Please wait a minute...
全部
作者中心
审者登录
读者中心
中国力学学会会员登录
 
 
期刊动态>>更多
本期目录
2020年 第42卷 第4期 刊出日期:2020-08-20
上一期   
全选: 隐藏/显示图片
    专题综述
    力学与实践. 2020, 42(4):  397-404.  doi:10.6052/0459-1879-19-482
    摘要 ( 44 )   HTML ( 6 )   PDF (14106KB) ( 44 )  
    超声速双翼机的概念由德国空气动力学家阿道夫$\cdot$布兹曼于1935年提出。近年来, 面对超声速运输机低声爆、低超声速巡航阻力的需求, 超声速双翼机重新进入了航空科学家的视野。本文概述了典型超声速双翼机的工作机理, 介绍了超声速双翼机应用所面对的基本问题————非设计点特性、三维问题等的研究进展。最后对超声速双翼机下一步需要重点研究的问题及其应用前景进行了展望。
    应用研究
    力学与实践. 2020, 42(4):  405-412.  doi:10.6052/0459-1879-19-484
    摘要 ( 36 )   HTML ( 2 )   PDF (590KB) ( 41 )  
    本文研究了竖直毛细圆管出口表面活化剂包覆液滴的形成过程。基于泰勒展开和润滑近似理论, 建立了液滴形成过程的一维动力学模型,并且通过坐标变换和有限差分的方法进行了数值求解。结果显示, 液滴自由面上表面活化剂包覆层可促进液滴颈部断裂,加快液滴头部与尾部锥形区的分离过程。与此同时, 还可增大颈部断裂前液滴下落的极限位移。与表面活化剂的活性相比, 液滴自由面上表面活化剂浓度的变化对液滴形成过程以及液滴形貌变化的影响更为显著。
    力学与实践. 2020, 42(4):  413-417.  doi:10.6052/0459-1879-19-483
    摘要 ( 32 )   HTML ( 0 )   PDF (349KB) ( 20 )  
    本文结合弹道优化,提出了估算和优化二级半构型运载火箭在不同发射模式和发射弹道下的近地轨道(low Earth orbit, LEO)最大运载能力的简单方法,并以长征七号为例进行了数值计算, 分析了使用推进剂交叉输送技术发射时的具体收效和最优弹道特点。数值计算表明:长征七号使用交叉输送技术发射时LEO最大运载能力能够比传统发射模式提高3 t(约20%), 同时降低发射过程中的最大轴向加速度近50%。该类型运载火箭采用推进剂交叉输送技术可以大幅提高运载能力。
    力学与实践. 2020, 42(4):  418-423.  doi:10.6052/0459-1879-20-009
    摘要 ( 26 )   PDF (312KB) ( 25 )  
    操纵面间隙会引起结构非线性,容易诱发极限环颤振。根据设计需要,考虑操纵面中心间隙的影响,采用最小状态拟合技术对频域非定常 气动力进行有理函数拟合,采用分段函数描述间隙引起的非线性刚度,研究操纵面在间隙作用下的极限环颤振响应的行为特点。结果表明,由于 中心间隙的影响,系统会在低于线性颤振速度时就产生极限环振荡,同时,振荡幅值随飞行速度或中心间隙的增大而增大。
    纳米粒子与肺泡表面磷脂膜相互作用的力学机理研究1)
    焦凤轩, 桑建兵, 刘朝阳, 李洋
    力学与实践. 2020, 42(4):  424-429.  doi:10.6052/0459-1879-20-034
    摘要 ( 22 )   HTML ( 0 )   PDF (7510KB) ( 27 )  
    人体在吸入纳米颗粒时肺部的第一道生物屏障是肺表面活性剂(lung surfactant, LS),吸入的纳米颗粒可以到达肺部深处,从而干扰肺部的生物物理性能。目前关于金纳米粒子与LS单层的相互作用的机制研究及金纳米粒子对肺部功能的影响尚不清楚。本文使用粗粒化的分子动力学方法,研究了金纳米粒子与LS单层膜在纳米尺度上的相互作用,观察到金纳米粒子的存在使得单层膜的结构变形,改变了膜的生物物理性能,并且不同形状的纳米粒子对单层膜的影响也不相同。这些发现有助于识别空气中的纳米粒子对肺部的潜在影响。
    基于无网格方法的碳纳米管自由振动分析1)
    李琳, 石峰, 项松, 赵为平, 王艳冰
    力学与实践. 2020, 42(4):  430-434.  doi:10.6052/0459-1879-20-014
