工程力学简单介绍及前景
    姓名:赵耀东                          指导教师:刘科元
中国矿业大学银川学院机电系10级工业工程(1)班
摘要:我们专业是工业工程(机电工程应用方向),看似与工程力学这门学科没有干系,其实,它们之间有着一种相辅相成,潜移默化的联系。工业工程是一门涉及多门学科与一体的综合性专业,既要掌握工业生产技术又牵扯到企业工商管理领域,所以想要在工业工程这门专业有所建树,必须的学习诸多方面的专业知识与技能,然而就在机类这一方面,我们要掌握机械加工生产,要对轴承、齿轮、蜗杆等机械零件进行受力分析,工程力学势在必学的,工程力学又属于整个力学范畴,力学是基础科学,又是技术科学,它的发展横跨理工,与各行业的结合是非常密切的。所以力学的作用真是可见一般。由于相关行业的发展与国民经济和科学技术的发展同步,使得力学在其中多项技术的发展中起着重要的甚至是关键的作用。尤其对我们工业工程的进一步学习有着至关重要的作用。
工程力学是力学的一个分支,它涉及机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、
化工等各种工程与力学结合的领域,分为六大研究方向:非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与工程爆破。就业面相当广泛,可以从事科学研究、教师、公务员,或到国防单位工作,去外企等等。总的来说,工程力学专业具有现代工程与理论相结合的的特点,有很大的知识面和灵活性,对工业工程专业的深入研究与学习有着举足轻重的作用,更对国家现代化建设具有重大意义。
关键词: 产生、专业介绍理解、研究方向、发展前景、就业
一引言
工程力学是研究有关物质宏观运动规律,及其应用的科学。工程给力学提出问题,力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说,工程力学包括:质点及刚体力学,固体力学,流体力学,流变学,土力学,岩体力学等。
主要学习力学、数学基本理论和知识,受到必要的工程技能训练,具有应用计算机和现代实验技术手段解决与力学有关的 工程问题 的基本能力。较系统地掌握本学科领域宽广的技
术理论基础知识,包括:电工与 电子技术 市场经济企业管理 等基础知识;具有较强的解决与力学有关的工程技术问题的理论分析能力与实验技能;具有较强的自学能力、预算员考试 冬至快乐祝福语工业工程的创新意识和较高的综合素质。
主干学科:力学主要课程: 理论力学 材料力学 弹性力学 、流体力学、结构力学 、电工与电子技术、 计算机基础知识 程序设计 工程力学作为力学的一个分支,是20世纪50年代末出现的。首先提出这一名称并对这个学科做了开创性工作的是中科院院士钱学森老前辈。
20世纪50年代,出现了一些极端条件下的工程技术问题,所涉及的温度高达几千度到几百万度,压力达几万到几百万大气压,应变率达百万分之一~亿分之一秒等。在这样的条件下,介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。为了减少耗时费钱的实验工作,需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质;
在一些力学问题中,出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况,因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题,比如出现一些远离平衡态的力学问题,必须从微观分析出发,以求了解耗散过程的高阶项;由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现,要求寻
一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的配方注册劳务公司需要什么条件”或预见新型材料力学性能的计算方法。
在这样的背景条件下,促使了工程力学的建立。工程力学之所以出现,一方面是迫切要求能有一种有效的手段,预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律;另一方面是近代科学的发展,特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展,物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚,为从微观状态推算出宏观特性提供了基础和可能。
工程力学虽然还处在萌芽阶段,很不成熟,而且继承有关老学科的地方较多,但作为力学的一个新分支,确有一些独具的特点。
工程力学着重于分析问题的机理,并借助建立理论模型来解决具体问题。只有在进行机理分析而感到资料不够时,才求助于新的实验。
工程力学注重运算手段,不满足于问题的原则解决,要求作彻底的数值计算。因此,工程力学的研究力求采用高效率的运算方法和现代化的电子运算工具。
工程力学注重从微观到宏观。以往的技术科学和绝大多数的基础科学,都是或从宏观到宏
观,或从宏观到微观,或从微观到微观,而工程力学则建立在近代物理和近代化学成就之上,运用这些成就,建立起物质宏观性质的微观理论,这也是工程力学建立的主导思想和根本目的。[1]
(2)主要内容
工程力学主要研究平衡现象,如气体、液体、固体的状态方程,各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题,工程力学主要借助统计力学的方法。
