Cơ học ứng dụng – Bách khoa Toàn thư Việt Nam

Cơ học ứng dụng là nhánh trong ngành Cơ học, là việc áp dụng các lý thuyết của cơ học đến các trường hợp kỹ thuật thực tế. Cơ học là ngành nghiên cứu về các vật thể chịu tác động của lực.

Cơ học vật tư[sửa]

Các quy mô vật tư phi tuyến cổ xưa miêu tả sự biến dạng đàn hồi-dẻo của vật rắn hay sự rão ở nhiệt độ cao. Cơ học tàn phá là một chủ đề có tầm quan trọng TT trong việc miêu tả hành xử của vật tư. Nó gồm có việc xác lập những giá trị ngưỡng của những tham số nứt mà giá trị dưới ngưỡng thì những vết nứt sẽ không tăng trưởng, những nghiên cứu và điều tra về sự tăng trưởng của vết nứt cả trong những chất rắn giòn và những chất rắn dẻo hoặc trong chất rắn nơi mà những dạng hư hỏng khác nhau tăng trưởng và tương tác với một vết nứt vĩ mô. Các chăm sóc gần đây về quy mô chiều dài ngày càng nhỏ đã mở ra nghiên cứu và điều tra về cơ học nano và động lực học phân tử, nơi mà những nghiên cứu và điều tra liên kết với vật lý của vật tư .

Cơ học đo lường và thống kê[sửa]

Các yếu tố trong cơ học liên tục thường tương quan đến lời giải của những hệ phương trình đạo hàm riêng phi tuyến, chỉ hoàn toàn có thể triển khai bằng máy tính. Xấp xỉ sai hữu hạn hoàn toàn có thể được sử dụng, nhưng cơ học vật rắn, trong những công thức biến phân dẫn đến những xê dịch thành phần hữu hạn thường thấy là hiệu suất cao nhất .

Động lực học[sửa]

Lĩnh vực nghiên cứu quan trọng này có nguồn gốc từ lý thuyết dao động, được
sử dụng để tránh sự phá hủy cộng hưởng trong kết cấu. Nghiên cứu hiện tại liên
quan đến động lực học hệ nhiều vật và phương tiện, ứng xử hỗn loạn của hệ
động lực, động lực và kiểm soát các cấu trúc morphing, và dao động gây ra bởi
ma sát. Cũng có những mối quan hệ với Cơ điện tử như việc sử dụng các bộ
giảm chấn chủ động hoặc bán chủ động để kiểm soát sự bất ổn định trong động
lực học roto. Các phương pháp của động lực học chất điểm được phát triển để
thể hiện một số hiệu ứng nhất định trong các hệ động lực. Động lực học cũng
bao gồm truyền sóng, đóng một vai trò quan trọng trong một số ứng dụng, như
chấn động trong phương tiện va chạm, sự phát triển của vết nứt động lực, hoặc
sự truyền đứt gãy trong các trận động đất.

Mất không thay đổi cấu trúc[sửa]

Khu vực này đã khởi đầu với những nghiên cứu và phân tích của Euler về sự mất không thay đổi của cột. Các hiểu biết đã được cải tổ rất nhiều vào giữa thế kỷ 20 bằng sự tăng trưởng của những chiêu thức tiệm cận cho ứng xử sau phân nhánh và những chiêu thức phối hợp để nhìn nhận sự nhạy cảm so với độ không tuyệt vời và hoàn hảo nhất .

Cơ sinh học[sửa]

Việc sử dụng cơ học để hiểu những mạng lưới hệ thống sinh học là một nghành điều tra và nghiên cứu có sự tăng trưởng nhanh gọn. Trong cơ họ vậtc rắn một nghành nghề dịch vụ là cơ học xương. Đối với vật tư sinh học mềm, những quy mô cấu trúc được vận dụng tương quan ngặt nghèo đến những quy mô được tăng trưởng cho những vật tư mềm khác như cao su đặc, polyme hoặc keo. Điều này được cho phép điều tra và nghiên cứu số của căn bệnh như phình động mạch chủ, nơi mà sự phình động mạch cục bộ hoàn toàn có thể đe doạ đến mạng sống, hoặc những tế bào hồng cầu trong bệnh sốt rét, mà ở đó cơ học của biến dạng tế bào là TT. Ngoài ra, những đặc thù cơ học của những tế bào lôi cuốn nhiều sự chăm sóc. Ở đây những mạng lưới link chéo của actin protein là những khối quan trọng cho bộ khung tế bào. Ứng xử một phần nào đó có tương quan đến polyme, và 1 số ít nhà nghiên cứu kiến thiết xây dựng quy mô này một cách liên tục hoàn toàn có thể được giải quyết và xử lý bằng những giải pháp cơ học. Đối với nghành này còn có những tăng trưởng mới trong những mạng lưới hệ thống luân chuyển thuốc .

