生活在力学的世界

1、生活在力学的世界力学三大主角还记得高中物理课堂上，验证牛顿第二定律、探究弹 力和弹簧伸长量之间的关系、探究平抛运动等力学的初探实 验，为我们开启了神奇的力学大门。其实，高中物理的力学 还停留在对简单变量的研究，而大学力学专业研究的则是多 变量甚至无数个变量的更为贴近实际的力学模型了。废弃的 大楼如何实现定向、定点爆破？如何设计由质地轻薄但是强 度符合安全系数的车用板材？这样的疑惑就是大学本科力 学专业研究的问题了。力学是一个大家族，有静力学、运动学和动力学等“小 伙伴”。其中静力学研究力的平衡或者说物体的静止问题， 高中常做的力学分析多和它有关。运动学研究物体怎样运 动，却把讨论运动与力的关系

2、留给了动力学。而运动物体的形态又可以分为固体、气体和流体，由 此可衍生由各个特定的研究方向。比如研究汽车行驶时，空 气流经汽车时的流动规律及其与汽车的相互作用，就涉及流 体力学的分支一一空气动力学。本科阶段的力学专业没有细 分固体、气体、流体等研究方向，除了中国科技大学的中国 近代力学系主要以理论研究为基础，其他高校的力学专业多注重实践性，统称“工程力学” 。但即使同为工程力学专业，各学校的偏向也会有一些不同。我们学校将其设在土木学院下， 有一点土木工程专业的特色， 比如会去参观钢结构厂房、长江大桥工地、混凝土及预应力结构研究室等等。而南京航空航天大学将其设在航空宇航学院下，并特设了本硕（博）

3、连读的 “钱伟长实验班” ，本科阶段会增设一些空气动力学的课程。简言之，无论研究侧重在哪儿，物体、力和运动都是力学的三大主角。力学专业主要课程力学专业的主要课程有理论力学、材料力学、流体力学、振动力学、实验力学、结构力学、计算机基础知识及程序设计、 CAD 制图等。所有含“力学”二字的科目几乎都与力学专业相关。本科阶段虽然会接触到很多力学课程，但是都不会特别深入，如果对力学特别感兴趣的话，进一步深造是不错的选择。你可能会注意到，这其中有一门特别的计算机课程，也许会感到奇怪，为什么要学程序设计呢？其实不只是力学，可以说所有基础性学科专业，一旦涉及复杂的实际应用问题， 单纯靠人用笔演算、 推导开展

4、研究， 远远达不到生产、 生活的要求，也无法模拟出一个高度吻合的模型。比如，研究乒乓球与球拍接触瞬间的受力状况，在高中物理中我们可以将乒乓球看成质点，但实际作用时情况就复杂多了，乒乓球自身也有微小的形变，重心发生变化，它与球拍接触的是一个微小的面， 而不是点。 通过 ANSYS 和 ABAQUS 这两个常用力学分析软件，加以个性化的编程，能帮助我们还原复杂的力学模型，并借助计算机的运算迅速得到分析结果。力学专业主要实践力学专业的主要实践环节包括金属加工工艺实习，电工、 电子实习， 课程设计， 毕业设计等。 其余的各类实习呢，抑或是在炎炎夏日对学校的某个建筑物进行测绘测量，又或是在大型厂房内研究

5、房屋模型的抗震性能等等。当然，各个高校不尽相同。除了各类实习外，力学专业的另一类实践就是一些竞赛了。印象最深刻的是大三时参加的第一届全国大学生基础力学实验竞赛。通过笔试幸运入围后，在老师的带领下，我们从暑假就开始着手准备。比赛的主题是通过实验来验证已知铸铁材料的抗压能力、抗拉能力、抗扭能力等力学属性。在医疗和航空等诸多领域，我们需要既有强度又有韧度的高质量金属材料，研究、探索新型金属材料，尤其是复合材料的力学属性，也属于力学专业的应用范畴。比赛具体环节是在一个铸铁试件上确定测量点，贴上跟指甲盖差不多大的应变片，对试件施加力矩和力的组合，再根据应变片的变形大小来反推铸铁材料的力学属性。应变片是什

6、么呢？是一种很薄但是反应灵敏的材料，会随着所测 物体的形变而形变。我们要用 502 胶水将应变片粘贴到准确的部位，然后将它发丝般粗细的两个焊脚焊接到专门记录其形变的仪器上，所以这个实验对动手能力要求很高。记得当时老师拿了一叠应变片进来，说： “这一片的价格是 5 元，现在免费给你们练习，你们可要珍惜哦。 ”事实上，为期两周的准备，我们每人几乎每天都要用掉几十片应变片，手指上沾满了 502 胶水，身上还散发着焊接应变片留下的独特气味。功夫不负有心人，加上主场作战的优势，我们取得了优异的成绩，这也是我第一次深刻体会到实践带来的快乐。力学专业毕业生主要做什么相信这是大家最关心的问题了。因为我们学校的

7、工程力学专业具有土木工程专业的特色，从往届以及我们班的就业情况来看，去设计院、房地产公司、建筑工程公司以及继续深造是主要途径。如果你喜欢与电脑打交道，比较擅长CAD 制图软件，可以立志成为一名结构工程师。每年有几十万人挤破了脑袋参加国家注册结构师考试，薄薄一张证代表你在这个领域的权威性， 具有相当高的含金量。 如果你更愿意去工地等现场，喜欢全国各地跑项目出差的话，土建工程师也是相当有前景的。比如轨道施工开展复杂的地下作业，保证施工现场整体结构的稳定性就需要力学人才出马，科学分析现场地质、受力情况，通过严密推算，制订一份合理安全的施工方案。也许你不太理解这两者的区别，打个比方：建央视大楼，结构工程师考虑的是这座大楼要立起来站得稳，需要用什么样的结构形式、用多大的梁柱、用什么样的钢材、各部位如何连接， 着重设计 ;土建工程师考虑的是如何准备设备和材料、 如何安排人工、 如何控制施工质量和进度， 着重施工。除了建筑行业，在汽车制造、航空航天、船舶、石油等行业，力学人才都能“分一杯羹” ，比如从事结构设计、产品模型的性能测试等等。假如你觉得本科学到的知识还不过瘾，希望接触到力学研究的最新前沿