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2009年 第31卷 第4期 刊出日期:2009-08-08
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    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(4):  81-82.  doi:10.6052/1000-0992-2007-135
    摘要 ( 992 )   PDF (301KB) ( 830 )  
    介质在发生弹性形变时,由于泊松系数的存在,会发生横向变化,使得工程 应力和工程应变不相等. 而且实际工程测量中比较容易得到的是工程应力和工程应变得 测量结果. 因此这就有必要研究在线弹性阶段工程应力和工程应变之间的关系. 对常见 的拉伸和剪切形变情况下弹性体的工程应力与工程应变的关系做一初步的讨论.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(4):  110-112.  doi:10.6052/1000-0992-2007-152
    摘要 ( 1198 )   PDF (566KB) ( 718 )  
    针对清华大学2006年结构设计大奖赛的命题而写,命题是承受移动和 冲击载荷的桥梁结构模型设计与制作. 说明通过将计算机仿真分析引入结构设计大 赛,有助于提高结构设计大赛的分析和设计水平,对于促进土木工程的本科教学也 有一定的意义.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(4):  59-63.  doi:10.6052/1000-0879-2008-058
    摘要 ( 1396 )   PDF (1070KB) ( 707 )  
    分析了圆柱、柱锥形及回形纳米碳管弹簧在轴向载荷作用下的变形,给出了它们轴向刚 度$K_{\rm p}$的统一表达式. 为验证$K_{\rm p}$公式的有效性,还将圆柱形碳管纳米弹簧$K_{\rm p}$ 的理论解和相应的试验结果、有限元结果进行了比较. 结果发现,碳管纳米弹簧的$K_{\rm p}$ 理论解和试验结果、有限元结果均较为接近.
    力学与实践. 2009, 31(4):  24-27.  doi:10.6052/1000-0879-2008-200
    摘要 ( 1062 )   PDF (664KB) ( 544 )  
    通过使用基于非正交网格有限体积法的FLUTRAPP (fluid flow and transport phenomena program)程序模拟了工业8\,in单晶硅提拉法生长过 程. 数值模拟结果表明,流场及提拉速 率在单晶硅生长过程中具有振荡特性,提拉速率的振荡周期大约为2\,min. 尖形磁 场的引入能够抑制坩埚中熔体流动的振荡,减小提拉速率的振幅,从而有利于提高 所生长单晶的质量.
    小筒仓内颗粒中探测棒受到的最大静摩擦力
    白光富 胡林 张忠政 曲东升 汤燕 吴宇
    力学与实践. 2009, 31(4):  64-68.  doi:10.6052/1000-0879-2008-219
    摘要 ( 1228 )   PDF (1067KB) ( 681 )  
    用实验方法研究了筒仓内大小均匀的颗粒堆中央的竖直探测棒被提拉时 受到的最大静摩擦力$F$. 研究发现当筒仓的器壁和探测棒之间的距离小于50个颗粒直径时, $F$明显大于连续介质模型得出的结果;当筒仓直径$D$较小时$F$还与探测棒的形 状有关. $F$的奇异变化主要是因为$D$较小时离散的颗粒体系不能近似为连续介质, 颗粒堆中力链起主要作用.
    力学与实践. 2009, 31(4):  54-58.  doi:10.6052/1000-0879-2008-241
    摘要 ( 1507 )   PDF (1276KB) ( 808 )  
    为了提高舰船及其设备的抗冲击能力,满足最新抗冲击标准的要求,同时提高传统冲击试验 机的最大测试能力,提出了一套全液压驱动的新型重载舰船设备抗冲击试验系统模型, 以解决系统高能量存储及瞬间释放和避免二次撞击的关键问题. 构建了系统非线性 动力学模型,并利用数值计算方法考察了在不同冲击速度测试条件下冲击机系统所能达到的 预期性能. 结果表明: 该系统可以产生与最新抗冲击标准BV043/85和MIL-S-901D相吻合的 冲击加速度波形,同时可根据不断提高的抗冲击标准以及测试能力要求进行相应的扩展.
