什么是计算力学？

计算力学是利用计算技术研究受力学规律支配的事件的领域。 在计算科学（也称为科学计算）作为理论和实验科学之外的“第三种方式”出现之前，计算力学传统上被认为是应用力学的一个分支。 现在，它被认为是计算科学的一个分支。

在 CM 中发现的各种专业包括计算流体动力学、计算热力学、计算电磁学和计算固体力学。

数学

偏微分方程、线性代数和数值分析是与计算力学联系最紧密的数学子领域。

有限元法、有限差分法和边界元法是使用最广泛的数值技术，依此顺序排列。 虽然有限差分方法在流体力学、热力学和电磁学中几乎同样重要，但有限元方法在固体力学中更为常见。 虽然边界元方法总体上不太常见，但它在某些领域（例如声学工程）中占有一席之地。

计算科学

从计算的角度来看，计算机编程、算法和并行计算都对 CM 产生重大影响。 FORTRAN 是科学界（包括计算力学）中使用最多的编程语言。 C++ 近年来广受欢迎。

C++ 作为科学计算社区中事实上的语言的采用一直比较缓慢。 专有语言/环境 MATLAB 也经常使用，特别是对于快速应用程序开发和模型验证，因为它表达数学运算的方式非常直观，并且具有内置的可视化功能。

过程

计算力学研究人员使用一套程序来检查特定的机械过程

1. 物理现象被赋予数学模型。 这通常需要使用偏微分方程来表示自然或技术系统。 在此步骤中，使用物理学来形式化复杂系统。
2. 方程被转换为适合数字处理的格式。 因为它需要将初始连续模型转换为大致离散的模型，所以此过程称为离散化。 它通常将偏微分方程组（或一组方程）转换为一组代数方程。 数值分析是一个研究此阶段所涉及过程的领域。
3. 迭代方法（从试验解开始，最终通过连续细化得出实际答案）或直接方法（从试验解开始，最终得出解）用于在计算机程序中求解离散方程。 此时，可以根据问题的性质使用超级计算机或并行计算机。
4. 利用实验数据或具有精确解析解的简化模型，验证数学模型、数值过程和计算机代码。 通常通过将其结果与已广泛使用的数值方法的结果进行比较来测试新的数值或计算方法。 经常提供基准难题。 数值结果也必须可视化，并且通常赋予其物理意义。

应用

车辆碰撞模拟、石油储层建模、生物力学、玻璃制造和半导体建模是计算力学的几个实际应用实例。

借助计算力学的工具，已成功模拟了使用分析方法很难或不可能解决的复杂系统。

计算力学

计算力学是使用建模和模拟来理解和预测科学和工业中日益复杂的物理现象。 该研究的重点是固体力学、流体力学、流固耦合、多相流、材料科学、数学和数值方法等领域，这些领域结合并增强了力学的应用。

它讨论了尖端技术和复杂的计算技术。 例如，流体力学中的控制方程通常在确定性环境中表现出随机行为，并且通常是非线性、时间和历史相关的。

凭借稳定的研究资金、国际认可、基于行业的研究和成功的结果，该部门已达到临界规模。 以下领域一直是我们的工作重点

• 为了理解复杂的非牛顿流体行为或多相流体流动，有必要开发新的有效的数值方法和算法，例如粒子和无网格方法。
• 获得关于物理流动过程的新知识，例如脉冲爆震发动机的工作原理以及如何通过增材制造制造纤维增强原型。
• 更深入地了解复合材料（尤其是混合复合材料和超材料）的失效机制，以及开发用于复合材料设计的建模和模拟工具。
• 创建用于建模和模拟声音和振动的工具，特别是创建减少交通、建筑和飞机飞越噪音的策略。
• 创建模拟和建模软件，以帮助理解塑料变形过程和高应变率变形，以减轻爆炸。