力学专业学什么课程(力学专业学什么-)

力学专业需要有良好的数学基础，之后你会学习很多力学专业的课程。力学包括理论部分、实验部分和模拟部分。

力学=理论+实验+仿真

理论

理论力学：主要学习刚体的运动规律。刚体是不考虑变形的模型。它是高中粒子模型的延伸。理论力学通常由三部分组成：静力学、运动学和动力学。结合虚位移原理、达朗贝尔原理等力学原理从——开始分析力学。

这两种理论的研究对象都是刚体。理论力学和高中力学一样，都是以牛顿运动分析为基础，需要对物体进行受力分析，所以理论力学也叫矢量力学。分析力学更像数学，不需要考虑具体的力分析，这有利于处理复杂的机械系统。大学物理所研究的力学也引入了刚体运动，它是理论力学的一部分。

理论力学分析机械的运动和应力。材料力学：材料力学的研究对象是变形体。这是与理论力学最大的区别。它可以被认为是弹簧模型的衍生。

材料力学将介绍一些基本的力学概念，例如应力和应变。材料力学是基于一些变形假设，主要研究单根细长杆的受力变形。根据受力状态不同，可分为杆件拉伸变形、轴件扭转变形、梁件弯曲变形、稳压杆件、混合变形等。当研究的模型变得复杂时，从单杆件到由一堆杆组成的杆系统，结构力学就应运而生了。

材料力学研究梁的弯曲结构力学：研究对象从材料力学研究的单杆转变为杆系结构，如工程中常见的桁架、钢框架结构等。

结构力学的任务是计算杆系的轴力、剪力、弯矩等内力，校核杆系的安全性。由于杆结构往往是超静定结构，所以我们将学习《结构力学》中处理超静定结构的两种常用方法：——，以超量未知力为变量的力法和以位移为变量的位移法。结构力学可以研究静载荷问题以及动态问题。结构动力学课程中经常研究动态问题。当然，显然简单的材料力学问题可以用结构力学的方法来处理，但一般认为材料力学是结构力学的基础。

结构力学研究钢桥的承重弹性力学：材料力学研究单个杆件，结构力学的研究对象是材料力学研究对象的发展，由杆件转变为杆系。然而，实际工程中的结构不仅仅是杆或杆系统。我们会遇到各种模型，而弹性力学是研究各种结构受力变形的学科。

弹性力学从基本的力学定理开始。它没有像材料力学那样引入一些变形假设，而是直接基于数学推导。这种弹性力学也称为数学弹性力学。表示任意弹性体的应力、应变和位移的偏微分方程是从质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律导出的。可以结合边界条件来求解。这是弹性力学问题的表述。

由于偏微分方程边值问题的复杂性，求解二维问题所能得到的解析解的数量通常是有限的。最多不超过100个。弹性力学将介绍平面应变问题、平面应变问题、直角坐标和极坐标解法。反解法、半反解法、应力函数解法、位移解法等，这些只是很早以前就已经获得的一些求解偏微分方程的方法。

弹性力学得到了另一种从能量角度表达弹性力学问题的方法，——泛函极值问题。数学上，一些偏微分方程的边值问题可以转化为泛函的极值问题。这两个公式是等价的。能量泛函理论包括两种经典的近似求解方法：里兹法和伽辽金法。能量变分理论也为计算力学中有限元的发展奠定了理论基础。

如前所述，如果不引入变形的计算假设，则称为数学弹性力学。然而，工程中某些结构（例如板或壳）的厚度远小于其他两个尺寸，因此使用一些梁状变形近似是合理的。这种弹性力学称为应用弹性力学，也称为板壳力学。

弹性力学分析大坝应力板壳力学：是在弹性力学中引入一定的计算假设而得到的一套理论。就像材料力学中分析的梁一样，基于不同的变形假设也有欧拉-伯努利梁和铁莫申科梁。还有考虑剪切的基尔霍夫板和板模型。对于壳理论来说，其机械处理方法与板相似，但由于壳的曲面几何形状，常采用曲面坐标系来描述。这使得数学处理比惯用的直角坐标更加困难。

板壳力学分析壳力振动动力学：振动响应是结构动力学问题的一个例子。结构动力载荷很多，如冲击载荷、爆炸载荷、脉冲信号等。

振动力学主要研究结构的动力响应，分析结构的固有模态、固有频率和受迫振动。振动力学的研究对象包括材料力学中的简支梁模型的振动、弹性板壳力学中的轴的振动、板的振动以及理论力学中的离散刚体模型的振动。因此，振动力学包括理论力学、材料力学和弹性力学的研究模型。换句话说，这些理论包括振动理论。例如，哈尔滨工业大学理论力学第二卷介绍了有限自由度刚体系统的振动。河海大学版弹性力学第二册包含板、壳的振动理论。

桥梁振动振动力学研究以上介绍的课程均为力学基础课程。课程紧密相连。视角不同，划分方法也不同，但无论从哪个角度来看，这些课程都是紧密相关的。

但需要强调的是，理论力学研究的是不变形的刚体，而其他课程研究的是变形的物体。当然，振动力学可以研究刚体系统的振动和变形体系统的振动。

需要注意的是，这些课程中研究的弹性体的变形是弹性变形。所谓弹性变形是指当外载荷去除后能完全恢复的变形。弹性体的力学状态与加载路径无关。物体一旦进入塑性，当外载荷去除后，物体的变形就不能完全恢复，会出现残余变形。弹性体具有复杂的本构关系。研究物体塑性变形的称为塑性力学，或者同时研究弹性变形和塑性变形的称为弹塑性力学。

