一般力學
一般力學
一般力學：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。
目錄
一般力學
general mechanics
一般力學的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。它包括運動穩定性理論、振動理
理論源出於對天體的形狀及軌道穩定性問題的研究。Lyapunov的工作
是經典之作，本世紀中葉出現的自動控制理論深得其益，其思想及方
法至今仍在許多學科中被引用。振動理論及機械動力學為機械工業
(廣義的)的發展解決了眾多的問題。動力系統理論則已成為目前方興
未艾的非線性科學的重要組成部分。為分析運動穩定性及動力系統行
為而形成的攝動法、分叉理論、非線性振動分析方法等不僅影響到力
學其他分支，也影響到很多其它學科。在機械動力學中，系統地研究
製造成為可能。振動理論為消除各種機械的有害振動和雜訊提供了理
論指導，否則諸如消除潛艇的雜訊和設計製造出雜訊很低乘坐舒適的
現代轎車是不可能的。另一方面，各種利用有利振動的工程機械也被
廣泛使用。
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，又有可大
變形的柔體及液體的系統的理論和方法。高速列車的速度越來越快，
車輛(包括單車和列車)運行時的平穩性是必須保證的。現有的理論在
這裡再一次顯得不夠，因為有必要把車輛和軌道作為一個系統來考慮。
近年來我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沒有被認識。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往往並不很有效。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，建模時已著手同時考慮飛行體及氣動力的耦合。
例如，在現代大型民航機上已經採用了電子主動控制，使原本不穩定
的機翼不僅能保持穩定，而且減輕了重量，增加了飛行舒適性。
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。這種在宏觀範圍內對生物體進行
的研究，已經帶來了一些新的結果。億萬年生物進化的結果，的確把
優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
性能提供方向性的指導。
非線性科學是目前正在日益顯示其重要性的學科。宏觀的機械運
動中不僅同樣包含著各種非線性現象，而且再一次提供了最直觀、最
易於感知的實例。由於力學為非線性現象提出了很多典型例子，因此，
眾多的力學工作者參與研究，必將推動非線性科學的發展。