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2009年 第31卷 第2期 刊出日期:2009-04-10
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    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  82-83.  doi:10.6052/1000-0992-2007-030
    摘要 ( 1368 )   PDF (258KB) ( 592 )  
    等截面直梁受纯弯曲作用,其挠曲线精确解为圆弧线,然而用图乘法和重积分法求得的却都 是抛物线. 分析了用图乘法和重积分法求解纯弯曲梁的挠曲线均是抛物线而不是圆弧线的原 因,给出了用抛物线代替圆弧线的误差.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  40-45.  doi:10.6052/1000-0992-2007-382
    摘要 ( 1608 )   PDF (1060KB) ( 608 )  
    为了指导用中心直裂纹平台巴西圆盘(CSTFBD)试样进行岩石复合型动态断裂 试验,利用有限元法首先验证了文献中对中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)得到的有关结果,分析 比较了不同无量纲裂纹长度(即裂纹半长和圆盘半径之比)时两种圆盘的I, II型动态应力 强度因子的时间历程,发现两者的差异大部分在10{\%}以内,同时验证了该文数值方法的可 靠性. 然后讨论了CSTFBD试样I, II型动态应力强度因子的复合比、起裂角以及纯II型加 载角. 研究成果可为复合型动态断裂试验中CSTFBD试样的加工、试样上应变片的粘贴、起裂 方向和起裂时间的估计等提供参考.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  92-93.  doi:10.6052/1000-0992-2007-447
    摘要 ( 1145 )   PDF (314KB) ( 615 )  
    针对徐芝纶教授《弹性力学简明教程》``极坐标中的应力函数与相容方程''一节 公式推导过程中一处难以理解的地方提出了改进建议,并推荐了一些其它的推导方法.
    应用研究
    空隙分布对功能梯度板件宏观响应的影响
    程红梅 曹志远 沈晓明
    力学与实践. 2009, 31(2):  55-59.  doi:10.6052/1000-0992-2007-503
    摘要 ( 1217 )   PDF (900KB) ( 556 )  
    提出了一种新的功能梯度结构分析的细观元法. 细观元法对结构的常 规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料细观构造,又通过协调条件将各细观元结点自 由度转换为同一常规有限元自由度. 此方法实现了材料细观结构到构件宏观响 应的直接过渡分析. 用细观元法来分析细观构造上空隙存在对宏观响应影响,给出了含 有不同分布与形状、位置空隙的功能梯度板件的力学量三维分布形态,实现功能梯度材料结 构宏、细观间跨尺度分析.
    侵彻力学的一种新理论分析方法
    李永池 吴立朋 罗春涛
    力学与实践. 2009, 31(2):  22-26.  doi:10.6052/1000-0992-2007-511
    摘要 ( 1295 )   PDF (809KB) ( 771 )  
    对穿甲弹准定常侵彻半无限厚靶 板的问题,提出了一个考虑应变率效应的包括带有蘑菇头的未碎弹体、弹的破碎及扩孔区、 靶的破坏和扩孔区的简化侵彻模型. 通过侵彻过程中简化模型各部分的力学守恒定律,得到 了侵彻问题的简化常微分方程组,并以分析和数值计算相结合的方法分析了弹、靶强度的应 变率效应及弹破碎应变的应变率效应对侵彻效果的影响. 数值计算结果跟实验结果对比基本 一致.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  78-79.  doi:10.6052/1000-0992-2007-531
    摘要 ( 1094 )   PDF (350KB) ( 546 )  
    从虚功原理出发,重点讨论了在求解无约束反对称静不定刚架截面相对位移时,单位载 荷状态的构造方法与原则,可以启发教师和学生在进行该部分内容的讲授与练习时,从本质 上理解并灵活运用单位载荷法.