    教育研究
    直接定义法推导梁的挠曲线微分方程
    何斌 唐静静 范钦珊
    力学与实践. 2009, 31(4):  78-79.  doi:10.6052/1000-0879-2008-266
    摘要 ( 2978 )   PDF (347KB) ( 684 )  
    通过分析曲线曲率的定义,指出传统梁挠曲线微分方程推导的理论基础是连续介质力学中的 Euler描述,而固体力学一般采用Lagrange描述,基于此介绍了直接采用曲率定义推导梁挠 曲线微分方程的一般方法,供教师或学生以后学习的参考.
    力学与实践. 2009, 31(4):  76-77.  doi:10.6052/1000-0879-2008-326
    摘要 ( 923 )   PDF (321KB) ( 536 )  
    在应用Mohr-Coulomb屈服条件时,由于中主应力不影响判别材料是否进入屈服,因此 有关中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服的影响性质关注较少. 考虑Mohr-Coulomb屈服条件 与应力路径相关性,本文采用Lode角或Lode数描述了偏平面上屈服性质的分区,对任意满 足Mohr-Coulomb屈服条件的应力状态,在保持其大、小主应力不变的条件下给出了中主应力 在大、小主应力之间变化时的屈服轨迹,从而明确了中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服性质 的影响.
    超静定梁变形计算的积分法
    王秀华 张春秋 门玉涛 叶金铎 张玮
    力学与实践. 2009, 31(4):  79-80.  doi:10.6052/1000-0879-2008-362
    摘要 ( 1483 )   PDF (451KB) ( 716 )  
    从线性化弯矩和曲率关系出发,将超静定梁多余反力的弯矩叠加到梁截面弯 矩中去,经两次积分得到了包括积分常数和多余反力的分段转角方程和挠曲线方程,利用边界 条件和连续条件确定积分常数和多余反力,进而确定了转角方程和挠曲线方程.文中工作扩大 了积分法的应用范围. 教学实践表明,用积分法解超静定梁的变形能够起到帮助学生学习和 掌握固体力学的边值问题解题思想的作用.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(4):  69-70.  doi:10.6052/1000-0879-2008-365
    摘要 ( 877 )   PDF (387KB) ( 654 )  
    针对汽车冲撞行人抛出速度问题,利用人体直杆模型,运用有关力学原 理,得出汽车与行人第一次冲撞后人体的转动角速度和平动速度,进而讨论了不同冲撞车速 下人体倒向发动机罩的可能运动状态,结果比较符合实际情况.这对交通事故鉴定工作具有应 用价值.
    专题综述
    力学与实践. 2009, 31(4):  12-23.  doi:10.6052/1000-0879-2008-384
    摘要 ( 1319 )   PDF (3820KB) ( 677 )  
    分别对旋转和非旋转充液腔体,阐述了腔内液体各种流动求解理论与实验研究的进展, 简述了主要数值模拟方法的应用状况,并从系统动力学角度,讨论了充液腔体耦合系统动力 学中的相关问题.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(4):  49-53.  doi:10.6052/1000-0879-2008-419
    摘要 ( 1053 )   PDF (849KB) ( 624 )  
    为了分析天线座驱动系统的动力学特性,建立了一种新的多级齿轮传动系统动力学模 型------刚柔耦合模型,不仅考虑了轴的变形、轴承的支撑作用,而且采用了先进的轮齿接触模 型,克服了采用多体动力学方法研究齿轮系统动力学时存在的诸如忽略轴承的支撑作用、轴 的变形等缺陷. 动力学分析的计算结果和理论分析结果相一致,较准确地反映了该系统的齿 轮动力特性,对工程设计及性能校核具有指导意义.
    力学与实践. 2009, 31(4):  32-36.  doi:10.6052/1000-0879-2008-435
    摘要 ( 1631 )   PDF (1429KB) ( 756 )  
    针对连续Bernoulli-Euler和Timoshenko梁单元的动态刚度矩阵,分析了在使用连续梁单元 进行结构动态特性分析中的数值问题. 基于连续梁单元的运动方程,导出了连续 Bernoulli-Euler和Timoshenko梁单元的动态刚度矩阵. 分析了影响动态刚度矩阵中双曲函 数自变量的各个独立变量及其产生的影响,并给出了初估连续梁单元合理长度的方法. 使用 单一连续Bernoulli-Euler和Timoshenko梁单元的动态刚度矩阵分别进行了悬臂梁频响曲线 的数值求解. 研究表明,在合理选择连续梁单元的长度时,大多数工程结构的动态特性分析 中都不会产生数值问题.
