对工程力学的认识

对工程力学的认识 工程力学是什么？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。工程力学主要研究平衡现象，如气体、液体、固体的状态方程，各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题，工程力学主要借助统计力学的方法。工程力学对非平衡现象的研究包括四个方面：一是趋向于平衡的过程，如各种化学反应和弛豫现象的研究；二是偏离平衡状态较小的、稳定的非平衡过程，如物质的扩散、热传导、粘性以及热辐射等的研究；三是远离于衡态的问题，如开放系统中所遇到的各种能量耗散过程的研究；四是平衡和非平衡状态下所发生的突变过程，如相变等。解决这些问题要借助于非平衡统计力学和不可逆过程热力学理论。工程力学的研究工作，目前主要集中三个方面：高温气体性质，研究气体在高温下的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象；稠密流体性质，主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等；固体材料性质，利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等现阶段，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、边界单元法、离散单元法、不连续变形分析法和问题反分析方法和优化设计等在岩土和结构工程中的应用。重点在于应用上述方法合理、准确地模拟和分析、解决岩土和结构工程中的实际问题。要求培养的人才必须具有坚实的数学、力学基础，通晓数值分析的基本原理和方法，有不断发展现有的分析理论和技术，使之具有更加广泛的实用性和更高的精度的能力。同时还应具有编制实用程序软件的能力。这门专业的就业前景怎么样呢？本专业是力学与现代机械、水利、土木、生物、材料、航空航天工程应用相结合的综合性专业，研究机器与结构的设计思想和分析方法，应用理论、计算和实验等手段为设计的可靠性和经济性提供科学的依据，在国民经济建设中起重要作用。本专业毕业生是上述领域中企业和研究单位必需的人才。它的培养目标就是让学生具有以下能力，应具有雄厚的数学、力学理论基础和分析能力；熟练掌握理论、计算和实验等研究方法和工具。在企业及研究机构中，能够成为厚基础、宽口径、胜任强度、振动和计算机仿真等方面与力学相关的工程设计、技术开发及技术管理等工作的高级技术人员，并为培养高层次力学研究及软件开发人才打下基础。这个专业还有自己的特色，重视工程中常用的基础方法训练，具有适应面广阔的特点。主要培养方向为：结构分析软件应用方向，突出国际知名软件的应用和特殊分析软件开发方面的培养；结构工程方向，突出对建筑、水利和机械结构的强度与安全进行分析方面的培养。对于这个专业的就业情况，毕业生可在机械、土木、水利工程类企、事业单位从事设计、计算和强度分析等工作，在研制工程应用软件的高新技术公司中从事软件设计工作，在科技、教育部门从事科研、教学工作。也可以继续攻读力学、机械、土木与经济管理学科的研究生。我们如何学好这门课呢？1. 需要的预备知识：力学和数学是密切相关的，因此要想学好工程力学必须首先掌握相关的高等数学知识。工程力学中涉及到的高等数学的主要知识点包括函数和极限、导数和积分、空间解析几何与向量代数等，在工程力学的相关定义、公式及问题求解过程中经常会涉及上述数学知识，如果缺乏相关数学知识会直接影响工程力学的学习效果。希望在学习工程力学之前以及在学习过程中能够熟练应用上述数学知识。 工程力学中的许多问题是在大学物理的基础进行分析和研究的，学习工程力学之前还应掌握大学物理中力学部分的知识。大学物理中是以质点为主要研究对象（同时也涉及质点系），研究其受力及运动规律。工程力学是在大学物理基础上的延伸和扩展，以刚体和变形体（即特殊的质点系和质点系）为研究对象，研究其受力及强度、刚度、稳定性。因此大学物理也上学好工程力学的基础。2. 学习中的几点建议： （1） 关于学习态度：由于工程力学中涉及到许多数学运算和物理知识，需要考虑的因素比较多，人们在学习工程力学时，常常感到上课老师讲的都懂了，可是一遇到实际问题又无从下手，觉得学起来比较困难，容易厌学。通常，一件事如果没有兴趣是一定做不好的，态度决定一切，此时，一定要有信心克服学习中遇到的困难，通过努力学好工程力学。 （2） 关于学习内容：在工程力学的学习过程中，要把学习的重点放在基本概念、基本定理、基本公式（这些内容详见自学指导书）以及应用工程力学这些基本内容分析解决实际问题上。初学者一般会感到工程力学的基本概念、公式较多，为了更好的理解和掌握这些基本概念和公式，在学习过程中要注意寻找这些基本概念和公式在推导过程及其结论、公式表达式上的相同点和不同之处。例如在推导基本变形横截面上应力计算公式时，仅根据静力关系无法获得应力在横截面上的分布规律，都需要通过实验分析首先研究构件在产生相应基本变形时横截面上变形应满足的关系，再根据变形和力之间的物理关系，找到应力在横截面上的分布规律。又譬如在强度和变形计算中，会遇到很多应力、变形计算公式，这些公式无需死记，要注意抓住这些公式中各项的含义及表达形式上的规律。下面是基本变形时横截面上应力的计算公式：由上述公式可知：分子中的第一项均是相应的内力，可以用截面法确定；第二项均是所求点所在的位置（轴向拉伸与压缩时，由于应力在截面上上均匀分布的，与点的位置无关，因此公式中没有此项）；分母均是相应的几何性质；这些公式的适用范围都是在线弹性范围内。按照这种方法，这些公式掌握起来就变得简单了、容易了。 （3.） 关于作业