Прикладная механика — это отрасль науки, изучающая движение любого вещества, которое человек может ощутить или воспринять без помощи инструментов. Короче говоря, когда концепции механики выходят за рамки теории и применяются и реализуются, общая механика становится прикладной механикой. Именно это резкое различие делает прикладную механику важным пониманием практической повседневной жизни. Он имеет множество применений в самых разных областях и дисциплинах, включая, помимо прочего, строительную инженерию, астрономию, океанографию, метеорологию, гидравлику, машиностроение, аэрокосмическую технику, нанотехнологии, проектирование конструкций, сейсмическую инженерию, гидродинамику, планетарные науки и другие науки о жизни. Объединяя исследования между многочисленными дисциплинами, прикладная механика играет важную роль как в науке, так и в технике.
Чистая механика описывает реакцию тел (твёрдых тел и жидкостей) или систем тел на внешнее поведение тела, находящегося либо в начальном состоянии покоя, либо в движении, под действием сил. Прикладная механика устраняет разрыв между физической теорией и ее применением в технике.
Прикладную механику, состоящую из двух основных категорий, можно разделить на классическую механику; изучение механики макроскопических твердых тел и механики жидкости; изучение механики макроскопических жидкостей. Каждая отрасль прикладной механики содержит подкатегории, образованные также своими подразделами. Классическая механика, разделенная на статику и динамику, подразделяется еще больше: исследования статики делятся на твердые тела и твердые конструкции, а исследования динамики делятся на кинематику и кинетику. Как и классическая механика, механика жидкости также делится на два раздела: статику и динамику.
В практических науках прикладная механика полезна для формулирования новых идей и теорий, открытия и интерпретации явлений, а также разработки экспериментальных и вычислительных инструментов. Считалось, что в применении естественных наук механика дополняется термодинамикой, изучением тепла и, в более общем смысле, энергии, и электромеханикой, изучением электричества и магнетизма.
Инженерные проблемы обычно решаются с помощью прикладной механики посредством применения теорий классической механики и механики жидкости. Поскольку прикладная механика может применяться в таких инженерных дисциплинах, как гражданское строительство, машиностроение, аэрокосмическая инженерия, материаловедение и биомедицинская инженерия, ее иногда называют инженерной механикой.
Наука и техника взаимосвязаны в отношении прикладной механики, поскольку научные исследования связаны с исследовательскими процессами в гражданских, механических, аэрокосмических дисциплинах, материалах и биомедицинской инженерии. В гражданском строительстве концепции прикладной механики могут применяться к проектированию конструкций и различным инженерным подтемам, таким как структурная, прибрежная, геотехническая, строительная и сейсмическая инженерия. В машиностроении его можно применять в мехатронике и робототехнике, проектировании и черчении, нанотехнологиях, элементах машин, структурном анализе, сварке трением с перемешиванием и акустической инженерии. В аэрокосмической технике прикладная механика применяется в аэродинамике, аэрокосмической строительной механике и двигательной технике, конструировании самолетов и механике полета. В материаловедении концепции прикладной механики используются в термоупругости, теории упругости, механизмах разрушения и разрушения, оптимизации структурного проектирования, разрушении и усталости, активных материалах и композитах, а также вычислительной механике. Исследования в области прикладной механики могут быть напрямую связаны с областями биомедицинской инженерии, такими как ортопедия; биомеханика; анализ движений человеческого тела; мягкотканое моделирование мышц, сухожилий, связок и хрящей; механика биожидкостей; и динамические системы, повышение производительности и оптимальное управление.
Первой наукой, теоретической основой которой была математика, была механика; основополагающие принципы механики были впервые изложены Исааком Ньютоном в его книге 1687 года Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Одной из первых работ, в которых прикладная механика определялась как отдельная дисциплина, были три том Handbuch der Mechanik, написанный немецким физиком и инженером Францем Йозефом Герстнером. Первой плодотворной работой по прикладной механике, опубликованной на английском языке, было «Руководство по прикладной механике», написанное в 1858 году английским инженером-механиком Уильямом Рэнкином. Август Фёппль, немецкий инженер-механик и профессор, в 1898 году опубликовал книгу Vorlesungen über technische Mechanik, в которой он представил исчисление в изучении прикладной механики.
