工程力学专业介绍及发展方向

1、工程力学学专业介介绍及发发展方向向摘要：工工程力学学是力学学的一个个分支，它主要要涉及机机械、土土建、材材料、能能源、交交通、航航空、船船舶、水水利、化化工等各各种工程程与力学学结合的的领域，分为六六大研究究方向：非线性性力学与与工程、工程稳稳定性分分析及控控制技术术、应力与与变形测测量理论论和破坏坏检测技技术、数值分分析方法法与工程程应用、工程材材料物理理力学性性质、工程动动力学与与工程爆爆破。学学制一般般为四年年，毕业业后授予予工学学学士。就就业面相相当广泛泛，可以以继续读读博、从从事科学学研究、教师、公务员员，或到到国防单单位工作作，去外外企等等等。总的的来说，工程力力学专业业具有现现代

2、工程程与理论论相结合合的的特特点，有有很大的的知识面面和灵活活性，对对国家现现代化建建设具有有重大意意义。关键词： 产生生、专业业介绍、研究方方向、发发展前景景、就业业 引言言工程力学学是研究究有关物物质宏观观运动规规律，及及其应用用的科学学。工程程给力学学提出问问题，力力学的研研究成果果改进工工程设计计思想。从工程程上的应应用来说说，工程程力学包包括：质质点及刚刚体力学学，固体体力学，流体力力学，流流变学，土力学学，岩体体力学等等。00产生工程力学学作为力力学的一一个分支支，是220世纪纪50年年代末出出现的。首先提提出这一一名称并并对这个个学科做做了开创创性工作作的是中中国学者者钱学森森。

3、在220世纪纪50年年代，出出现了一一些极端端条件下下的工程程技术问问题，所所涉及的的温度高高达几千千度到几几百万度度，压力力达几万万到几百百万大气气压，应应变率达达百万分分之一亿分之之一秒等等。在这这样的条条件下，介质和和材料的的性质很很难用实实验方法法来直接接测定。为了减减少耗时时费钱的的实验工工作，需需要用微微观分析析的方法法阐明介介质和材材料的性性质；在一一些力学学问题中中，出现现了特征征尺度与与微观结结构的特特征尺度度可比拟拟的情况况，因而而必须从从微观结结构分析析入手处处理宏观观问题；出现一一些远离离平衡态态的力学学问题，必须从从微观分分析出发发，以求求了解耗耗散过程程的高阶阶项；

4、由于于对新材材料的需需求以及及大批新新型材料料的出现现，要求求寻找一一种从微微观理论论出发合合成具有有特殊性性能材料料的“配方”或预见见新型材材料力学学性能的的计算方方法。在这这样的背背景条件件下，促促使了工工程力学学的建立立。工程程力学之之所以出出现，一一方面是是迫切要要求能有有一种有有效的手手段，预预知介质质和材料料在极端端条件下下的性质质及其随随状态参参量变化化的规律律；另一一方面是是近代科科学的发发展，特特别是原原子分子子物理和和统计力力学的建建立和发发展，物物质的微微观结构构及其运运动规律律已经比比较清楚楚，为从从微观状状态推算算出宏观观特性提提供了基基础和可可能。工程程力学虽虽然还

5、处处在萌芽芽阶段，很不成成熟，而而且继承承有关老老学科的的地方较较多，但但作为力力学的一一个新分分支，确确有一些些独具的的特点。工程程力学着着重于分分析问题题的机理理，并借借助建立立理论模模型来解解决具体体问题。只有在在进行机机理分析析而感到到资料不不够时，才求助助于新的的实验。工程程力学注注重运算算手段，不满足足于问题题的原则则解决，要求作作彻底的的数值计计算。因因此，工工程力学学的研究究力求采采用高效效率的运运算方法法和现代代化的电电子运算算工具。工程程力学注注重从微微观到宏宏观。以以往的技技术科学学和绝大大多数的的基础科科学，都都是或从从宏观到到宏观，或从宏宏观到微微观，或或从微观观到微

