第一篇：動(dòng)力學(xué)熒光分析法的簡要論述

對動(dòng)力學(xué)熒光分析法的簡要論述

動(dòng)力學(xué)熒光分析法是熒光分析新技術(shù)中的一種，通常利用慢反應(yīng)，在反應(yīng)開始之后和到達(dá)平衡之前的某一期限內(nèi)進(jìn)行測量。由于化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，在某些情況下還與催化劑（有時(shí)還包括活化劑、阻化劑或解阻劑）的濃度有關(guān)，因而，可以通過測量反應(yīng)的速率以確定待測物的含量，這正是動(dòng)力學(xué)分析法定量測定的依據(jù)，所以該法也稱為反應(yīng)速率法[1]。動(dòng)力學(xué)分析法的特點(diǎn)

動(dòng)力學(xué)測量是一種相對的測量值，只測量反應(yīng)檢測信號(hào)的變化。在反應(yīng)過程中，那些不參與反應(yīng)的物質(zhì)或儀器因素，對于反應(yīng)監(jiān)測信號(hào)值的貢獻(xiàn)保持不變，因而并不干擾。其次，某些類似的物質(zhì)，雖然也能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)速率不同，這樣便有可能創(chuàng)造一定的條件，使得在測量期間內(nèi)只有待測物的動(dòng)力學(xué)貢獻(xiàn)才是有意義的。這兩種原因，使得動(dòng)力學(xué)分析法有可能比平衡法具有更好的選擇性。

動(dòng)力學(xué)分析法還具有靈敏度很高、操作比較快速、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和可用來測定密切相關(guān)的化合物等優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，動(dòng)力學(xué)分析法也有它的某些限制[2]。首先，所使用的反應(yīng)半衰期應(yīng)在5ms-1h之間。其次，要必須嚴(yán)格的控制溫度、ph、實(shí)際濃度、離子強(qiáng)度等反應(yīng)條件和其他可能影響反應(yīng)速率的因素。第三是動(dòng)力學(xué)測量的信噪比在本質(zhì)上要比平衡法小，因?yàn)橹挥蟹磻?yīng)的一小部分被用于測量。

2動(dòng)力學(xué)分析法的類型

動(dòng)力學(xué)分析法主要包括如下三種類型：非催化法、催化法、酶催化法。非催化法是通過測量非催化反應(yīng)的速率而測定某種反應(yīng)物的濃度。此法的靈敏度和準(zhǔn)確性都不比催化法，不過它常用于有機(jī)物的分析。基于各種相似組分與同一試劑的反應(yīng)速率的差異，可應(yīng)用差示動(dòng)力學(xué)分析法進(jìn)行同時(shí)測定。

催化法是以催化反應(yīng)為基礎(chǔ)來測定物質(zhì)含量的方法。在合適條件下，催化反應(yīng)的反應(yīng)速率與催化劑的濃度成正比，因此，可用于測定某些對指示反應(yīng)有催化作用的痕量物質(zhì)，也可用于測定某些對催化反應(yīng)起助催作用或抑制作用的物質(zhì)。由于測量的對象并非催化劑本身，而是經(jīng)“化學(xué)放大”了的其他物質(zhì)，因而此法的靈敏度很高，檢測限常可達(dá)ng或pg級(jí)。

酶催化法則是基于酶催化的反應(yīng)，這類反應(yīng)的突出特點(diǎn)是它的特效性和高靈敏度，不僅可用來測定酶的活性，也可用來測定底物、活化劑和抑制劑。在合適條件下，酶催化反應(yīng)的初始速率與酶濃性成正比，當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，初始速率也正比于底物的濃度。同時(shí)，酶催化反應(yīng)的初始速率也與活化劑的濃度呈正比，與抑制劑的濃度成反比。

上述三種方法中，催化法尤其是酶催化法更為人們所青睞。不過，這里值得一提的是，酶催化法雖然具有高靈敏度和特效性的優(yōu)點(diǎn)，但也具有酶的不穩(wěn)定性、存儲(chǔ)期短和價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，所以模擬酶的研究一直是人們所致力的工作。應(yīng)用

動(dòng)力學(xué)熒光分析法在實(shí)際應(yīng)用中非常廣泛。如，利用酶催化法可進(jìn)行每的測定及底物的測定。利用非催化法可進(jìn)行無機(jī)物的測定和有機(jī)物的測定。

先如今，動(dòng)力學(xué)熒光分析法已經(jīng)成為一種成熟的分析方法，隨著科學(xué)事業(yè)的發(fā)展，我們將會(huì)進(jìn)一步對其原理、特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r做出更深的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]許金鉤，王尊本.熒光分析法.科學(xué)出版社，2006,7(3):221-240 [2]陳國樹。催化動(dòng)力學(xué)分析法及其應(yīng)用.南昌：江西高校出版社，1991.

