工程力学小论文

11无极非（2）班第1页共13页HefeiUniversity小论文论文题目：工程力学论文年级专业：11级无机非金属材料工程二班学号姓名：1103032042-袁映凯老师姓名：田长安11无极非（2）班第2页共13页工程力学基础学科小论文摘要：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，分为六大研究方向：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、工程动力学与工程爆破。学制一般为四年，毕业后授予工学学士。就业面相当广泛，可以继续读博、从事科学研究、教师、公务员，或到国防单位工作，去外企等等。总的来说，工程力学专业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。关键字：历史、研究方向、应用、学习心得一、工程力学简介工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。工程给力学提出问题，力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说，工程力学包括：质点及刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。人类对力学的一些基本原理的认识，一直可以追溯到史前时代。在中国古代及古希腊的著作中，已有关于力学的叙述。但在中世纪以前的建筑物是靠经验建造的。1638年3月伽利略出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》被认为是世界上第一本材料力学著作，但他对于粱内应力分布的研究还是很不成熟的。纳维于1819年提出了关于粱的强度及挠度的完整解法。1821年5月14日，纳维在巴黎科学院宣读的论文《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》，这被认为是弹性理论的创始。其后，1870年圣维南又发表了关于塑性理论的论文水力学也是一门古老的学科。早在中国春秋战国时期(公元前5～前4世纪)，墨翟就在《墨经》中叙述过物体所受浮力与其排开的液体体积之间的关系。欧拉提出了理想流体的运动方程式。物体流变学是研究较广义的力学运动的一个新学科。1929年，美国的宾厄姆倡议设立流变学学会，这门学科才受到了普遍的重视。11无极非（2）班第3页共13页土力学在二十世纪初期即逐淅形成，并在40年代以后获得了迅速发展。在其形成以及发展的初期，泰尔扎吉起了重要作用。岩体力学是一门年轻的学科，二十世纪50年代开始组织专题学术讨沦，其后并已由对具有不连续面的硬岩性质的研究扩展到对软岩性质的研究。岩体力学是以工程力学与工程地质学两门学科的融合而发展的。从十九世纪到二十世纪前半期，连续体力学的特点是研究各个物体的性质，如粱的刚度与强度，柱的稳定性，变形与力的关系，弹性模量，粘性模量等。这一时期的连续体力学是从宏观的角度，通过实验分析与理论分析，研究物体的各种性质。它是由质点力学的定律推广到连续体力学的定律，因而自然也出现一些矛盾。于是基于二十世纪前半期物理学的进展，并以现代数学为基础，出现了一门新的学科——理性力学。1945年，赖纳提出了关于粘性流体分析的论文，1948年，里夫林提出了关于弹性固体分析的论文，逐步奠定了所谓理性连续体力学的新体系。随着结构工程技术的进步，工程学家也同力学家和数学家一样对工程力学的进步做出了贡献。如在桁架发展的初期并没有分析方法，到1847年，美国的桥梁工程师惠普尔才发表了正确的桁架分析方法。电子计算机的应用，现代化实验设备的使用，新型材料的研究，新的施工技术和现代数学的应用等，促使工程力学日新月异地发展。质点、质点系及刚体力学是理论力学的研究对象。所谓刚体是指一种理想化的固体，其大小及形状是固定的，不因外来作用而改变，即质点系各点之间的距离是绝对不变的。理论力学的理论基础是牛顿定律，它是研究工程技术科学的力学基础。固体力学包括材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学以及断裂力学等，尤其是前三门力学在土木建筑工程上的应用广泛，习惯上把这三门学科统称为建筑力学，以表示这是一门用力学的一般原理研究各种作用对各种形式的土木建筑物的影响的学科。在二十世纪50年代后期，随着电子计算机和有限元法的出现，逐渐形成了一门交叉学科即计算力学。计算力学又分为基础计算力学及工程计算力学两个分支，后者应用于建筑力学时，它的四大支柱是建筑力学、离散化技术、数值分析和计算机软件。其任务是利用离散化技术和数值分析方法，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。如按使结构产生反应的作用性质分类，工程力学的许多分支都可以再分为静11无极非（2）班第4页共13页力学与动力学。例如结构静力学与结构动力学，后者主要包括：结构振动理论、波动力学、结构动力稳定性理论。由于施加在结构上的外力几乎都是随机的，而材料强度在本质上也具有非确定性。随着科学技术的进步，20世纪50年代以来，概率统计理论在工程力学上的应用愈益广泛和深入，并且逐渐形成了新的分支和方法，如可靠性力学、概率有限元法等。力学发展简史托勒密(Ptolemy,100-170)在《大汇编》(Almagest)中建立了太阳系运行的托勒密体系。希罗(HeroofAlexandria,约公元60)在《气体力学》(Pneumatics)中涉及了真空、水与空气的压力、虹吸管、玩具和一种用正气驱动的旋转机械。在《力学》(Mechanics)中介绍了运动、平衡和简单机械的知识。帕普斯(PappusAlexandrinus，300-350)在《数学汇编第八卷》(MathematicalCollec-tionBook8)中汇集了古希腊对力学研究的成果。1022约旦努(JordanusdeNemore,1220)在《重物的论述》(Liberdeponderibus)中讨论了物体的平衡问题，包含了虚功原理的萌芽。