物理力學在機械方面的應用

柏晨

【摘 要】物理力學是一門重要科學，也是基礎科學，其涉及的領域較廣，產生的影響較為深遠，尤其是在機械方面的應用，更是具有極為重要的作用。本文以物理力學為出發點，著重探索其發展歷程，并對物理力學在機械方面的應用加以分析與思考。

【關鍵詞】物理力學；機械；應用

0 前言

物理力學作為一門基礎科學，主要的研究方向是物質的宏觀機械運動，力學的應用領域極為廣泛，具有普遍性。力學的不斷發展促進了世界科學的進步，同時也促進了自然科學的發展，同時也推動了機械業的發展。

1 物理力學的定義

力學可以分為運動學、靜力學和動力學三部分，其著重探索能量、力以及二者與固液氣三體之間的關系，是一門基礎科學。

力學發展極其久遠，力學在古希臘時代屬于自然哲學中的一部分，并在其后來的不斷發展中，逐步深入到物理學的領域之中。此后，牛頓定律的出現標志著力學開始成為一門獨立的科學，隨后以動力學和運動學為主的經典力學蓬勃而起，并日趨完善。大機械的生產更是促進了力學在工程領域的應用，并促進了結構力學、立體力學等領域的發展。

2 物理力學在機械方面的應用

物理力學在機械方面的應用極其廣泛。作為一門基礎科學，物理力學具有在各個領域應用的普遍性，并逐漸成為必不可少的學科。尤其在機械方面的應用，更是具有極其重要的效用，具體主要體現為以下幾個方面。

2.1 彈力在機械設計中的應用

彈性力學是固體力學的主要組成部分，也可稱為彈性理論。其主要研究方向為彈性物體在外力作用下或溫度變化下產生的位移、應力與應變，據此解決在機械設計中可能出現或已經存在的問題。在機械設計中，由于多數機械的運行速度較快，承載性較強，彈性變形對系統的作用不容小覷，因此，對于機械系統而言，必須嚴格的按照彈性系統進行有效的分析與思考，才能確保系統的正確運行。多數情況下，彈性力學在齒輪機構設計、凸輪結構設計等方面具有較為普遍的應用。

在設計齒輪機構時，使用了大量彈力的知識，并以漸開線作為齒廓曲線，對于齒輪機構而言具有其優勢性，但也存在一定弊端，如當兩個齒輪在咬合轉動時，根據彈力定律可知，在其它條件相同的因素下，若想減少兩輪齒廓在接觸點處的最大接觸力，就必須增強兩輪齒廓在接觸點的綜合曲率半徑，而對于漸開線齒輪而言，要增強兩輪齒廓在接觸處的最大接觸力，就必須要加大齒輪機構的尺寸，然而兩輪齒廓在接觸點處的綜合曲率半徑能夠增大的區間是有限度的，所以短時間內很難達到齒輪機構尺寸較小，而高承載的目的。

2.2 斷裂力在機械工程中的應用

斷裂力學主要分為兩大類，其一為線彈性斷裂力學，多數應用于裂紋尖端周圍小范圍的情況。其二為彈塑性斷裂力學，大多應用于裂紋尖端周圍大范圍情況。斷裂力學的發展極為迅猛，在機械方面的應用更是極其普遍與廣泛，并在機械工程的發展中占有十分重要的地位。斷裂力學的廣泛應用，尤其是在機械工作的運用中，可以充分增強機械的使用功效與性能，做到有備無患，提早發現工程設備可能發生的事故，并采取方法加以遏制，從而確保機械在運行過程中的安全與可靠性。

首先，我國在使用斷裂力學的方面已經取得了較好的成果，如發電機、壓力容器等方面，這極大程度的促進我國機械工程的進步與發展，具有里程碑式的重要意義。

其次，在可靠性設計方面，應用較為廣泛的概率斷裂，促進了可靠性設計的迅速發展。根據參量的分布情況與安全余度來體現常規設計中所不能有效體現的客觀實際，以及在安全評定中所不能直接體現的真實安全性。國外將這一設計成果應用到飛機中，對于飛機結構的可靠性以及分析事故等方面都起到了積極的促進作用。我國在這一領域的主要研究則為海洋石油類機械工程方面。

最后，斷裂力學的應用是十分廣泛的，通過斷裂力學的有效使用，對于工藝、焊接等方面的應用有巨大的推動作用，并可以有效促進此類工藝的發展與進步，同時，還可以提高工作效率，幫助工人減少工作量。

2.3 工程力學在機械修理中的應用

工程力學廣泛應用于工程技術的各個領域中，對應對工程問題起到基礎性的作用。對于機械方面出現的嚴重破壞問題，多數情況下是依據工程力學做出判斷。

例如，在汽車機械修理的過程中，首先判斷出汽車的半軸套管斷裂的根源與具體的修復措施等，在此過程中所有的應對手段，都體現出了物理力學在機械修理方面的廣泛應用與積極作用。

3 總結

本文主要針對于物理力學在機械方面的應用進行了相關方面的分析和探討，通過本文的研究，我們了解到，隨著時代的進步，在科技迅速發展的同時，也促進了力學的發展。力學作為獨立的基礎性科學而言，其發展對于機械的各個領域都起到了廣泛的促進作用，如發電機、壓力容器等方面的運用與研究，尤其是在機械方面的運用，更是具有其廣泛性與深入性。因此，物理力學對于機械方面的進步具有巨大的推動作用，對于物理力學要進行不斷的探索與分析，從而將物理力學更加充分的應用于機械業中，實現我國社會經濟的可持續發展。

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[責任編輯：張濤]endprint