    摘要 ( 28 )   PDF (410KB) ( 27 )  
    采用无网格方法分析了碳纳米管的自由振动问题。通过几个数值算例来证明本方法的收敛性。将不同长径比的碳纳米管的固有频率计算结果与公开文献的结果进行对比。对比结果表明:本文方法具有较高的计算精度,基于薄板样条径向基函数的无网格方法可以成功地分析碳纳米管的自由振动问题。
    力学与实践. 2020, 42(4):  435-441.  doi:10.6052/0459-1879-20-101
    摘要 ( 25 )   PDF (2698KB) ( 25 )  
    为得出含瓦斯煤体的冲击力学特性,采用类单轴压缩试验方法,对吸附瓦斯压力在0 MPa, 2 MPa, 4 MPa, 6 MPa等情况下的煤样力学特性进行了研究。研究得出:随着吸附瓦斯压力的增大,煤样的抗压强度、弹性模量、冲击能指数均近似线性降低,峰值应变近似线性增大。随着吸附瓦斯压力的增大,煤体的破坏类型由脆性向延性破坏转变,破坏的分选性增强。吸附瓦斯的作用加速了煤体失稳破坏的进程,并使煤岩瓦斯动力灾害类型呈现由冲击地压主导型向煤与瓦斯突出主导型转变的趋势。
    力学与实践. 2020, 42(4):  442-446.  doi:10.6052/0459-1879-20-022
    摘要 ( 43 )   PDF (412KB) ( 42 )  
    建立了扁担挑物的动力学模型和动力学方程,并进行了数值求解。扁担挑物时存在三种频率,即重物类似于单摆的振动频率、挑运者的步行频率和扁担-重物系统铅垂方向的振动频率。计算结果表明,为了获得较好的挑担体验,三种频率应该相互协调。当人挑担行走的频率为扁担-重物系统铅垂方向振动频率的70%,$\sim$,80%时,肩部铅垂附加动反力为重物重力的30%左右且与肩部铅垂运动同相,当重物类似于单摆的振动频率为人步行频率的25%,$\sim$,30%时,重物的摆角和肩部受到的水平附加动反力均较小,从而有利于人挑担行走。
    覆冰四分裂导线风洞试验与稳定性研究1)
    闵光云, 刘小会, 严波, 孙测世, 蔡萌琦
    力学与实践. 2020, 42(4):  447-454.  doi:10.6052/0459-1879-20-006
    摘要 ( 28 )   PDF (1477KB) ( 27 )  
    通过覆冰四分裂导线与单导线风洞试验,得到了4种不同工况下的空气动力系数,接着采用等效替代法得到关于四分裂导线中心轴的等效气动力系数,再将该系数与相同条件下进行风洞试验所得的单导线气动力系数作对比。结合Den Hartog横向驰振机理与Nigol扭转稳定机理,分析了等效后覆冰四分裂导线的稳定区与不稳定区,并将其与单导线的稳定区与不稳区作对比,分析了两者的失稳。本文所得结论能对覆冰导线舞动研究与仿舞技术研究有一定的参考价值。
    力学与实践. 2020, 42(4):  455-462.  doi:10.6052/0459-1879-20-087
    摘要 ( 18 )   PDF (1627KB) ( 17 )  
    对玻璃纤维(glass fiber reinforced polymer, GFRP)筋和GFRP -钢筋夹芯复合筋在盐湖地区多重环境因素耦合作用下进行耐久性试验,分析环境类型及作用时间对极限抗拉强度、弹性模量、极限应变的影响。结果表明:在多重因素耦合作用下,随着盐湖卤水腐蚀周期、冻融次数、干湿循环次数的增加,GFRP筋和GFRP夹芯复合筋的抗拉强度逐渐减小,但是GFRP筋减小的幅度较小,而GFRP夹芯复合筋由于有钢筋的存在,抗拉强度减小比较大,特别是在盐湖卤水90 d以上、冻融150次以上时GFRP夹芯复合筋的极限抗拉强度实验不是很明显,屈服强度几乎不存在并且与抗拉极限强度相接近,表现出明显的脆性;在各种因素作用下,GFRP筋随着龄期的增加,弹性模量先减少后增加,而GFRP夹芯复合筋的弹性模量逐渐减小,相对来讲减小的幅度不是很大;各种耦合因素作用下GFRP筋和GFRP夹芯复合筋的极限抗拉强度、弹性模量均比单因素作用下小,且腐蚀性的大小关系是盐湖卤水+干湿循环+冻融耦合>盐湖卤水+干湿循环>冻融>盐湖卤水。
    聚氨酯高聚物注浆材料剪切测试与有限元模拟1)
    王道路, 王超杰, 石明生, 赵鹏, 樊炳森, 李阳
    力学与实践. 2020, 42(4):  463-469.  doi:10.6052/0459-1879-19-463
    摘要 ( 19 )   PDF (4538KB) ( 18 )  
