理论力学在实践中的应用

理论力学在实践中的应用理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。理论力学主要研究刚体的力学性能及运行规律，是力学的基础学科，由静力学、运动学和动力学三大部分组成。理科理论力学从变分法出发，最早由拉格朗日分析力学作为开端，引出拉格朗日力学体系、哈密顿力学体系、哈密顿-雅克比理论等，是理论物理学的基础学科。哈密顿方法是量子力学中的正则量子化的起点，拉格朗日方法是量子力学中路径积分量子化的起点。工科理论力学是研究物体的机械运动及物体间相互机械作用的一般规律的学科。同时理论力学是一门理论性较强的技术基础课，随着科学技术的发展，工程专业中许多课程均以理论力学为基础。工科理论力学遵循正确的认识规律进行研究和发展。人们通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次的科学试验，经过分析、综合和归纳，总结出力学的最基本的理论规律。了解理论力学的内容，他非常重要在生活和生产实践中是常见的，例如：远在古代，人们为了提水，制造的辘轳；为了搬运重物，使用了杠杆，斜面和滑轮；为了风力和水利，制造了风车和水车，等等。理论力学在工程中的应用随着人类社会的进步和发展，人类逐渐从建筑建构和实践中总结经验，发展成现代的力学理论与方法。这些理论和方法几乎被应用到了所用领域。建筑的发展和力学是不可分的，可以说没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑。尤其是对于现代建筑的意义更为重要，每一座好的建筑建造前都要通过很多次的实验验证。首先是建筑结构的合理性，如何在实际情况下选取合适节省材料的结构方式完成工程很重要。尤其要考虑到安全因素，从整体的静力分析到有线单元的桁架与混泥土结构、再到外部环境因素，如风载荷、地震波、特殊场地的特殊设计要求等，这些都是我们要关注的。如高层建筑物，如果违反防震规范的装饰性设计增加了高层建筑物在地震发生时由于重心提高增加摇摆扭矩产生巨大剪切力导致建筑物底部支撑柱疲劳断裂的可能性，严格讲这是不允许的。又如右图德阳一地震后的中学四层教学楼，我们可清楚地看出钢筋混泥土支撑桁架在地震中保留下来后的残迹，这是一种平行的简单桁架结构，根本抵不住地震时产生的横向挤压力，导致间隙增大楼板脱落倒塌。这说明我国很多建筑物在建设结构时存在这许多不合理现象。这应该是我们现代工程及建筑设计时该思考的地方。其次是建筑物材料的选取应得当，这对建筑物质量和性能将产生本质的影响。不同的材料有着不同的强度、刚度、稳定性及疲劳破损等，在工程应用中要通过各种计算和软件及实验进行模拟，使材料在实际环境中安全正常的工作，如上图便是对房屋桁架的测试。如何用最少的材料建造最安全实用的房屋是有一套完整有序的过程的，通过对建筑结构模型的力学分析，如它的抗弯能力、实用载荷大小、弹性性能、震动要求等。尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢结构梁和拉杆等，在长期的负载作用下如何保持结构的受力均衡和稳定，在建造过程中的步骤和难点都应该预计的到，如钢筋混泥土的选择，斜拉杆的分布及个数的多少，这些都对工程的施工和寿命有影响。所以做工程建造前必须有着严密的计算分析与可能出现情况的充分准备及解决方案，这是每个工程建设人员必备的素养。如何用最少的材料建造最安全适用的房屋是有一套过程的，通过对建筑模型的力学分析，如它的抗弯能力,弹性性能等。尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢筋结构和拉杆等，在长期的负荷作用下如何保持结构的受力均衡和稳定，在做工程建造前必须有着严密的计算分析及准备方案。例如，在建设青藏铁路时，为了保证铁路地基的长年冷冻状态，在铁路两旁的地基中插入了数千根散热棒，否则地基会由于长期的工作解冻，坍塌裂缝，造成铁轨受力不均，造成不可预计的损失，这些都是要在实际工程中考虑和解决的问题，只有正确地利用力学才能把一座座优美坚固的建筑呈现在地面上。总之，力学与建