工程力学对非平衡现象的研究包括四个方面:一是趋向于平衡的过程,如各种化学反应和弛豫现象的研究;二是偏离平衡状态较小的、稳定的非平衡过程,如物质的扩散、热传导、粘性以及热辐射等的研究;三是远离于衡态的问题,如开放系统中所遇到的各种能量耗散过程的研究;四是平衡和非平衡状态下所发生的突变过程,如相变等。解决这些问题要借助于非平衡统计力学和不可逆过程热力学理论。
工程力学的研究工作,目前主要集中三个方面:高温气体性质,研究气体在高温下的热力学平衡性质(豆得儿含龙根事件全过程包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象;
稠密流体性质,主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等;固体材料性质,利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等物质的性质及其随状态参量变化规律的知识,无论对科学研究还是工程应用都极为重要,力学本身的发展就一直离不开物性和对物性的研究。
近代工程技术和尖端科学技术迅猛发展,特别需要深入研究各种宏观状态下物体内部原子、分子所处的微观状态和相互作用过程,从而认识宏观状态参量扩大后物体的宏观性质和变化规律。因此,工程力学的建立和发展,不但可直接为工程技术提供所需介质和材科的物性,也将为力学和其他学科的发展创造条件。[2]
3)研究方向
(一) 工程稳定性分析及控制技术
主要研究建筑结构、建筑地基、地下铁道、地下隧道、地下峒室、矿山井巷和岩土边坡、坝坡等结构和岩土工程的稳定性和可靠性分析、预测及其控制技术。通过现场监测、物理模拟及数值法计算,研究各种因素及其耦合作用对工程稳定性的影响,研究符合静、动力
学和耦合特征的稳定性控制技术,特别是研究岩土体加固的作用机理、参数确定和新技术开发,新奥法在岩土工程中的应用。情绪管理
(二)非线性力学与工程
主要研究非线性力学的基础理论和工程实用技术。研究土木建筑、水利水电、采矿、交通等部门中的地下峒室、采场、隧道、井巷、高层建筑基础、桥梁与基础、公路边坡、矿山边坡、水利水电坝基与边坡等工程在普通力场和耦合力作用下发生变形、位移和破坏的规律。通过现场监测、实验室模拟及计算机数值分析等综合研究,为工程设计和施工、实现工程设计优化、保证生产和施工安全提供科学依据。本研究方向致力于将现代前沿科学技术,如人工智能技术、灰理论、数值模拟、非线性力学和不确定性分析技术等应用到岩土、结构材料力学分析和工程应用研究中来,不断提高工程设计和施工的科学水平。
(三) 应力与变形测量理论和破坏检测技术
应力和变形状态及其分布规律是一切工程稳定性的最基本方法。应力和应变测量是了解工程中应力、变形与破坏状态及其分布规律的重要手段。本方向研究重点为以下列两个方面:
(1)地应力测量理论和技术。研究地应力测量的原理和方法,特别对目前国内外应用最广泛的应力解除法和水压致裂法在不连续、非均质、各相异性和非线性岩体中的工作性能进行系统的试验和研究。发展实用的测量和分析技术、仪器,以提高应力解除法和水压致裂法在复杂岩体和地质条件下的测量精度和可靠性。同时,发展新的地应力测量理论和监测技术、仪器。
5月1日放假法定几天(2)在无损检测技术。现代无损检测技术、岩土材料和工程结构内部损伤、破坏、寿命评估、反分析理论和技术方法。
(四)工程材料物理力学性质
此研究方向以固体力学为基础,运用断裂力学、损伤力学和流变力学的新成就,研究岩土材料和建筑材料的力学性能。研究完整岩石的力学性质,在室内试验基础上研究岩石的应力应变关系、岩石破坏类型及破坏机制、岩石强度准则;研究节理岩体的力学特性,研究结构面对岩石强度、变形的影响;研究岩石流变力学,岩石和岩体的流变特性;研究软岩的力学特性,研究膨胀岩的力学特性、膨胀机制,研究软岩、膨胀岩稳定性的控制。研究混凝土及人工复合材料的细观破坏机理与宏观断裂与强度,徐变、疲劳以及环境因素对材
料性能和寿命的影响。根据现场试验和实验室试验的结果,运用相关的力学理论,以及概论统计、模糊数学、灰理论、人工智能理论和不确定性分析理论等建立岩石、岩体和混凝土等材料的本构模型也是本方向的重要研究内容。
(4) 就业前景
我个人认为工程力学的就业面还是比较广阔的,各种工程(如机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等)中从事与力学有关的科研、技术开发、工程设计和力学教学工作。去些民办的事业、企业单位从事产品的检测或开发,这类企业以机械、建筑等重工业行业为主,毕业生可在机械、土木、水利工程类企、事业单位从事设计、计算和强度分析等工作,在研制工程应用软件的高新技术公司中从事软件设计工作,在科技、教育部门从事科研、教学工作。也可以继续攻读力学、机械、土木与经济管理学科的研究生。
目前已经就业的情况,工程力学的去向有:1、学校和科研单位,选择研究所的人占了很大一部分比例。大多数是航空集团下属的研究所。这种单位的工资水平不是很高,但是也是比较安稳的。工作地点主要在沈阳、西安、北京、上海。去学校当老师的相对少一些,主要是由于目前硕士生的扩招,学校对老师的学历要求也随之提高。2、继续读博,这也是很
多工程力学硕士生的选择。而且很大一部分选择了继续在武大读博,除了武大的工程力学实力比较雄厚原因之外,导师因素和本身对硕士课题比较了解也是一个原因。由于硕士期间对课题有一定的理解,有利于博士期间展开研究。这一部分人将来博士毕业基本上是去学校当老师。3、国防单位,很大原因是南航在本科的时候招收了国防生,这些国防生读完了硕士就去部队工作了。4、外企,一些人进了外企,比如三星、爱默生、福特等等。这些单位做的工作包括有限元计算,优化,软件开发等等。这种单位待遇相对好一些,当然劳动强度也高。5、其他,除了以上这些去向,还有人选择考公务员,或者到和本科专业相关的单位,比如就有本科专业是土木工程的同学毕业后去建筑设计研究院。 [4]