工程力學(技術基礎學科)

工程力學(技術基礎學科)

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工程力學涉及眾多的力學學科分支與廣泛的工程技術領域,是一門理論性較強、與工程技術聯繫極為密切的技術基礎學科,工程力學的定理、定律和結論廣泛套用於各行各業的工程技術中,是解決工程實際問題的重要基礎。其最基礎的部分包括靜力學和材料力學

基本介紹

  • 中文名:工程力學
  • 外文名:Engineering Mechanics
  • 特點:理論性較強
  • 分類靜力學材料力學
  • 套用:工程技術中
學科歷史,研究方法,研究領域,理論分析,開設院校,相關院校,

學科歷史

人類對力學的一些基本原理的認識,一直可以追溯到史前時代。在中國古代及古希臘的著作中,已有關於力學的敘述。但在中世紀以前的建築物是靠經驗建造的。
1638年3月伽利略出版的著作《關於兩門新科學的談話和數學證明》被認為是世界上第一本材料力學著作,但他對於梁內應力分布的研究還是很不成熟的。
納維於1819年提出了關於梁的強度及撓度的完整解法。1821年5月14日,納維在巴黎科學院宣讀的論文《在一物體的表面及其內部各點均應成立的平衡及運動的一般方程式》 ,這被認為是彈性理論的創始。其後,1870年聖維南又發表了關於塑性理論的論文水力學也是一門古老的學科。
早在中國春秋戰國時期(公元前5~前4世紀),墨翟就在《墨經》中敘述過物體所受浮力與其排開的液體體積之間的關係。歐拉提出了理想流體的運動方程式。物體流變學是研究較廣義的力學運動的一個新學科。1929年,美國的賓厄姆倡議設立流變學學會,這門學科才受到了普遍的重視。

研究方法

分實驗研究、理論分析和數值計算三個方面。實踐中三種方法常常綜合運用,互相促進。

研究領域

包括實驗力學,結構檢驗,結構試驗分析。模型試驗分部分模型和整體模型試驗。結構的現場測試包括結構構件的試驗及整體結構的試驗。實驗研究是驗證和發展理論分析和計算方法的主要手段。結構的現場測試還有其他的目的:
工程力學工程力學
①驗證結構的機能與安全性是否符合結構的計畫、設計與施工的要求;
②對結構在使用階段中的健全性的鑑定,並得到維修及加固的資料。

理論分析

結構理論分析的步驟是首先確定計算模型,然後選擇計算方法。
土力學在二十世紀初期即逐漸形成,並在40年代以後獲得了迅速發展。在其形成以及發展的初期,泰爾扎吉起了重要作用。岩體力學是一門年輕的學科, 二十世紀50年代開始組織專題學術討論,其後並已由對具有不連續面的硬岩性質的研究擴展到對軟岩性質的研究。岩體力學是以工程力學與工程地質學兩門學科的融合而發展的。
從十九世紀到二十世紀前半期,連續體力學的特點是研究各個物體的性質,如梁的剛度與強度,柱的穩定性,變形與力的關係,彈性模量,粘性模量等。這一時期的連續體力學是從巨觀的角度,通過實驗分析與理論分析,研究物體的各種性質。它是由質點力學的定律推廣到連續體力學的定律,因而自然也出現一些矛盾。
於是基於二十世紀前半期物理學的進展 ,並以現代數學為基礎,出現了一門新的學科——理性力學。1945年,賴納提出了關於粘性流體分析的論文,1948年,里夫林提出了關於彈性固體分析的論文,逐步奠定了所謂理性連續體力學的新體系。
隨著結構工程技術的進步,工程學家也同力學家和數學家一樣對工程力學的進步做出了貢獻。如在桁架發展的初期並沒有分析方法,到1847年,美國的橋樑工程師惠普爾才發表了正確的桁架分析方法。電子計算機的套用,現代化實驗設備的使用,新型材料的研究,新的施工技術和現代數學的套用等,促使工程力學日新月異地發展。
質點、質點系及剛體力學是理論力學的研究對象。所謂剛體是指一種理想化的固體,其大小及形狀是固定的,不因外來作用而改變,即質點系各點之間的距離是絕對不變的。理論力學的理論基礎是牛頓定律,它是研究工程技術科學的力學基礎。
固體力學包括材料力學、結構力學、彈性力學、塑性力學、複合材料力學以及斷裂力學等。尤其是前三門力學在土木建築工程上的套用廣泛,習慣上把這三門學科統稱為建築力學,以表示這是一門用力學的一般原理研究各種作用對各種形式的土木建築物的影響的學科。
在二十世紀50年代後期,隨著電子計算機和有限元法的出現,逐漸形成了一門交叉學科即計算力學。計算力學又分為基礎計算力學及工程計算力學兩個分支 ,後者套用於建築力學時,它的四大支柱是建築力學、離散化技術、數值分析和計算機軟體。其任務是利用離散化技術和數值分析方法,研究結構分析的電腦程式化方法,結構最佳化方法和結構分析圖像顯示等。
工程力學工程力學
如按使結構產生反應的作用性質分類,工程力學的許多分支都可以 再分為靜力學與動力學。例如結構靜力學結構動力學,後者主要包括:結構振動理論、波動力學、結構動力穩定性理論。由於施加在結構上的外力幾乎都是隨機的,而材料強度在本質上也具有非確定性。
隨著科學技術的進步,20世紀50年代以來,機率統計理論在工程力學上的套用愈益廣泛和深入,並且逐漸形成了新的分支和方法,如可靠性力學、機率有限元法等。

開設院校

北京
中國礦業大學(北京)
中國地質大學
北京交通大學
天津
上海
重慶
河北
河南
山東
山西
安徽
江蘇
浙江
湖北
湖南
廣東
五邑大學
廣西
廣西科技大學(籌)
雲南
四川
陝西
黑龍江
吉林
遼寧
大連工業大學
內蒙
甘肅

相關院校

很多理工科學校都開設工程力學這個專業。
2014年1月6日,中國科學評價研究中心、中國科教評價網和中國教育質量評價中心共同完成了2014~2015年度中國大學及學科專業評價工作。本次大學評價共包含2751(去年2742)所中國高等院校。其中包括1200所(去年1155)中國大學(不含軍事類院校和港澳台地區高校):含重點大學131所(一流大學26所),一般大學645所(去年621),民辦院校424所(去年403);另外還對287所(去年298)獨立學院和1264所(去年1289)普通公立專科院校進行了全面系統、客觀公正的科學評價,共獲得中國大學教育地區競爭力排行榜、中國一流大學排行榜、中國重點大學競爭力排行榜、中國一般大學競爭力排行榜、中國民辦院校競爭力排行榜、中國獨立學院和公立專科院校排行榜,中國大學科技創新競爭力排行榜、中國大學人文社會科學創新競爭力排行榜、中國大學分類型競爭力排行榜、中國大學分學科門類競爭力排行榜、中國大學分地區競爭力排行榜,中國大學本科教育分專業競爭力排行榜等500多個榜單。
2014-2015年中國工程力學類專業大學競爭力排行榜

2014-2015年中國工程力學類專業大學本科教育排行榜
排名
學校名稱
星級
學校數
1
清華大學
5★
87
2
哈爾濱工業大學
5★
87
3
北京大學
5★
87
4
哈爾濱工業大學
5★
87
5
大連理工大學
4★
87
6
上海交通大學
4★
87
7
天津大學
4★
87
8
西北工業大學
4★
87
9
浙江大學
4★
87
10
河海大學
4★
87
研究生專業排名前十的學校分別是(依據中國研究生院分專業排名):

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