工程力学

发布时间:2022-12-22 来源: 浏览量:6288 发布者:

  工程力学(engineeringmechanics)在工程科学中,力学是研究有关物质宏观运动及其应用的科学。工程力学包括:理论力学、固体力学、流体力学、流变学、土力学、岩体力学等。

  理论力学的理论基础是牛顿定律。研究对象是质点、质点系及刚体。它们是一种理想化的固体,其大小及形状是固定的,不因外来作用而改变,即固体内各点之间的距离是绝对不变的。因所研究的问题不同,又可分为静力学、运动学和动力学三部分。静力学研究物体在力作用下处于平衡的规律。参见弯矩和剪力。运动学研究物体运动的几何性质。动力学研究物体在力作用下的运动规律。

  固体力学包括:材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学、断裂力学等。其中的前三门因为在土木工程中应用广泛,习惯上统称为建筑力学。材料力学的理论基础是虎克定律(线弹性变形规律),研究对象是杆件(主要是梁)及连接的宏观行为(参见钢结构的杆件,钢结构的连接)。结构力学的研究对象是结构的弹性行为(包含梁、桁架梁、拱、悬索桥、各种超静定结构、各种二次应力)。弹性力学的研究对象是应力、应变在细部的分布。

  流体力学包含水力学及空气力学。为研究结构在流体中的行为,需要将结构力学和流体力学相结合,这就是流体弹性力学。它又分为水动力弹性力学和空气动力弹性力学(例如桥梁在风之下的自激振动和强迫振动问题。

  流变学是研究物质变形、流动的科学。在研究蠕变、滞后、阻尼等现象时,要在应力-应变关系中引入时间因素。

  土力学的研究对象是地壳表面土层的力学问题。学科内容是:土的物理力学性质,土与建筑物(结构)的相互作用,土体稳定性,土体动力学。

  岩体力学主要研究位于一定地质环境中的岩石和岩体的强度、变形、破坏、破碎的规律,任务则是合理利用岩体,制定岩体改造技术措施。

  发展及状况关于力学的零星认识,起源很古。将力学规律用数学算式表达,始于17世纪。形成建筑力学,并在工程实践中广泛应用,这是在19世纪末和20世纪初。到这时为止,所用方法一直是解析法。在20世纪50年代,随着电子计算机和有限元法的出现,逐步形成了一门交叉学科即计算力学。计算力学又有两个分支:基础计算力学及工程计算力学。后者用于建筑力学时,其四大支柱是:建筑力学、离散化技术、数值分析和计算机软件;任务则是研究结构分析的计算机程序化方法、结构优化方法和结构分析图像显示等。