理论教育 如何选择合适的工程力学研究方法?

如何选择合适的工程力学研究方法?

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:工程力学研究解决问题的一般方法可归纳为以下几种。选择有关的研究系统。其中包括几何形状、材料性能、载荷及约束等真实情况的理想化和简化。进行尽可能真实的实验验证或将问题退化至简单情况与已知结论相比较。上述方法中,力学模型的建立是最关键的。

如何选择合适的工程力学研究方法?

工程力学研究解决问题的一般方法可归纳为以下几种。

(1)选择有关的研究系统。

(2)对系统进行抽象简化,建立力学模型。其中包括几何形状、材料性能、载荷及约束等真实情况的理想化和简化。

(3)将力学原理应用于理想模型,进行分析、推理,得出结论。

(4)进行尽可能真实的实验验证或将问题退化至简单情况与已知结论相比较。(www.daowen.com)

(5)验证比较后,若得出的结论不能满意,则需要重新考虑关于系统特性的假设,建立不同的模型,进行分析,以期取得进展。

例如一个工程师,首先要按照设计要求提出一个设计,然后需要假定其形态,建立模型,进行分析。如果分析的结果不能满足预期的功能,则必须修改设计,再次分析,直到获得可用的结果。可用性不仅包括有满意的功能,而且也包括如经济轻量化、易于制造等因素的考虑,还可能要考虑环境等因素。

上述方法中,力学模型的建立是最关键的。一个好的力学模型,既能使问题求解更简化,又能使结果基本符合实际情况,满足所要求的精度。力学模型的建立,不仅需要对实际情况的充分了解及分析问题的能力,还与模型建立者的知识面和经验有关。对由模型推出的结果进行实验验证或比较,有利于不断积累建立模型的经验。

例如,在处理普通工程构件(如杆、梁、轴等)时,可以先将其理想化为刚体,研究作用于其上的力,达到一定的认识水平;进一步,将其视为变形体,并假定其变形是弹性(卸载后变形能完全恢复)的,研究在载荷作用下,构件的弹性变形情况,又达到了另一认识水平;如果再引入材料的塑性(卸载后变形不能恢复)性态,研究其弹-塑性行为,就会得到更进一步的启发。

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