第二篇：時(shí)間分辨熒光分析法

時(shí)間分辨熒光分析法（Time resolved fluoroisnmuno assay,TRFIA）是近十年發(fā)展起來的非同位素免疫分析技術(shù)，是目前最靈敏的微量分析技術(shù),其靈敏度高達(dá)10^(-12)g/ml[1]，較放射免疫分析（RIA）高出3個(gè)數(shù)量級(jí)。它用鑭系元素標(biāo)記抗原或抗體，根據(jù)鑭系元素螯合物的發(fā)光特點(diǎn)，用時(shí)間分辨技術(shù)測量熒光，同時(shí)檢測波長和時(shí)間兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行信號(hào)分辨，可有效地排除非特異熒光的干擾，極大地提高了分析靈敏度。由于其高靈敏度，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸代替了放射免疫分析。[1]

在生物流體和血清中的許多復(fù)合物和蛋白本身就可以發(fā)熒光，因此使用傳統(tǒng)的發(fā)色團(tuán)進(jìn)而進(jìn)行熒光檢測的靈敏度就會(huì)嚴(yán)重下降。大部分背景熒光信號(hào)是短時(shí)存在的，因此將長衰減壽命的標(biāo)記物與時(shí)間分辨熒光技術(shù)相結(jié)合，就可以使瞬時(shí)熒光干擾減到最小化。

時(shí)間分辨熒光分析法（TRFIA）實(shí)際上是在熒光分析（FIA）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是一種特殊的熒光分析。熒光分析利用了熒光的波長與其激發(fā)波長的巨大差異克服了普通紫外-可見分光分析法中雜色光的影響，同時(shí)，熒光分析與普通分光不同，光電接受器與激發(fā)光不在同一直線上，激發(fā)光不能直接到達(dá)光電接受器，從而大幅度地提高了光學(xué)分析的靈敏度。但是，當(dāng)進(jìn)行超微量分析的時(shí)候，激發(fā)光的雜散光的影響就顯得嚴(yán)重了。因此，解決激發(fā)光的雜散光的影響成了提高靈敏度的瓶頸。

解決雜散光影響的最好方法當(dāng)然是測量時(shí)沒有激發(fā)光的存在。但普通的熒光標(biāo)志物熒光壽命非常短，激發(fā)光消失，熒光也消失。不過有非常少的稀土金屬（Eu、Tb、Sm、Dy）的熒光壽命較長，可達(dá)1～2ms，能夠滿足測量要求，因此而產(chǎn)生了時(shí)間分辨熒光分析法，即使用長效熒光標(biāo)記物，在關(guān)閉激發(fā)光后再測定熒光強(qiáng)度的分析方法。平時(shí)常用的稀土金屬主要是Eu(銪）和Tb(鋱），Eu熒光壽命1ms,在水中不穩(wěn)定，但加入增強(qiáng)劑后可以克服；Tb熒光壽命1.6ms，水中穩(wěn)定，但其熒光波長短、散射嚴(yán)重、能量大易使組分分解，因此從測量方法學(xué)上看Tb很好，但不適合用于生物分析，故Eu最為常用。

由于常用Eu作為熒光標(biāo)記，因此增強(qiáng)劑就成了試劑中的重要組成。增強(qiáng)劑原理：利用含絡(luò)合劑、表面活性劑的溶液的親水和親脂性同時(shí)存在，使Eu在水中處于穩(wěn)定狀態(tài)。現(xiàn)在有些試劑，在絡(luò)合Eu在抗體上時(shí)已考慮了增強(qiáng)問題，而使用了具有增強(qiáng)作用的新絡(luò)合劑，因而有的試劑沒有單獨(dú)的增強(qiáng)劑。

隨著檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對微量、超微量的測定會(huì)越來越多，同時(shí)RIA的污染問題會(huì)越來越被重視，因此，時(shí)間分辨熒光分析法（TRFIA）具有越來越大的應(yīng)用空間。

劃時(shí)代的檢測技術(shù)

放射免疫分析(RIA)，以其高度特異性靈敏度和實(shí)用性，吸引著各國的生物醫(yī)學(xué)工作者，但操作中始終存在放射性污染、同位素半衰期短及試劑盒穩(wěn)定性問題。為此，人們發(fā)展了一系列非放射性標(biāo)記技術(shù)，如酶標(biāo)記、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光標(biāo)記等技術(shù)，其中，時(shí)間分辨熒光免疫分析技術(shù)。由于靈敏度及線性范圍明顯優(yōu)于其它技術(shù)，最為引人注目。