    通过扭转试验对高聚物注浆材料剪切性能进行试验研究,并在扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 下观测了试件断面处胞体形状破坏特征,在此基础上通过有限元数值模拟,对其剪切变形力学响应特征及剪应力分布规律进行了研究。结果表明:密度对高聚物材料的剪切强度及剪切模量影响显著,且随着高聚物材料密度的增加,其剪切强度和剪切模量被显著提升;高聚物材料胞体分布遵循能量最低原理,密度越大,胞体表面积越小,表面能越小,体系越稳定;面心立方体堆砌模型可以较好模拟材料剪切变形行为,且密度越大,拟合效果越好。
    教育研究
    面向"一带一路"的工程教育国际化新体系研究与实践1)
    李刚, 孙丽莎, 阎军, 郑勇刚, 杨春秋
    力学与实践. 2020, 42(4):  470-474.  doi:10.6052/0459-1879-19-402
    摘要 ( 27 )   PDF (2790KB) ( 23 )  
    "一带一路"战略为深化我国与沿线国家的教育交流合作提供了重要契机,也为我国的新工科人才培养体系的理论研究与教育实践开拓了新视野,提出了新挑战。在以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展的大背景下,对工程科技人才提出了更高要求。建设具有新理念、新结构、新体系、新质量、新模式的新工科,迫切需要借助国际化加快工程人才教育体系的改革创新。构建面向"一带一路"的工程教育国际化新体系,面向新工科人才培养,密切结合"一带一路"沿线各国工科人才培养的实际情况,以工程力学、航空航天工程、机械工程等专业的国际化联合培养为抓手,深入研究面向新工科建设的"一带一路"工程教育国际化新体系。
    力学与实践. 2020, 42(4):  475-477. 
    摘要 ( 28 )   HTML ( 2 )   PDF (7274KB) ( 21 )  
    傅科摆的几何分析1)
    王睿垠, 袁威, 冯放, 金长江
    力学与实践. 2020, 42(4):  478-484.  doi:10.6052/0459-1879-19-464
    摘要 ( 57 )   PDF (241KB) ( 35 )  
    傅科摆以最美的物理实验著称,但对傅科摆的解释一直是大学物理课程的难点。与牛顿力学采用科里奥利力论证傅科摆的传统方法相比,本文采用了几何方法来研究傅科摆,并指出傅科摆的转动是在球面上平移速度矢量的结果,最后给出了几何方法和牛顿力学解法的等价性证明。
    "瑞利球"趣味实验的动力学分析
    周丽婷, 熊举峰
    力学与实践. 2020, 42(4):  485-488.  doi:10.6052/0459-1879-19-481
    摘要 ( 35 )   PDF (1343KB) ( 30 )  
    本文定量分析了"瑞利球"实验的动力学过程。"瑞利球"实验中构建了一个"怪坡",通过对两导轨的控制,使均质圆球看起来像在"爬坡"。文中据刚体运动原理构建了物理模型,并分析系统的受力情况和运动过程,导出了均质圆球"爬坡"的最大高度的公式。在忽略空气阻力与摩擦力情况下,当两导轨杆初始距离远小于圆球半径、小球刚好不能掉落时突然合拢两导轨使其平行、两导轨初始夹角等于两倍导轨倾斜角时,均质圆球可以达到最大高度和最远距离。
    理论力学课程教学高阶性建设的探索与实践1)
    叶红玲, 杨庆生, 刘赵淼, 李晓阳
    力学与实践. 2020, 42(4):  489-494.  doi:10.6052/0459-1879-19-447
    摘要 ( 32 )   PDF (557KB) ( 29 )  
    课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。为深入推进课堂教学改革,本文以理论力学课程的教学改革和实践为研究平台,结合学生的高阶思维能力培养和课程目标的高阶性设计思路,讨论了理论力学课程高阶性建设的思路和实践。通过构建"1+4+$N$"的课堂教学体系,梳理课程知识点,将教与学相统一。并以点的合成运动为例,分析了课程高阶性建设的实施路径和策略,从而为提高人才培养质量进行的课程教育教学改革提供一些思路和借鉴。
    力学与实践. 2020, 42(4):  495-498.  doi:10.6052/0459-1879-19-457
    摘要 ( 23 )   PDF (4045KB) ( 27 )  
