Введение
Применение механики с использованием вычислительных методов Вычислительная механика - это дисциплина, связанная с использованием вычислительных методов для изучения явлений, регулируемых принципами механики. До появления вычислительной науки (также называемой научной вычислениями) как "третьего пути" помимо теоретических и экспериментальных наук, вычислительная механика широко считалась поддисциплиной прикладной механики. В настоящее время она считается поддисциплиной в рамках вычислительной науки.
Computational mechanics is the discipline concerned with the use of computational methods to study phenomena governed by the principles of mechanics. Before the emergence of computational science (also called scientific computing) as a "third way" besides theoretical and experimental sciences, computational mechanics was widely considered to be a sub discipline of applied mechanics. It is now considered to be a sub discipline within computational science.
Обзор
Вычислительная механика (КМ) является междисциплинарной. Её три столпа - механика, математика, информатика и физика.
Механика
Вычислительная динамика жидкостей, вычислительная термодинамика, вычислительная электромагнитика, вычислительная механика твердых тел - это некоторые из многих специализаций в рамках CM.
Математика
Области математики, наиболее связанные с вычислительной механикой, - это частичные дифференциальные уравнения, линейная алгебра и численный анализ. Наиболее популярными методами численного анализа являются конечный элемент, конечная разница и методы граничных элементов в порядке доминирования. В механике твердых тел методы конечных элементов гораздо более распространены, чем методы конечных различий, тогда как в механике жидкостей, термодинамике и электромагнетизме методы конечных различий практически одинаково применимы. Техника граничных элементов в целом менее популярна, но имеет нишу в определенных областях, включая, например, акустику.
Информатика
В области вычислений, компьютерное программирование, алгоритмы и параллельные вычисления играют важную роль в CM. Наиболее широко используемым языком программирования в научном сообществе, включая вычислительную механику, является Fortran. В последнее время популярность C++ возросла. Научное сообщество вычислительных технологий медленно принимает C++ в качестве лингва франка. Из-за своего очень естественного способа выражения математических вычислений и встроенных возможностей визуализации, собственный язык / среда MATLAB также широко используется, особенно для быстрой разработки приложений и проверки моделей.
Приложения
Некоторые примеры, где вычислительная механика была использована в практическом использовании, - это моделирование аварийных автомобилей, моделирование нефтяных резервуаров, биомеханика, производство стекла и моделирование полупроводников. Сложные системы, которые было бы очень трудно или невозможно обработать с помощью аналитических методов, были успешно смоделированы с использованием инструментов, предоставляемых вычислительной механикой.