Chế tạo[sửa]

Các phân tích sự hình thành sắt kẽm kim loại đã được tăng trưởng can đảm và mạnh mẽ trong vài thập kỷ qua từ việc sử dụng những chiêu thức tầm cỡ đơn thuần, gần đúng, những chiêu thức rắn-dẻo đến việc sử dụng những công cụ giám sát tân tiến trong cơ học vật rắn. Đặc trưng trong những ứng dụng này, như cuộn, cán, cắt sắt kẽm kim loại là những biến dạng rất lớn tăng trưởng cần được tính đến trong những công thức cơ học được sử dụng cho những giải thuật số. Cũng có những trường hợp mà size của vật mẫu được hình thành là quá nhỏ đến mức những hiệu ứng kích cỡ phải được tính trong những quy mô cấu trúc. Chế tạo addtive, còn được biết đến là in 3D, là một quy trình mới phân phối những năng lực mê hoặc trong việc tạo ra hình dạng mạng với dạng hình học rất phức tạp. Nhiều điều tra và nghiên cứu tập trung chuyên sâu vào sự hiểu biết tốt hơn những đặc thù vật tư đã thu được trong quy trình kiểu này, cũng như tác động ảnh hưởng quan trọng của những ứng suất dư không hề tránh khỏi .

Thiết kế tối ưu[sửa]

Tối ưu hóa các thuộc tính là một mục tiêu quan trọng cho tất cả các cấu trúc kỹ
thuật. Điều này có thể hàm ý trọng lượng tối thiểu cho một chức năng nhất định,
cường độ tối đa cho một lượng vật liệu nhất định, hoặc sự tập trung ứng suất tối
thiểu để tránh sự mỏi. Phần lớn các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc tối ưu
hóa tô pô sử dụng lý thuyết đồng nhất hóa cùng với các thuật toán tối ưu để tìm
ra các cấu hình tối ưu với một vài hạn chế ban đầu. Những phương pháp này
cũng được sử dụng để tối ưu hóa cơ cấu mềm, hệ thống vi điện tử (MEMS), và
các vật liệu có tính chất cực trị.

Dòng chảy nhiều pha[sửa]

Chủ đề này gồm có những khủng hoảng bong bóng ( của khí trong chất lỏng ), giọt ( chất lỏng trong khí ), dòng chất lỏng và / hoặc khí trong môi trường tự nhiên xốp, dòng khí và chất lỏng cùng với nhau trong đường ống, những hạt rắn hoặc lỏng nhỏ lơ lửng trong chất lỏng, dòng chảy môi trường tự nhiên hạt và cơ học của bọt. Dòng chảy và sự không không thay đổi của màng mỏng dính chất lỏng, như bên trong những đường ống ( trong nhà máy sản xuất hóa học hoặc trong phổi ) hoặc giữa những con lăn trong sản xuất thép tấm, màng nhựa hoặc giấy, đã trở thành một chủ đề được điều tra và nghiên cứu. Dòng thiên nhiên và môi trường hạt, trong đó lực tiếp xúc giữa những hạt tác động ảnh hưởng nổi trội tới những lực động của chất lỏng, cũng đã trở thành một chủ đề sinh động được điều tra và nghiên cứu. Động lực học chất lỏng phi Newton. Trong động lực học chất lỏng cổ xưa, chất lỏng nói chung là chất lỏng Newton, ten xơ ứng suất lệch tỷ suất với ten xơ vận tốc biến dạng. Tuy nhiên, nhiều chất lỏng lúc bấy giờ không phải là chất lỏng Newton, trở nên chảy lỏng ( shearthinning ), chảy đặc ( shear-thickening ) hoặc đàn nhớt. Mối chăm sóc khoa học gồm có : mối quan hệ cấu trúc ứng suất và vận tốc biến dạng là gì để sửa chữa thay thế quan hệ Newton và những hệ quả so với những dạng dòng chảy và những lực ảnh hưởng tác động lên những ranh giới rắn ?

Vi thủy động lực học[sửa]

Có thể có ba hướng chính được chăm sóc : sự thiết yếu phải có sự hiểu biết vi mô về những dung dịch huyền phù keo cô đặc ; nhiều thiết bị vi lưu ( microfluidic ) hiện đang được tăng trưởng dưới tiêu đề một phần nào đó gây hiểu nhầm là ‘ công nghệ tiên tiến nano ‘ ; và mong ước hiểu được sự hoạt động và sự tương tác của những vi sinh vật bơi. Nghiên cứu những dòng chảy nội, trong những tế bào hoặc những bọt khí nhỏ, do những phân tử hoạt động giải trí hoặc do ứng suất bên ngoài, là một nghành nghề dịch vụ điều tra và nghiên cứu nhánh khác .

