當代力學的現狀、發展和應用

摘要：隨著我國經濟的快速發展，各個行業都在迅猛的發展中，而力學作為一個古老的學科，也在不斷的發展中，并且也應用于生活和生產中。

關鍵詞：力學;現狀;發展;應用

一、力學專業的基本特征

力學專業作為一門基礎學科，在很多方面并不引人注目。但是力學是一門基礎學科，又是一門應用學科。力學作為基礎學科，也是機械、土木、交通、能源、材料、儀器儀表等相關工科的基礎。

作為應用學科，它幾乎與所有工科專業交叉，直接解決工科專業發展和工程實際中的力學難題。現在的力學與時俱進，可以說，它亦是理科，也是工科。學理工的人都知道，力學是現代工程技術的基礎，力學不好學，學得好的人必定能夠在工程領域中游刃有余。無論在哪一行，力學對于機械、土建、材料、能源、交通、航空航天、船舶、水利、化工都可以一點即通。是最典型的“原基礎，寬口徑”專業。就時代而言，力學無論彩玉與建筑設計還是土木施工中都有很大發展。能源采掘，船舶制造和航天制造，也都要充分用到力學知識，力學是工程中的“萬金油”專業。從這里我們就可以清楚的看到力學的前景。

二、力學的應用和發展

力學專業大致的就業方向有以下四方面：（1）繼續讀碩士讀博士。（2）學校和科研單位。（3）國防單位。（4）外企。

三、力學在道橋中的應用和發展

道橋和力學的聯系是非常緊密的。道橋施工時少不了力學知識的應用，所以對于力學感興趣的同學可以在報考道橋專業。

橋梁在人類發展的歷史過程中，可以說一直是一種社會文明的代表，縱觀世界橋梁建設發展的歷史，可以發現橋梁的發展與當代社會生產力的發展、工業水平的提高，施工技術的改革，數學、力學的發展，計算技術的改革都有密切的關系。其中力學理論的應用在橋梁建設中起到了舉足輕重的作用。特別在19、20世紀，隨著力學理論及應用研究的長足進步。出現了許多力學難題，橋梁結構的受力分析，結構復雜的應力計算，橫梁，橋面板、支座及基礎的設計，計算分析等都是和力學密切相關的。數學、力學理論及計算工具的進步，推動了這些問題的解決，并促進了橋梁工程進一步的發展和飛越。同時使得橋梁工程作為獨立的科學技術被確認，不再是憑借橋梁設計的智慧和經驗的創造過程。而是一門需要理論分析，設計，施工，控制與管理于一體的系統性學科，力學在世界中發揮著關鍵性的作用。

因此，可以說橋梁工程在不斷的給力學的應用提出了新的挑戰。正是由于人們在不斷迎接挑戰，才使得力學在橋梁工程中的應用前景十分光明。橋梁結構的穩定性研究也是在橋梁發展過程中產生的一個新的力學研究分支。它與橋梁的承受某些動載荷有關。如風載是力學在橋梁工程中應用的一大進步，也是關系到其經濟與安全的重要問題之一，它與強度間的研究有著重要的意義。近年來，由于大幅度橋梁建設日益廣泛的采用高強度材料和薄壁結構。使得此類問題的研究更具有重要意義。

20世紀后期，計算機技術的出現為人們解決在橋梁建設中的若干受復雜力學計算創造了條件。使得一些計算工作量大得驚人的模型分析得以通過計算機獲得解答，在力學計算與分析基礎上，人們進一步能夠利用計算機方便的進行與橋梁有關的輔助設計，如（CAD），提高了工作效率。如前所述，橋梁工程在20世紀得到了長足發展。原因是多方面的，但力學理論的完善及進步卻起到了舉足輕重的作用。主要體現在以下幾方面：

（一）材料力學的進步改進了橋梁建設中材料的使用，并使得人們在和材料科學交叉滲透的過程中發展了許多高性能的復合材料。

（二）預應力思想的出現促進了橋梁的發展，導致橋梁恒載在不斷的降低，跨度在不斷增加，外形優美，更加自然和諧。

（三）高速計算機的出現使得復雜的力學分析、計算及輔助設計成為可能，特別隨著一類功能不一的橋梁結構分析程序的出現，極大的加快了橋梁設計速度。提高了設計質量，縮短了橋梁建設周期。

四、力學在航天專業中的應用

對于力學在航天中的應用，應該主要集中在流體力學上，而流體力學又是在航天中制造發動機等問題的理論基礎，所以力學與航天的聯系顯而易見。空氣動力學是在流體力學基礎上隨著航空工業技術發展而成長起來的一個新興學科，空氣動力學的發展對于航空航天飛行器的研制有著極為重要的作用。

進入21世紀以后隨著計算機技術、通信技術、飛機設計技術等的發展，人們重新重視起了空氣動力學的研究，使得空氣動力學得到了較好的發展。

五、工程力學在機械工程的應用

工程力學在機械上的應用很多，比如汽車上的差速器，差速器的作用就是使兩側車輪轉速不同，使其能夠轉彎。發動機的動力經變速器從動軸進入差速器后，直接驅動差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶 動左、右半軸齒輪，進而驅動車輪，左右半軸的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍。當汽車直線行駛時，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅動車輪三者轉速相同。當轉彎時，由于汽車受力情況發生變化，反饋在左右半軸上，進而破壞差速器原有的平衡，這時轉速重新分配，導致內側車輪轉速減小，外側車輪轉速增加，重新達到平衡狀態，同時，汽車完成轉彎動作。

六、力學在生物工程上的應用

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

七、力學在石油化工的應用

工程力學在石油化工的應用通常體現在抽油機上。游梁式雙驢頭雙井抽油機結構如圖所示 ，工作原理是：動力從電機由三角皮帶傳動副傳到減速箱，再經曲柄、連桿傳到游梁，最后通過游梁上下擺動將動力傳給驢頭。當左驢頭上行時，實現油井抽油，同時右驢頭下行;當右驢頭上行時，實現油井抽油，同時左驢頭下行，因此，兩驢頭上行和下行是交替進行，對相鄰兩井的抽油也是交替進行的。

八、力學在能源工程的應用

以風力發電為例，大型風力發電機組一般為水平軸風力發電機，它由風輪、增速齒輪箱、發電機、偏航裝置、控制系統、塔架等部件所組成。風輪的作用是將風能轉換為機械能，它由氣動性能優異的葉片（目前商業機組一般為2-3個葉片）裝在輪轂上所組成，低速轉動的風輪通過傳動系統由增速齒輪箱增速，將動力傳遞給發電機。

九、總結

力學是一個非常寬口徑的專業，主要包括固體力學、流體力學和一般力學與力學基礎等學科。工程力學研究的領域非常廣泛，任何一項現代工程項目或科研任務都會與工程力學問題緊密相關。

作者簡介：

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