時(shí)間分辨熒光分析足以稀土離子標(biāo)記抗原或抗體、核酸探針和細(xì)胞等為特征的超靈敏度檢測技術(shù)，它克服了酶標(biāo)記物的不穩(wěn)定、化學(xué)發(fā)光僅能一次發(fā)光且易受環(huán)境干擾、電化學(xué)發(fā)光的非直接標(biāo)記等缺點(diǎn)。使非特異性信號(hào)降低到可以忽略的程度，達(dá)到了極高的信噪比，從而大大地超過了放射性同位素所能達(dá)到的靈敏度，且還具有標(biāo)記物制備簡便、儲(chǔ)存時(shí)間長、無放射性污染、檢測重復(fù)性好、操作流程短、標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍寬、不受樣品自然熒光干擾和應(yīng)用范圍十分廣泛等優(yōu)點(diǎn)，成為繼放射免疫分析之后標(biāo)記物發(fā)展的一個(gè)新里程碑。標(biāo)記物

采用鑭系元素（銪、釤、鏑、鋱）進(jìn)行原子標(biāo)記，較堿性磷酸酶、吖啶酯、生物素等大分子標(biāo)記物優(yōu)勢明顯：原子標(biāo)記，標(biāo)記物更多，檢測更靈敏，對被標(biāo)記物的生物活性和結(jié)構(gòu)無影響原子標(biāo)記，標(biāo)記穩(wěn)定性強(qiáng) 多種標(biāo)記，一個(gè)測試，多個(gè)項(xiàng)目。

檢測特點(diǎn)

標(biāo)記離子的熒光激發(fā)光波長范圍較寬，發(fā)射光譜峰范圍窄，是類線光譜，有利于降低本底熒光強(qiáng)度，提高分辨率。

激發(fā)光和發(fā)射光之間有一個(gè)較大的Stokes位移，有利于排除特異熒光的干擾，增強(qiáng)測量的特異性。

標(biāo)記離子螯合物產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度高，壽命長，有利于消除樣品及環(huán)境中熒光物質(zhì)對檢測結(jié)果的影響。每一秒鐘檢測樣品1000次，結(jié)果取平均值，有利于提高檢測的準(zhǔn)確性。

第三篇：動(dòng)力學(xué)論文

《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》小論文

利用對稱性求解動(dòng)力問題

組員姓名：

專業(yè)班級(jí):

土木班

指導(dǎo)老師：

完成時(shí)間：2014年X月

《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》小論文

——?jiǎng)恿τ?jì)算中對稱性的運(yùn)用問題

一、摘要

用柔度法計(jì)算對稱結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和周期時(shí)，選取半結(jié)構(gòu)可以簡化計(jì)算。學(xué)習(xí)之初，對如何建立等效的半結(jié)構(gòu)模型存在一些疑問，通過老師的講解以及自己的摸索，逐漸形成了一個(gè)比較清晰的概念，這篇小論文將就這一問題和如何選取對稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)小結(jié)。

二、對稱法理論分析簡介

1.利用對稱性求解多自由度體系的自振頻率及其相應(yīng)的主振型

（a）

結(jié)構(gòu)對稱，質(zhì)量分布也對稱。該類結(jié)構(gòu)不僅可以利用對稱性求自振頻率和主振型；而且應(yīng)充分的利用對稱性進(jìn)行簡化計(jì)算。

圖（1）

圖1為一對稱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量分布也對稱，其自由振動(dòng)的微分方程為

yi=-j=14mjyjδij

（i=1,2,3,4）

（a）

由于對稱性，有：

m1=m4，m2=m3

δ11=δ44，δ22=δ33，δ13=δ42，δ21=δ34

根據(jù)位移互等定理，有δij=δji（i不等于j）。將式（a）的第一式和第四式相加，第二式和第三式相加，分別得：

y1’=-m1y1’δ11‘-m2y2’δ12’

（b）

y2’=-m1y1’δ21‘-m2y2’δ22‘

（b）

式中：

y1’=y1+y4，y2’=y2+y3

δ11，=δ11+δ14，δ22，=δ22+δ23

δ12，=δ21，=δ12+δ13=δ21+δ24

再將式（a）的第一式減去第四式，第二式減去第三式，分別可得：

y1‘’=-m1y1‘’δ11‘’-m2y2‘’δ12‘’

（c）

y2‘’=-m1y1‘’δ21‘’-m2y2‘’δ22‘’

（c）

式中：

y1‘’=y1-y4，y2‘’=y2-y3

δ11‘’=δ11-δ14，δ22‘’=δ22-δ23，δ12‘’=δ21‘’=δ12-δ13=δ21-δ24

至此，把一組四元二階方程式（a)簡化為兩組二元二階微分方程式（b)和(c)，也就是說，求四個(gè)自由度體系的頻率和主振型簡化成求兩個(gè)自由度體系的頻率和主振型。

利用對稱性計(jì)算頻率和主振型時(shí)，通常可取半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算。圖1所示體系，其主振型不外乎圖2，3和4，5所示的四種形式。圖2，3為對稱振型，圖4，5為對稱振型。它們分別可取圖6和7所示的半邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算.下面給一算例：