    教育研究
    关于材料力学中小变形问题的讨论
    邓宗白 陶秋帆 金晖
    力学与实践. 2009, 31(4):  72-75.  doi:10.6052/1000-0879-2008-443
    摘要 ( 1023 )   PDF (819KB) ( 1014 )  
    着重讨论了材料力学中小变形假设下采用原尺寸原理和以直代曲方法所引起的相对误 差,得出小变形假设的适用范围. 主要通过对称结构、非对称结构和超静定对称结构,分析 应用原尺寸原理所得的结果与根据实际变形计算的结果之区别,得出小变形的定义是个相对 的概念,与结构的初始角度和允许的应变有关;小变形假设的适用范围是由工程中的允许误 差来确定的.
    探寻素质教育与考试选拔的结合点
    蒋持平 徐耀玲 肖俊华 严鹏
    力学与实践. 2009, 31(4):  71-72.  doi:10.6052/1000-0879-2008-463
    摘要 ( 713 )   PDF (419KB) ( 493 )  
    应国防工业出版社高等教育部主任孙严冰先生邀请参加《考研新干线》材料力学分册[1]的编写。 大学要推行素质教育,然而闭卷考试由于其无可替代的客观性与程序公正性,一直是大学本科成绩评定与研究生选拔的主要依据。于是教师在研究素质教育与考试选拔如何结合,学生在问素质教育能不能事半功倍地获取知识,提高成绩。本书在满足丛书编写要求的同时,也融入了作者在这方面的思考与体会,每章都编有学习思考与问题释疑一节,着重在以下几个方面进行了探索。
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(4):  41-44.  doi:10.6052/1000-0879-2008-500
    摘要 ( 1274 )   PDF (666KB) ( 575 )  
    提出一种基于改进残余力向量法的桁架结构损伤诊断方法. 先由灵敏度分析, 求出结构刚度联系矩阵,再由刚度联系矩阵将损伤后的刚度摄动矩阵展开成对角矩阵,代入 残余力向量方程,得到由刚度联系矩阵表示的新的残余力向量方程,此方程可以直接求解, 即可诊断出桁架结构的损伤杆件及其损伤程度. 对于实测中难以获得完备振型的情况,采用 模态扩阶的方法来获得完备的测试振型. 最后以一桁架结构进行数值仿真分析,证实了该方 法的有效性.
    力学与实践. 2009, 31(4):  37-40.  doi:10.6052/1000-0879-2008-523
    摘要 ( 1234 )   PDF (1040KB) ( 539 )  
    激光直接成形中,几何参数、材料属性和工艺参数等众多参量均会对残余应力造成影响,需 要进行系统分析. 采用量纲分析的方法,分别提取表征几何、传热和变形的3类关键无 量纲参数,并结合三维瞬态有限元分析模型来研究这些无量纲参数对热致残余应力的影响规 律. 研究表明,选用热膨胀系数、屈服应力较小的材料,残余应力会较小;工艺控制中,可 通过降低热散失、增大激光功率和提升预热温度来减小残余应力,其中预热的效果最好.
    力学与实践. 2009, 31(4):  45-48.  doi:10.6052/1000-0879-2008-524
    摘要 ( 1216 )   PDF (637KB) ( 752 )  
    为了减小带式输送机的弯曲阻力,基于黏弹性材料在动载荷下的能耗理 论,对输送带运行时的弯曲变形能耗机理进行了分析,推导出输送带弯曲变形阻力系数的近似理 论公式,并通过试验验证了公式的正确性. 利用公式对各因素对弯曲阻力系数 的影响规律进行了探讨,结果表明可以通过选配合适的输送带橡胶材料获得合适的 输送带黏弹性参数,并结合调整输送带、输送机的结构参数达到降低输送机弯曲阻力的目的.
    力学纵横
    落体运动的历史研究
    王春英
    力学与实践. 2009, 31(4):  93-97.  doi:10.6052/1000-0879-2008-540
    摘要 ( 1231 )   PDF (961KB) ( 599 )  
    在解读亚里士多德、伽利略等人相关著作的基础上,通过分析比较,探讨了人类认 识落体运动的深化过程,说明科学的发展不但需要知识的积累和创新,还需要先进 的思想和科学方法.