塑性力学：塑性力学研究的对象发生了不可恢复的塑性变形。

塑性力学必须解决的第一个问题是确定物体何时进入塑性？到目前为止，这是一个复杂的问题。

此外，还需要研究塑性体的本构关系，即应力应变关系。这也很复杂，不像线弹性那样很好解决。常见的本构模型包括完全本构模型和增量本构模型。如果塑性变形仍是小变形，则塑性力学的平衡方程和几何方程与弹性变形相同。

然而，工程中常见的金属锻造和冶炼都会产生较大的变形。塑性力学不具备像弹性力学那样严格的数学推导和理论基础。塑性理论的发展往往伴随着各种力学实验，各种理论模型逐步提出、修正、验证和完善。

塑性力学在金属冶炼成形中的应用流体力学：之前介绍过很多力学课程，从刚体到简单变形体再到复杂变形体。但请注意，这些都是固体，或者说这些课程都是固体力学课程。固体在生产实践中无处不在。但液体也无处不在。当然，力学不能放弃对流体研究的控制。

飞机为什么会飞？为什么河道宽的地方水流却很慢？哪里河道窄，水流就快？为什么静水会流得很深？为什么大气压与海拔高度有关？阿基米德原理从何而来？一台机器把水抽到高处需要多少功率？什么是非牛顿流体？这些问题的答案可以在流体力学中找到。

流体力学引入了静力学问题，即静止流体的问题。还有动力学问题的研究，即运动流体的研究。事实上，流体力学的研究与理论力学有些相似。它将流体视为单个粒子，无数流体粒子就是流体。在一些老的理论力书籍中，会有流体静力学和动力学的介绍。某些模型被引入流体后，会像理论力学一样进行处理，例如平衡方程、动量定理、动能定理等。这在流体中也是如此。

流体的形状可以任意改变，给我们的感觉更像是一个变形体，而且是一个很大的变形体。当然，仅仅依靠理论力学知识来研究流体的力学性质是完全不够的。它涉及变形。研究它必须建立微分方程或积分方程，非常复杂。流体力学中的纳维-斯托克斯方程仍然无法找到一般问题的通解。

事实上，当可变形固体受到高速冲击等高强度载荷时，固体会像流体一样变形。你可以想象一下，只要用足够的力气，将铁块砸成铁块，此时固态的铁岂不是像流体一样了？

固体可以变形，但其运动位移很小。即使变形很大，位移仍然有限。刚体不考虑变形，而是描述其运动的位移和速度，这些位移和速度可能非常大。流体具有变形固体的变形特性和刚体的运动特性，因此处理流体仍然很复杂。

飞机起飞原理的流体力学研究

实验力学：实验力学是力学理论的另一个主要模块。上面介绍的力学课程都是力学的理论部分，力学实验是力学不可缺少的一部分。它们可以验证理论，是探索理论的重要手段。

力学实验有多种，常见的有应变电测量技术、光学测量技术、无损检测技术等。

对于一些无法进行现场实验的情况，必须根据类似的原理建立模型来进行模型实验。大型建筑在施工前必须进行抗震、抗风测试。此时只能建立模型进行模型实验。还有飞机的风洞实验等等，都是模型实验。

飞机风洞实验（新浪）模拟

计算力学：如前所述，机械能原理是有限元的理论基础，如最小势能原理、最小补能原理、广义变分原理等。随着计算力学的发展，发展了许多自己的理论。

传统的计算力学部分，即有限元，是基于最小势能原理，以位移为变量的离散模型计算。计算力学的发展与计算机的发展密不可分。计算力学必须依靠计算机来进行大量的计算。

有限元实际上是弹性力学中Ritz方法的延伸。有限元的基本思想是利用网格将整个解域离散化。由于解域复杂、边界条件复杂，直接利用基于能量原理的Ritz方法很难找到满足条件的试解函数。然而，如果将解域划分为许多小块，则可以很容易地在每个小块中找到满足条件的解。试探函数是计算力学中的位移插值函数。最后，将各个小单元组装成一个整体，结合边界条件并用计算机求解，即可得到整体的近似解。

计算力学理论远非如此。它发展了以应力为变量的求解方法，也有以位移和应力为未知变量的混合单元。还有无网格法、边界元法等。而且，许多有限元计算软件如ANSYS、ABAQUS等已被广泛用于解决机械问题。受到工程界的青睐。

有限元软件网格划分（百度图）基础力学课程之间的联系当然，这只是力学的一瞥，其他力学课程还有无数。

弹性动力学、结构动力学、塑性动力学、冲击动力学、爆炸力学、极限力学、空气动力学、分子动力学、连续介质力学、量子力学、细观力学、断裂力学、地质力学、生物力学、骨力学等。

从电子、原子的量子微观世界到地球、宇宙、星系，从世间万物到生命科学，力学无处不在。无所不能。

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