對工程力學(xué)的認(rèn)識.doc

對工程力學(xué)的認(rèn)識 工程力學(xué)是什么？工程力學(xué)是研究有關(guān)物質(zhì)宏觀運動規(guī)律，及其應(yīng)用的科學(xué)。工程給力學(xué)提出問題，力學(xué)的研究成果改進(jìn)工程設(shè)計思想。從工程上的應(yīng)用來說，工程力學(xué)包括：質(zhì)點及剛體力學(xué)，固體力學(xué)，流體力學(xué)，流變學(xué)，土力學(xué)，巖體力學(xué)等。工程力學(xué)主要研究平衡現(xiàn)象，如氣體、液體、固體的狀態(tài)方程，各種熱力學(xué)平衡性質(zhì)和化學(xué)平衡的研究等。對于這類問題，工程力學(xué)主要借助統(tǒng)計力學(xué)的方法。工程力學(xué)對非平衡現(xiàn)象的研究包括四個方面：一是趨向于平衡的過程，如各種化學(xué)反應(yīng)和弛豫現(xiàn)象的研究；二是偏離平衡狀態(tài)較小的、穩(wěn)定的非平衡過程，如物質(zhì)的擴散、熱傳導(dǎo)、粘性以及熱輻射等的研究；三是遠(yuǎn)離于衡態(tài)的問題，如開放系統(tǒng)中所遇到的各種能量耗散過程的研究；四是平衡和非平衡狀態(tài)下所發(fā)生的突變過程，如相變等。解決這些問題要借助于非平衡統(tǒng)計力學(xué)和不可逆過程熱力學(xué)理論。工程力學(xué)的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質(zhì)，研究氣體在高溫下的熱力學(xué)平衡性質(zhì)(包括狀態(tài)方程)、輸運性質(zhì)、輻射性質(zhì)以及與各種動力學(xué)過程有關(guān)的弛豫現(xiàn)象；稠密流體性質(zhì)，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學(xué)平衡性質(zhì)(包括狀態(tài)方程)、輸運性質(zhì)以及相變行為等；固體材料性質(zhì)，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構(gòu)關(guān)系等現(xiàn)階段，數(shù)值分析已經(jīng)成為巖土工程開挖與結(jié)構(gòu)建造動態(tài)過程模擬、工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和穩(wěn)定性分析的最有利手段。本研究方向主要研究各種數(shù)值分析方法，包括有限元法、邊界單元法、離散單元法、不連續(xù)變形分析法和問題反分析方法和優(yōu)化設(shè)計等在巖土和結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用。重點在于應(yīng)用上述方法合理、準(zhǔn)確地模擬和分析、解決巖土和結(jié)構(gòu)工程中的實際問題。要求培養(yǎng)的人才必須具有堅實的數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)，通曉數(shù)值分析的基本原理和方法，有不斷發(fā)展現(xiàn)有的分析理論和技術(shù)，使之具有更加廣泛的實用性和更高的精度的能力。同時還應(yīng)具有編制實用程序軟件的能力。這門專業(yè)的就業(yè)前景怎么樣呢？本專業(yè)是力學(xué)與現(xiàn)代機械、水利、土木、生物、材料、航空航天工程應(yīng)用相結(jié)合的綜合性專業(yè)，研究機器與結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想和分析方法，應(yīng)用理論、計算和實驗等手段為設(shè)計的可靠性和經(jīng)濟性提供科學(xué)的依據(jù)，在國民經(jīng)濟建設(shè)中起重要作用。本專業(yè)畢業(yè)生是上述領(lǐng)域中企業(yè)和研究單位必需的人才。它的培養(yǎng)目標(biāo)就是讓學(xué)生具有以下能力，應(yīng)具有雄厚的數(shù)學(xué)、力學(xué)理論基礎(chǔ)和分析能力；熟練掌握理論、計算和實驗等研究方法和工具。在企業(yè)及研究機構(gòu)中，能夠成為厚基礎(chǔ)、寬口徑、勝任強度、振動和計算機仿真等方面與力學(xué)相關(guān)的工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)及技術(shù)管理等工作的高級技術(shù)人員，并為培養(yǎng)高層次力學(xué)研究及軟件開發(fā)人才打下基礎(chǔ)。