一般力學（general mechanics）主要研究經典力學的一般原理及離散系統力學現象的學科。力學的分支。離散系統包括剛體、剛體系統及有限多自由度質點系。離散系統與連續系統不同，前者具有集中參數，而後者具有分布參數；前者的動力學方程是常微分方程，而後者是偏微分方程。在中國，一般力學這一學科名詞是20世紀50年代由蘇聯引入的。在西方國家，同樣內容的學科則稱為動力學、振動與控制。
一般力學包括靜力學、運動學和以牛頓力學為基礎的一切離散系統的動力學。除此而外，一般力學還研究某些與現代工程技術有關的新興學科，如外彈道學、陀螺力學、姿態動力學、多剛體系統動力學等。連續介質力學，如流體力學等通常不歸入一般力學範疇。
一般力學還包含分析力學、隨機振動、天體力學、機構學、調節原理等學科分支和研究領域。對象主要是有限自由度系統的運動及其控制，有時它包含一個或多個無限自由度子系統。包括運動穩定性理論、振動理論、動力系統理論、多體系統力學、機械動力學等，其中運動穩定性理論源出於對天體的形狀及軌道穩定性問題的研究。
基本介紹
- 中文名：一般力學
- 外文名：general mechanics
- 套用學科：力學
- 適用領域範圍：經典力學
發展簡史,涵蓋對象,理論研究,機械缺陷,發展前景,
發展簡史
在力學發展史中，一般力學發展得最早。從研究天體運動開始，到牛頓時代已經形成一門精確學科；其後J.拉格朗日、W.哈密頓等人建立的分析力學則達到了更完美的地步。一般力學的理論和方法是發展物理學及其他力學學科的理論基礎，工程技術中也有重要作用。一般力學已有許多分支學科，如天體力學、振動理論、控制理論、非線性動力學、多體系統動力學、近代分析力學等；還有密切結合工程實際及高科技的分支學科，如陀螺力學、機器人學、運動生物力學、飛行力學、軌道理論、太空飛行器姿態動力學等。隨著科學技術的發展，一般力學的研究對象不再局限於離散系統。如多體系統動力學中的多柔體系統動力學，將系統中的剛體換成可變形的柔性體，並著重研究剛柔耦合問題；而太空飛行器姿態動力學研究的充有液體推進劑的太空飛行器中還出現剛、柔、液的耦合問題。非線性動力學中的混沌揭示了確定性系統中的內在隨機性，更使人們對豐富多彩的客觀世界的認識提高到一個新境界。
涵蓋對象
一般力學的研究對象是四種力學模型：質點、質點系、剛體、多剛體系統。除了靜力學和運動學外，一般力學的其他分支大都是以牛頓第二定律或與其等價的其他力學原理為基礎建立動力學基本方程，如牛頓方程、拉格朗日方程、正則方程等。將這些方程套用於離散系統時都得到常微分方程，求解時須用初始條件。另外，還可直接從力學的變分原理出發，用尋求極值的方法得到問題的解。
天體力學的研究對象和研究方法是同一般力學一致的，因此，在一般力學中包括克卜勒定律、二體問題、三體問題、人造衛星運動等有關天體力學的內容。機構學為基礎套用學科，自動調節原理是近代新興技術學科，都包括在一般力學之中。
理論研究
機械缺陷
但是，隨著技術的發展，新問題仍層出不窮。隨著各種機器人的日益廣泛採用，不僅需要研究組成機器人的多體系統的運動和控制，而且還要考慮某些部件的彈性，否則不能保證其定位精度。人造衛星往往帶有尺寸很大的柔性部件和液體。為保證其穩定性，傳統的運動穩定性理論已不能解決問題，需要有能分析這類既有剛體，又有可變形的柔體及液體的系統理論和方法。高速列車的速度越來越快，車輛運行時的平穩性是必須保證的。現有的理論在這裡再一次顯得不足，因為有必要把車輛和軌道作為一個系統來考慮。要考慮輪軌接觸的彈性變形及輪軌之間單邊接觸這類強非線性問題。
近年來中國多次發生大型汽輪發電機組的事故，說明在越來越大和越來越複雜的機械系統中，仍有不少重要力學問題未被認識。大並不是小的簡單放大，複雜也不是若干部分的簡單相加。在有些複雜系統中，採取先分析單個零部件而後綜合分析的辦法並不奏效。這時有可能要對複雜系統進行直接建模，但遇到非線性系統，由於其行為的複雜性，例如分叉、混沌等的出現，給系統建模和求解帶來了很多新的困難問題，其中包括理論的、實驗的及計算方面的。各種參數對系統行為的影響尤其複雜。不解決這類問題，未來的大型空間站的設計、建造及運行將不可能實現，因為大型空間站正是由很多部件，包括剛性的、彈性的、柔性的（大變形體）、液體的以及在其中工作、生活的人所組成的大型複雜系統。在現代及未來大氣中飛行器運動的分析及控制問題中，建模時已同時考慮飛行體及空氣動力的耦合。
一般力學近來已開始進入生物體運動問題的研究，研究了人和動物行走、奔跑及跳躍中的力學問題。這種在巨觀範圍內對生物體進行的研究，已經帶來一些新的結果。億萬年生物進化的結果，的確把最佳化的運動機能賦與了生存下來的物種。對其進一步研究，可以提供生物進化方向的理性認識，也可為人類進一步提高某些機構或機械的性能提供方向性的指導。
