更新时间：2023-10-31 15:42
计算力学是一门新兴的学科，旨在利用现代电子计算机和各种数值方法，解决力学中的实际问题。它是力学理论与现代计算机技术相结合的产物，涵盖了固体力学、流体力学等多个领域。计算力学不仅扩展了力学研究的范围，还在不断发展自身的理论和方法。
近代力学的基本理论和基本方程在19世纪末20世纪初已基本完备，但因许多力学问题的复杂性，很难获得解析解。二战后，电子计算机的出现为计算力学的形成提供了物质基础。20世纪60年代，随着大型通用数字电子计算机的出现，以及适用于计算机的各种数值方法的发展，计算力学得以形成和发展。1960年，美国学者克拉夫提出的有限元法，为连续体力学问题的离散化提供了一种有效途径。有限元法与计算机的结合，使得复杂结构的静力分析变得常规化。有限差分方法也在流体力学领域得到新发展，特别是在卡门涡街的数值模拟方面的成功应用。
计算力学的应用范围涵盖固体力学、岩土力学、水力学、流体力学、生物力学等领域。其主要研究内容包括数值方法的研究，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础理论问题的探索。计算结构力学侧重于结构分析和结构综合问题，而计算流体力学则专注于无粘绕流和粘性流动的研究。计算力学在应用中形成了自己的理论和方法，如有限元法和有限差分方法，两者在各自领域有着不同的适用性和特点。
计算力学的核心在于数值方法，其中包括有限差分方法和有限元法。有限差分方法以其简单、灵活和通用性强的特点，广泛用于求解偏微分方程的数值解。有限元法则是一种将计算区域剖分成多个单元，并用插值函数代替未知函数的方法，特别适用于处理具有复杂边界形状和物理条件的问题。两种方法均能将偏微分方程问题化为代数问题，以便在计算机上求解。
计算力学横跨力学的各个分支，服务于并受到它们的影响。它不仅揭示了一些新的物理现象，如非线性孤立波的行为，还推动了变分方法等基本力学方法和计算方法的研究。计算力学对力学实验提出了更高要求，促进了实验的发展，并为实际工程项目开辟了优化设计的前景。
计算力学已成为计算科学的重要组成部分，其研究成果对科学和技术产生了深远影响。在过去，许多复杂系统难以或无法用解析方法处理，而现在可以通过计算力学提供的工具进行仿真。未来，计算力学有望与其他学科结合，发挥更大的作用。
计算力学已经在多个领域得到实际应用，如车辆碰撞仿真、石油储层建模、生物力学、玻璃制造和半导体建模等。
计算力学领域的科学家通常遵循以下步骤分析力学过程：建立物理现象的数学模型，将其转换为适合数字计算的形式，利用计算机程序解算离散方程，并通过实验结果或已有精确解析解的简化模型进行确认和可视化。