Прикладная механика была создана как дисциплина, отдельная от классической механики, в начале 1920-х годов с публикацией Журнала прикладной математики и механики, созданием Общества прикладной математики и механики и первым собранием Международный конгресс прикладной механики. В 1921 году австрийский учёный Рихард фон Мизес основал Журнал прикладной математики и механики (Zeitschrift für Angewante Mathematik und Mechanik), а в 1922 году вместе с немецким учёным Людвигом Прандтлем основал Общество прикладной математики и механики. Математика и механика (Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik). Во время конференции по гидродинамике и аэродинамике в Инсбруке, Австрия, в 1922 году венгерский инженер Теодор фон Карман и итальянский математик Туллио Леви-Чивита встретились и решили организовать конференцию по прикладной механике. В 1924 году в Делфте, Нидерланды, состоялось первое заседание Международного конгресса прикладной механики, на котором присутствовало более 200 ученых со всего мира. С момента этой первой встречи конгресс проводился каждые четыре года, за исключением периода Второй мировой войны; название встречи было изменено на Международный конгресс теоретической и прикладной механики в 1960 году.
Из-за непредсказуемого политического ландшафта в Европе после Первой мировой войны и потрясений Второй мировой войны многие европейские ученые и инженеры эмигрировали в Соединенные Штаты. Украинский инженер Стефан Тимошенко бежал из большевистской Красной Армии в 1918 году и в конце концов эмигрировал в США в 1922 году; в течение следующих двадцати двух лет он преподавал прикладную механику в Мичиганском и Стэнфордском университетах. Тимошенко является автором тринадцати учебников по прикладной механике, многие из которых считаются золотым стандартом в своих областях; он также основал отделение прикладной механики Американского общества инженеров-механиков в 1927 году и считается «отцом инженерной механики Америки». В 1930 году Теодор фон Карман покинул Германию и стал первым директором авиационной лаборатории Калифорнийского технологического института; Позже фон Карман стал соучредителем Лаборатории реактивного движения в 1944 году. Под руководством Тимошенко и фон Кармана, притоком талантов из Европы и быстрым ростом авиационной и оборонной промышленности прикладная механика стала зрелой дисциплиной в США. к 1950 году.
Динамику, науку о движении и передвижении различных объектов, можно разделить на две ветви: кинематику и кинетику. Для классической механики кинематика — это анализ движущихся тел с использованием времени, скорости, смещения и ускорения. Кинетика будет изучением движущихся тел через призму воздействия сил и масс. В контексте механики жидкости гидродинамика относится к потоку и описанию движения различных жидкостей.
Изучение статики – это изучение и описание тел, находящихся в состоянии покоя. Статический анализ в классической механике можно разделить на две категории: деформируемые тела и недеформируемые тела. При исследовании деформируемых тел анализируются соображения, связанные с силами, действующими на жесткие конструкции. При исследовании недеформируемых тел наблюдают за исследованием структуры и прочности материала. В контексте механики жидкости учитывается состояние покоя жидкости, не подвергающейся воздействию давления.
Прикладная механика является результатом практического применения различных инженерных/механических дисциплин; как показано в таблице ниже.
Будучи одной из первых наук, для которых была разработана систематическая теоретическая основа, механика была основана на Началах сэра Исаака Ньютона (опубликована в 1687 году). Именно стратегия «разделяй и властвуй», разработанная Ньютоном, помогла управлять движением и разделить его на динамику и статику. В зависимости от типа силы, типа материи и внешних сил, действующих на указанную материю, будет диктоваться принцип «разделяй и властвуй». стратегия в рамках динамических и статических исследований.
Принцип Архимеда является основным и содержит множество определяющих положений, касающихся механики жидкости. Как утверждается в предложении 7 принципа Архимеда, твердое тело, которое тяжелее жидкости, в которой оно находится, опустится на дно жидкости. Если твердое вещество необходимо взвесить внутри жидкости, жидкость будет считаться легче, чем вес того количества жидкости, которое было вытеснено указанным твердым веществом. Далее развивается предложение 5: если твердое тело легче жидкости, в которую оно помещено, твердое тело придется принудительно погрузить, чтобы оно полностью покрылось жидкостью. Вес суммы вытесненной жидкости тогда будет равен весу твердого тела.
Этот раздел основан на «Схеме предметной классификации AMR» из журнала Applied Mechanics Reviews.