题成为客观世界中最广泛存在的问题，力学成为现代科学与技术的重要的基础和组成部分。力学与材料、控制并列为现代工程技术的三大支柱。2)力学的学科地位：与数学、物理、化学、天文学、地理学、生物学并列，是人类社会7大类自然科学之一，具备独立、完整的学科体系。人类早期的生产实践活动是力学最初的起源。物理学的建立是从力学开始的，当物理学摆脱了这种机械(力学)的自然观而获得健康发展时，力学则在工程技术的推动下按自身逻辑进一步演化。最终，力学和物理学各自发展成为自然学科中两个相互独立的、自成体系的学科分类。在力学与物理学之间不存在隶属关系。23:0123)力学的学科体系力学具备完整的学科结构和体系。力学是机械工程、土木工程、道路桥梁、航空航天工程、材料工程等的基础支柱，在人类的实践活动中无处不在，并且深刻地影响着人类的实践活动。a)按研究对象的物态进行区分，力学可以分为固体力学和流体力学。b)根据研究对象具体的形态、研究方法、研究目的的不同，固体力学可以分为理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、板壳力学、塑性力学、断裂力学、机械振动、声学、计算力学、有限元分析等等，流体力学包含流体力学、流体动力学等等。c)根据针对对象所建立的模型不同，力学也可以分为质点力学、刚体力学和连续介质力学。连续介质通常分为固体和流体，固体包括弹性体和塑性体，而流体则包括液体和气体。23:013固体力学(SolidMechanics)：研究可变形固体在外界因素作用下所产生的应力、应变、位移和破坏等的力学分支。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，一般假设物体是均匀连续介质，近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体。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，其结构设计和计算都应用了固体力学的原理和计算方法。23:014流体力学(FluidMechanics)：研究流体(液体和气体)在各种力作用下的平衡和运动规律及其应用的学科。流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、军事技术及工程中具有重要的应用价值。山西五台西龙池抽水蓄能电站下库岩基渗流分析长江水系图23:015流体力学：研究流体(液体和气体)在各种力作用下的平衡和运动规律及其应用的学科。流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、军事技术及工程中具有重要的应用价值。歼10进行风洞(WindTunnel)试验梅赛德斯-奔驰SLRMcLaren2004风洞试验23:016理论力学(TheoreticsMechanics)是研究物体机械运动的一般规律的科学。是大部分工程技术科学中力学理论的基础。其理论基础是牛顿运动定律，故又称牛顿力学。对于速度远小于光速的宏观物体的运动，包括一般细观或宏观对象的运动，如分子团、常见机械及各种结构、超音速喷气飞机及宇宙飞行器、天体的运动，都可以用理论力学进行分析。理论力学遵循正确的认识规律进行研究和发展。人们通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次的科学试验，经过分析、综合和归纳，总结出力学的最基本的理论规律。课桌椅太阳系示意图汽车发动机23:0171)静力学(Statics)：研究处于平衡状态的物体的受力理论力学(TheoreticsMechanics)的分支(branch)2)运动学(Kinematics)：从几何的角度（指不涉及物体本身的物理性质和加在物体上的力)描述和研究物体位置随时间的变化(机械运动)规律静力学，按研究对象的不同，可分为质点静力学、刚体静力学、流体静力学等；按研究的方法可分为几何静力学（或初等静力学）和分析静力学。静力学在工程技术中有着广泛的应用。例如对房屋、桥梁的受力分析，有效载荷的分析计算等。运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也是自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识(兵器工业，航天器、天体运行)。23:0183)动力学(Dynamics/Kinetics)：主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学的研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体。动力学是物理学、天文学和许多工程学科的基础。内燃机动力学火箭喷气发动机MP5冲锋枪动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学、达朗贝尔原理等。以动力学为基础而发展出来的应用学科有天体力学、振动理论、运动稳定性理论，陀螺力学、外弹道学、变质量力学、多刚体系统动力学旋翼机23:019材料力学(mechanicsofmaterials)/结构静力学(StaticsofStructure)：研究杆状构件在外力作用下变形和破坏的规律，即杆状构件在外力作用下的应变、应力、强度、刚度、稳定等问题和导致各种材料破坏的极限。为相关工程设计等提供基本的力学根据和计算。材料力学与理论力学、结构力学并称三大力学。23:0110结构力学(StructuralMechanics)：主要研究工程中的杆系结构受力、在外力的变形和破坏的规律，以及如何进行结构优化。武汉火车站空客A380-800结构图高层建筑钢结构车棚某型直升机结构图23:0111根据研究性质和对象的不同，结构力学分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。结构力学(StructuralMechanics)：研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应(外力,温度效应,施工误差及支座变形等)作用下的响应，包括内力的计算，位移计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期,振型)的计算。歼-10结构图.飞豹’战机进行静力试验23:0112弹性力学(ElasticityMechanics)：也称弹性理论，主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移，从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。在研究对象上，弹性力学同材料力学和结构力学之间有一定的分工。材料力学基本上只研究杆状构件；结构力学主要是在材料力学的基础上研究杆状构件所组成的结构，即所谓杆件系统；而弹性力学研究包括杆状构件在内的各种形状的弹性体。弹性变形：撤除外力后，能够恢复掉的变形。塑形变形：撤除外力后，仍然保留的变形。弹性体是变形体的一种，它的特征为：在外力作用下物体变形，当外力不超过某一限度时，除去外力后物体即恢复原状。绝对弹性体是不存在的。23:0113板壳理论(TheoryofPlateandShells)：是弹性力学基本理论具体应用到板壳结构中的一种工程简化理论。板壳理论是以弹性力学与若干工程假设为基础，研究工程中的板壳结构在外力作用下的应力分布、变形规律和稳定性的学科。某型火箭炮发射管体为薄壁圆筒潜艇的外壳分离并坠落的火箭整流罩23:0114塑性力学(PlasticMechanics)：又称塑性理论，主要研究固体受力后处于塑性变形状态时，塑性变形与外力的关系，以及物体中的应力场、应变场以及有关规律，及其相应的数值分析方法。23:0115断裂力学(fracturemechanics)：又称裂纹力学，研究含裂纹物体的强度和裂纹扩展规律的科学。断裂力学通过应用线弹性和弹塑性力学理论，研究带裂纹的结构或部件在外部及内部因素作用下，裂纹再萌生、扩展直至断裂的条件和规律，并研究部件材料抗裂纹扩展、抗断裂能力，做出部件安全性和寿命估算。23:0116机械振动(MechanicalVibration)：研究对象(固体、流体)振动的产生、消除与控制的机理、方法和应用。噪声振动数据采集前端振动仪减震器23:0117声学(Acoustics)：研究声音的产生、传播、效应及其应用的科学和技术。检波器用压电陶瓷片声学光缆识别仪23:0118声波武器23:0119有限元分析(FEA，FiniteElementAnalysis)利用数学近似的方法，将研究对象、边界条件及荷载等进行离散化处理，构成有线单元，在计算机的帮助下进行模拟分析计算，可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。大型通用有限元商业软件：NASTRAN,ASKA,SAP,ANSYS,MARC,ABAQUS,JIFEX。夹具设计-轴座有限元分析使用Abaqus-CAE进行紧凑拉伸试件的断裂力学研究整个按键结构设计图铸模的温度分布23:012023:012123:012223:012323:012423:0125