    汽车是如何被提升到楼层上的
    韦林 李尧臣
    力学与实践. 2009, 31(4):  88-89.  doi:10.6052/1000-0879-2009-049
    摘要 ( 884 )   PDF (677KB) ( 664 )  
    通过设计汽车提升架的工程实例介绍,交流如何应用力学的基础知识来解决工程中技术 难题的体会. 希望通过实例的介绍,可以将这些有益的经验与同仁分享和交流.
    力学与实践. 2009, 31(4):  90-92.  doi:10.6052/1000-0879-2009-055
    摘要 ( 1238 )   PDF (717KB) ( 751 )  
    通过对量子力学创建过程,特别是对德布罗意、薛定谔、狄拉克、玻恩等物理学家 在量子力学的建立与完善过程中运用类比形式的研究方法的分析和研究,阐述了类 比思维在科学创新中的重大作用. 发挥类比思维的现代教育价值,把这种创新思维 形式移植到教学中来将会对培养创新型人才产生积极的影响.
    单轨火车趣谈
    刘延柱
    力学与实践. 2009, 31(4):  98-99.  doi:10.6052/1000-0879-2009-065
    摘要 ( 1259 )   PDF (1019KB) ( 623 )  
    叙述单轨火车的发展简史,解释利用陀螺效应直接稳定车厢的力学原理.
    专题综述
    浅谈动脉流体动力学分析
    牛仰尧 黄君萍 汤汉威
    力学与实践. 2009, 31(4):  1-11.  doi:10.6052/1000-0879-2009-140
    摘要 ( 1310 )   PDF (3094KB) ( 809 )  
    就我们所熟知,绝大部分正常动脉流,其血液的流动特性是属于层流范围,但随着弯曲和分 支部分会产生血液流之二次回流区,进而形成所谓近似非稳态流及紊流. 因此动脉流体的特 性会随动脉外形及条件的改变而改变. 在某些情形下,异常动脉的血液动力特性会造成动脉 的病变. 因此,近年来动脉血液流体的特性的研究,常着重于异常动脉的血液动力特性所形 成剪应力和病变部位动脉粥状硬化关系的探讨. 动脉血液流动经常包含分离流或二次回流运动,而这是流体力学的分析或数值模拟最困难的 部分. 有关分离流或二次回流的研究包括正常血管流和异常血管流,藉由二次回流的模拟与 测量可以观察血管病变的形成与演变,其中最受注目探讨题目是窄化血管如粥状斑块相关的 血液流动分析. 将回顾二维和三维、稳态、非稳态之动脉血流与窄化血管相关的几何外形作模拟研究和 实验. 并提供对血液动力学的研究方向,以作为未来医疗诊断与发展相关器材之参考.
    身边力学的趣话
    力学与实践. 2009, 31(4):  100-102.  doi:10.6052/1000-0879-2009-216
    摘要 ( 970 )   PDF (1551KB) ( 641 )  
    世界的复杂与物理基本定律的简单形成鲜明的对比. 近年来,大量的研究致力于存在复杂输 出的系统,这些研究并没有建立任何新的物理定律,但提供了接近复杂系统的适当 的途径$^{[1]}$. 从经典力学的牛顿三定律到量子力学的薛定谔方程,我们学习的物理定律是如此清晰而简洁, 而在物理教室之外望去的世界是如此的复杂. 探寻自然现象所遵循的基本规律,研究由此而 产生的复杂现象,是基础研究的两大重要任务. 流体由于它的易流动性,常常产生包括涡流 和湍流在内的非常复杂的流动. 比如天气就是一种常常令人捉摸不定的复杂现象,当天气预 报是艳阳普照,我们兴致勃勃地出外郊游时,一场不期而至的大雨会突然降临. 尽管自然界 的流动是如此地复杂,但控制流体运动的基本物理定律却是简单的质量守恒、动量守恒和能 量守恒定律. 以上关于科学研究中简单与复杂的辩证关系,我们可以通过流体动力学的经典 实验获得一些有益的启示.
    应用研究
    梁结构物理参数识别的谱单元方法
    金明凡 金光哲 金英成
    力学与实践. 2009, 31(4):  28-31.  doi:10.6052/1000-0879-2009-260
    摘要 ( 1130 )   PDF (563KB) ( 505 )  
    采用谱单元方法推导带阻尼梁的传递函数矩阵. 采用一维连续梁的解析解作为动力形状函 数. 与有限元法相比,谱单元方法的自由度和单元数目小且计算精度高. 传递函数表示为梁 的几何和物理参数的超越隐函数,不同于用模态参数表示的传统传递函数. 提出了采用遗传 算法的结构物理参数识别方法. 以变截面悬臂梁为数值算例,显示该方法的有效性.