例：求圖示結(jié)構(gòu)的自振頻率及相應(yīng)的主振型，EI為常數(shù)

圖一

圖二

對稱結(jié)構(gòu)，計(jì)算正對稱振型時(shí)，B截面既不能轉(zhuǎn)動(dòng)，又不能移動(dòng)，如圖二，可取半邊結(jié)構(gòu)如下圖三

圖三

圖四

計(jì)算反對稱振型時(shí)，振型如圖五，B截面只能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能移動(dòng)，可取半邊結(jié)構(gòu)如圖六

圖六

圖五

圖七

兩種振型見圖二和圖五，由計(jì)算結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)反對稱主振型為第一主振型，其對應(yīng)頻率為第一主頻率。

因此不管是靜定結(jié)構(gòu)還是超靜定結(jié)構(gòu)，是計(jì)算靜態(tài)問題還是動(dòng)態(tài)問題，對稱結(jié)構(gòu)在計(jì)算時(shí)通常可以簡化，我們應(yīng)充分利用對稱性，使求解得以簡化，以加快解題速度，達(dá)到更好的效果。

但對稱法中還有很多值得商榷的小問題，以例題的形式開始討論：

三、建立等效半結(jié)構(gòu)模型

1、自由振動(dòng)時(shí)半結(jié)構(gòu)的選取

例1

試求圖示剛架的自振頻率。

L

EI

EI

EI

L

m

m

解：（1）結(jié)構(gòu)對稱，可取半結(jié)構(gòu)。計(jì)算簡圖如下：

根據(jù)柔度系數(shù)的定義，在質(zhì)量m處作用單位力，畫出結(jié)構(gòu)的彎矩圖，圖乘即得到柔度系數(shù)。

EIE

EI

EI

L

L/2

半結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

彎矩圖

需注意，由于取了半結(jié)構(gòu)，在計(jì)算自振頻率時(shí)，質(zhì)量應(yīng)由原來的2m變?yōu)閙進(jìn)行計(jì)算。

（2）求整個(gè)結(jié)構(gòu)的柔度系數(shù)，計(jì)算簡圖如下：

計(jì)算簡圖

彎矩圖

繪彎矩圖時(shí)，由于結(jié)構(gòu)對稱，可取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。但最終對整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖乘。

注意，此題實(shí)際上并沒有取半結(jié)構(gòu)，因此計(jì)算頻率時(shí)質(zhì)量仍為2m，雖然柔度系數(shù)為取半結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)的二倍，但與質(zhì)量相乘可以約分，所得結(jié)果與取半結(jié)構(gòu)計(jì)算是一樣的。

（3）結(jié)論：

①

計(jì)算對稱結(jié)構(gòu)的自振頻率時(shí)，如果取半結(jié)構(gòu)，則質(zhì)量應(yīng)為原來的二分之一；對于半結(jié)構(gòu)求柔度系數(shù)，應(yīng)按柔度系數(shù)的定義在結(jié)構(gòu)上施加單位力，繪出半結(jié)構(gòu)的彎矩圖并圖乘，即所有的計(jì)算都是基于半結(jié)構(gòu)的；

②

若僅僅對于繪彎矩圖階段取半結(jié)構(gòu)，則單位力應(yīng)變?yōu)樵瓉淼亩种唬蟪稣麄€(gè)結(jié)構(gòu)的彎矩圖并圖乘，即計(jì)算是基于整個(gè)結(jié)構(gòu)的，因此最后求頻率時(shí)質(zhì)量不變，實(shí)際上對于整個(gè)題目而言并沒有取半結(jié)構(gòu)；

2、受迫振動(dòng)時(shí)半結(jié)構(gòu)的選取

例2

圖示結(jié)構(gòu)在柱頂有電動(dòng)機(jī)，試求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最大水平位移和柱端彎矩的幅值。已知電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量集中于柱頂，W=20kN，電動(dòng)機(jī)水平離心力的幅值，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，柱的線剛度。

h=6m

W

I=∞

解：（1）此題結(jié)構(gòu)對稱，仍可取半結(jié)構(gòu)計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形式（水平振動(dòng)），其半結(jié)構(gòu)的選取以及彎矩圖如下所示。

半結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

彎矩圖

圖乘，得：

注意，由于取了半結(jié)構(gòu)，質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话耄ǎ饬Ψ狄矐?yīng)取原來的二分之一，即。

（2）求整個(gè)結(jié)構(gòu)的柔度系數(shù)，僅在繪彎矩圖時(shí)取半結(jié)構(gòu)。則與例1相同，求柔度系數(shù)時(shí)施加在半結(jié)構(gòu)的單位力變?yōu)椋Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量與施加在結(jié)構(gòu)上的外力大小不變。計(jì)算過程如下。