Động lực học chất lỏng sinh học[sửa]

Chủ đề này hoàn toàn có thể được chia thành những động lực học bên ngoài-sự tương tác giữa những sinh vật sống và môi trường tự nhiên chất lỏng của chúng – và động lực học chất lỏng bên trong, nội sinh. Trong thể loại trước đây có cả hoạt động của những vi sinh vật với số Reynolds thấp, hoạt động bơi của cá với số Reynolds cao, hoạt động bay của chim, dơi và côn trùng nhỏ, biến dạng của cây do dòng chảy biên, v.v. Trong sinh lý bệnh học, sự chăm sóc đa phần nằm ở sự tuần hoàn máu, luồng không khí trong phổi, và dòng chảy của ‘ chất lỏng sinh học khác ‘. Các chương trình thống kê giám sát và thí nghiệm lớn đã được tăng trưởng để đo lường và thống kê dòng chảy và ứng suất cắt ở vách trong những hình dạng 3D phức tạp của động mạch và đường thở, thu được bằng cách chụp ảnh những đối tượng người dùng riêng không liên quan gì đến nhau, giúp chẩn đoán và điều trị và nhằm mục đích tối ưu hóa những thiết bị giả như van tim tự tạo và stents .

Tương ác chất lỏng cấu trúc ( FSI )[sửa]

Nghiên cứu dòng máu trong các mạch đàn hồi chỉ là một lĩnh vực, trong đó
tương tác động lực giữa dòng chất lỏng và biến dạng rắn là quan trọng. Sinh học
mang lại nhiều ví dụ về FSI trong đó các kết cấu là mềm. Các lĩnh vực truyền
thống của kỹ thuật hàng không hoặc cơ khí tiếp tục mang lại một sự đa dạng
phong phú các bài toán FSI với kết cấu cứng – ổn định kết cấu, flutter, khí động
học – cần được giải quyết trong các ngành công nghiệp có liên quan.

Động lực học chất lỏng địa chất và môi trường tự nhiên ( GEFD )[sửa]

Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm so với những chất lỏng quay và phân tầng đã được triển khai thành công xuất sắc và được hiểu về mặt triết lý. Bài toán lan rộng ra sự hiểu biết đó lên quy mô đất liền-đại dương và bầu khí quyển – hoặc lớn hơn gặp khó khăn vất vả trong việc thu được đủ tài liệu quan sát. Một mối chăm sóc lớn trong GEFD là quy trình khuấy và trộn, từ quan điểm trấn áp ô nhiễm và quan điểm hiểu biết nguồn cung ứng chất dinh dưỡng cho sinh vật biển ở đại dương. Các vùng có nồng độ chất hòa tan và hạt tập trung chuyên sâu cao bị trôi cùng dòng chảy biên, nhưng bị cắt bởi những gradient tốc độ, do đó, những gradient nồng độ cao tăng trưởng theo chiều ngang, được cho phép trộn lẫn khuếch tán. Điều này, cùng với mong ước hiểu biết về sự chảy rối, là một động lực đằng sau sự tăng trưởng của động lực học xoáy và động lực học chất lỏng tôpô như thể một nghành nhánh riêng không liên quan gì đến nhau của cơ học chất lỏng .

Sự bất ổn định thủy động và sự chuyển tiếp sang rối[sửa]

Mỗi chủ đề được đề cập ở trên dẫn tới những bài toán về không thay đổi, được giải quyết và xử lý bằng những giải pháp tuyến tính và phi tuyến yếu truyền thống lịch sử cũng như mô phỏng số trực tiếp. Một sự tăng trưởng tương quan đến sự chuyển tiếp sang rối trong những dòng chảy đơn hướng ( hoặc gần như vậy ) trong đường ống và những lớp biên. Nhờ những thí nghiệm đúng mực đáng kể về dòng chảy trong ống, đã có một sự cộng sinh vô cùng hiệu suất cao giữa CFD và kim chỉ nan hệ động lực, trong đó giải thuật Viral sóng đúng mực của những phương trình Navier-Stokes được coi như những điểm cố định và thắt chặt không không thay đổi trong khoảng trống của toàn bộ những nghiệm, xung quanh đó mà quỹ đạo của nghiệm thực hoàn toàn có thể hiểu được. Nghiên cứu về dòng rối chính nó liên tục là những nghiên cứu và điều tra hiện tại trong Cơ học chất lỏng lôi cuốn nhiều nhà nghiên cứu và điều tra, nhưng ngay cả với máy tính tân tiến vẫn không hề mô phỏng dòng rối ở những số Reynolds có tầm quan trọng thực tiễn .

Tham khảo[sửa]

Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay