工程力學
工程力學(engineeringmechanics)在工程科學中,力學是研究有關物質宏觀運動及其應用的科學。工程力學包括:理論力學、固體力學、流體力學、流變學、土力學、巖體力學等。
理論力學的理論基礎是牛頓定律。研究對象是質點、質點系及剛體。它們是一種理想化的固體,其大小及形狀是固定的,不因外來作用而改變,即固體內各點之間的距離是絕對不變的。因所研究的問題不同,又可分為靜力學、運動學和動力學三部分。靜力學研究物體在力作用下處于平衡的規律。參見彎矩和剪力。運動學研究物體運動的幾何性質。動力學研究物體在力作用下的運動規律。
固體力學包括:材料力學、結構力學、彈性力學、塑性力學、復合材料力學、斷裂力學等。其中的前三門因為在土木工程中應用廣泛,習慣上統稱為建筑力學。材料力學的理論基礎是虎克定律(線彈性變形規律),研究對象是桿件(主要是梁)及連接的宏觀行為(參見鋼結構的桿件,鋼結構的連接)。結構力學的研究對象是結構的彈性行為(包含梁、桁架梁、拱、懸索橋、各種超靜定結構、各種二次應力)。彈性力學的研究對象是應力、應變在細部的分布。
流體力學包含水力學及空氣力學。為研究結構在流體中的行為,需要將結構力學和流體力學相結合,這就是流體彈性力學。它又分為水動力彈性力學和空氣動力彈性力學(例如橋梁在風之下的自激振動和強迫振動問題。
流變學是研究物質變形、流動的科學。在研究蠕變、滯后、阻尼等現象時,要在應力-應變關系中引入時間因素。
土力學的研究對象是地殼表面土層的力學問題。學科內容是:土的物理力學性質,土與建筑物(結構)的相互作用,土體穩定性,土體動力學。
巖體力學主要研究位于一定地質環境中的巖石和巖體的強度、變形、破壞、破碎的規律,任務則是合理利用巖體,制定巖體改造技術措施。
發展及狀況關于力學的零星認識,起源很古。將力學規律用數學算式表達,始于17世紀。形成建筑力學,并在工程實踐中廣泛應用,這是在19世紀末和20世紀初。到這時為止,所用方法一直是解析法。在20世紀50年代,隨著電子計算機和有限元法的出現,逐步形成了一門交叉學科即計算力學。計算力學又有兩個分支:基礎計算力學及工程計算力學。后者用于建筑力學時,其四大支柱是:建筑力學、離散化技術、數值分析和計算機軟件;任務則是研究結構分析的計算機程序化方法、結構優化方法和結構分析圖像顯示等。


