응용역학

3. 주요 분야

응용역학은 고전역학 및 유체역학 이론을 적용하여 공학 문제를 해결하는 학문 분야이다.^[4] 토목공학, 기계공학, 항공우주공학, 재료공학, 생명공학 등 다양한 공학 분야에 응용될 수 있어 공학역학이라고도 불린다.^[4]

과학과 공학은 응용역학과 관련하여 상호 연결되어 있으며, 과학 연구는 토목, 기계, 항공우주, 재료 및 생명 공학 분야의 연구 프로세스와 연결되어 있다.^[1] 각 공학 분야에서 응용역학은 다음과 같이 적용된다.

• 토목공학: 구조 설계 및 구조, 연안, 지반, 건설 및 지진공학과 같은 다양한 공학 하위 주제에 적용^[4]
• 기계공학: 메카트로닉스 및 로봇 공학, 설계 및 제도, 나노기술, 기계 요소, 구조 분석, 마찰 교반 용접 및 음향 공학에 적용^[4]
• 항공우주공학: 공기역학, 항공우주 구조역학 및 추진, 항공기 설계 및 비행 역학에 사용^[4]
• 재료공학: 열탄성, 탄성이론, 파괴 및 실패 메커니즘, 구조 설계 최적화, 파괴 및 피로, 활성 재료 및 복합 재료, 전산역학에 사용^[6]
• 생명공학: 정형외과, 생체역학, 인체 운동 분석, 근육, 힘줄, 인대 및 연골의 연조직 모델링, 생체 유체 역학, 동적 시스템, 성능 향상 및 최적 제어와 같은 분야^[7]

3. 1. 역학의 종류

3. 2. 해석 방법

• 연속체 역학
• 유한 요소법
• 유한 차분법
• 기타 전산 방법
• 실험적 시스템 분석
• 기초 이론
• 그린 함수
• 파괴
• 분기 좌굴
• 불안정 현상
• 패턴 형성
• 모델 실험
• 계측 및 제어
• 복잡계
• 최적화
• 가상 일의 원리