    应用研究
    超音速气流粉碎喷嘴数值模拟
    王利文 潘家祯 王子刚 张瑞十
    力学与实践. 2009, 31(2):  17-21.  doi:10.6052/1000-0879-2007-592
    摘要 ( 1102 )   PDF (1144KB) ( 808 )  
    对气流粉碎装置的喷嘴结构和参数运用均匀设计法进行设计与优化,采用流 体动力学软件对所设计喷嘴进行流场模拟,应用有限元分析软件对喷嘴内部结构受力情况进 行分析,对喷嘴效果进行检验. 分别讨论了入口直径,入口稳定段长度,喉部临界截面和内 腔造型对超音速喷嘴性能的影响,通过结果比较得出,入口压力3.5MPa, 入口直 径为6mm的喷嘴为设计的最佳喷嘴. 内腔锥角在$8^\circ \sim 12^\circ$之间变 化时,对喷嘴的性能影响不大,内腔造型为光滑曲面时喷嘴性能最佳.
    专题综述
    超高速撞击动力学及航天器防护研究进展
    李怡勇 沈怀荣 李智
    力学与实践. 2009, 31(2):  11-16.  doi:10.6052/1000-0879-2008-017
    摘要 ( 1261 )   PDF (1272KB) ( 701 )  
    概述了超高速撞击动力学的国内外研究背景;从超高速撞击厚板成坑、中厚板侵彻、薄板形成碎片 云、模拟实验技术和数值模拟技术5个方面总结了超高速撞击动力学的研究进展情况;分析 了超高速撞击对航天器的毁伤效应;给出了航天器的防护要求;讨论了航天器防护结构的方 案设计和性能表征. 为超高速撞击动力学和航天器防护研究提供技术参考.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  65-68.  doi:10.6052/1000-0879-2008-018
    摘要 ( 1229 )   PDF (851KB) ( 649 )  
    自然通风冷却塔属高耸的薄壳结构,在风载荷作用下冷却塔顶部的位移可超 过壁厚的数倍,对风载荷极为敏感,特别是在塔群情况下,风速、风压分布和塔间气流十分复 杂. 根据某电厂不规则塔群风洞试验结果,提出塔群条件下自然通风冷却塔设计风荷 载取值的几点意见,可供工程参考.
    力学与实践. 2009, 31(2):  50-54.  doi:10.6052/1000-0879-2008-023
    摘要 ( 1220 )   PDF (938KB) ( 751 )  
    通过分析损伤可测性的影响因素,对固有频率法判断损伤阈值的估算方法进行了研究,并以 悬臂梁模型为例,应用该方法研究了悬臂梁的损伤阈值. 数值及理论计算的结果表明:在已 知频率测量精度及方法偏差时,该方法可以判别固有频率法损伤识别的阈值,在早期损伤阶 段,该方法判别的阈值与数值模拟结果吻合良好.
    力学与实践. 2009, 31(2):  27-30.  doi:10.6052/1000-0879-2008-034
    摘要 ( 1125 )   PDF (785KB) ( 489 )  
    采用相似准数敏感性分析方法,对各局部相似 模型中所放松相似准数的敏感性进行分析,得到应尽量减少放松的相似准数. 提出了定量评 价局部相似模型优劣的影响系数,通过比较该影响系数的大小即可定量评价各局部相似模型. 结果表明:水驱局部相似模型的精度不仅取决于所满足的相似准数的个数,还与相似准数的 相对放松量有关.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(2):  99-103.  doi:10.6052/1000-0879-2008-042
    摘要 ( 1073 )   PDF (1771KB) ( 1165 )  
    能量守恒定律的定型,是经过一个漫长的过程的. 简述了从活力的提出、活力死力的论 战、热量和温度概念的区分、到能量概念的形成,最后简述了迈尔、焦耳和亥姆霍兹对能量 守恒定律的最终表述和确立的过程.
    教育研究
    平面体系几何组成分析的方法技巧
    邱秀梅 戴景军 孙建武
    力学与实践. 2009, 31(2):  80-81.  doi:10.6052/1000-0879-2008-046
    摘要 ( 1053 )   PDF (458KB) ( 1052 )  
    平面体系几何组成分析是结构力学课程的难点和重点内容之一. 在系统学习本章理论 的基础上掌握题目分析的方法技巧是学好本章的瓶颈所在. 根据多年教学经验,分析、综合 各种类型题目,总结提炼出平面体系几何组成分析题目的方法技巧,并辅以例题具体说明, 对学生掌握好本章内容具有指导意义.
