研究力學的方法有哪些

㈠ 流體力學的研究方法有哪些各有何特點

進行流體力學的研究可以分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四個方面：現場觀測現場觀測是對自然界固有的流動現象或已有工程的全尺寸流動現象，利用各種儀器進行系統觀測，從而總結出流體運動的規律，並藉以預測流動現象的演變。過去對天氣的觀測和預報，基本上就是這樣進行的。實驗模擬不過現場流動現象的發生往往不能控制，發生條件幾乎不可能完全重復出現，影響到對流動現象和規律的研究；現場觀測還要花費大量物力、財力和人力。因此，人們建立實驗室，使這些現象能在可以控制的條件下出現，以便於觀察和研究。同物理學、化學等學科一樣，流體力學離不開實驗，尤其是對新的流體運動現象的研究。實驗能顯示運動特點及其主要趨勢，有助於形成概念，檢驗理論的正確性。二百年來流體力學發展史中每一項重大進展都離不開實驗。理論分析理論分析是根據流體運動的普遍規律如質量守恆、動量守恆、能量守恆等，利用數學分析的手段，研究流體的運動，解釋已知的現象，預測可能發生的結果。理論分析的步驟大致如下：首先是建立「力學模型」，即針對實際流體的力學問題，分析其中的各種矛盾並抓住主要方面，對問題進行簡化而建立反映問題本質的「力學模型」。流體力學中最常用的基本模型有：連續介質、牛頓流體、不可壓縮流體、理想流體、平面流動等。數值計算其次是針對流體運動的特點，用數學語言將質量守恆、動量守恆、能量守恆等定律表達出來，從而得到連續性方程、動量方程和能量方程。此外，還要加上某些聯系流動參量的關系式(例如狀態方程)，或者其他方程。這些方程合在一起稱為流體力學基本方程組。求出方程組的解後，結合具體流動，解釋這些解的物理含義和流動機理。通常還要將這些理論結果同實驗結果進行比較，以確定所得解的准確程度和力學模型的適用范圍。從基本概念到基本方程的一系列定量研究，都涉及到很深的數學問題，所以流體力學的發展是以數學的發展為前提。反過來，那些經過了實驗和工程實踐考驗過的流體力學理論，又檢驗和豐富了數學理論，它所提出的一些未解決的難題，也是進行數學研究、發展數學理論的好課題。在流體力學理論中，用簡化流體物理性質的方法建立特定的流體的理論模型，用減少自變數和減少未知函數等方法來簡化數學問題，在一定的范圍是成功的，並解決了許多實際問題。對於一個特定領域，考慮具體的物理性質和運動的具體環境後，抓住主要因素忽略次要因素進行抽象化也同時是簡化，建立特定的力學理論模型，便可以克服數學上的困難，進一步深入地研究流體的平衡和運動性質。20世紀50年代開始，在設計攜帶人造衛星上天的火箭發動機時，配合實驗所做的理論研究，正是依靠一維定常流的引入和簡化，才能及時得到指導設計的流體力學結論。此外，流體力學中還經常用各種小擾動的簡化，使微分方程和邊界條件從非線性的變成線性的。聲學是流體力學中採用小擾動方法而取得重大成就的最早學科。聲學中的所謂小擾動，就是指聲音在流體中傳播時，流體的狀態(壓力、密度、流體質點速度)同聲音未傳到時的差別很小。線性化水波理論、薄機翼理論等雖然由於簡化而有些粗略，但都是比較好地採用了小擾動方法的例子。每種合理的簡化都有其力學成果，但也總有其局限性。例如，忽略了密度的變化就不能討論聲音的傳播；忽略了粘性就不能討論與它有關的阻力和某些其他效應。掌握合理的簡化方法，正確解釋簡化後得出的規律或結論，全面並充分認識簡化模型的適用范圍，正確估計它帶來的同實際的偏離，正是流體力學理論工作和實驗工作的精華。流體力學的基本方程組非常復雜，在考慮粘性作用時更是如此，如果不靠計算機，就只能對比較簡單的情形或簡化後的歐拉方程或N-S方程進行計算。20世紀30～40年代，對於復雜而又特別重要的流體力學問題，曾組織過人力用幾個月甚至幾年的時間做數值計算，比如圓錐做超聲速飛行時周圍的無粘流場就從1943年一直算到1947年。數學的發展，計算機的不斷進步，以及流體力學各種計算方法的發明，使許多原來無法用理論分析求解的復雜流體力學問題有了求得數值解的可能性，這又促進了流體力學計算方法的發展，並形成了「計算流體力學」。從20世紀60年代起，在飛行器和其他涉及流體運動的課題中，經常採用電子計算機做數值模擬，這可以和物理實驗相輔相成。數值模擬和實驗模擬相互配合，使科學技術的研究和工程設計的速度加快，並節省開支。綜合方法解決流體力學問題時，現場觀測、實驗室模擬、理論分析和數值計算幾方面是相輔相成的。實驗需要理論指導，才能從分散的、表面上無聯系的現象和實驗數據中得出規律性的結論。反之，理論分析和數值計算也要依靠現場觀測和實驗室模擬給出物理圖案或數據，以建立流動的力學模型和數學模式；最後，還須依靠實驗來檢驗這些模型和模式的完善程度。此外，實際流動往往異常復雜(例如湍流)，理論分析和數值計算會遇到巨大的數學和計算方面的困難，得不到具體結果，只能通過現場觀測和實驗室模擬進行研究。

