肖姝蓉

力學三大主角

還記得高中物理課堂上，驗證牛頓第二定律、探究彈力和彈簧伸長量之間的關系、探究平拋運動等力學的初探實驗，為我們開啟了神奇的力學大門。其實，高中物理的力學還停留在對簡單變量的研究，而大學力學專業(yè)研究的則是多變量甚至無數個變量的更為貼近實際的力學模型了。廢棄的大樓如何實現定向、定點爆破？如何設計出質地輕薄但是強度符合安全系數的車用板材？這樣的疑惑就是大學本科力學專業(yè)研究的問題了。

力學是一個大家族，有靜力學、運動學和動力學等“小伙伴”。其中靜力學研究力的平衡或者說物體的靜止問題，高中常做的力學分析多和它有關。運動學研究物體怎樣運動，卻把討論運動與力的關系留給了動力學。

而運動物體的形態(tài)又可以分為固體、氣體和流體，由此可衍生出各個特定的研究方向。比如研究汽車行駛時，空氣流經汽車時的流動規(guī)律及其與汽車的相互作用，就涉及流體力學的分支——空氣動力學。本科階段的力學專業(yè)沒有細分固體、氣體、流體等研究方向，除了中國科技大學的中國近代力學系主要以理論研究為基礎，其他高校的力學專業(yè)多注重實踐性，統(tǒng)稱“工程力學”。但即使同為工程力學專業(yè)，各學校的偏向也會有一些不同。我們學校將其設在土木學院下，有一點土木工程專業(yè)的特色，比如會去參觀鋼結構廠房、長江大橋工地、混凝土及預應力結構研究室等等。而南京航空航天大學將其設在航空宇航學院下，并特設了本碩（博）連讀的 “錢偉長實驗班”，本科階段會增設一些空氣動力學的課程。

簡言之，無論研究側重在哪兒，物體、力和運動都是力學的三大主角。

力學專業(yè)主要課程

力學專業(yè)的主要課程有理論力學、材料力學、流體力學、振動力學、實驗力學、結構力學、計算機基礎知識及程序設計、CAD制圖等。所有含“力學”二字的科目幾乎都與力學專業(yè)相關。本科階段雖然會接觸到很多力學課程，但是都不會特別深入，如果對力學特別感興趣的話，進一步深造是不錯的選擇。

你可能會注意到，這其中有一門特別的計算機課程，也許會感到奇怪，為什么要學程序設計呢？其實不只是力學，可以說所有基礎性學科專業(yè)，一旦涉及復雜的實際應用問題，單純靠人用筆演算、推導開展研究，遠遠達不到生產、生活的要求，也無法模擬出一個高度吻合的模型。比如，研究乒乓球與球拍接觸瞬間的受力狀況，在高中物理中我們可以將乒乓球看成質點，但實際作用時情況就復雜多了，乒乓球自身也有微小的形變，重心發(fā)生變化，它與球拍接觸的是一個微小的面，而不是點。通過ANSYS和ABAQUS這兩個常用力學分析軟件，加以個性化的編程，能幫助我們還原復雜的力學模型，并借助計算機的運算迅速得到分析結果。

力學專業(yè)主要實踐

力學專業(yè)的主要實踐環(huán)節(jié)包括金屬加工工藝實習，電工、電子實習，課程設計，畢業(yè)設計等。其余的各類實習呢，抑或是在炎炎夏日對學校的某個建筑物進行測繪測量，又或是在大型廠房內研究房屋模型的抗震性能等等。當然，各個高校不盡相同。

除了各類實習外，力學專業(yè)的另一類實踐就是一些競賽了。印象最深刻的是大三時參加的第一屆全國大學生基礎力學實驗競賽。通過筆試幸運入圍后，在老師的帶領下，我們從暑假就開始著手準備。比賽的主題是通過實驗來驗證已知鑄鐵材料的抗壓能力、抗拉能力、抗扭能力等力學屬性。在醫(yī)療和航空等諸多領域，我們需要既有強度又有韌度的高質量金屬材料，研究、探索新型金屬材料，尤其是復合材料的力學屬性，也屬于力學專業(yè)的應用范疇。

比賽具體環(huán)節(jié)是在一個鑄鐵試件上確定測量點，貼上跟指甲蓋差不多大的應變片，對試件施加力矩和力的組合，再根據應變片的變形大小來反推鑄鐵材料的力學屬性。應變片是什么呢？是一種很薄但是反應靈敏的材料，會隨著所測物體的形變而形變。我們要用502膠水將應變片粘貼到準確的部位，然后將它發(fā)絲般粗細的兩個焊腳焊接到專門記錄其形變的儀器上，所以這個實驗對動手能力要求很高。記得當時老師拿了一疊應變片進來，說：“這一片的價格是5元，現在免費給你們練習，你們可要珍惜哦。”事實上，為期兩周的準備，我們每人幾乎每天都要用掉幾十片應變片，手指上沾滿了502膠水，身上還散發(fā)著焊接應變片留下的獨特氣味。功夫不負有心人，加上主場作戰(zhàn)的優(yōu)勢，我們取得了優(yōu)異的成績，這也是我第一次深刻體會到實踐帶來的快樂。

力學專業(yè)畢業(yè)生主要做什么

相信這是大家最關心的問題了。因為我們學校的工程力學專業(yè)具有土木工程專業(yè)的特色，從往屆以及我們班的就業(yè)情況來看，去設計院、房地產公司、建筑工程公司以及繼續(xù)深造是主要途徑。

如果你喜歡與電腦打交道，比較擅長CAD制圖軟件，可以立志成為一名結構工程師。每年有幾十萬人擠破了腦袋參加國家注冊結構師考試，薄薄一張證代表你在這個領域的權威性，具有相當高的含金量。如果你更愿意去工地等現場，喜歡全國各地跑項目出差的話，土建工程師也是相當有前景的。比如軌道施工開展復雜的地下作業(yè)，保證施工現場整體結構的穩(wěn)定性就需要力學人才出馬，科學分析現場地質、受力情況，通過嚴密推算，制訂一份合理安全的施工方案。

也許你不太理解這兩者的區(qū)別，打個比方：建央視大樓，結構工程師考慮的是這座大樓要立起來站得穩(wěn)，需要用什么樣的結構形式、用多大的梁柱、用什么樣的鋼材、各部位如何連接，著重設計;土建工程師考慮的是如何準備設備和材料、如何安排人工、如何控制施工質量和進度，著重施工。

除了建筑行業(yè)，在汽車制造、航空航天、船舶、石油等行業(yè)，力學人才都能“分一杯羹”，比如從事結構設計、產品模型的性能測試等等。假如你覺得本科學到的知識還不過癮，希望接觸到力學研究的最新前沿，考研考博甚至出國留學是最適合你的，研究方向多為上文所提到的固體力學、氣體力學、流體力學等。

力學在眾多行業(yè)中都扮演著重要的角色，如果你數學、物理基礎不錯，又是個比較耐心、細心、富有好奇心和研究精神的人，那么力學專業(yè)應該算是一個不錯的選擇。