工程力学：工程领域的“万金油”

本文主角：工程力学

讲述人：汝洋（中南大学）

适合人群：喜欢数学、物理知识，喜欢思考，能够严谨认真地分析和解决问题的同学

你在城市中穿梭时，肯定行过许多座桥，看过许多幢高楼大厦；你坐在电视机前观看新闻时，肯定惊叹过遨游太空的“神舟”系列飞船；你坐车打开窗时，肯定伸出过手感受风的流动。

但你是否曾思考过：为什么桥能横跨两岸而不被水流左右？为什么高楼能拔地而起又屹立不倒？为什么“神舟”十七号能不受万有引力作用限制直冲云霄？为什么一些汽车的形状造型设计独具匠心？

归根到底，其中都有——力的作用。一切的工学问题其实最终都是力学问题。而将对力学问题的分析应用到各个工程领域中去，就是工程力学。

力学是人类认识世界的一大重要工具

在普通高等学校本科专业目录中，工程力学被归在工学门類中的力学类下。力学是现代科学中最早成熟的学科，它和数学一起成为人类认识世界的两大重要工具。2007年出版的《力学学科发展研究报告》是这么定义力学的：力学是一门应用性很强的基础科学，是研究力与运动规律的学科。这明确表示了力学的基础重要性，以及力学是现代工业和工程技术的底层基础。学好这门学科，以后都有可能在建筑、航空航天、汽车、船舶、军工等领域找到自己的一席之地。

道阻且长，行则将至

在我踏上这条道路后，理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、计算力学、分析力学、结构力学、断裂力学、有限元……一个又一个的力学知识点让我应接不暇，有时上课上到怀疑人生。

选这门专业之前，我已经做好这门专业很难学的准备了，真正学起来之后，发现我原来的预想还是乐观了点。就拿理论力学这门课程来说，我到现在都还记得，有天晚上我睡得很晚，好巧不巧，第二天早上的第一门课是理论力学。我在课上稍微打了个盹，再次醒来，看到老师写在黑板上的一个个公式，顿时脑子就蒙了。“那个伊普西隆是什么，德尔塔又是哪个”，我心想，这节课完了。于是下课后，我二话不说就冲到图书馆，开始了我与理论力学的苦战。

我打开了理论力学的网课，看一会就暂停，然后倒退，再重头看，反反复复，终于，我理解了那些公式的含义。可理解是一回事，会解题又是另一回事。接着，我打开了作业本，开始进入疯狂抓头发阶段：为什么对这个固定铰支座构件进行局部分析解不出题目的未知数，为什么只能从那根杆入手才能得出结果，为什么这个不能用直角坐标系而必须要用自然法来解题？一段时间过去后，好不容易解题思路清晰了，一上手，问题又跳了出来：那个常微分方程怎么解啊？那个积分的下限和上限是什么啊？我一次又一次遭受高数的暴击。但当我辛苦努力地解出一道又一道力学问题后，幸福感也会充满全身。

我的一位老师之前说过一句让我至今仍记忆犹新的话：“每一道题都是一个工程问题，而你就是这项工程的总设计师，当你成功完成这项工程后，你会有一种无与伦比的成就感，这就是力学的魅力。”林纾也曾说过：“力学是苦事，然如四更起早，犯黑而前，渐渐向明。”当然，此力学非彼力学，这句话中的力学指的是用功学习，但在我看来，这也是对工程力学的诠释。因为学习工程力学确是一门苦事，但如同四更起早，冒着黑夜向前走，会越走越光明。

不过，想要学好工程力学光有决心还是不够的，虽说一切的工学问题归根到底是力学问题，但一切的力学问题归根到底是数学问题。在专业学习中，工程力学学子会在计算某个结果的过程中用到常微分方程，会在画受力分析图的时候用到几何分析，所以这门学科更适合数学、物理基础好的同学去学习，数学和物理基础不好的同学谨慎报考。

我们的归途

据我了解，我校工程力学学子的毕业去向主要有以下几个。

一是学校和科研单位。在桥梁、铁路、航空航天、汽车等大工程中，工程力学专业本科毕业生能做的工作比较有限，因此有相当一部分工程力学学子在本科毕业后选择继续深造和出国留学，之后一部分人会选择留在科研院所从事相应的教学和科研工作，为推动我国工程力学理论发展、培养人才提供助力。我所认识的同专业的学长学姐大都选择了读研，有的选择留在力学领域继续深造，有的报考了清华大学的水利工程专业，有的报考了北京航空航天大学的飞行器设计专业，有的被国防科技大学的空天科学学院录取了。

二是建筑工程领域。工程力学专业毕业生在建筑工程中扮演着重要的角色，通常在建筑行业的设计类岗位上工作。比如要在某条江上建一座横跨两岸的大桥，这类工程师就需要考虑桥墩在水中的承重作用，分析拉索在哪个点能够最具性价比地支撑起这座大桥，充分运用力学原理、静态和动态荷载分布、支座位置设置等相关知识设计出桥的落点、几何形状并评估桥的舒适性和抗震性能，使得设计出的桥梁兼具实用和美观两个功能。

三是汽车工程领域。比亚迪董事长王传福先生是我们学校的优秀校友，所以我们学校的很大一部分毕业生有机会去比亚迪工作。力学在汽车工程方面的应用数不胜数，比如：运用流体力学相关知识设计能降低风阻的车身形状；运用弹性力学相关知识模拟汽车在不同速度下的碰撞过程；运用计算力学相关知识确定汽车悬挂系统的刚度、弹性和减震效果等参数；运用力学原理评估制动系统的性能指标，包括制动器的强度、磨损情况和制动液的流动性能；等等。

四是航空航天工程领域。一部分工程力学专业毕业生进入了航空航天领域，在其中用空气动力学相关知识分析飞行器的运动方程，评估飞行器的飞行性能，指导飞行器的设计和操作；用空气动力学相关知识分析飞行器绕流、升力和阻力等有关问题；用材料力学相关知识分析一些复合材料和金属材料的强度、刚度及耐久性；等等。航空器和航天器在空中运行时会受到重力、辐射、磁场的影响，保障它们的稳定运行离不开力学知识。

五是外企。一部分工程力学专业毕业生还会根据自身兴趣和所学的知识领域，进入外企从事与工程力学相关的工作，包括有限元计算、优化以及软件开发等项目。

此外，工程力学专业毕业生也可以进入机械、环境、生物医学等领域工作。

报考提醒

对于工程力学专业，院校的培养方向各具特色，同学们如想报考这个专业，最好先仔细了解有关院校的招生专业目录、专业设置等信息。现在越来越多的高校进行大类招生，工程力学专业可能被归在“土木类”“机械类”或“实验班”中。

工科的发展需要我们，国家的强盛离不开我们，欢迎大家报考工程力学专业，让我们一起用力学改变这个世界。