㈡ 岩石力學的研究方法

岩石力學的研究方法主要是：科學實驗和理論分析。科學實驗包括室內試驗、野外試驗和原型觀測（監控）。室內試驗一般分為岩塊（或稱岩石材料，即不包括明顯不連續面的岩石單元）試驗和模型試驗（主要是地質力學模型試驗和大工程模擬試驗）。野外試驗和原型觀測是在天然條件下，研究包括有不連續面的岩體的性狀，是岩石力學研究的重要手段，也是理論研究的主要依據。理論分析是對岩石的變形、強度、破壞准則及其在工程上的應用等課題進行探討。在這方面，長期以來沿用彈性理論、塑性理論和鬆散介質理論進行研究。由於岩石力學性質十分復雜，所以這些理論的適用范圍總是有限的。近年來，雖然發展了一些新的理論（如非連續介質理論），但都不夠成熟。1960年代以來，數值分析方法和大型電子計算機的應用給岩石力學的發展創造了有利條件。用這種方法和計算設備可以考慮岩石的非均質性，各向異性，應力－應變的非線性和流變性，粘、彈、塑性，等等。但是由於當前岩石力學的試驗方法較落後，還無法為計算提供准確的參數及合適的邊界條件，使計算技術的應用受到影響。
在研究中，一般應注意以下三個基本問題：①岩石是一種復雜的地質介質，研究工作都須在地質分析，尤其是在岩體結構分析的基礎上進行；②研究岩石力學的電要目的是解決工程實際問題，由於在工程實踐中岩石力學涉及地球物理學、構造地質學、實驗技術、計算技術、施工技術等學科，因此有關學科的研究人員以及工程勘測設計，施工人員的密切合作至關重要；③岩石性質十分復雜，目前使用的理論和方法還不能完全描述自然條件，因此強調在現場對岩石的性狀進行原型觀測，並利用獲得的資料驗證或修改理論分析結果和設計方案。對工程實踐而言，岩體中的非連續面和軟弱夾層往往是控制岩體穩定的主導因素。它們的力學特性，特別是流變性及其對建築物的影響，日益受到重視。

㈢ 結構力學的研究方法

結構力學的研究方法主要有工程結構的使用分析、實驗研究、理論分析和計算三種。在結構設計和研究中，這三方面往往是交替進行並且是相輔相成的進行的。
使用分析在結構的使用過程中，對結構中出現的情況進行分析比較和總結，這是易行而又可靠的一種研究手段。使用分析對結構的評價和改進起著重要作用。新設計的結構也需要通過使用來檢驗性能。
實驗研究能為鑒定結構提供重要依據，這也是檢驗和發展結構力學理論和計算方法的主要手段。實驗研究分為三類：①模型實驗：將真實結構或者它的一部分簡化為模型，然後按照設計要求或研究要求進行加力實驗；②真實結構部件實驗：它有兩個任務，一是驗證模型實驗中所用簡化模型的可靠性，二是驗證理論設計計算的准確性；③真實結構實驗：例如，飛機地面破壞實驗、飛行實驗和汽車的開車實驗等。(見結構靜力實驗)
結構的力學實驗通常要耗費較多的人力、物力和財力，因此只能有限度地進行，特別是在結構設計的初期階段，一般多依靠對結構部件進行理論分析和計算。
理論計算主要有兩方面內容：
①計算模型工程結構的形式很多，它們的聯結方式也各不相同。並且，在實際結構中還存在局部的加強和削弱。因此，在理論計算時必須採用一些假設，把實際結構簡化成理想的典型結構，即簡化成計算模型，然後再進行理論計算。如果簡化得合理，而且數學方法選用得當，計算就比較容易，結果也能較接近實際。計算模型的選定，與所要採用的計算方法和計算工具有關。使用古典方法和解析數學，計算模型就不能太復雜；若使用有限元法和電子計算機，計算模型就可以包含更多的因素。目前，對於計算模型的選取尚無統一的方法，大多憑經驗或通過對類似結構的比擬分析來確定，然後通過實驗加以驗證並改進。
②計算方法計算模型確定後，就要進行結構和結構部件的基本設計計算，即運用各種力學方法，求出結構內部的受力和變形狀態以及結構的破壞極限載荷，用以檢驗真實結構是否滿足工程設計的要求。最基本的結構計算方法是位移法和力法。位移法適於編制通用程序，在大型電子計算機出現後發展較快；力法可以直接求出內力，且誤差較小，也在發展中。