1533哥白尼(NicholasCopernicus,1473-1543)在《天体运行论》(Derevolutionibusorbiumcelestium)中提出了太阳系的哥白尼系统。1543开普勒(JohannesKepler,1571-1630)在《宇宙的和谐》(Harmonicemindi)中总结了行星运行的三大定律。1619斯梯芬(SemonStevin,1548-1620)的《静力学原理》(Staticaeelementis)是静力学体系标志性著作。1586默森(MarinMersenne,1588-1648)在《宇宙的和谐》(Traitedel’HarmonieUniverselle)是最早关于声音、音乐和乐器的著作。1627邓玉函(JoannesTerrens,1576-1630)王徵在《远西奇器图说》中最早介绍了西方力学知识。1627伽利略(GalileoGalilei，1564-1642)在《关于托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》(Thesystemoftheworld:infourdialogueswhere-inthetwograndsystemesofPtolemyandCopernicus)中系统地论证了哥白尼系统，提出了惯性运动的概念。1632关于两门新学科的对话》总结了材料强度、自由落体和抛物体的运动规律。1638托里拆利(EvangelistaTorrielli，1608-1647)在《论重物的运动》(Demotugravium)中证明了孔口出流的速度与液高的平方根成比例(即托里拆利定理)，还指出位置最低时平衡得好，是平衡稳定性的最早提法。1644波义耳(Boyle,Hobert,1627-1691)在《关于空气的弹性及其效果的物理力学新实验》(Newexperimentsphysico-mechanicall,tou-chingthespringoftheairanditseffects)中以系统的实验论证了气体的弹性。1660科恩(A.Korn)在《关于弹性理11无极非（2）班第5页共13页论与转轴弯曲的不等式》(Ubereinigeungleichungenwelcheindertheoriederelastoschenundelektrischenschwingungeneinerollespoelen)中给出了弹性力学能量正定性的不等式。1909索维菲(ArnoldSommerfeld,1868-1951)在《对流动转变为湍流的解释》(Einbeitragzurhydrodynamichenerklaungderturbulentflus-sigkeit-sbewegungen)是对层流稳定性的较早研究，得到了非自共轭的Orr-Sommerfeld偏微分方程。1909冯米赛斯(RichardvonMises,1883-1953)在《塑性变形固体的力学》(Mechanikderfes-tenkorperinplastischdeformablen)中提出固体在一定应力状态下的一种屈服条件，被称为米赛斯条件。1913伽辽金(,1871-1945)在《在某些杆与板平衡问题中的级数》(俄文)中提出一种直接离散的近似方法，被称为伽辽金(Galerkin)方法。1915诺特(EmmyNoether,1882-1935)在《变分问题的不变量》(InvarianteVariationsprob-leme)中给出了两个关于动力系统的不变量定理，对20世纪力学和物理的发展产生了深刻的影响。1918格里菲斯(AlanArnoldGriffith,1893-1963)在《固体的流动与断裂现象》(ThephenomenaofRuptureandFlowinSolids)是断裂力学的最早文献。1920从上述简单介绍中可以看到以下结论：16世纪以前力学发展较慢；中国虽然有很多水利、桥梁、土木等等的伟大工程，却没有发表过力学方面的文献；力学与数学关系紧密、力学的发展与工程的需要密不可分；一辈子能为后人留下有用的宝贵知识并不容易。二、研究方向（一）非线性力学与工程主要研究非线性力学的基础理论和工程实用技术。研究土木建筑、水利水电、采矿、交通等部门中的地下峒室、采场、隧道、井巷、高层建筑基础、桥梁与基础、公路边坡、矿山边坡、水利水电坝基与边坡等工程在普通力场和耦合力作用下发生变形、位移和破坏的规律。通过现场监测、实验室模拟及计算机数值分析等综合研究，为工程设计和施工、实现工程设计优化、保证生产和施工安全提供科学依据。本研究方向致力于将现代前沿科学技术，如人工智能技术、灰色理论、数值模拟、非线性力学和不确定性分析技术等应用到岩土、结构材料力学分析和工程应用研究中来，不断提高工程设计和施工的科学水平。11无极非（2）班第6页共13页（二）工程稳定性分析及控制技术主要研究建筑结构、建筑地基、地下铁道、地下隧道、地下峒室、矿山井巷和岩土边坡、坝坡等结构和岩土工程的稳定性和可靠性分析、预测及其控制技术。通过现场监测、物理模拟及数值法计算，研究各种因素及其耦合作用对工程稳定性的影响，研究符合静、动力学和耦合特征的稳定性控制技术，特别是研究岩土体加固的作用机理、参数确定和新技术开发，新奥法在岩土工程中的应用。（三）应力与变形测量理论和破坏检测技术应力和变形状态及其分布规律是一切工程稳定性的最基本方法。应力和应变测量是了解工程中应力、变形与破坏状态及其分布规律的重要手段。本方向研究重点为以下列两个方面：(1)地应力测量理论和技术。研究地应力测量的原理和方法，特别对目前国内外应用最广泛的应力解除法和水压致裂法在不连续、非均质、各相异性和非线性岩体中的工作性能进行系统的试验和研究。发展实用的测量和分析技术、仪器，以提高应力解除法和水压致裂法在复杂岩体和地质条件下的测量精度和可靠性。同时，发展新的地应力测量理论和监测技术、仪器。(2)在无损检测技术。现代无损检测技术、岩土材料和工程结构内部损伤、破坏、寿命评估、反分析理论和技术方法。（四）数值分析方法与工程应用数值分析已经成为岩土工程开挖与结构建造动态过程模拟、工程结构优化设计和稳定性分析的最有利手段。本研究方向主要研究各种数值分析方法，包括有限元法、边界单