6、观观，而工工程力学学则建立立在近代代物理和和近代化化学成就就之上，运用这这些成就就，建立立起物质质宏观性性质的微微观理论论，这也也是工程程力学建建立的主主导思想想和根本本目的。虽然工程程力学引引用了近近代物理理和近代代化学的的许多结结果，但但它并不不完全是是统计物物理或者者物理化化学的一一个分支支，因为为无论是是近代物物理还是是近代化化学，都都不能完完全解决决工程技技术里所所提出的的各种具具体问题题。工程程力学所所面临的的问题往往往要比比基础学学科里所所提出的的问题复复杂得多多，它不不能单靠靠简单的的推演方方法或者者只借助助于某一一单一学学科的成成就，而而必须尽尽可能结结合实验验和运用用多学科

7、科的成果果。11 (2)主要内内容工程力学学主要研研究平衡衡现象，如气体体、液体体、固体体的状态态方程，各种热热力学平平衡性质质和化学学平衡的的研究等等。对于于这类问问题，工工程力学学主要借借助统计计力学的的方法。工程程力学对对非平衡衡现象的的研究包包括四个个方面：一是趋趋向于平平衡的过过程，如如各种化化学反应应和弛豫豫现象的的研究；二是偏偏离平衡衡状态较较小的、稳定的的非平衡衡过程，如物质质的扩散散、热传传导、粘粘性以及及热辐射射等的研研究；三三是远离离于衡态态的问题题，如开开放系统统中所遇遇到的各各种能量量耗散过过程的研研究；四四是平衡衡和非平平衡状态态下所发发生的突突变过程程，如相相变等

8、。解决这这些问题题要借助助于非平平衡统计计力学和和不可逆逆过程热热力学理理论。工程程力学的的研究工工作，目目前主要要集中三三个方面面：高温温气体性性质，研研究气体体在高温温下的热热力学平平衡性质质(包括括状态方方程)、输运性性质、辐辐射性质质以及与与各种动动力学过过程有关关的弛豫豫现象；稠密流流体性质质，主要要研究高高压气体体和各种种液体的的热力学学平衡性性质(包包括状态态方程)、输运运性质以以及相变变行为等等；固体体材料性性质，利利用微观观理论研研究材料料的弹性性、塑性性、强度度以及本本构关系系等物质质的性质质及其随随状态参参量变化化规律的的知识，无论对对科学研研究还是是工程应应用都极极为重

9、要要，力学学本身的的发展就就一直离离不开物物性和对对物性的的研究。近代代工程技技术和尖尖端科学学技术迅迅猛发展展，特别别需要深深入研究究各种宏宏观状态态下物体体内部原原子、分分子所处处的微观观状态和和相互作作用过程程，从而而认识宏宏观状态态参量扩扩大后物物体的宏宏观性质质和变化化规律。因此，工程力力学的建建立和发发展，不不但可直直接为工工程技术术提供所所需介质质和材科科的物性性，也将将为力学学和其他他学科的的发展创创造条件件。22 （3）研研究方向向（一）非非线性力力学与工工程主要研究究非线性性力学的的基础理理论和工工程实用用技术。研究土土木建筑筑、水利利水电、采矿、交通等等部门中中的地下下峒

10、室、采场、隧道、井巷、高层建建筑基础础、桥梁梁与基础础、公路路边坡、矿山边边坡、水水利水电电坝基与与边坡等等工程在在普通力力场和耦耦合力作作用下发发生变形形、位移移和破坏坏的规律律。通过过现场监监测、实实验室模模拟及计计算机数数值分析析等综合合研究，为工程程设计和和施工、实现工工程设计计优化、保证生生产和施施工安全全提供科科学依据据。本研研究方向向致力于于将现代代前沿科科学技术术，如人人工智能能技术、灰色理理论、数数值模拟拟、非线线性力学学和不确确定性分分析技术术等应用用到岩土土、结构构材料力力学分析析和工程程应用研研究中来来，不断断提高工工程设计计和施工工的科学学水平。（二） 工程稳稳定性分