㈣ 流體力學的研究方法有哪些各有何特點

大概分三類
一、理論研究方法。主要通過方程推導演算來分析流體的運動過程，但是N-S方程求解很困難，應該說暫時解不出來，通過構建各種流體模型方程組來求解。
二、實驗流體力學。顧名思義就是通過具體實驗來描敘流體的運動狀況，主要是根據相似理論，用具有代表性的流動情況來近似代表一般流動。
三、數值方法。近年來發展比較迅速也比較熱門的領域，通過計算機來模擬流動狀況，一般代表性的軟體有fluent，phoenics等。

㈤ 流體力學的研究方法

可以分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四個方面： 根據流體運動的普遍規律如質量守恆、動量守恆、能量守恆等，利用數學分析的手段，研究流體的運動，解釋已知的現象，預測可能發生的結果。理論分析的步驟大致如下：
①建立「力學模型」
一般做法是：針對實際流體的力學問題，分析其中的各種矛盾並抓住主要方面，對問題進行簡化而建立反映問題本質的「力學模型」。流體力學中最常用的基本模型有：連續介質（見連續介質假設）、牛頓流體、不可壓縮流體、理想流體（見粘性流體）、平面流動等。
②建立控制方程
針對流體運動的特點，用數學語言將質量守恆、動量守恆、能量守恆等定律表達出來，從而得到連續性方程、動量方程和能量方程。此外，還要加上某些聯系流動參量的關系式（例如狀態方程），或者其他方程。這些方程合在一起稱為流體力學基本方程組。流體運動在空間和時間上常有一定的限制，因此，應給出邊界條件和初始條件。整個流動問題的數學模式就是建立起封閉的、流動參量必須滿足的方程組，並給出恰當的邊界條件和初始條件。
③求解方程組
在給定的邊界條件和初始條件下，利用數學方法，求方程組的解。由於這方程組是非線性的偏微分方程組，難以求得解析解，必須加以簡化，這就是前面所說的建立力學模型的原因之一。力學家經過多年努力，創造出許多數學方法或技巧來解這些方程組（主要是簡化了的方程組），得到一些解析解。
④對解進行分析解釋
求出方程組的解後，結合具體流動，解釋這些解的物理含義和流動機理。通常還要將這些理論結果同實驗結果進行比較，以確定所得解的准確程度和力學模型的適用范圍。 前面提到的採用簡化模型後的方程組或封閉的流體力學基本方程組用數值方法求解。電子計算機的出現和發展，使許多原來無法用理論分析求解的復雜流體力學問題有了求得數值解的可能性。數值方法可以部分或完全代替某些實驗，節省實驗費用。數值計算方法最近發展很快，其重要性與日俱增。
四種研究方法之間的關系：
解決流體力學問題時，現場觀測、實驗室模擬、理論分析和數值計算幾方面是相輔相成的。實驗需要理論指導，才能從分散的、表面上無聯系的現象和實驗數據中得出規律性的結論。反之，理論分析和數值計算也要依靠現場觀測和實驗室模擬給出物理圖案或數據以建立流動的力學模型和數學模式；最後，還須依靠實驗來檢驗這些模型和模式的完善程度。此外，實際流動往往異常復雜（例如湍流），理論分析和數值計算會遇到巨大的數學和計算方面的困難，得不到具體結果，只能通過現場觀測和實驗室模擬進行研究。

㈥ 流體力學的研究方法有哪些

流體力學的研究方法可以分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四個方面。

1、現場觀測：對自然界固有的流動現象或已有工程的全尺寸流動現象，利用各種儀器進行系統觀測，從而總結出流體運動的規律並藉以預測流動現象的演變。

2、實驗室模擬：在實驗室內，流動現象可以在短得多的時間內和小得多的空間中多次重復出現，可以對多種參量進行隔離並系統地改變實驗參量。在實驗室內，人們也可以人為製造自然界很少遇到粗高的特殊情讓凳森況，例如：高溫、高壓等，可以使原來無法看到的現象顯示出來。

