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力学的发展 力学的发展 及其对科学、工程和技术的推动作用 隋允康(北京工业大学) 隋允康(北京工业大学) ysui@bjut.edu.cn 主要内容 主要内容 一、对力学的“速写” 二、大科学家谈力学 三、基于力学、影响人类生活的三大发明 四、力学在中国的发展 五、力学是多门学科、多类工程、多种技术的基 础 六、抓住你就业或发展的两个法宝——力学分析 数值模拟、结构与多学科优化数值模拟） 七、怎样才能学好力学？ 八、力学人如何应对改行？ 九、结语 一、对力学的“速写” 一、对力学的“速写” 相对素描，速写不要求细致、精确，因为时间短， 能画到大致形似、力求神似，就成功了。 为了使同学们快速地领悟我对于力学的见解，现在 我给力学画个“速写” 。 1、力学是什么？ 借用墨子（名翟，公元前480—前400年，春秋末战 国初鲁国人）的一句话为力学画速写： 力，形之所以奋也。 （《墨子·经上二十一》） 形，形体，指物体；奋，振作，指移动或变形。 译成现代汉语：力是使物体移动或变形的原因。 墨子的这句话太经典了！虽然表面无华，内在蕴含 却极其深刻： （1 ）完整地揭示了力学研究对象（形）、原因 （力）、结果（奋）三个方面； （2 ）解释了力——使或造成（所以）研究对象 的 “ 奋” ；（如果说运动或变形是有形的量—— “果”，力则是无形的量，它是力学永远要探索的， 导致神秘归宿的量——“ 因” 。） （3 ） “奋”这个词用得妙，既可以解释为移动， 又可以解释为变形。 （4 ）“形”也用得好，力学的研究对象经由了从 质点—— 刚体——变形体的发展历程。 在我十分感佩墨子的时候，还要提醒同学们注 意如下四点： （1 ）伽利略和牛顿当时的时代，力学研究以天 体为背景，研究对象主要简化为质点和刚体，体现 在理论力学。 （2 ）伽利略和牛顿之后的时代，力学研究 以人类身边现象乃至工业需求为背景，研究对 象主要简化为变形体，体现在材料力学、弹性 力学、塑性力学等。 （3 ）如果说质点和刚体从力平衡（广义的 力平衡是牛顿第二定律移项后的达朗伯原 理），就可以解决问题，那么变形体力学则要 从受力平衡（力学）、变形协调（几何）和本 构关系（物理）三方面综合，才能够解决问 题。 （4 ）变形体的变形拓宽了力学研究对象运 动的概念，在现在，力学的（亦称为机械的） “运动” = 质点和刚体的平动、转动+ 变形体的形状改变 我们的祖先很早就注意和理解了变形的概 念，大家知道“文王演周易” （周文王，姬昌,公 元前1152- 1056），其中涉及到梁的挠曲变形： 大过，栋橈，利有攸往，亨。 —— 《周易上经· 大过》 《注释》： 大过，卦名，非常过度的意思。 栋，即梁。 橈（rao ），挠（nao ）曲的树木称为橈。 攸，即所，利有攸往，意思——有利于所往 的方向。 亨，亨通。 《理解》：事物发展得非常过度，好象栋梁 挠曲，有利于所往方向的继续发展，达到亨通。 以上理解有2个关键（1）横看卦象；（2 ）阴爻看成支座。 “小过”卦可以佐证—— 小过，亨，利贞，可小事，不可大事，… 2、力学的作用 为了深刻地理解力学的作用，需要站得高一点，