3.理論力學(xué)分為哪三個(gè)主要部分?各部分的特點(diǎn)和應(yīng)用都有什么?

2023-05-16 12:55

2023-05-16 15:11
大學(xué)三大力學(xué):理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)。

1、理論力學(xué)

理論力學(xué)是研究物體機(jī)械運(yùn)動的基本規(guī)律的學(xué)科。力學(xué)的一個(gè)分支。它是一般力學(xué)各分支學(xué)科的基礎(chǔ)。理論力學(xué)通常分為三個(gè)部分:靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)。靜力學(xué)研究作用于物體上的力系的簡化理論及力系平衡條件;運(yùn)動學(xué)只從幾何角度研究物體機(jī)械運(yùn)動特性而不涉及物體的受力;動力學(xué)則研究物體機(jī)械運(yùn)動與受力的關(guān)系。動力學(xué)是理論力學(xué)的核心內(nèi)容。理論力學(xué)的研究方法是從一些由經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)歸納出的反映客觀規(guī)律的基本公理或定律出發(fā),經(jīng)過數(shù)學(xué)演繹得出物體機(jī)械運(yùn)動在一般情況下的規(guī)律及具體問題中的特征。理論力學(xué)中的物體主要指質(zhì)點(diǎn)、剛體及剛體系,當(dāng)物體的變形不能忽略時(shí),則成為變形體力學(xué)(如材料力學(xué)、彈性力學(xué)等)的討論對象。靜力學(xué)與動力學(xué)是工程力學(xué)的主要部分。
理論力學(xué)建立科學(xué)抽象的力學(xué)模型(如質(zhì)點(diǎn)、剛體等)。靜力學(xué)和動力學(xué)都聯(lián)系運(yùn)動的物理原因——力,合稱為動理學(xué)。有些文獻(xiàn)把kinetics和dynamics看成同義詞而混用,兩者都可譯為動力學(xué),或把其中之一譯為運(yùn)動力學(xué)。此外,把運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)合并起來,將理論力學(xué)分成靜力學(xué)和動力學(xué)兩部分。
理論力學(xué)依據(jù)一些基本概念和反映理想物體運(yùn)動基本規(guī)律的公理、定律作為研究的出發(fā)點(diǎn)。例如,靜力學(xué)可由五條靜力學(xué)公理演繹而成;動力學(xué)是以牛頓運(yùn)動定律、萬有引力定律為研究基礎(chǔ)的。理論力學(xué)的另一特點(diǎn)是廣泛采用數(shù)學(xué)工具,進(jìn)行數(shù)學(xué)演繹,從而導(dǎo)出各種以數(shù)學(xué)形式表達(dá)的普遍定理和結(jié)論。
2、材料力學(xué)
材料力學(xué)是研究材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定和導(dǎo)致各種材料破壞的極限。一般是機(jī)械工程和土木工程以及相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生必須修讀的課程,學(xué)習(xí)材料力學(xué)一般要求學(xué)生先修高等數(shù)學(xué)和理論力學(xué)。材料力學(xué)與理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)并稱三大力學(xué)。材料力學(xué)的研究對象主要是棒狀材料,如桿、梁、軸等。對于桁架結(jié)構(gòu)的問題在結(jié)構(gòu)力學(xué)中討論,板殼結(jié)構(gòu)的問題在彈性力學(xué)中討論。
3、結(jié)構(gòu)力學(xué)
結(jié)構(gòu)力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支,它主要研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律,以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學(xué)科,它是土木工程專業(yè)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的學(xué)科。結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則,結(jié)構(gòu)在各種效應(yīng)(外力,溫度效應(yīng),施工誤差及支座變形等)作用下的響應(yīng),包括內(nèi)力(軸力,剪力,彎矩,扭矩)的計(jì)算,位移(線位移,角位移)計(jì)算,以及結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的動力響應(yīng)(自振周期,振型)的計(jì)算等。結(jié)構(gòu)力學(xué)通常有三種分析的方法:能量法,力法,位移法,由位移法衍生出的矩陣位移法后來發(fā)展出有限元法,成為利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的理論基礎(chǔ)。
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