    本文提出以课堂教学为载体,强化力学竞赛试题在培养学生创新思维能力和力学建模能力的作用,激发学生学习工程力学课程兴趣的教学改革思路和方法。通过调整教学例题内容、增加例题的趣味性、强化力学建模训练以及增强定性分析意识,有效解决了力学竞赛培训中遇到的问题。实践证明,"以赛促教"教学模式可有效激发学生学习工程力学的热情,有助于掌握课程的核心内容及其工程应用。
    关于小变形假设的几何与数学分析1)
    李文娟, 冯维明, 王少伟
    力学与实践. 2020, 42(4):  499-503.  doi:10.6052/0459-1879-20-018
    摘要 ( 31 )   PDF (184KB) ( 40 )  
    小变形是材料力学最基本的概念之一。材料力学中众多的推理和演绎都是在小变形假设条件下完成的, 若对概念的认识不清晰, 会得到错误的结果。本文通过某超静定结构建立变形协调方程的过程中, 将同一小变形假设应用于不同的几何关系却得到不同的变形协调方程的例子, 指出了小变形假设使用中的误区所在, 并进一步通过几何和数学分析辨析了小变形假设的本质、含义及应用条件, 澄清误解, 为今后类似小变形概念的应用提供了理论保证。
    力学与实践. 2020, 42(4):  504-507.  doi:10.6052/0459-1879-19-476
    摘要 ( 20 )   PDF (174KB) ( 19 )  
    直接获得I-II复合型平面裂纹问题裂纹尖端区域的应力场是一个比较复杂的问题,在此应用Westergaard应力函数求解I-II复合型平面裂纹问题,导出了裂纹尖端区域应力分量的表达式。该方法推导过程简单,物理概念清晰,其结果与一般断裂力学教材和文献中的结果一致。同时,应用叠加原理将裂纹面上的作用力转化为裂纹外边界的受力,给出了解决裂纹面上有作用力的I-II复合型平面裂纹问题的解题方法。
    理想弹性压杆临界挠度的确定
    刘荣刚, 边文凤, 李素超, 刘伟, 金松波
    力学与实践. 2020, 42(4):  508-510.  doi:10.6052/0459-1879-19-491
    摘要 ( 45 )   PDF (149KB) ( 53 )  
    本文使用严格的边界条件,对理想弹性压杆的临界力重新定义。采用挠曲线近似微分方程方法和能量法给出了临界力的极限表达形式,解决了细
    力学与实践. 2020, 42(4):  511-515.  doi:10.6052/0459-1879-19-494
    摘要 ( 37 )   PDF (983KB) ( 33 )  
    对于满足两刚片规则或三刚片规则的简单静定结构,可以证明,用平衡方程进行受力分析时,必可做到一个方程解一个未知力。本文在一个方程解一个未知力的基础上,进一步提出了约束力换算公式及二力杆转化思路,使静定结构的受力分析更加简化。
    力学纵横
    力学与实践. 2020, 42(4):  516-522.  doi:10.6052/0459-1879-19-334
    摘要 ( 24 )   PDF (11177KB) ( 26 )  
    从"三十年河东三十年河西"这样的现象联想到人体循环系统中的血液流动。针对动脉粥样硬化、动脉瘤、主动脉夹层等常见的动脉血管病变,介绍了这些血管病变及其治疗方法中蕴含的生物力学机理,提示人们关注循环系统的健康。
    力学与实践. 2020, 42(4):  523-525. 
    摘要 ( 25 )   PDF (187KB) ( 29 )  
    力学与实践. 2020, 42(4):  526-532.  doi:10.6052/0459-1879-19-377
    摘要 ( 49 )   PDF (734KB) ( 51 )  
    针对两道力学竞赛试题,从欧拉动力学方程出发分别给出了更加简化的固连系选取方法,分别命名为"Serret-Andoyer近似固连系"和"虚固连系",在此基础上对第1届全国青年力学竞赛理论力学试题第9题,拓展讨论了大球同步旋转时,小球的稳 定性条件,结果表明后者的稳定临界转速要求更低,这将更有利于提高旋转结构的稳定性;对第12届全国周培源大学生力学 竞赛第3题,剖析了任一纬度的运动规律,发现当体系初始角动量为零时会出现一种简洁又优美的运动模式。
    力学与实践. 2020, 42(4):  533-534. 
    摘要 ( 35 )   PDF (477KB) ( 49 )