11、分析及控控制技术术 主要研究究建筑结结构、建建筑地基基、地下下铁道、地下隧隧道、地地下峒室室、矿山山井巷和和岩土边边坡、坝坝坡等结结构和岩岩土工程程的稳定定性和可可靠性分分析、预预测及其其控制技技术。通通过现场场监测、物理模模拟及数数值法计计算，研研究各种种因素及及其耦合合作用对对工程稳稳定性的的影响，研究符符合静、动力学学和耦合合特征的的稳定性性控制技技术，特特别是研研究岩土土体加固固的作用用机理、参数确确定和新新技术开开发，新新奥法在在岩土工工程中的的应用。（三） 应力与与变形测测量理论论和破坏坏检测技技术应力和变变形状态态及其分分布规律律是一切切工程稳稳定性的的最基本本方法。应力和和应变

12、测测量是了了解工程程中应力力、变形形与破坏坏状态及及其分布布规律的的重要手手段。本本方向研研究重点点为以下下列两个个方面：(1)地地应力测测量理论论和技术术。研究究地应力力测量的的原理和和方法，特别对对目前国国内外应应用最广广泛的应应力解除除法和水水压致裂裂法在不不连续、非均质质、各相相异性和和非线性性岩体中中的工作作性能进进行系统统的试验验和研究究。发展展实用的的测量和和分析技技术、仪仪器，以以提高应应力解除除法和水水压致裂裂法在复复杂岩体体和地质质条件下下的测量量精度和和可靠性性。同时时，发展展新的地地应力测测量理论论和监测测技术、仪器。(2)在在无损检检测技术术。现代代无损检检测技术术、

13、岩土土材料和和工程结结构内部部损伤、破坏、寿命评评估、反反分析理理论和技技术方法法。（四） 数值分分析方法法与工程程应用 数值分析析已经成成为岩土土工程开开挖与结结构建造造动态过过程模拟拟、工程程结构优优化设计计和稳定定性分析析的最有有利手段段。本研研究方向向主要研研究各种种数值分分析方法法，包括括有限元元法、边边界单元元法、离离散单元元法、不不连续变变形分析析法和问问题反分分析方法法和优化化设计等等在岩土土和结构构工程中中的应用用。重点点在于应应用上述述方法合合理、准准确地模模拟和分分析、解解决岩土土和结构构工程中中的实际际问题。要求培培养的人人才必须须具有坚坚实的数数学、力力学基础础，通晓

14、晓数值分分析的基基本原理理和方法法，有不不断发展展现有的的分析理理论和技技术，使使之具有有更加广广泛的实实用性和和更高的的精度的的能力。同时还还应具有有编制实实用程序序软件的的能力。（五）工工程材料料物理力力学性质质此研究方方向以固固体力学学为基础础，运用用断裂力力学、损损伤力学学和流变变力学的的新成就就，研究究岩土材材料和建建筑材料料的力学学性能。研究完整整岩石的的力学性性质，在在室内试试验基础础上研究究岩石的的应力应应变关系系、岩石石破坏类类型及破破坏机制制、岩石石强度准准则；研研究节理理岩体的的力学特特性，研研究结构构面对岩岩石强度度、变形形的影响响；研究究岩石流流变力学学，岩石石和岩体

15、体的流变变特性；研究软软岩的力力学特性性，研究究膨胀岩岩的力学学特性、膨胀机机制，研研究软岩岩、膨胀胀岩稳定定性的控控制。研研究混凝凝土及人人工复合合材料的的细观破破坏机理理与宏观观断裂与与强度，徐变、疲劳以以及环境境因素对对材料性性能和寿寿命的影影响。根根据现场场试验和和实验室室试验的的结果，运用相相关的力力学理论论，以及及概论统统计、模模糊数学学、灰色色理论、人工智智能理论论和不确确定性分分析理论论等建立立岩石、岩体和和混凝土土等材料料的本构构模型也也是本方方向的重重要研究究内容。（六） 工程动动力学与与工程爆爆破研究冲击击和动荷荷载对岩岩石的作作用及其其在岩体体和地壳壳中引起起的应力力、