彎矩圖

圖乘得：

注意，解法二實(shí)際上仍是基于整個(gè)結(jié)構(gòu)的，僅僅在繪彎矩圖時(shí)應(yīng)用了對稱性，因此質(zhì)量與外力均不變。

（3）結(jié)論：

受迫振動(dòng)時(shí)，有外力作用于對稱結(jié)構(gòu)上，如果選取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，則不僅質(zhì)量變?yōu)樵瓉硪话耄饬Ψ狄矐?yīng)變?yōu)樵瓉淼亩种弧５饬Φ念l率不變。

四、總結(jié)

如何選取半結(jié)構(gòu)（如什么時(shí)候該用滑動(dòng)支座和鉸支座），選取半結(jié)構(gòu)之后各物理量應(yīng)如何做出相應(yīng)變化（如，求柔度系數(shù)時(shí)單位力是否變?yōu)樵瓉硪话耄饬Ψ凳欠褡兓龋约叭绾伪苊庥?jì)算結(jié)果與正確值相差二倍。對此，我們組經(jīng)過討論以及在做題的過程中也思考了很多。其實(shí)，現(xiàn)在看來，這個(gè)問題就變得很簡單了，只要明白，如果一開始就利用對稱性取了半結(jié)構(gòu)，那么后面的求解都是基于半結(jié)構(gòu)的；而如果僅僅在求柔度系數(shù)繪彎矩圖時(shí)取半結(jié)構(gòu)，那么計(jì)算還是基于整個(gè)結(jié)構(gòu)的，這樣就能明白到底哪些量應(yīng)變?yōu)樵瓉淼囊话耄男┎挥米兞恕Ｗ詈蟾兄x龍老師對我們的諄諄教誨，讓我們對結(jié)構(gòu)有了更深的了解。

第四篇：熒光愛自然

熒光愛自然

深夜中，星星布滿天幕，月亮與星星講述著自然的故事，一顆流星劃過天際，微乎的熒光照耀林云。。。

螢火蟲是大自然最特別的女兒，逍遙于叢林中，給大自然傳遞愛的信息。

螢火蟲總是位神秘的“夜行者”。它有薄薄的翅膀，黑夜遮住了它的面目，只有淺淺的黃光、綠光為它美襯。陽光使它睜不開眼睛，惟有夜晚的深邃讓它著迷，也唯有夜晚的冰涼來降降它腹中的“燈火”的獨(dú)特。螢火蟲在夜晚低唱，它想用它的絕唱來贊美它偉大的母親——大自然。它不喜歡青蛙、蟬的“噪音交響曲”，它喜歡與風(fēng)兒與星星的“幽靜交響樂”。它行于夜間，掛著斗篷，只為那一份僅屬于自然萬物的寧靜。

螢火蟲也是位低調(diào)的“美容師”。它與伙伴用身上的熒光照耀草叢邊上，像一顆顆冷綠的露珠點(diǎn)綴；飛過小溪，像一盞盞燈火溶于水，不見蹤影；飛在大樹上，像一個(gè)個(gè)發(fā)光的果實(shí)熟得可摘。

流螢成群地在夜空中飛舞，像星的河流，燈的長陣；流螢閃爍在林梢，忽出忽沒，像樹林里藏著晶晶瑩瑩的藍(lán)寶石，把夜色點(diǎn)綴得分外瑰麗神奇。

螢火蟲還是位無私的“短命者”。人家說：“曇花一現(xiàn)。”曇花在太陽初升于地平線，就閉了花瓣，落了青葉，但至少讓人們欣賞到了它獨(dú)特的美和誘人的芬芳。而螢火蟲直至它光輝的消逝而逝去了僅一夜的生命，那斑點(diǎn)的光兒并不持久，被夜給融化了。可螢火蟲死在夜里，又有誰尋覓到它在夜晚時(shí)給予的光的奉獻(xiàn)？但是它雖然短命，卻很欣然——因?yàn)槲灮鹣x為自然而生，為快樂而去。在夜晚與白天的交接，它滿足了，也釋然了。

螢火蟲的光芒悄悄地流于水中，不留半點(diǎn)痕跡，“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢，”萬般柔情溶于水中，只求星星粲然一笑——這是螢火蟲不變的信條。

初二:劉哲

第五篇：機(jī)械動(dòng)力學(xué)簡史

機(jī)械動(dòng)力學(xué)簡史

一.動(dòng)力學(xué)簡介

機(jī)械動(dòng)力學(xué)作為機(jī)械原理的重要組成部分，主要研究機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的受力，機(jī)械中各部分構(gòu)件的質(zhì)量和構(gòu)件之間機(jī)械運(yùn)動(dòng)的相互關(guān)系，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的重要理論基礎(chǔ)。