    周培源大学生力学竞赛
    第七届全国周培源大学生力学竞赛试题
    《力学与实践》编辑部
    力学与实践. 2009, 31(4):  103-103.  doi:10.6052/1000-0879-2009-313
    摘要 ( 1137 )   PDF (781KB) ( 832 )  
    力学家
    力学与实践. 2009, 31(4):  83-87.  doi:10.6052/1000-0879-2009-314
    摘要 ( 1315 )   PDF (1249KB) ( 665 )  
    周培源大学生力学竞赛
    力学与实践. 2009, 31(4):  104-104.  doi:10.6052/1000-0879-2009-315
    摘要 ( 1195 )   PDF (525KB) ( 785 )  
    力学与实践. 2009, 31(4):  105-105.  doi:10.6052/1000-0879-2009-316
    摘要 ( 997 )   PDF (1032KB) ( 731 )  
    读者 作者 编者
    读者来信2009-4
    金明凡
    力学与实践. 2009, 31(4):  58-58.  doi:10.6052/1000-0879-2009-317
    摘要 ( 1071 )   PDF (80KB) ( 479 )  
    尊敬的``力学与实践''编辑先生,您们好! 我是朝鲜金日成综合大学数学力学系一般力学教研室的一名教授,金明凡。 我以``力学与实践''海外热心读者的名义,向编辑先生及编辑部全体工作人员表示 深深的感谢. 贵刊是我们可阅览的唯一的通俗性及综述性力学杂志. 我们朝鲜的力学工作者很喜欢阅读贵刊的综述论文和教育研究论文. 贵刊的每期目录及综述论文在我们科学通报社出刊的``外国科学文献''杂志上都被介 绍. 还有教育研究文章在``朝鲜力学学会志''上被介绍. 通过贵刊我们对中国力学学会的活动和所关注的问题及解决方法得到了解. 贵刊的教育研究专栏是我们力学教育工作者的很好的平台. 新世纪力学教育面临的教学内容, 教学方法,理论和实验教育的结合等等中国教授苦恼和奋斗的结果,对我们来说确实是很大 的帮助. 我相信在编辑先生及中国力学学会著名学者的努力下,贵刊越办越好,成为深受读 者喜爱的好期刊.
    力学与实践. 2009, 31(4):  53-53.  doi:10.6052/1000-0879-2009-318
    摘要 ( 1161 )   PDF (98KB) ( 548 )  
    由中国力学学会、清华大学航天航空学院共同举办的``首届全国深空轨道设计竞赛颁奖大会 暨专题研讨会''于2009年5月16日在清华大学逸夫楼举行. 中国力学学会理事长李家春院士与会讲话与颁奖。李院士在发言中强调深空探测是未来各国 航天界重点发展的方向,是一个国家综合国力、整体技术实力的体现,在深空探测任务中, 力学扮演着举足轻重的角色. 该项竞赛活动为大学生、研究生提供了一个深入研究和探讨的 平台. 希望通过该项竞赛活动,为我国的深空探测领域选拔和储备后备人才. 首届竞赛的题目为``小行星探测轨迹优化设计问题'',共有来自全国各地的33支队伍报名参 加. 深空飞行轨道的时间尺度很大、优化方法多样、可选的方案组合广泛,存在很多可行解, 寻找其中的最优方案是深空探测轨道设计的核心问题之一. 竞赛问题将主要考虑深空探测任 务轨道设计中的全局优化问题,模型参数将结合工程实际背景选取. 竞赛形式为公开发布题 目,根据性能指标的优劣评判名次. 本次竞赛从3月5日公布题目,要求5月16日前提交结 果,之后组织专家对各队提交的结果进行审核复算,最后评选出中科院光电研究院的参赛队 获得本届竞赛的冠军. 亚军、季军分别是来自西安测控中心、国防科技大学的参赛队。竞赛 活动优胜者获得奖杯与荣誉证书.(图文供稿:高云峰,宝音贺西,李俊峰,清华大学航天航空学院,北 京 100084)