工程力学的应用

即使是单独的粒子、最高的建筑物和奔腾的河流，每个物体都受到力和力矩的影响。无论物质是液体还是固体，是大是小，都会根据具体情况做出不同的反应。工程力学研究静力学、动力学、材料强度、弹性、粘弹性以及流体动力学，以研究这些外部影响。

工程力学是理论与实践之间的桥梁，有助于创造新的概念和理论，识别和理解现象，并提供实验和计算工具。凯斯工程学院土木与环境工程系的教授正在为包括航空航天、电子、汽车、制造、软件和计算机在内的各个领域进行工程力学研究。

你如何定义工程力学？

工程力学是物理学的一个分支，研究机械系统的设计和研究。工程领域的这一领域使用物理学和数学的概念来解决与力学相关的问题。了解并预测这些系统在各种载荷情况下的行为是工程力学的目标。

化学工程、土木工程、电气工程、机械工程、生物医学工程和航空航天工程只是使用它的几个行业。它对于许多机械系统的设计和分析至关重要，包括汽车、卡车、桥梁、建筑物、机器、船舶、卫星和航天器中的机械系统。

工程力学分为三个主要子领域

• 静力学
• 动态
• 材料力学 (SOM)

静力学是研究力和它们对静止物体的影响。动力学是研究作用于运动物体的力。研究材料对施加力的反应是材料强度的研究。

工程师利用这三个领域中的概念来创建可靠且有效的机器和建筑物。例如，可以使用静力学来计算结构在倒塌之前可以承受的载荷。动力学可用于检查结构由于这些应力而随时间推移的移动或变化。此外，还可以使用材料强度来选择足够坚固的材料以承受载荷而不会失效。

基本工程力学概念和原理

对于任何机械系统的分析和设计，了解工程力学的基本思想和原理至关重要。这些思想和指导方针包括以下内容

力：力是一个矢量变量，描述了两个对象如何相互作用。保守力和非保守力既可以是吸引力，也可以是排斥力。

能量：做工的能力。它以多种方式表现出来，例如热能、动能和势能。动能是运动的能量。

动量：质量和速度的结果是动量。它是一个矢量数，描述了物体保持直线前进的倾向。

应力：应力衡量一个物体的内部力。它的单位是力/面积，以标量表示。

应变：应变量化了物体在应力作用下变形的程度。它是一个标量，其单位为长度/长度。

变形是描述材料在响应外力时大小或形状发生变化的术语。

变形是变形、应变和应力的结果。应力是作用在物质上的外力的结果。由于这种应力，材料变形（改变形状或大小）。应变是衡量发生了多少变形。

那么，工程师如何使用这些想法呢？考虑一下您正在建造一座桥。计算施加在各个部件（桥面、支撑等）上的压力，以确保您的桥梁能够承受使用它的汽车和卡车的重量。

了解应力可以让你计算出每种材料在失效前可以承受的应变量。你可以利用这些知识建造一座坚固的桥梁。

材料强度的应用

研究固体对各种力做出反应的方式称为材料强度科学。这个学科有许多不同的用途，从建造桥梁和建筑物到检查飞机和医疗植入物的结构完整性。

工程力学的重要组成部分。工程师利用这些数据来计算结构可以安全支撑的载荷，以及这些载荷将在材料中引起的应力和应变。工程师需要这些知识来开发有效和安全的系统和结构。