3. 3. 세부 주제

• 음향학
• Analytical mechanics|해석역학^영어
• Computational mechanics|전산역학^영어
• Contact mechanics|접촉역학^영어
• 연속체역학
• 동역학
• 탄성
• Experimental mechanics|실증역학^영어
• 피로
• 유한요소법
• 유체역학
• Fracture Mechanics|파괴역학^영어
• 뉴턴의 역학 법칙
• 양자역학
• 재료역학
• 구조역학
• 암석역학
• Rotordynamics|회전자동역학^영어
• 고체역학
• 토질역학
• 정역학
• Stress wave|응력파^영어
• 점탄성
• 연속체 역학
• 유한 요소법
• 유한 차분법
• 기타 전산 방법
• 실험적 시스템 분석
• 동역학 (역학)
• 기구학
• 고체 진동 (기본)
• 진동 (구조 부재)
• 진동 (구조물)
• 고체 내 파동 운동
• 고체에 대한 충격
• 비압축성 유체 내 파동
• 압축성 유체 내 파동
• 고체 유체 상호 작용
• 우주 항공 공학 (천체 역학 및 궤도 역학)
• 폭발 및 탄도학
• 음향
• 시스템 이론 및 설계
• 최적 제어 시스템
• 시스템 및 제어 응용
• 로봇 공학
• 제조
• 탄성
• 점탄성
• 소성 및 점소성
• 복합 재료 역학
• 케이블, 로프, 보
• 판, 쉘, 막
• 구조적 안정성 (좌굴, 좌굴 후)
• 전자기 고체 역학
• 토질 역학 (기초)
• 토질 역학 (응용)
• 암석 역학
• 재료 처리
• 파괴 및 손상 과정
• 파괴 및 손상 역학
• 실험적 응력 해석
• 재료 시험
• 구조 (기초)
• 구조 (지반)
• 구조 (해양 및 연안)
• 구조 (이동 - 모바일)
• 구조 (격납)
• 마찰 및 마모
• 기계 요소
• 기계 설계
• 고정 및 접합
• 유동학
• 수력학
• 비압축성 유동
• 압축성 유동
• 희박 유동
• 다상 유동
• 벽면층(경계층 포함)
• 내부 유동 (관, 수로, 쿠에트)
• 내부 유동(입구, 노즐, 디퓨저, 캐스케이드)
• 자유 전단층(혼합층, 제트, 와류, 캐비테이션, 플룸)
• 유동 안정성
• 난류
• 전자기 유체 및 플라즈마 역학
• 유체역학
• 항공역학
• 기계 유체역학
• 윤활
• 유량 측정 및 가시화
• 열역학
• 열전달 (단상 대류)
• 열전달(이상 대류)
• 열전달 (열전도)
• 열전달 (열복사 및 혼합 모드)
• 열전달 (열교환기 및 시스템)
• 고체 열역학
• 물질 전달 (열전달 포함 및 미포함)
• 연소
• 원동기 및 추진 시스템
• 마이크로미터리틱스
• 다공성 매질
• 지반 역학
• 지진 역학
• 수문학, 해양학, 기상학
• 화석 연료 시스템
• 원자력 시스템
• 지열 시스템
• 태양 에너지 시스템
• 풍력 에너지 시스템
• 해양 에너지 시스템
• 에너지 분배 및 저장
• 환경 유체 역학
• 유해 폐기물 격리 및 처리
• 생체역학
• 인간 공학
• 재활 공학
• 스포츠 생체역학
• 기초 이론
• 그린 함수
• 파괴
• 분기 좌굴
• 불안정 현상
• 패턴 형성
• 모델 실험
• 계측 및 제어
• 복잡계
• 최적화
• 가상 일의 원리
• 역문제
• 진동 시스템 진단
• 역산란
• 토모그래피
• 열 화상
• 비파괴 평가
• 잔류 응력 추정
• 파랑 추산
• 강우·유출 시스템 동정
• 정보화 시공
• 시공 관리
• 물성치 평가
• 공간 상호 작용 추정
• 교통 네트워크 제어
• 역해석 기법
• 적절화 기법
• 유한 차분법
• CIP법
• 유한 요소법
• 유한 체적법
• 경계 요소법
• 고속 해법
• 알고리즘
• 메쉬 생성
• 메쉬 프리법
• 벡터・병렬 계산
• 이동 경계 문제
• 최적화
• 제어 문제
• 가시화 기법
• 적응형 계산법
• 균질화법
• 재료역학
• 파괴 역학
• 대변형 문제
• 재료 비선형 문제
• 동적 문제
• 파동 문제
• 고체 유체 연성 문제
• 난류
• 지구 환경・기상
• 소음
• 연속체 역학의 기초
• 재료 구성 방정식
• 지반과 암반
• 강철과 콘크리트 구조
• 복합 구조
• 복합 재료
• 혼합체
• 분체 역학
• 변형 국소화와 전단대
• 불연속면의 해석
• 분기와 불안정 현상
• 진동과 파동
• 솔리톤
• 충격
• 마이크로 역학
• 손상 역학
• 카오스와 프랙탈
• 제어 이론
• 이동 경계 문제
• 접촉 문제
• 유체와 고체의 상호 작용
• 입상체
• 복합체
• 혼상체
• 비균질 재료
• 지반 재료
• 암반 재료
• 고액 경계의 역학
• 토석류
• 토사류
• 생체역학
• 액상화
• 이산체의 변형
• 이산체의 파괴
• 이산체의 유동
• 이산체의 진동・파동 전파
• 랜덤계의 역학
• 이산 요소 모델과 시뮬레이션 해석
• 이산체의 미시역학
• 이산체의 연속체 모델
• 내진 설계
• 구조 동적 해석
• 강진동 시뮬레이션
• 지반-구조계 동적 상호 작용
• 액상화/소성화 시뮬레이션
• 재해 시뮬레이션
• 리스크 평가 기법
• 쓰나미
• 활단층
• 지각 활동
• 진원 과정
• 파동 전파
• 내진 구조
• 유체역학
• 느린 흐름
• 흐름의 안정성
• 난류 현상
• 난류 구조
• 경계층
• 밀도류
• 이상 유동
• 파동
• 공력 진동·제어 진동
• 열/물질 수송
• 흡착
• 유체력·공기력·압력
• 다공체 내에서의 수송 현상
• 흐름의 제어
• 이동 경계 문제
• 이론 해석
• 수치 해석
• DNS
• LES
• 난류 모델
• 흐름의 계측
• 흐름의 가시화
• 현지 관측
• 선형 상호작용
• 비선형 상호작용계
• 변형 의존성 상호작용계
• 진동수 의존성 상호작용계
• 속도 의존 상호작용계

4. 응용 분야

응용역학의 발전과 연구는 다양한 분야의 연구를 통해 광범위하게 적용되고 있다. 응용역학을 실용적으로 활용하는 전문분야로는 기계공학, 건설공학(:en:Construction Engineering), 재료과학과 공학, 토목공학, 항공공학, 화학공학, 전기공학, 원자력공학, 구조공학, 생물공학 따위가 있다. S. Marichamy 교수는 "공학은 힘의 작용에 따라 이동하거나 정지해있는 물체에 대한 연구이다." 라고 말했다.

