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2009年 第31卷 第3期 刊出日期:2009-06-08
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    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  78-79.  doi:10.6052/1000-0992-2007-157
    摘要 ( 1851 )   PDF (322KB) ( 508 )  
    围绕圆轮的皮带在达到临界状态前外载增加或降低过程中,局部静摩擦力会发生大小 和方向的改变. 皮带任一点处内力变化可以沿指数曲线增加或减小,取决于加载历史. 皮带 本身是线弹性材料,但变形与力之间是非线性关系,且加载与卸载过程不同,形成滞回圈. 滞回圈内每一点都是皮带可能出现的载荷和变形状态.
    在理论力学教学中加强对学生综合能力的培养
    李纪刚 徐鹏云 李静 张世芳 赵树朋
    力学与实践. 2009, 31(3):  85-86.  doi:10.6052/1000-0992-2007-462
    摘要 ( 966 )   PDF (453KB) ( 644 )  
    结合理论力学课程的教学实践,提出了在理论力学教学的各环节中,对学生 综合能力培养需注意的几个方面.
    圆柱体在圆弧形凹槽内作纯滚动的运动分析
    王树平 李彩娟 崔红娜 吕国 代长明
    力学与实践. 2009, 31(3):  76-77.  doi:10.6052/1000-0992-2007-539
    摘要 ( 1458 )   PDF (440KB) ( 520 )  
    对在光滑水平面上可自由移动的圆弧形凹槽内作纯滚动的圆柱体的运动进行了分析,给出了 圆柱体的质心及其边缘上任意一点在静止参考系中的运动轨迹方程和圆柱体严格等时摆动的 条件,并绘出了它们相应的轨迹. 求出了圆柱体在槽内作纯滚动的运动周期,并与圆柱体被 简化为质点时的周期作了比较.
    应用研究
    Z形折叠管充气展开过程数值模拟与试验
    卫剑征 杜星文 谭惠丰 赫晓东
    力学与实践. 2009, 31(3):  16-22.  doi:10.6052/1000-0879-2008-043
    摘要 ( 1289 )   PDF (1496KB) ( 773 )  
    针对某型充气太阳能帆板的充气管展开过程,采用分段式充气体积控制模型, 基于有 限元方法模拟了Z形折叠管在空间零重力环境下充气展开过程,分析了管各折叠段内体积 和压力的变化,讨论充气速率对展开动力学特性的影响,并与文献结果进行对比. 建立了充 气展开气浮导轨试验系统,进行了充气展开试验. 结果表明充气速率对展开过程有明显影响, 提高充气速率减缩因子可有效地降低管展开瞬时产生的冲击力作用.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  82-84.  doi:10.6052/1000-0879-2008-076
    摘要 ( 1393 )   PDF (432KB) ( 687 )  
    利用可动边界的变分公式,通过广义环路积分导出Hilbert不变积分, 在此基础上说明了最速降线问题解的充分性.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(3):  114-116.  doi:10.6052/1000-0879-2008-078
    摘要 ( 980 )   PDF (454KB) ( 732 )  
    分析了哈工大``行知队''参加《第六届全国周培源大学生力学竞赛》的 抛石机,该抛石机的机械能绝大部分都可转换为弹丸的动能,这凸显了动能攻击装 置的特色;且该机结构简单,多数构件可直接由市场购得.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  73-74.  doi:10.6052/1000-0879-2008-088
    摘要 ( 929 )   PDF (260KB) ( 577 )  
    给出求非完整系统线性积分的两种方法, 一种为广 义动量积分, 另一种为广义动量组合积分.