這個專業(yè)還有自己的特色，重視工程中常用的基礎(chǔ)方法訓(xùn)練，具有適應(yīng)面廣闊的特點。主要培養(yǎng)方向為：結(jié)構(gòu)分析軟件應(yīng)用方向，突出國際知名軟件的應(yīng)用和特殊分析軟件開發(fā)方面的培養(yǎng)；結(jié)構(gòu)工程方向，突出對建筑、水利和機械結(jié)構(gòu)的強度與安全進(jìn)行分析方面的培養(yǎng)。對于這個專業(yè)的就業(yè)情況，畢業(yè)生可在機械、土木、水利工程類企、事業(yè)單位從事設(shè)計、計算和強度分析等工作，在研制工程應(yīng)用軟件的高新技術(shù)公司中從事軟件設(shè)計工作，在科技、教育部門從事科研、教學(xué)工作。也可以繼續(xù)攻讀力學(xué)、機械、土木與經(jīng)濟管理學(xué)科的研究生。我們?nèi)绾螌W(xué)好這門課呢？1. 需要的預(yù)備知識：力學(xué)和數(shù)學(xué)是密切相關(guān)的，因此要想學(xué)好工程力學(xué)必須首先掌握相關(guān)的高等數(shù)學(xué)知識。工程力學(xué)中涉及到的高等數(shù)學(xué)的主要知識點包括函數(shù)和極限、導(dǎo)數(shù)和積分、空間解析幾何與向量代數(shù)等，在工程力學(xué)的相關(guān)定義、公式及問題求解過程中經(jīng)常會涉及上述數(shù)學(xué)知識，如果缺乏相關(guān)數(shù)學(xué)知識會直接影響工程力學(xué)的學(xué)習(xí)效果。希望在學(xué)習(xí)工程力學(xué)之前以及在學(xué)習(xí)過程中能夠熟練應(yīng)用上述數(shù)學(xué)知識。 工程力學(xué)中的許多問題是在大學(xué)物理的基礎(chǔ)進(jìn)行分析和研究的，學(xué)習(xí)工程力學(xué)之前還應(yīng)掌握大學(xué)物理中力學(xué)部分的知識。大學(xué)物理中是以質(zhì)點為主要研究對象（同時也涉及質(zhì)點系），研究其受力及運動規(guī)律。工程力學(xué)是在大學(xué)物理基礎(chǔ)上的延伸和擴展，以剛體和變形體（即特殊的質(zhì)點系和質(zhì)點系）為研究對象，研究其受力及強度、剛度、穩(wěn)定性。因此大學(xué)物理也上學(xué)好工程力學(xué)的基礎(chǔ)。2. 學(xué)習(xí)中的幾點建議： （1） 關(guān)于學(xué)習(xí)態(tài)度：由于工程力學(xué)中涉及到許多數(shù)學(xué)運算和物理知識，需要考慮的因素比較多，人們在學(xué)習(xí)工程力學(xué)時，常常感到上課老師講的都懂了，可是一遇到實際問題又無從下手，覺得學(xué)起來比較困難，容易厭學(xué)。通常，一件事如果沒有興趣是一定做不好的，態(tài)度決定一切，此時，一定要有信心克服學(xué)習(xí)中遇到的困難，通過努力學(xué)好工程力學(xué)。 （2） 關(guān)于學(xué)習(xí)內(nèi)容：在工程力學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，要把學(xué)習(xí)的重點放在基本概念、基本定理、基本公式（這些內(nèi)容詳見自學(xué)指導(dǎo)書）以及應(yīng)用工程力學(xué)這些基本內(nèi)容分析解決實際問題上。初學(xué)者一般會感到工程力學(xué)的基本概念、公式較多，為了更好的理解和掌握這些基本概念和公式，在學(xué)習(xí)過程中要注意尋找這些基本概念和公式在推導(dǎo)過程及其結(jié)論、公式表達(dá)式上的相同點和不同之處。例如在推導(dǎo)基本變形橫截面上應(yīng)力計算公式時，僅根據(jù)靜力關(guān)系無法獲得應(yīng)力在橫截面上的分布規(guī)律，都需要通過實驗分析首先研究構(gòu)件在產(chǎn)生相應(yīng)基本變形時橫截面上變形應(yīng)滿足的關(guān)系，再根據(jù)變形和力之間的物理關(guān)系，找到應(yīng)力在橫截面上的分布規(guī)律。又譬如在強度和變形計算中，會遇到很多應(yīng)力、變形計算公式，這些公式無需死記，要注意抓住這些公式中各項的含義及表達(dá)形式上的規(guī)律。下面是基本變形時橫截面上應(yīng)力的計算公式：由上述公式可知：分子中的第一項均是相應(yīng)的內(nèi)力，可以用截面法確定；第二項均是所求點所在的位置（軸向拉伸與壓縮時，由于應(yīng)力在截面上上均勻分布的，與點的位置無關(guān)，因此公式中沒有此項）；分母均是相應(yīng)的幾何性質(zhì)；這些公式的適用范圍都是在線彈性范圍內(nèi)。按照這種方法，這些公式掌握起來就變得簡單了、容易了。 （3.）