3、理論分析：根據流體運動的普遍規律如質量守恆、動量守恆、能量守恆等，利用數學分析的手段，研究流體的運動，解釋已知的現象，預測可能發生的結果。

4、數值計算：採用簡化模型後的方程組或封閉的流體力學基本方程組可用數值方法進行求解。電子計算機的出現和發展，使許多原來無法用理論分析求解的復雜流體力學問題有了求得數值解的可能性。數值方法可以部分或完全代替某些實驗，節省實驗費坦畝用。

㈦ 1. 流體力學的分類方式有哪些，每種分類方式中又是如何劃分的 2. 流體力學的研究方法分為哪幾種

1、
1）以作用力分類
流體靜力學、流體運動學、流體動力學
2）以力學模型分類
理想流體力學，黏性流體力學、非牛頓流體力學、不可壓縮流體動力學、可壓縮流體動力學等
2、
研究方法可分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四種

㈧ 請問材料力學的研究方法是啥研究內容又是啥謝謝

材料力學研究方法：
①簡化計算方法。材料力學處理一維問題的基本方法。包括載荷簡化、物性關系簡化以及結構形狀簡化等。
②平衡方法。桿件整體若是平衡的，則其上任何局部都一定是平衡的，這是分析材料力學中各類平衡問題的基礎。確定內力分量及其相互關系、確定梁的剪應力、分析一點的應力狀態等均以此為依據。
③變形協調分析方法。對結構而言，各構件變形間必須滿足協調條件。據此，並利用物性關系即可建立求解靜不定（僅用靜力平衡方程不能確定結構全部內力和支座反力）問題的補充方程。對於彈性構件，其各部分變形之間也必須滿足協調條件。據此，分析桿件橫截面上的應力時，通過「平面假設」，並藉助於物性關系，即可得到橫截面上的應力分布規律。
④能量方法。將能量守恆定律、虛位移原理、虛力原理、最小勢能原理與最小余能原理應用於桿件或桿件系統，得到若干分析與計算方法，包括導出平衡或協調方程、確定指定點位移或桿件位移函數的近似方法、判別桿件平衡穩定性並計算臨界載荷、動載荷作用效應的近似分析等。
⑤疊加方法。在線彈性和小變形的條件下，且當變形不影響外力作用時，作用在桿件或桿件系統上的載荷所產生的某些效應是載荷的線性函數，因而力的獨立作用原理成立。據此，可將復雜載荷分解為若干基本或簡單的情形，分別計算它們所產生的效果，再將這些效果疊加便得到復雜載荷的作用效果。可用於確定復雜載荷下的位移、組合載荷作用下的應力、確定應力強度因子等。正確而巧妙地應用結構與載荷的對稱性與反對稱性，則是疊加法的特殊情形。
⑥類比法。表示一些量之間關系的方程與另一些量之間的關系或相似時，通過其中之簡單者較容易確定與之相似的那些量，稱為類比法或比擬法。由此派生出圖解解析法和圖解法。如：應力圓法、共軛梁法、確定彈性位移和薄壁截面扇性面積幾何性質的圖乘法等。
材料力學的研究通常包括兩大部分：
一部分是材料的力學性能(或稱機械性能)的研究，材料的力學性能參量不僅可用於材料力學的計算，而且也是固體力學其他分支的計算中必不可少的依據；
另一部分是對桿件進行力學分析。桿件按受力和變形可分為拉桿、壓桿受彎曲(有時還應考慮剪切)的粱和受扭轉的軸等幾大類。
（以下的話是解釋，擴大思維范疇，你可以參考，希望開闊你的思路。）
桿中的內力有軸力、剪力、彎矩和扭矩。桿的變形可分為伸長、縮短、撓曲和扭轉。在處理具體的桿件問題時，根據材料性質和變形情況的不同，可將問題分為線彈性問題、幾何非線性問題、物理非線性問題三類。
線彈性問題是指在桿變形很小，而且材料服從虎克定律的前提下，對桿列出的所有方程都是線性方程，相應的問題就稱為線性問題。對這類問題可使用疊加原理，即為求桿件在多種外力共同作用下的變形(或內力)，可先分別求出各外力單獨作用下桿件的變形(或內力)，然後將這些變形(或內力)疊加，從而得到最終結果。幾何非線性問題是指桿件變形較大，就不能在原有幾何形狀的基礎上分析力的平衡，而應在變形後的幾何形狀的基礎上進行分析。這樣，力和變形之間就會出現非線性關系，這類問題稱為幾何非線性問題。物理非線性問題是指材料內的變形和內力之間(如應變和應力之間)不滿足線性關系，即材料不服從虎克定律屬於塑性變形）。解決這類塑性變形問題可利用卡氏第一定理、克羅蒂—恩蓋塞定理或採用單位載荷法等。
（一位長期從事結構設計工作者的話）