浅谈工程力学的分支

摘要：工程力学大致可以分为刚体力学、流体力学、岩体力学、固体力学、流变学以及土力学等几个方面的分支。流变学涉及面较多而且在冶金行业和日常生活中应用非常广泛。流变学研究的是能够流动的变化的物质材料，包括细胞材料、液晶材料以及电流等。在工程力学中固体力学是所有分支中规模最大、应用最多的一个分支。本文对工程力学中应用较广的流变学和固体力学两个方面进行探究，以期为我国工程力学的发展提供参考。

关键词：工程力学；流变学；固体力学

引言：

某些物质材料本身具有流动的特性，对这些可以流动的材料的力学研究与一般物质的力学研究有所不同。流变学性质的物质的研究一般集中在冶金行业、石油行业以及一些流体材料的生产行业，但是并不能认为流变学研究的就只是流体。在流变学中对一些固体材料本身的流变学特性也是流变学研究的内容。这些固体材料在自身受力的情况下就会发生相应的变化。固体力学就是对这种情况进行研究的。在环境建设、土木工程以及机械制造等方面都与固体力学的参与分不开。本文主要对工程力学分支中的流变学以及固体力学两个方面进行研究。

一、有关流变学的分析

1、流体力学的分类

流体的分类气体和液体都属于流体，由于它们的分子在永不停息地做规则运动的性质，形成了流体的特性。流体根据温度和剪切力作用下的不同，可以分为牛顿流体和非牛顿流体两种，而牛顿流体又可以分为非时变性牛顿流体和时变性牛顿流体两种流体。塑性流体是在一定程度作用下能够流动的非时变性牛顿流体，而且它随着力的作用的变化而不变发生变化。这种流体的性质逐渐由非牛顿流体的性质靠向牛顿流体的性质。伪塑性流体是一种与塑性流体相近的流体，这种流体与非塑性流体的性质不同，它不随着力的变化而接近牛顿流体的性质，因此它只是一种伪塑性流体。与伪塑性流体的性质完全相反的是膨胀性流体的性质。它的粘度性质随着作用力的不断增加而逐渐增加。时变性非牛顿流体中的粘弹性的流体是一种在外力干扰消失情况下就会恢复形变的力的特殊流体。

2、非牛顿流体的特性及其应用

有关非牛顿流体的研究非常多，与牛顿流体相比较而言，非牛顿流体也有其本身独有的一些特殊效应，如韦森堡效应、射流胀大现象、无管虹吸、剪切变稀、二次流、湍湎减阻和剪切增稠等。韦森堡效应是指粘弹性流体在一定的容器区域内旋转时，流体会随着中心轴向上延伸，而液面呈凸型。与此相反的是牛顿流体，液面凹型。与非牛顿流体具有相同特性的是射流胀大现象。当流体通过一个口径较小的通道容器时，射出的流体的截面直径比容器身身的直径大。二次流出现的现象是当非牛顿流体通过椭圆形截面容器时不会出现直线流动的现象。因此 当一根中空的管子从非牛顿流体中逐渐提升时，它内部的流体仍然会逐渐上升，而牛顿流体则会表现为下降，这就是非牛顿流体中的无管虹吸现象。而湍流减阻现象则表现为当流体流动的速度增加时，其所受的阻力反而会有一定的减少。

3、有关流变学的研究

随着科学技术的不断发展，流变学也取得了较大的进步，容纳了一部分新兴的课题而逐渐脱离了传统的范畴，如血液流变学、液晶高分子流变学、磁流变学以及细胞流变学、电流变等多方面的内容都属于新兴的课题。血液流变研究的与血液有关的力学，由于血管分布广，血液所容纳的物质较多，而且血管的形态较多，因此通过对血液进行力学形态研究，能够了解血液本身的一些流变学特性，有利于一些疾病的预防发生。血液流变进一步延伸后来出现了细胞流变学。有红细胞流变学、白细胞流变学以及血小板流变学等等。而液晶高分子材料同是一种新兴的材料，它的性质与非牛顿流体流动的性质也有所不同。电流变学是对与电流有关的物理学特性的研究，有利于提升电流的应用。磁流变学则上对磁场作用下的磁流形态进行的研究。在航空航天、智能机械以及电子工程方面磁流变学有着非常重要的作用。

二、固体力学的分析

1、固体力学学科特点与发展趋势

基础与工程的双重鲜明是固体力学学科的特点之一。固体力学是工程力学中基础性分支之一，涉及范围广，发展相对较早，具备一定的理论基础和实践基础。目前，固体力学逐渐扩展的其他领域，而且随着其他领域的研究结果的不断时步而逐渐发呢。由此可见，固体力学的研究成果关系到工程结构的设计和其他高技术结构的应用。固体力学涉及到的学科较多，具有广泛的交叉性，涉及到数学、化学、物理、生物等。小到纳米材料，大到航天工程都与固体力学分不开，因此它具有多学科容纳性的特点。新学科生长点突出是固体力学的学科特点，也是它发展的趋势。

2、固体力学中存在的问题

固体力学的发展较早，在发展的过程中出现了许多问题，这些问题阻碍了固体力学的进步。固体力学表现最明显的问题之一就是重基础研究，轻应用基础研究。理论研究的成果促进了固体力学的发展，但是理论出现后，与此相关的应用却远远不夠，使得研究成果无法有效的转化为应用成果。固体力学与国际计算力学软件相比差距较大。我国在固体力学上的研究的力度不断加大，但是与国外发展相比，仍然比较落后。

3、建议和措施

如果要想解决固体力学中存在的问题，首先在研究基础理论的基础上加大对理论成果的转化。知识发展的目的是服务于人类，因此需要把理论基础转化为应用成果，只有这样才能够为人类做出贡献。只有不断加大对专业人才的培养，才能为知识的研发输入新鲜的血液，进而才能够促进我国固体力学在国际竞争中居于领先地位。

结语：

工程力学的分支较多，在工业生产和日常生活中应用非常广泛。本文对工程力学的两大分支流变学和固体力学进行了分析探讨。在固体力学分析中对固体力学的特点和发展趋势进行了分析，进而为工程力学的发展提供一些参考。

参考文献：

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