    应用研究
    超磁致伸缩换能器的磁滞非线性动力学仿真
    袁惠群 孙华刚 李东 李 \ 李岩
    力学与实践. 2009, 31(3):  35-38.  doi:10.6052/1000-0879-2008-115
    摘要 ( 1225 )   PDF (725KB) ( 525 )  
    在超磁致伸缩材料输出端位移假设的基础上,建立了以输出顶杆为研究对 象、考虑材料内部磁滞非线性及预压弹簧特性的超磁致伸缩换能器非线性动力学模 型; 并将Simulink仿真系统应用到超磁致伸缩换能器系统动力学仿真中. 仿真结果表 明: 换能器模型系统为稳定周期运动系统,并具有滞回非线性特性;弹簧非线性项中的平方 项是影响换能器模型系统的主要因素. 经验证,数值计算结果与文献给出的试验测试结果吻 合较好.
    高桩码头不均匀沉降模型实验与数值模拟
    王超 陆晶晶 孟祥跃 李世海
    力学与实践. 2009, 31(3):  61-63.  doi:10.6052/1000-0879-2008-128
    摘要 ( 1065 )   PDF (763KB) ( 729 )  
    以使用5年以上的高桩码头的大管桩为研究对象,采用模型实验的方法对大 管桩的不均匀沉降进行了系统研究. 首先通过量纲分析,确定模型实验的各个物理量和相关 参数,以及模型材料(PVC管)等; 然后利用电测技术,经过大量实验,获得大管桩的不均 匀沉降量和变化规律; 同时,利用数值模拟,分析了大管桩不均匀沉降变化规律,验 证了模型实验结果的可靠性, 说明了利用数值模拟方法分析大管桩不均匀沉降是可行的.
    广义协调厚薄通用板单元的动力特性分析
    韩志茹 姜耀东 王丽 胡立华 赵毅
    力学与实践. 2009, 31(3):  69-72.  doi:10.6052/1000-0879-2008-164
    摘要 ( 1099 )   PDF (668KB) ( 639 )  
    推导了板的有限元运动方程,构造了单元刚度矩阵和考虑转动惯量的单元质量矩阵,并采用 子空间迭代法计算了板的前几阶频率,分析了广义协调厚薄通用板单元ATF-PQ4a的动力特 性,并讨论了转动惯量和剪切变形对固有频率的影响. 结果表明:ATF-PQ4a单元计算结果和 理论解及有限元软件ABAQUS的结果比较吻合,说明在动力学范围内ATF-PQ4a单元能做到厚 薄通用,满足工程需要.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  74-75.  doi:10.6052/1000-0879-2008-168
    摘要 ( 925 )   PDF (570KB) ( 554 )  
    介绍两部理论力学翻译教材,译自俄文的马尔契夫《理论力学》和译自 英文的比尔和约翰斯顿等《工程矢量力学》. 概述两书的内容,分析两书的特点. 并简要回顾了翻译俄文教材和美国教材的历史.
    力学与实践. 2009, 31(3):  87-89.  doi:10.6052/1000-0879-2008-201
    摘要 ( 878 )   PDF (466KB) ( 529 )  
    根据已探测到的不规则逆行木星卫星群的有关数据,在不规则逆行木星卫星群母体分裂 前相对木星的运动轨道为圆锥曲线的前提条件下,利用力学公式估算出不规则逆行木星卫星 群母体的动力学参量.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  16-22.  doi:10.6052/1000-0879-2008-226
    摘要 ( 973 )   PDF (1037KB) ( 542 )  
    为了研究爆炸及燃烧产生的“蘑菇状”烟云,采用中尺度气象模式RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模拟计算了冲击波过后的爆炸烟云运动过程。对于稳定层结大气条件,模拟结果显示爆炸烟云造成的流动是一个多层次涡-波运动的过程。爆炸烟云在浮力作用下会形成浮力涡环结构,在到达最大高度以后,其烟云外侧边缘部分涡度变号,形成了环套环的多涡结构。随时间增加,涡能量的逐步衰减,涡运动转变为重力内波运动。通过模拟不同爆炸当量和不同稳定度烟云的上升最大高度,得到了与目前常用的爆炸烟云上升公式一致的形式。
    力学与实践. 2009, 31(3):  44-47.  doi:10.6052/1000-0879-2008-251
    摘要 ( 1290 )   PDF (831KB) ( 583 )  
    主要研究受轴向冲击圆柱壳非对称屈曲耗能,从轴向屈曲变形、环向屈曲变形和轴向压 缩变形3个角度进行理论推导. 结果表明: 环向屈曲变形能随屈曲折叠边数增加有减小 趋势, 且占总耗能比例很小,可知圆柱壳受轴向冲击屈曲过程中外力做功主要转变为轴向变形 能,环向屈曲变形消耗外力功很少.
