Mechanics 版 (精华区)

发信人: spaceflight (雨前龙井), 信区: Mechanics
标  题: 一般力学——在21世纪初的力学发展趋势
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Apr  3 14:40:12 2005), 转信


一般力学在21世纪初的力学发展趋势

    一般力学的对象主要是有限自由度系统的运动及其控制，有时它包含一个或多个无限自由度子系统。它包括运动稳定性理论、振动理论、动力系统理论、多体系统力学、机械动力学等，其中运动稳定性理论源出于对天体的形状及轨道稳定性问题的研究。Lyapunov的工作是经典之作，本世纪中叶出现的自动控制理论深得其益，其思想及方法至今仍在许多学科中被引用。振动理论及机械动力学为机械工业(广义的)的发展解决了众多的问题。动力系统理论则已成为目前方兴未艾的非线性科学的重要组成部分。为分析运动稳定性及动力系统行为而形成的摄动法、分叉理论、非线性振动分析方法等不仅影响到力学其他分支，也影响到很多其它学科。在机械动力学中，系统地研究了转子系统的动力学，使得目前极为广泛使用的各种旋转机械的设计制造成为可能。振动理论为消除各种机械的有害振动和噪声提供了理论指导，否则诸如消除潜艇的噪声和设计制造出噪声很低乘坐舒适的现代轿车是不可能的。另一方面，各种利用有利振动的工程机械也被广泛使用。

　　但是，随着技术的发展，新问题仍层出不穷。随着各种机器人的日益广泛采用，不仅需要研究组成机器人的多体系统的运动和控制，而且还要考虑某些部件的弹性，否则不能保证其定位精度。人造卫星往往带有尺寸很大的柔性部件和液体。为保证其稳定性，传统的运动稳定性理论已不能解决问题，需要有能分析这类既有刚体，又有可大变形的柔体及液体的系统的理论和方法。高速列车的速度越来越快，车辆(包括单车和列车)运行时的平稳性是必须保证的。现有的理论在这里再一次显得不够，因为有必要把车辆和轨道作为一个系统来考虑。要考虑轮轨接触的弹性变形及轮轨之间单边接触这类强非线性问题。近年来我国多次发生大型汽轮发电机组的事故，说明在越来越大和越来越复杂的机械系统中，仍有不少重要力学问题没有被认识。大并不是小的简单放大，复杂也不是若干部分的简单相加。在有些复杂系统中，采取先分析单个零部件而后综合分析的办法往往并不很有效。这时有可能要对复杂系统进行直接建模，但遇到非线性系统，由于其行为的复杂性，例如分叉、混沌等的出现，给系统建模和求解带来了很多新的困难问题，其中包括理论的、实验的及计算方面的。各种参数对系统行为的影响尤其复杂。不解决这类问题，未来的大型空间站的设计、建造及运行将不可能实现，因为大型空间站正是由很多部件，包括刚性的、弹性的、柔性的(大变形体)，液体的，以及在其中工作、生活的人所组成的大型复杂系统。在现代及未来大气中飞行器运动的分析及控制问题中，建模时已着手同时考虑飞行体及气动力的耦合。例如，在现代大型民航机上已经采用了电子主动控制，使原本不稳定的机翼不仅能保持稳定，而且减轻了重量，增加了飞行舒适性。

　　一般力学近来已开始进入生物体运动问题的研究，研究了人和动往往带有尺寸很大的柔性部件和液体。为保证其稳定性，传统的运动稳定性理论已不能解决问题，需要有能分析这类既有刚体，又有可大变形的柔体及液体的系统的理论和方法。高速列车的速度越来越快，车辆(包括单车和列车)运行时的平稳性是必须保证的。现有的理论在这里再一次显得不够，因为有必要把车辆和轨道作为一个系统来考虑。要考虑轮轨接触的弹性变形及轮轨之间单边接触这类强非线性问题。近年来我国多次发生大型汽轮发电机组的事故，说明在越来越大和越来越复杂的机械系统中，仍有不少重要力学问题没有被认识。大并不是小的简单放大，复杂也不是若干部分的简单相加。在有些复杂系统中，采取先分析单个零部件而后综合分析的办法往往并不很有效。这时有可能要对复杂系统进行直接建模，但遇到非线性系统，由于其行为的复杂性，例如分叉、混沌等的出现，给系统建模和求解带来了很多新的困难问题，其中包括理论的、实验的及计算方面的。各种参数对系统行为的影响尤其复杂。不解决这类问题，未来的大型空间站的设计、建造及运行将不可能实现，因为大型空间站正是由很多部件，包括刚性的、弹性的、柔性的(大变形体)，液体的，以及在其中工作、生活的人所组成的大型复杂系统。在现代及未来大气中飞行器运动的分析及控制问题中，建模时已着手同时考虑飞行体及气动力的耦合。例如，在现代大型民航机上已经采用了电子主动控制，使原本不稳定的机翼不仅能保持稳定，而且减轻了重量，增加了飞行舒适性。

　　一般力学近来已开始进入生物体运动问题的研究，研究了人和动的研究，已经带来了一些新的结果。亿万年生物进化的结果，的确把优化的运动机能赋与了生存下来的物种。对其进一步研究，可以提供生物进化方向的理性认识，也可为人类进一步提高某些机构或机械的性能提供方向性的指导。

　　非线性科学是目前正在日益显示其重要性的学科。宏观的机械运动中不仅同样包含着各种非线性现象，而且再一次提供了最直观、最易于感知的实例。由于力学为非线性现象提出了很多典型例子，因此，众多的力学工作者参与研究，必将推动非线性科学的发展。



来源:饮水思源bbs

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                         忽报人间曾伏虎，泪飞顿作倾盆雨。


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