當(dāng)代力學(xué)的現(xiàn)狀、發(fā)展和應(yīng)用

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)都在迅猛的發(fā)展中，而力學(xué)作為一個(gè)古老的學(xué)科，也在不斷的發(fā)展中，并且也應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。

關(guān)鍵詞：力學(xué);現(xiàn)狀;發(fā)展;應(yīng)用

一、力學(xué)專業(yè)的基本特征

力學(xué)專業(yè)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，在很多方面并不引人注目。但是力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，又是一門應(yīng)用學(xué)科。力學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，也是機(jī)械、土木、交通、能源、材料、儀器儀表等相關(guān)工科的基礎(chǔ)。

作為應(yīng)用學(xué)科，它幾乎與所有工科專業(yè)交叉，直接解決工科專業(yè)發(fā)展和工程實(shí)際中的力學(xué)難題?，F(xiàn)在的力學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，可以說，它亦是理科，也是工科。學(xué)理工的人都知道，力學(xué)是現(xiàn)代工程技術(shù)的基礎(chǔ)，力學(xué)不好學(xué)，學(xué)得好的人必定能夠在工程領(lǐng)域中游刃有余。無論在哪一行，力學(xué)對于機(jī)械、土建、材料、能源、交通、航空航天、船舶、水利、化工都可以一點(diǎn)即通。是最典型的“原基礎(chǔ)，寬口徑”專業(yè)。就時(shí)代而言，力學(xué)無論彩玉與建筑設(shè)計(jì)還是土木施工中都有很大發(fā)展。能源采掘，船舶制造和航天制造，也都要充分用到力學(xué)知識，力學(xué)是工程中的“萬金油”專業(yè)。從這里我們就可以清楚的看到力學(xué)的前景。

二、力學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展

力學(xué)專業(yè)大致的就業(yè)方向有以下四方面：（1）繼續(xù)讀碩士讀博士。（2）學(xué)校和科研單位。（3）國防單位。（4）外企。

三、力學(xué)在道橋中的應(yīng)用和發(fā)展

道橋和力學(xué)的聯(lián)系是非常緊密的。道橋施工時(shí)少不了力學(xué)知識的應(yīng)用，所以對于力學(xué)感興趣的同學(xué)可以在報(bào)考道橋?qū)I(yè)。

橋梁在人類發(fā)展的歷史過程中，可以說一直是一種社會(huì)文明的代表，縱觀世界橋梁建設(shè)發(fā)展的歷史，可以發(fā)現(xiàn)橋梁的發(fā)展與當(dāng)代社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展、工業(yè)水平的提高，施工技術(shù)的改革，數(shù)學(xué)、力學(xué)的發(fā)展，計(jì)算技術(shù)的改革都有密切的關(guān)系。其中力學(xué)理論的應(yīng)用在橋梁建設(shè)中起到了舉足輕重的作用。特別在19、20世紀(jì)，隨著力學(xué)理論及應(yīng)用研究的長足進(jìn)步。出現(xiàn)了許多力學(xué)難題，橋梁結(jié)構(gòu)的受力分析，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算，橫梁，橋面板、支座及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，計(jì)算分析等都是和力學(xué)密切相關(guān)的。數(shù)學(xué)、力學(xué)理論及計(jì)算工具的進(jìn)步，推動(dòng)了這些問題的解決，并促進(jìn)了橋梁工程進(jìn)一步的發(fā)展和飛越。同時(shí)使得橋梁工程作為獨(dú)立的科學(xué)技術(shù)被確認(rèn)，不再是憑借橋梁設(shè)計(jì)的智慧和經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)造過程。而是一門需要理論分析，設(shè)計(jì)，施工，控制與管理于一體的系統(tǒng)性學(xué)科，力學(xué)在世界中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。

因此，可以說橋梁工程在不斷的給力學(xué)的應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。正是由于人們在不斷迎接挑戰(zhàn)，才使得力學(xué)在橋梁工程中的應(yīng)用前景十分光明。橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究也是在橋梁發(fā)展過程中產(chǎn)生的一個(gè)新的力學(xué)研究分支。它與橋梁的承受某些動(dòng)載荷有關(guān)。如風(fēng)載是力學(xué)在橋梁工程中應(yīng)用的一大進(jìn)步，也是關(guān)系到其經(jīng)濟(jì)與安全的重要問題之一，它與強(qiáng)度間的研究有著重要的意義。近年來，由于大幅度橋梁建設(shè)日益廣泛的采用高強(qiáng)度材料和薄壁結(jié)構(gòu)。使得此類問題的研究更具有重要意義。