    用于聚合物驱油的抽油杆动力学分析
    朱君 辛旻 秦庆忠 董海洋
    力学与实践. 2009, 31(3):  52-56.  doi:10.6052/1000-0879-2008-273
    摘要 ( 1105 )   PDF (876KB) ( 586 )  
    聚驱井与水驱井相比杆管偏磨更加严重,聚驱井采出液的法向力是加剧偏磨 的重要因素之一. 根据非牛顿流体力学理论,采用上随体Maxwell模型,建立了法向力计算 模型,确定了井筒内法向力的分布规律,并将此法向力施加在抽油杆的瞬态动力学 模型中; 考虑实际边界条件,采用有限元法对聚驱抽油杆进行了分析计算. 并对FU081801 井模拟计算进行验证,模拟结果与作业检测结果吻合较好,证明了该方法的可行性. 通过此 方法可预测出聚驱井杆管的偏磨位置以及聚合物浓度对抽油杆偏磨的影响程度.
    小卫星二次分离的动力学仿真
    王秋梅 孟宪红
    力学与实践. 2009, 31(3):  23-26.  doi:10.6052/1000-0879-2008-282
    摘要 ( 1066 )   PDF (670KB) ( 713 )  
    采用Adams软件对子星释放过程进行仿真. 在建立 分离方案的简化模型、选定合理设计参数的基础上,以1颗子星分离为例,基于Adams 平台对分离过程进行仿真,然后基于多体动力学理论对分离过程进行动力学计算,得到了 子星的分离速度和角速度. 仿真结果和动力学计算结果是一致的,验证了Adams 模型计算的正确性.
    二维编织陶瓷基复合材料应力-应变行为
    陶永强 矫桂琼 王波 常岩军
    力学与实践. 2009, 31(3):  39-43.  doi:10.6052/1000-0879-2008-296
    摘要 ( 1279 )   PDF (887KB) ( 567 )  
    对二维编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变行为进行了试验研究和理论模拟. 将二维 编织结构简化为:正交铺层结构和纤维束波动结构. 基于基体随机开裂、纤维随机断裂分布 理论,得到正交铺层结构的应力-应变关系;基于体积平均方法,将纤维束波动部分进行分割, 引入强度分析模型,得到纤维束波动部分的应力-应变关系. 结合正交铺层部分和纤维束波动 部分的应力-应变关系,得到二维编织结构的应力-应变行为,理论与试验吻合较好.
    三维轴对称基桩动力特性研究
    刘宝臣 王杰光
    力学与实践. 2009, 31(3):  57-60.  doi:10.6052/1000-0879-2008-336
    摘要 ( 1248 )   PDF (659KB) ( 565 )  
    针对目前基桩动力特性研究中把桩视为一维杆件的缺陷,采用三维轴对称模型,对基桩的动 力响应进行了更深入研究,并与一维杆件模型结果进行了对比. 结果表明桩的长径比对桩振 动的固有频率有影响,只在不考虑桩的高阶固有频率时,把桩视为一维杆件进行计算分析是 可行的;若只考虑前四阶固有频率,则只要桩的长径比大于3即可;桩-土刚度对桩振动的 第一、二阶固有频率有较大的影响,提出了由第一、二阶固有频率反算求出桩-土刚度,进 而求出桩的承载力的方法.
