計算力學是一門新興的學科，旨在利用現代電子計算機和各種數值方法，解決力學中的實際問題。它是力學理論與現代計算機技術相結合的產物，涵蓋了固體力學、流體力學等多個領域。計算力學不僅擴展了力學研究的范圍，還在不斷發展自身的理論和方法。
歷史沿革
近代力學的基本理論和基本方程在19世紀末20世紀初已基本完備，但因許多力學問題的復雜性，很難獲得解析解。第二次世界大戰后，電子計算機的出現為計算力學的形成提供了物質基礎。20世紀60年代，隨著大型通用數字電子計算機的出現，以及適用于計算機的各種數值方法的發展，計算力學得以形成和發展。1960年，美國學者克拉夫提出的有限元法，為連續體力學問題的離散化提供了一種有效途徑。有限元法與計算機的結合，使得復雜結構的靜力分析變得常規化。有限差分方法也在流體力學領域得到新發展，特別是在卡門渦街的數值模擬方面的成功應用。
研究內容
計算力學的應用范圍涵蓋固體力學、巖土力學、水力學、流體力學、生物力學等領域。其主要研究內容包括數值方法的研究，如有限差分方法、有限元法的深入研究，以及其他新方法和基礎理論問題的探索。計算結構力學側重于結構分析和結構綜合問題，而計算流體力學則專注于無粘繞流和粘性流動的研究。計算力學在應用中形成了自己的理論和方法，如有限元法和有限差分方法，兩者在各自領域有著不同的適用性和特點。
數值方法
計算力學的核心在于數值方法，其中包括有限差分方法和有限元法。有限差分方法以其簡單、靈活和通用性強的特點，廣泛用于求解偏微分方程的數值解。有限元法則是一種將計算區域剖分成多個單元，并用插值函數代替未知函數的方法，特別適用于處理具有復雜邊界形狀和物理條件的問題。兩種方法均能將偏微分方程問題化為代數問題，以便在計算機上求解。
學科關系
計算力學橫跨力學的各個分支，服務于并受到它們的影響。它不僅揭示了一些新的物理現象，如非線性孤立波的行為，還推動了變分方法等基本力學方法和計算方法的研究。計算力學對力學實驗提出了更高要求，促進了實驗的發展，并為實際工程項目開辟了優化設計的前景。
發展現狀
計算力學已成為計算科學的重要組成部分，其研究成果對科學和技術產生了深遠影響。在過去，許多復雜系統難以或無法用解析方法處理，而現在可以通過計算力學提供的工具進行仿真。未來，計算力學有望與其他學科結合，發揮更大的作用。
應用實例
計算力學已經在多個領域得到實際應用，如車輛碰撞仿真、石油儲層建模、生物力學、玻璃制造和半導體建模等。
一般過程
計算力學領域的科學家通常遵循以下步驟分析力學過程：建立物理現象的數學模型，將其轉換為適合數字計算的形式，利用計算機程序解算離散方程，并通過實驗結果或已有精確解析解的簡化模型進行確認和可視化。
參考資料 >
計算力學的那些事兒.微信公眾平臺.2024-08-15
大連理工大學碩士研究生專業介紹：計算力學.中國考研網.2024-08-15