固体力学的发展及其在航空航天工程中的运用解析

王新蓉

摘要： 随着计算科技的进步，固体力学得到了发展，尤其在现代，发展异常迅速。纵观固体力学的发展史，可见它辉煌的成就和良好的前景。固体力学不仅在水利工程上得到应用，在航空航天工程上也得到了充分的运用。随着近几年航天航空工程的逐渐发展，航空航天工程普遍应用固体力学来满足人们对工程质量的追求。基于此，本文介绍了固体力学的发展前景，并从三个方面分析了固体力学在航天航空上的应用。

关键词： 固体力学;发展运用;航空航天;解析

【中图分类号】O34【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）15-0277-01

引言：在20世纪五十年代，力学中出现了一项新的学科——固体力学。在20世纪七十年代，固体力学的研究有了重大突破。研究人员以结构和固体力学为研究核心，将研究内容发展为空气动力学以及流体动力学。后来发展至20世纪八十年代，固体力学受到重视，从而加速了它的发展。在计算机防震性能方面，固体力学有突出的优势，所以在我国经济建设方面有很广泛的应用。同样的，固体力学在航空航天工程上也扮演着重要的角色。

1固体力学的发展前景

社会的发展使得人们对固体力学的需求越来越高。自然科学与工程技术渐渐的成为了固体力学存在与发展的基础。随之产生变化的是其研究对象，由社会发展影响，固体力学的研究对象由均匀介质逐渐扩展为非均匀介质，由单相逐渐转变为多相。从研究的背景方面來看，逐渐由简单的环境转化为更复杂的新环境，新环境以化学和电磁为基础。分析研究层次的角度可以发现，在层次的变化上是逐渐由宏观转变为微观和细观，并且能够实现三者相结合，以此形成细观力学。与之对应形态变化则是在时间与空间尺度上的粗化，其对星际撞击破损测评的依据，则是地球与地壳板块的运动和断裂，对此加以分析研究。研究中，由于不断的发展，现有的古典固体力学中的强度条件已经不够，所以逐渐扩展为固体连续变形到宏观裂纹扩展破裂，并不断深化，成为对固体变形、破损过程进行研究的过程[1]。不过，研究的形态并不局限，可以引申为材料构成、元件制造发过程。同时，研究目的也不在局限，可以是现有的相关材料也可以是在力学特征和特种功能需求下，根据一定的尺度来设计和改造现有材料。正是由于这些扩展，才有了固体力学不断发展的，它们是固体力学发展至今的动力。

现在，固体力学已经不止局限于古典线性固体力学的内容，要上升到了更高的境界，体现出高度和非线性的特征。与非线性科学结合是固体力学得以发展的重要保证，并要以此为基础，促进非线性科学的不断发展。面对固体力学在研究对象，层次和过程的不短扩展，研究人员务必要提升自己对计算机的使用，将固体力学与计算机结合，以物理学为基础，研究宏观和微观的力学行为，来打到固体力学不断发展的愿望。

2固体力学在航空航天工程中的运用

理论来源于实践，通过对固体力学的应用，可以分析事物的本质，从而激发工作人员的设计灵感，缩短设计的时间，提高工作效率，减少资金的投入。在固体力学应用于航空航天工程中时，可以解决一些复杂的问题。对航空航天事业的发展有着极大的作用。

2.1应用于主动控制技术

主动控制是一个综合性的过程，它的实践需要用到自动控制，随动系统设计等理论。在现有的航空航天工程中，前者主要可为地形跟随、地形回避提供理论基础。当固体力学应用到实际物理研究中时，相关人员可以利用自动控制奇数来挑选和分类所收集的信息，并且利用网络发送至计算机，利用计算机来对数据进行计算，再通过这些数据分析来选择一种最合适的方式、方法，及时反馈、实施[2]。这种方法常见于飞行力学和结构力学等方面的研究。固体力学在应用主动控制技术时，不仅控制了对律和时间的延误现象，减小随动系统，还对时间的准确性进行控制，以及理论分析都有很重要的意义。

2.2对复杂工程问题的研究

利用计算机的智能性，不仅可以计算固体力学在航空航天工程的应用，还能够解决分析复杂的工程问题，化繁为简，降低航空航天工程物理的计算量。举个例子，利用计算固体力学对航空航天和大型空间柔型结构进行分析。因为物理节点较多的缘故，所以在实际计算中需要对大规模的节点自由度进行分析[3]。此外，飞行器在攻速行驶中突出的碰撞问题也是航空航天的一个复杂问题，所以需要借助计算固体力学来解决。同时，在面对航天航空飞机中很多耦合性的问题时，就需要固体弹性力学来针对性的解决这些固体耦合、热固体耦合等情况。

2.3进行精确化数值试验

在航空航天工程的运用上，借助计算机的实验能够提高固体力学在系统功能设计上的准确性。例如：利用计算机上的数值，计算一些常规的特征性试验、实验性实验。利用计算机系统中活化的响应图像来替代或模拟工程系统的真实结构，仿真真实的实验环境，以此来得到相应的实验响应[4]。在一般情况下，由于大型的空间天线本身的尺寸较大，而重量较轻，如果要在实践上满足温度环境以及失重状态等条件是具有一定难度的。但是固体力学的应用可以实现对微观构造力学过程的模拟，可以花费较少的时间。在飞机碰撞的问题上，也可以利用数值实验的方式解决，但是由于设计时间长，所以可以用数值仿真的形式进行

3结束语

综上所述，固体力学的应用范围广泛。随着社会的不断发展，固体力学在航空航天工程上更是有显著的应用，可用于主动控制技术，控制时间的准确性;还可以对复杂工程的问题进行研究，降低航空工程的计算量;在精确数据实验上提高系统功能设计上的准确性。因此，能够合理的应用固体力学在航空航天工程上至关重要，还可以推动固体力学的发展。

参考文献

[1]李浩.固体力学的发展及其在航空航天领域的应用研究[J].科学与信息化，2018，000（027）：P.93-94.

[2]武湛君，高东岳.基于超声导波的航空航天结构健康监测技术——原理、方法与工程化应用[C]//2018年全国固体力学学术会议.0.

[3]李加壮.浅谈先进复合材料在航空航天领域的应用[J].魅力中国，2018，000（005）：248.

[4]吕海宝，梁军，郭旭，等.第七届全国固体力学青年学者学术研讨会报告综述[J].力学学报，2017，49（1）：223-230.