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力学的基本特征和应用发展

时间：2022-06-11 09:35 所属分类：理工论文 点击次数：

　　摘要：随着我国经济的快速发展，各个行业都在迅猛的发展中，而力学作为一个古老的学科，也在不断的发展中，并且也应用于生活和生产中。

　　关键词：力学;现状;发展;应用

　　一、力学的基本特征

　　力学专业作为一门基础学科，在很多方面并不引人注目。但是力学是一门基础学科，又是一门应用学科。力学作为基础学科，也是机械、土木、交通、能源、材料、仪器仪表等相关工科的基础。

　　作为应用学科，它几乎与所有工科专业交叉，直接解决工科专业发展和工程实际中的力学难题。现在的力学与时俱进，可以说，它亦是理科，也是工科。学理工的人都知道，力学是现代工程技术的基础，力学不好学，学得好的人必定能够在工程领域中游刃有余。无论在哪一行，力学对于机械、土建、材料、能源、交通、航空航天、船舶、水利、化工都可以一点即通。是最典型的“原基础，宽口径”专业。就时代而言，力学无论彩玉与建筑设计还是土木施工中都有很大发展。能源采掘，船舶制造和航天制造，也都要充分用到力学知识，力学是工程中的“万金油”专业。从这里我们就可以清楚的看到力学的前景。

　　二、力学的应用和发展

　　力学专业大致的就业方向有以下四方面：(1)继续读硕士读博士。(2)学校和科研单位。(3)国防单位。(4)外企。

　　三、力学在道桥中的应用和发展

　　道桥和力学的联系是非常紧密的。道桥施工时少不了力学知识的应用，所以对于力学感兴趣的同学可以在报考道桥专业。

　　桥梁在人类发展的历史过程中，可以说一直是一种社会文明的代表，纵观世界桥梁建设发展的历史，可以发现桥梁的发展与当代社会生产力的发展、工业水平的提高，施工技术的改革，数学、力学的发展，计算技术的改革都有密切的关系。其中力学理论的应用在桥梁建设中起到了举足轻重的作用。特别在19、20世纪，随着力学理论及应用研究的长足进步。出现了许多力学难题，桥梁结构的受力分析，结构复杂的应力计算，横梁，桥面板、支座及基础的设计，计算分析等都是和力学密切相关的。数学、力学理论及计算工具的进步，推动了这些问题的解决，并促进了桥梁工程进一步的发展和飞越。同时使得桥梁工程作为独立的科学技术被确认，不再是凭借桥梁设计的智慧和经验的创造过程。而是一门需要理论分析，设计，施工，控制与管理于一体的系统性学科，力学在世界中发挥着关键性的作用。

　　因此，可以说桥梁工程在不断的给力学的应用提出了新的挑战。正是由于人们在不断迎接挑战，才使得力学在桥梁工程中的应用前景十分光明。桥梁结构的稳定性研究也是在桥梁发展过程中产生的一个新的力学研究分支。它与桥梁的承受某些动载荷有关。如风载是力学在桥梁工程中应用的一大进步，也是关系到其经济与安全的重要问题之一，它与强度间的研究有着重要的意义。近年来，由于大幅度桥梁建设日益广泛的采用高强度材料和薄壁结构。使得此类问题的研究更具有重要意义。

　　20世纪后期，计算机技术的出现为人们解决在桥梁建设中的若干受复杂力学计算创造了条件。使得一些计算工作量大得惊人的模型分析得以通过计算机获得解答，在力学计算与分析基础上，人们进一步能够利用计算机方便的进行与桥梁有关的辅助设计，如(CAD)，提高了工作效率。如前所述，桥梁工程在20世纪得到了长足发展。原因是多方面的，但力学理论的完善及进步却起到了举足轻重的作用。主要体现在以下几方面：

　　(一)材料力学的进步改进了桥梁建设中材料的使用，并使得人们在和材料科学交叉渗透的过程中发展了许多高性能的复合材料。

　　(二)预应力思想的出现促进了桥梁的发展，导致桥梁恒载在不断的降低，跨度在不断增加，外形优美，更加自然和谐。

　　(三)高速计算机的出现使得复杂的力学分析、计算及辅助设计成为可能，特别随着一类功能不一的桥梁结构分析程序的出现，极大的加快了桥梁设计速度。提高了设计质量，缩短了桥梁建设周期。

　　四、力学在航天专业中的应用

　　对于力学在航天中的应用，应该主要集中在流体力学上，而流体力学又是在航天中制造发动机等问题的理论基础，所以力学与航天的联系显而易见。空气动力学是在流体力学基础上随着航空工业技术发展而成长起来的一个新兴学科，空气动力学的发展对于航空航天飞行器的研制有着极为重要的作用。

　　进入21世纪以后随着计算机技术、通信技术、飞机设计技术等的发展，人们重新重视起了空气动力学的研究，使得空气动力学得到了较好的发展。

　　五、工程力学在机械工程的应用

　　工程力学在机械上的应用很多，比如汽车上的差速器，差速器的作用就是使两侧车轮转速不同，使其能够转弯。发动机的动力经变速器从动轴进入差速器后，直接驱动差速器壳，再传递到行星齿轮，带 动左、右半轴齿轮，进而驱动车轮，左右半轴的转速之和等于差速器壳转速的两倍。当汽车直线行驶时，行星齿轮，左、右半轴齿轮和驱动车轮三者转速相同。当转弯时，由于汽车受力情况发生变化，反馈在左右半轴上，进而破坏差速器原有的平衡，这时转速重新分配，导致内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增加，重新达到平衡状态，同时，汽车完成转弯动作。

　　六、力学在生物工程上的应用

　　力学与生物医学工程密切相关。人体真皮组织的培植，就需要在细胞生长过程中施加外力引导其生长方向。当今很流行的心脏方面疾病，有动脉硬化、二尖瓣残缺、心肌起搏异动……伴随治疗这些疾病的器械有人工起搏器、人造瓣膜……就需要流体力学方面的理论支撑。

　　七、力学在石油化工的应用

　　工程力学在石油化工的应用通常体现在抽油机上。游梁式双驴头双井抽油机结构如图所示 ，工作原理是：动力从电机由三角皮带传动副传到减速箱，再经曲柄、连杆传到游梁，最后通过游梁上下摆动将动力传给驴头。当左驴头上行时，实现油井抽油，同时右驴头下行;当右驴头上行时，实现油井抽油，同时左驴头下行，因此，两驴头上行和下行是交替进行，对相邻两井的抽油也是交替进行的。

　　八、力学在能源工程的应用

　　以风力发电为例，大型风力发电机组一般为水平轴风力发电机，它由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片(目前商业机组一般为2-3个叶片)装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传動系统由增速齿轮箱增速，将动力传递给发电机。

　　九、总结

　　力学是一个非常宽口径的专业，主要包括固体力学、流体力学和一般力学与力学基础等学科。工程力学研究的领域非常广泛，任何一项现代工程项目或科研任务都会与工程力学问题紧密相关。