一般來說，機(jī)械動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容包括六個(gè)方面：（1）在已知外力作用下求機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（2）分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中各構(gòu)件之間的相互作用力；（3）研究回轉(zhuǎn)構(gòu)件和機(jī)構(gòu)平衡的理論和方法；（4）研究機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能量的平衡和分配關(guān)系；（5）機(jī)械振動(dòng)的分析研究；（6）機(jī)構(gòu)分析和機(jī)構(gòu)綜合。其主要研究方向是機(jī)械在力的作用下的運(yùn)動(dòng)和機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的力，并且從力和相互作用的角度對機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)的學(xué)科。

二.動(dòng)力學(xué)的前期發(fā)展

人類的發(fā)展過程中，很重要的一個(gè)進(jìn)步特征就是工具的使用和制造。從石器時(shí)代的各種石制工具開始，機(jī)械的形式開始發(fā)展起來。從簡單的工具形式，到包含各類零件、部件的較為先進(jìn)的機(jī)械，這中間的發(fā)展過程經(jīng)歷了不斷的改進(jìn)與反復(fù)，也經(jīng)歷了在國家內(nèi)部與國家之間的傳播過程。

機(jī)械的發(fā)展過程也經(jīng)歷了從人自身的體力，到利用畜力、風(fēng)力和水力等，材料的類型也從自然中自有的，過渡到簡單的人造材料。整個(gè)發(fā)展過程最終形成了包含動(dòng)力、傳動(dòng)和工作等部分的完整機(jī)械。

人類從石器時(shí)代進(jìn)入青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代，用以吹旺爐火的鼓風(fēng)器的發(fā)展起了重要作用。有足夠強(qiáng)大的鼓風(fēng)器，才能使冶金爐獲得足夠高的爐溫，才能從礦石中煉得金屬。中國在公元前1000～前900年就已有了冶鑄用的鼓風(fēng)器，并漸從人力鼓風(fēng)發(fā)展到畜力和水力鼓風(fēng)。早在公元前，中國已在指南車上應(yīng)用復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)。古希臘已有圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動(dòng)的記載。但是，關(guān)于齒輪傳動(dòng)瞬時(shí)速比與齒形的關(guān)系和齒形曲線的選擇，直到17世紀(jì)之后方有理論闡述。手搖把和踏板機(jī)構(gòu)是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的先驅(qū)，在各文明古國都有悠久歷史，但是曲柄連桿機(jī)構(gòu)的形式、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的確切分析和綜合，則是近代機(jī)構(gòu)學(xué)的成就。

近代的機(jī)械動(dòng)力學(xué)，在動(dòng)力以及機(jī)械結(jié)構(gòu)本身來說，具有各方面的重大突破。動(dòng)力在整個(gè)生產(chǎn)過程中占據(jù)關(guān)鍵地位。隨著機(jī)械的改進(jìn)，對于金屬和礦石的需求量增加，人類開始在原有的人力和畜力的基礎(chǔ)上，利用水力和風(fēng)力對機(jī)械進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是這也造成了很多工廠的選址的限制，并不具有很大的推廣性。而后來稍晚出現(xiàn)的紐科門大氣式蒸汽機(jī)，雖然也可以驅(qū)使一些機(jī)械，但是其燃料的利用率很低，對于燃料的需求量太大，這也使得這種蒸汽機(jī)只能應(yīng)用于煤礦附近。

瓦特發(fā)明的具有分開的凝汽器的蒸汽機(jī)以及具有回轉(zhuǎn)力的蒸汽機(jī)，不僅降低了燃料的消耗量，也很大程度上擴(kuò)大了蒸汽機(jī)的應(yīng)用范圍。蒸汽機(jī)的發(fā)明和發(fā)展，使礦業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)、鐵路和航運(yùn)都得以機(jī)械動(dòng)力化。蒸汽機(jī)幾乎是19世紀(jì)唯一的動(dòng)力源。但蒸汽機(jī)及其鍋爐、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)等體積龐大、笨重，應(yīng)用很不方便。

19世紀(jì)末，電力供應(yīng)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)開始發(fā)展和推廣。20世紀(jì)初，電動(dòng)機(jī)已在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機(jī)，成為驅(qū)動(dòng)各種工作機(jī)械的基本動(dòng)力。生產(chǎn)的機(jī)械化已離不開電氣化，而電氣化則通過機(jī)械化才對生產(chǎn)發(fā)揮作用。

發(fā)電站初期應(yīng)用蒸汽機(jī)為原動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)初期，出現(xiàn)了高效率、高轉(zhuǎn)速、大功率的汽輪機(jī)，也出現(xiàn)了適應(yīng)各種水力資源的大、小功率的水輪機(jī)，促進(jìn)了電力供應(yīng)系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。19世紀(jì)后期發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過逐年改進(jìn)，成為輕而小、效率高、易于操縱、并可隨時(shí)啟動(dòng)的原動(dòng)機(jī)。它先被 fuqu用以驅(qū)動(dòng)沒有電力供應(yīng)的陸上工作機(jī)械，以后又用于汽車、移動(dòng)機(jī)

