解析|三大力學:理論力學、材料力學和結構力學

本文說的三大力學是指:理論力學、材料力學和結構力學,不包括彈塑性力學以及斷裂力學等。通常,理論力學和材料力學可合稱為工程力學。顧名思義,做工程的只需要學習理論力學和材料力學可能就行了。事實上,對於大部分工程師來說,學好它們的部分章節可能就夠了。如你所感慨,你的所學遠超你的所用,但你的所用卻往往學的並不紮實。換句話說,不該學的學了一大堆,該學的沒學好。不過,人要有敬畏和好奇心,體系和制度中要教給你的東西,不妨統統好好學,別找藉口。


解析|三大力學:理論力學、材料力學和結構力學

理論力學主要分為三大部分:靜力學,運動學和動力學。這三個內容各有其用。比如筆者就主要考慮靜力學,運動學和動力學只涉及最基本的知識點,而筆者認為做機構研究的工程師應該非常瞭解運動學吧。靜力學,其實就是研究力和力矩的平衡,說到底就是幾何學。平面靜力學是平面幾何學,空間靜力學就是空間幾何。運動學、動力學和幾何學的關係也非常密切。當然,應當提到,理論力學中有各種力學假設、模型、概念以及原理,不過在筆者看來,這些都是為幾何學服務的,最終求解問題都是從幾何角度來求解。所以筆者大膽認為,理論力學就是獨特的幾何學。(這個幾何學的內涵比數學上的幾何學要豐富)


材料力學也是一樣,有各種力學假設、模型、概念以及原理,不過在筆者看來,這些都是為幾何學服務的,最終求解問題都是從幾何角度來求解。所以筆者大膽認為,材料力學也是獨特的幾何學。不過,材料力學有其套路,就是宏觀上都是幾何學。再由宏觀結論分析應力應變變形的時候,就是各種簡化和假設。


結構力學就是複雜進階版的材料力學。材料力學是幾何學,所以結構力學也是。結構力學(或材料力學)和理論力學的關係就是,結構力學問題(或材料力學問題)的宏觀分析就是理論力學(幾何學),而應變、應力以及變形則是根據各種假設求得。試問假設是什麼?筆者拒絕深入回答,都說是假設了,還問!假設就是經驗得來,就是靠譜,就是行,不需要理由!

解析|三大力學:理論力學、材料力學和結構力學

結論:三大力學就是各種假設,加上幾何學。可是這裡涉及的幾何學都是最常規的內容,所以,三大力學的重點就是各種假設。把握住各種力學假設,力學模型、概念、原理,三大力學就很容易理解和掌握了。而要講到彈塑性力學,斷裂力學等,它們更多是從微觀局部層面(應力應變等)來研究問題了,認為幾乎沒有幾何學的痕跡了。

來源:諸子韓非子,作者:平生負累是痴真。


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