20世紀(jì)后期，計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為人們解決在橋梁建設(shè)中的若干受復(fù)雜力學(xué)計(jì)算創(chuàng)造了條件。使得一些計(jì)算工作量大得驚人的模型分析得以通過計(jì)算機(jī)獲得解答，在力學(xué)計(jì)算與分析基礎(chǔ)上，人們進(jìn)一步能夠利用計(jì)算機(jī)方便的進(jìn)行與橋梁有關(guān)的輔助設(shè)計(jì)，如（CAD），提高了工作效率。如前所述，橋梁工程在20世紀(jì)得到了長足發(fā)展。原因是多方面的，但力學(xué)理論的完善及進(jìn)步卻起到了舉足輕重的作用。主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（一）材料力學(xué)的進(jìn)步改進(jìn)了橋梁建設(shè)中材料的使用，并使得人們在和材料科學(xué)交叉滲透的過程中發(fā)展了許多高性能的復(fù)合材料。

（二）預(yù)應(yīng)力思想的出現(xiàn)促進(jìn)了橋梁的發(fā)展，導(dǎo)致橋梁恒載在不斷的降低，跨度在不斷增加，外形優(yōu)美，更加自然和諧。

（三）高速計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使得復(fù)雜的力學(xué)分析、計(jì)算及輔助設(shè)計(jì)成為可能，特別隨著一類功能不一的橋梁結(jié)構(gòu)分析程序的出現(xiàn)，極大的加快了橋梁設(shè)計(jì)速度。提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了橋梁建設(shè)周期。

四、力學(xué)在航天專業(yè)中的應(yīng)用

對于力學(xué)在航天中的應(yīng)用，應(yīng)該主要集中在流體力學(xué)上，而流體力學(xué)又是在航天中制造發(fā)動(dòng)機(jī)等問題的理論基礎(chǔ)，所以力學(xué)與航天的聯(lián)系顯而易見?？諝鈩?dòng)力學(xué)是在流體力學(xué)基礎(chǔ)上隨著航空工業(yè)技術(shù)發(fā)展而成長起來的一個(gè)新興學(xué)科，空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展對于航空航天飛行器的研制有著極為重要的作用。

進(jìn)入21世紀(jì)以后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)等的發(fā)展，人們重新重視起了空氣動(dòng)力學(xué)的研究，使得空氣動(dòng)力學(xué)得到了較好的發(fā)展。

五、工程力學(xué)在機(jī)械工程的應(yīng)用

工程力學(xué)在機(jī)械上的應(yīng)用很多，比如汽車上的差速器，差速器的作用就是使兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同，使其能夠轉(zhuǎn)彎。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)變速器從動(dòng)軸進(jìn)入差速器后，直接驅(qū)動(dòng)差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶 動(dòng)左、右半軸齒輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪，左右半軸的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅(qū)動(dòng)車輪三者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于汽車受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進(jìn)而破壞差速器原有的平衡，這時(shí)轉(zhuǎn)速重新分配，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速增加，重新達(dá)到平衡狀態(tài)，同時(shí)，汽車完成轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。

六、力學(xué)在生物工程上的應(yīng)用

力學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程密切相關(guān)。人體真皮組織的培植，就需要在細(xì)胞生長過程中施加外力引導(dǎo)其生長方向。當(dāng)今很流行的心臟方面疾病，有動(dòng)脈硬化、二尖瓣殘缺、心肌起搏異動(dòng)……伴隨治療這些疾病的器械有人工起搏器、人造瓣膜……就需要流體力學(xué)方面的理論支撐。

七、力學(xué)在石油化工的應(yīng)用

工程力學(xué)在石油化工的應(yīng)用通常體現(xiàn)在抽油機(jī)上。游梁式雙驢頭雙井抽油機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示 ，工作原理是：動(dòng)力從電機(jī)由三角皮帶傳動(dòng)副傳到減速箱，再經(jīng)曲柄、連桿傳到游梁，最后通過游梁上下擺動(dòng)將動(dòng)力傳給驢頭。當(dāng)左驢頭上行時(shí)，實(shí)現(xiàn)油井抽油，同時(shí)右驢頭下行;當(dāng)右驢頭上行時(shí)，實(shí)現(xiàn)油井抽油，同時(shí)左驢頭下行，因此，兩驢頭上行和下行是交替進(jìn)行，對相鄰兩井的抽油也是交替進(jìn)行的。

八、力學(xué)在能源工程的應(yīng)用

以風(fēng)力發(fā)電為例，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它由風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。風(fēng)輪的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，它由氣動(dòng)性能優(yōu)異的葉片（目前商業(yè)機(jī)組一般為2-3個(gè)葉片）裝在輪轂上所組成，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過傳動(dòng)系統(tǒng)由增速齒輪箱增速，將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。

九、總結(jié)

力學(xué)是一個(gè)非常寬口徑的專業(yè)，主要包括固體力學(xué)、流體力學(xué)和一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)等學(xué)科。工程力學(xué)研究的領(lǐng)域非常廣泛，任何一項(xiàng)現(xiàn)代工程項(xiàng)目或科研任務(wù)都會(huì)與工程力學(xué)問題緊密相關(guān)。

作者簡介：

汪成昊（1992—），男，漢族，遼寧大連人，本科，助教，研究方向：船舶結(jié)構(gòu)、船舶制圖、工程力學(xué)。