械（如拖拉機(jī)、挖掘機(jī)械等）和輪船，到20世紀(jì)中期開始用于鐵路機(jī)車。蒸汽機(jī)在汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的排擠下，已不再是重要的動(dòng)力機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)和以后發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，還是飛機(jī)、航天器等成功發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)因素之一。

三.機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展過程

經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立為機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，兩次工業(yè)革命對機(jī)械動(dòng)力學(xué)提出了要求，以及機(jī)械振動(dòng)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)理論的早期發(fā)展。

經(jīng)典力學(xué)是機(jī)械學(xué)科中很重要的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也是機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。經(jīng)典力學(xué)理論體系的創(chuàng)立和發(fā)展，在機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展方面做出了巨大的貢獻(xiàn)，另一方面，機(jī)械學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展直接相關(guān)的數(shù)學(xué)理論的發(fā)展也起到了極其重要的推動(dòng)作用。

經(jīng)典力學(xué)、分析力學(xué)以及彈性力學(xué)等力學(xué)理論的進(jìn)一步發(fā)展，在機(jī)械的動(dòng)力以及結(jié)構(gòu)發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。而微積分、微分方程理論、變分法、矩陣論和概率論等數(shù)學(xué)理論的發(fā)展更是將機(jī)械動(dòng)力學(xué)推上了新的高度。世紀(jì)英國數(shù)學(xué)家漢密爾頓用變分原理推導(dǎo)出漢密爾頓正則方程，此方程是以廣義坐標(biāo)和廣義動(dòng)量為變量，用漢密爾頓函數(shù)來表示的一階方程組，其形式是對稱的。用正則方程描述運(yùn)動(dòng)所形成的體系，稱為漢密爾頓體系或漢密爾頓動(dòng)力學(xué)，它是經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)，又是量子力學(xué)借鑒的范例。漢密爾頓體系適用于攝動(dòng)理論，例如天體力學(xué)的攝動(dòng)問題，并對理解復(fù)雜力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的一般性質(zhì)起重要作用。拉格朗日動(dòng)力學(xué)和漢密爾頓動(dòng)力學(xué)所依據(jù)的力學(xué)原理與牛頓的力學(xué)原理，在經(jīng)典力學(xué)的范疇內(nèi)是等價(jià)的，但它們研究的途徑或方法則不相同。直接運(yùn)用牛頓方程的力學(xué)體系有時(shí)稱為矢量力學(xué)；拉格朗日和漢密爾頓的動(dòng)力學(xué)則稱為分析力學(xué)。動(dòng)力學(xué)的基本內(nèi)容動(dòng)力學(xué)的基本內(nèi)容包括質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)、質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、達(dá)朗貝爾原理等。以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)而發(fā)展出來的應(yīng)用學(xué)科有天體力學(xué)、振動(dòng)理論、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論，陀螺力學(xué)、外彈道學(xué)、變質(zhì)量力學(xué)，以及正在發(fā)展中的多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)有兩類基本問題：一是已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，求作用于質(zhì)點(diǎn)上的力；二是已知作用于質(zhì)點(diǎn)上的力，求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。求解第一類問題時(shí)只要對質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程取二階導(dǎo)數(shù)，得到質(zhì)點(diǎn)的加速 度，代入牛頓第二定律，即可求得力；求解第二類問題時(shí)需要求解質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程或求積分。

而兩次工業(yè)革命也對于機(jī)械工業(yè)和機(jī)械科學(xué)的發(fā)展，尤其是機(jī)構(gòu)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。第一次工業(yè)革命中蒸汽機(jī)車的發(fā)明和改進(jìn)以及當(dāng)時(shí)的機(jī)械發(fā)明，第二次工業(yè)革命的電氣時(shí)代中的汽輪機(jī)的誕生與發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明與進(jìn)步，一方面既是機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展成果，另一方面也推動(dòng)了自己學(xué)科的進(jìn)步。此后機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展趨勢，逐漸朝著機(jī)械和機(jī)械和運(yùn)載工具的高速化和大功率化、機(jī)械的精密化、機(jī)械的輕量化、機(jī)械的自動(dòng)化方向發(fā)展。

機(jī)械機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的發(fā)展，包括了震動(dòng)理論的建立和發(fā)展，其中包括了線性理論和非線性理論等。轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的起步，包含剛性轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)、軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也是這一時(shí)期的重要理論進(jìn)步。而機(jī)構(gòu)學(xué)的建立，特別是理論運(yùn)動(dòng)學(xué)的發(fā)展，在機(jī)構(gòu)學(xué)的德國學(xué)派和俄蘇學(xué)派中也有了長足的進(jìn)步。

在機(jī)構(gòu)的演進(jìn)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的演進(jìn)中，凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的演進(jìn)，齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜化都為機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展提供了條件。