    力学与实践. 2009, 31(3):  27-30.  doi:10.6052/1000-0879-2008-366
    摘要 ( 1237 )   PDF (817KB) ( 650 )  
    结合基于$k$-$\omega$的SST两方程湍流模型,求解雷诺平 均Navier-Stokes方程获得定常和非定常气动力,耦合翼型弹性运动方程,在时间 域内模拟了不同厚度对称翼型在不同迎角下的气动弹性动态过程, 并重点研究了较大迎角下的不同厚度翼型流场特征和气动弹性的性质,研究结果表明:在论 文所涉及的参数情况下,对于迎角从零到大迎角范围,翼型颤振临界速度随迎角的变化不是 单调的. 翼型颤振临界速度迅速下降的起始迎角比最大升力系数对应的迎角小很多.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(3):  109-114.  doi:10.6052/1000-0879-2008-378
    摘要 ( 1208 )   PDF (2463KB) ( 730 )  
    汉代辛氏《三秦记》中记述:``龙门山,在河东界. 每岁季春,有黄鲤鱼自海及诸川,争来 赴之. 一岁中,登龙门者不过七十二. 初登龙门,则有云雨随之,云火自后烧其尾,乃化为 龙矣. ''民间``鲤鱼(Carp)跃龙门''美好的传说一直流传至今. 为什么在传说中选择鲤鱼 去跳龙门呢?不但因为鲤鱼长着``鱼须''酷像``龙须'',更重要的是鲤鱼能够较迅速地跃出 水面. 那么鲤鱼是靠什么跃出水面的呢?尾巴!这一定是大家的回答. 答案是肯定的. 从力 学原理的角度上讲,鲤鱼能否跳过龙门取决于它跃出水面的速度和角度.
    力学与实践. 2009, 31(3):  108-109.  doi:10.6052/1000-0879-2008-398
    摘要 ( 5756 )   PDF (669KB) ( 845 )  
    一个称为``喜结良缘(魔结)''的魔术,实质就是在铁环下落过程中应用了动力学原理. 文 中对若干细节进行了动力学分析,让人们知道这个魔术中的力学应用.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  48-51.  doi:10.6052/1000-0879-2008-405
    摘要 ( 1083 )   PDF (578KB) ( 497 )  
    采用Mindlin平板理论,通过最小位能原理建立了各向同性中厚板的伽辽金整体弱式方 程,形函数采用耦合多项式基的径向点插值法构造,可以直接施加本质边界条件. 算例表明, 用耦合多项式基的径向点插值无网格法分析中厚板问题,具有效率高、精度高和易于实现等 优点,可以避免薄板弯曲时的剪切自锁现象.
    力学与实践. 2009, 31(3):  64-68.  doi:10.6052/1000-0879-2008-417
    摘要 ( 1187 )   PDF (841KB) ( 553 )  
    为了研究移动载荷作用下沥青路面稳态响应,将沥青路面看作为作用在Kelvin黏弹性地基 上不仅具有弹性而且具有黏滞性的无限长梁,建立了梁的稳态响应数学模型. 找到了稳态响 应与瞬态响应的关系,由瞬态响应解析解得到了稳态响应近似解析解,并进行了实例计算. 从而解决了稳态数学模型难以求解和计算的问题. 计算结果表明,依所给的道路参数和车辆 载荷,只要响应位置距初始位置一定距离,移动载荷作用下沥青路面的瞬态响应即为稳态 响应.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(3):  80-81.  doi:10.6052/1000-0879-2008-422
    摘要 ( 1126 )   PDF (465KB) ( 642 )  
    针对定点运动刚体,利用动量定理、对固定点和质心的动量矩定理推导了柯尼希定理; 针对平面运动刚体,利用动量定理和对动点的动量矩定理,推导了平行轴定理. 给出与以 往教材不同的推导方法,并从两个方面推广了文献的结果. 从不同角度进行理论推导,可以 帮助我们理解物理量、物理定律(定理)之间的联系,提高对物理本质的认识水平.