공학 문제는 일반적으로 고전역학 및 유체역학 이론을 적용하여 응용역학을 통해 해결된다.^[4] 응용역학은 토목공학, 기계공학, 항공우주공학, 재료공학, 생명공학과 같은 공학 분야에 적용될 수 있으므로, 때로는 공학역학이라고도 한다.^[4]

과학과 공학은 응용역학과 관련하여 상호 연결되어 있으며, 과학 연구는 토목, 기계, 항공우주, 재료 및 생명 공학 분야의 연구 프로세스와 연결되어 있다.^[1] 각 공학 분야별 응용역학의 개념 및 활용은 다음과 같다.

• 토목공학: 구조 설계 및 구조, 연안, 지반, 건설 및 지진공학과 같은 다양한 공학 하위 주제에 적용^[4]
• 기계공학: 메카트로닉스 및 로봇 공학, 설계 및 제도, 나노기술, 기계 요소, 구조 분석, 마찰 교반 용접 및 음향 공학에 적용^[4]
• 항공우주공학: 공기역학, 항공우주 구조역학 및 추진, 항공기 설계 및 비행 역학에 사용^[4]
• 재료공학: 열탄성, 탄성이론, 파괴 및 실패 메커니즘, 구조 설계 최적화, 파괴 및 피로, 활성 재료 및 복합 재료, 전산역학에 사용^[6]
• 생명공학: 정형외과, 생체역학, 인체 운동 분석, 근육, 힘줄, 인대 및 연골의 연조직 모델링, 생체 유체 역학, 동적 시스템, 성능 향상 및 최적 제어와 같은 분야^[7]

역문제도 참조.

• 진동 시스템 진단
• 역산란
• 토모그래피
• 열 화상
• 비파괴 평가
• 잔류 응력 추정
• 파랑 추산
• 강우·유출 시스템 동정
• 정보화 시공
• 시공 관리
• 물성치 평가
• 공간 상호 작용 추정
• 교통 네트워크 제어
• 역해석 기법
• 적절화 기법
• 내진 설계
• 구조 동적 해석
• 강진동 시뮬레이션
• 지반-구조계 동적 상호 작용
• 액상화/소성화 시뮬레이션
• 재해 시뮬레이션
• 리스크 평가 기법
• 쓰나미
• 활단층
• 지각 활동
• 진원 과정
• 파동 전파
• 내진 구조
• 모니터링
• 구조물의 열화와 손상
• 보수·보강
• 센서
• 열화·손상 예측
• 제어 이론
• 계면 파괴
• 재료 복구

참조

_[1] 논문 Applied Mechanics in Science and Engineering https://doi.org/10.1[...] 1998-02-01
_[2] 간행물 CHAPTER ONE - INTRODUCTION https://www.scienced[...] Academic Press 1971-01-01
_[3] 서적 IUTAM https://link.springe[...] 2016
_[4] 논문 Editorial 2020-03
_[5] 서적 The History of the Theory of Structures: From Arch Analysis to Computational Mechanics https://onlinelibrar[...] Wiley 2008-04-23
_[6] 웹사이트 Mechanics & Materials – Mechanical Engineering https://me.engin.umi[...] 2021-11-06
_[7] 웹사이트 Applied Mechanics and Biomedical Engineering https://www.brunel.a[...] 2021-11-06
_[8] 서적 The History of the Theory of Structures https://onlinelibrar[...] Wiley 2008-04-23
_[9] 서적 A manual of applied mechanics http://archive.org/d[...] London : R. Griffin 1858
_[10] 논문 Stephen P. Timoshenko 2008-10-01
_[11] 서적 The works of Archimedes http://archive.org/d[...] Cambridge, University Press 1897
_[12] 웹사이트 Journal on Applied Mechanics Reviews (AMR) {{!}} ASME - ASME https://www.asme.org[...] 2021-11-06
_[13] 문서 Engineering Mechanics (statics and dynamics)
_[14] 문서 Thermodynamics - and the Free Energy of Chemical Substances 1923