16、应变变、位移移、裂隙隙和破坏坏等效应应。在工工程上主主要研究究凿岩、岩石破破碎、桩桩基工程程、地下下开挖工工程、岩岩爆、冲冲击地压压、矿震震和地震震等与岩岩石动力力学与工工程有关关的实际际问题。研究炸药药与爆炸炸的基本本理论；现代岩岩石爆破破理论；地质结结构面的的力学特特征与爆爆破作用用；工程程爆破(一般土土岩爆破破、大爆爆破、拆拆除爆破破和特种种爆破)的设计计与施工工；爆破破的量测测技术和和爆破过过程的计计算机模模拟。3 (44) 就就业前景景就业单位位：主要要到各种种工程(如机械械、土建建、材料料、能源源、交通通、航空空、船舶舶、水利利、化工工等)中中从事与与力学有有关的科科研、技技术开发

17、发、工程程设计和和力学教教学工作作。去些些民办的的事业、企业单单位从事事产品的的检测或或开发，这类企企业以机机械、建建筑等重重工业行行业为主主，毕业业生可在在机械、土木、水利工工程类企企、事业业单位从从事设计计、计算算和强度度分析等等工作，在研制制工程应应用软件件的高新新技术公公司中从从事软件件设计工工作，在在科技、教育部部门从事事科研、教学工工作。也也可以继继续攻读读力学、机械、土木与与经济管管理学科科的研究究生。工工程力学学这个专专业 最最好以后后考研究究生。 目前前已经就就业的情情况，工工程力学学专业的的毕业生生的去向向有：11、学校校和科研研单位，选择研研究所的的人占了了很大一一部分比

18、比例。大大多数是是航空集集团下属属的研究究所。这这种单位位的工资资水平不不是很高高，但是是也是比比较安稳稳的。工工作地点点主要在在沈阳、西安、北京、上海。去学校校当老师师的相对对少一些些，主要要是由于于目前硕硕士生的的扩招，学校对对老师的的学历要要求也随随之提高高。2、继续读读博，这这也是很很多工程程力学硕硕士生的的选择。而且很很大一部部分选择择了继续续在武大大读博，除了武武大的工工程力学学实力比比较雄厚厚原因之之外，导导师因素素和本身身对硕士士课题比比较了解解也是一一个原因因。由于于硕士期期间对课课题有一一定的理理解，有有利于博士士期间展展开研究究。这一一部分人人将来博博士毕业业基本上上是去

19、学学校当老老师。33、国防防单位，很大原原因是南南航在本本科的时时候招收收了国防防生，这这些国防防生读完完了硕士士就去部部队工作作了。44、外企企，一些些人进了了外企，比如三三星、爱爱默生、福特等等等。这这些单位位做的工工作包括括有限元元计算，优化，软件开开发等等等。这种种单位待待遇相对对好一些些，当然然劳动强强度也高高。5、其他，除了以以上这些些去向，还有人人选择考考公务员员，或者者到和本本科专业业相关的的单位，比如就就有本科科专业是是土木工工程的同同学毕业业后去建建筑设计计研究院院。 因此此，工程程力学的的就业面面是比较较广的。但是，如果要要找个好好工作还还是比较较难的，这里所所谓的“好”综综合了单单位、待待遇、工工作地点点等因素素。如果果除了有有比较扎扎实的力力学知识识，还有有别方面面的知识识，这样样在就业业的时候候就比较较有优势势。比如如熟练某某种计算算机语言言、掌握握了某个个大型软软件、或或者会一一门其它它语言，甚至有有一些艺艺术细胞胞（公司司希望开开发的产产品除了了功能强强大，界界面也要要比较出出色）。学校和和科研单单位选择择研究所所的人占占了很大大一部分分比例，大