第二次世界大戰(zhàn)后科技的大發(fā)展為機(jī)械動(dòng)力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供了指導(dǎo)思想、方法和技術(shù)手段，機(jī)械工業(yè)的巨大進(jìn)步向機(jī)械動(dòng)力學(xué)提出了新的要求，機(jī)械動(dòng)力學(xué)在縱向形成為包括建模、分析、仿真、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)與控制的綜合學(xué)科，在橫向形成了機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、機(jī)床動(dòng)力學(xué)和車輛動(dòng)力學(xué)等多個(gè)分支領(lǐng)域。

系統(tǒng)論、控制論、和信息論的誕生，為機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展提供了新的指導(dǎo)思想、理論和

方法。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，以及基于計(jì)算機(jī)的數(shù)值方法的進(jìn)步，為機(jī)械動(dòng)力學(xué)提供了全新的技術(shù)手段和數(shù)學(xué)工具。非線性科學(xué)的誕生和非線性振動(dòng)理論的發(fā)展，強(qiáng)烈地影響到機(jī)械動(dòng)力學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，從線性理論提升理論是一個(gè)質(zhì)的飛躍。基于計(jì)算機(jī)計(jì)算的多體動(dòng)力學(xué)的出現(xiàn)，為復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析提供了新的理論和工具。信號(hào)分析理論和方法的進(jìn)步是機(jī)械振動(dòng)測試手段、狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)以及故障診斷技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

從橫向的研究對象看，機(jī)械動(dòng)力學(xué)中發(fā)展出機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、車輛動(dòng)力學(xué)、機(jī)床動(dòng)力學(xué)等分析領(lǐng)域；從動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容看，機(jī)械動(dòng)力學(xué)發(fā)展為動(dòng)力學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)仿真、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、減振與動(dòng)力學(xué)控制，以及狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷等一系列領(lǐng)域的內(nèi)容豐富的綜合學(xué)科；

從動(dòng)力學(xué)建模的對象看，Newton研究的事單質(zhì)點(diǎn)，Euler研究了單剛體，Lagrange啟動(dòng)了多剛體系統(tǒng)的研究，而今天的機(jī)械動(dòng)力學(xué)已發(fā)展到多彈性體系統(tǒng)、多柔性體系統(tǒng)的研究。從動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)工具看，Newton在力學(xué)研究中發(fā)明了微積分，Lagrange使用了變分法，眾多學(xué)者在微分方程的定性分析和求解方面做出了貢獻(xiàn)。二戰(zhàn)后，動(dòng)力學(xué)的計(jì)算逐步地、完全地實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化；同時(shí)各種復(fù)雜的微分方程，包括袋鼠微分方程，剛性微分方程的數(shù)值方法也取得迅速發(fā)展。此外，機(jī)械動(dòng)力學(xué)的發(fā)展也離不開各類建模方法的多樣化。其中包含了多剛體系統(tǒng)的建模方法：Newton-Euler的矢量力學(xué)方法、Lagrange的分析力學(xué)方法和Kane的多體動(dòng)力學(xué)方法；微幅振動(dòng)彈性系統(tǒng)的建模方法：動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法和傳遞矩陣法；驗(yàn)建模方法；柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模方法：彈性動(dòng)力分析方法。

機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的精細(xì)化則有，精細(xì)地估計(jì)系統(tǒng)的剛度、阻尼和摩擦 計(jì)入材料非線性 計(jì)入幾何非線性 關(guān)于沖擊振動(dòng)的研究 復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中多種物理場的耦合。

運(yùn)動(dòng)學(xué)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)軟件的發(fā)展也至關(guān)重要，其中有ADAMS軟件和其他的有限元分析軟件，而虛擬樣機(jī)技術(shù)也起到了極大的作用。

四.動(dòng)力學(xué)的未來展望

近代機(jī)械發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)是，自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置日益成為機(jī)械不可缺少的組成 部分。機(jī)械動(dòng)力學(xué)的研究對象已擴(kuò)展到包括不同特性的動(dòng)力機(jī)和控制調(diào)節(jié)裝置在內(nèi)的整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，控制理論已滲入到機(jī)械動(dòng)力學(xué)的研究領(lǐng)域。

在高速、精密機(jī)械設(shè)計(jì)中，為了保證機(jī)械的精確度和穩(wěn)定性，構(gòu)件的彈性效應(yīng)已成為設(shè)計(jì)中不容忽視的因素。一門把機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械振動(dòng)和彈性理論結(jié)合起來的新的學(xué)科——運(yùn)動(dòng)彈性體動(dòng)力學(xué)正在形成，并在高速連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的研究中取得了一些成果。在某些機(jī)械的設(shè)計(jì)中，已提出變質(zhì)量的機(jī)械動(dòng)力學(xué)問題。各種模擬理論和方法以及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的測試方法，日益成為機(jī)械動(dòng)力學(xué)研究的重要手段。