    专题综述
    显微云纹技术在微电子器件力学测量中的应用
    谢惠民 王怀喜 刘清珺 岸本哲 戴福隆
    力学与实践. 2009, 31(3):  1-8.  doi:10.6052/1000-0879-2008-439
    摘要 ( 1252 )   PDF (2212KB) ( 647 )  
    电子工业的不断发展促进了电子器件的微小型化,作为新型产品设计基础的微电子器件可靠 性分析成为人们非常关注的问题. 力学参数的测量可以为可靠性评价提供有价值的实验依据. 概括总结了显微云纹技术的发展,主要介绍了云纹干涉法和扫描显微镜云纹方法及其在 微电子器件全场变形场测量中的应用.
    水平井砾石充填数值模拟研究进展
    周生田 李兆敏 董长银
    力学与实践. 2009, 31(3):  9-15.  doi:10.6052/1000-0879-2008-618
    摘要 ( 1346 )   PDF (1419KB) ( 520 )  
    综述了水平井数值模拟研究的最新进展,内容包括:水平井砾石充填 机理及技术难题、充填过程中平衡砂床高度、临界流速的计算模型,描述了筛管/井筒环空砂 浆流动、冲管/筛管环空纯携砂液流动以及它们之间流体的交换和向地层的滤失过程. 重点介 绍了$\alpha$波充填过程中流动数学模型的研究现状及影响水平井砾石充填的各个 因素和存在的问题.
    力学家
    力学与实践. 2009, 31(3):  103-105.  doi:10.6052/1000-0879-2009-028
    摘要 ( 1678 )   PDF (1160KB) ( 798 )  
    简要介绍伯努利家族在力学上的贡献. 在19世纪力学3项最突出的进展:分析力学、连 续介质力学和统计力学方面,伯努利家族的成就起着奠基和先行者的作用.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(3):  101-102.  doi:10.6052/1000-0879-2009-048
    摘要 ( 1028 )  
    通过T字型扛杆式吊装工程实例中的力学问题分析,介绍如何应用力学的基础知识来解 决工程中的技术难题. 希望通过本文的介绍,可以将这些有益的经验与同仁分享和交流.
    水车与混沌
    朱克勤
    力学与实践. 2009, 31(3):  106-107.  doi:10.6052/1000-0879-2009-074
    摘要 ( 967 )   PDF (693KB) ( 497 )  
    水车是一种古老的提水灌溉工具。在我国的正式记载中,水车最早出现在东汉时期。东汉末年灵帝命毕岚造翻车,由轮轴和水槽板等组成。南宋张孝祥在题能仁院壁诗中称赞水车曰:"转此大法轮,救汝旱岁苦。"可见水车对农事起着非常重要的作用。自明嘉靖年间(1556年)起,被誉为"水车之都"的兰州就沿黄河建起了一系列灌溉农田的水车,轮幅直径达16.5米,辐条尽头装有刮板,刮板间安有等距斜挂的方形水斗。当河水的水流冲动水轮叶板时,可推动水车转动。水斗舀满河水后可提升20米左右,等转至顶处后倾入木槽,源源不断流入农田进行灌溉 (图1)。水车的结构并不复杂,使用一些木料和简单的工具,我们很容易自己动手制造一个可以转动的水车模型,放在溪流中工作。现在的问题是:古老的水车与现代的混沌理论有何关系呢?
    力学家
    力学与实践. 2009, 31(3):  90-101.  doi:10.6052/1000-0879-2009-132
    摘要 ( 1437 )   PDF (3130KB) ( 640 )  
    这是一篇迟到了近30年的报导。南开大学温景嵩教授从1979年到1982年曾在国际著名力学家George Keith Batchelor(1920 - 2000)指导下进行研究。这篇文章真实地记述了Batchelor教授如何工作和研究,更可贵的是如实记述了1981年几位中国学者对Batchelor教授的一次访谈。这次访谈,Batchelor教授谈到对组织研究队伍、研究选题、选拔人才以及对力学学科的性质等等方面,其中一些看法切中我们科研领域的时弊,现在读来仍然发人深省。