    航空航天结构有限单元法教学探析
    邱志平 王晓军 祁武超
    力学与实践. 2009, 31(2):  87-88.  doi:10.6052/1000-0879-2008-057
    摘要 ( 1162 )   PDF (881KB) ( 732 )  
    有限单元法在航空航天领域中应用极其广泛.航空航天专业有限单元法课程应针对其课程特 点而开设,重构课程体系,注重理论联系实际,将教学重心从以往的理论教学转变为应用教 学.文中还给出了在航空航天结构有限单元法教学中应涉及的几个实例.
    应用研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  31-34.  doi:10.6052/1000-0879-2008-071
    摘要 ( 1001 )   PDF (1515KB) ( 603 )  
    结合格子Boltzmann方法中的Shan-Chen单组分多相模型,引入流体相间的内聚力和流体与 固体壁面间的黏附力,对二维孔隙网格中非浸润气相驱替完全浸润液相的过程进行模拟,流 体相间的交界面自然形成,整个驱替过程属于毛细指进. 随着毛细数的增加,黏性力的主导 作用增强,使得气相入侵的孔隙尺度减小,因此驱替形态随毛细数的不同有很大差别. 在微 重力的作用下,整个驱替过程受毛细力、重力和黏性力的共同作用,重力起到了稳定交界面 避免窜流的作用.
    力学与实践. 2009, 31(2):  46-49.  doi:10.6052/1000-0879-2008-080
    摘要 ( 1215 )   PDF (752KB) ( 708 )  
    基于复合材料渐进失效准则和刚度降阶模型,建立了复合材料燃料贮箱性能演化的 表征模型和分析模型,借助有限元软件ABAQUS对内压作用下复合材料贮箱结构的渐进损伤过 程进行了分析,实现了复合材料贮箱结构剩余强度的预报,通过与文献数据的比较,验证了 该分析方法的有效性.
    木材损伤的声发射模式研究
    张志研 赵东
    力学与实践. 2009, 31(2):  74-77.  doi:10.6052/1000-0879-2008-187
    摘要 ( 1154 )   PDF (698KB) ( 580 )  
    木材声发射信号与其内外部损伤情况存在一定的定量关系. 依据损伤理论和含有裂 纹以及缺陷的木材不同阶段的声发射特征,分别探讨并建立了受交变载荷和单向静载荷情况下以声发 射特征参数表示的木材损伤演变模型. 分析结果与木材的实际情况相一致,表明以声发射特 征参量建立的木材损伤演变模型对木材的损伤预测具有提前性与敏感性,而且木材的不均匀 性是其提前破坏的主要原因之一.
    井筒内杆管柱双层接触有限元分析及应用
    刘巨保 岳欠杯 李治淼 罗敏
    力学与实践. 2009, 31(2):  35-39.  doi:10.6052/1000-0879-2008-276
    摘要 ( 1460 )   PDF (833KB) ( 684 )  
    构造双层多向接触间隙元描述细长油管柱与内外杆管柱的随机接触摩擦问 题,与空间梁单元相结合,采用变刚度与等刚度交替方式求解,得出抽油杆柱与油管柱以及 油管柱与套管柱的接触状态、接触位置、摩阻力大小以及抽油杆柱与油管柱在任意井深处的 广义内力、应力和变形. 三口井算例表明,抽油杆柱与油管柱的井口悬重误差低 于10{\%}, 能够为抽油杆和油管柱设计和失效分析提供可靠的计算方法和理论依据.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  84-86.  doi:10.6052/1000-0879-2008-286
    摘要 ( 1524 )   PDF (428KB) ( 786 )  
    采用Matlab编程与多项式应力函数相结合的方式直接求解弹性力学平面问题. 该方法 一方面使选择应力函数具有非常强的规律性,另一方面简化了确定待定常数的过程. 该方法 改进了用传统的逆解法、半逆解法选择应力函数,需要经过多次尝试、不断修改,才能得到 满意结果的缺点. 同时指出了在一些情况下弹性力学平面问题是不具有多项式的解答.
    应用研究
    人耳鼓膜置管数值分析
    李生 刘迎曦 孙秀珍
    力学与实践. 2009, 31(2):  60-64.  doi:10.6052/1000-0879-2008-293
    摘要 ( 1179 )   PDF (924KB) ( 603 )  
    鼓膜置管是治疗分泌性中耳炎改善听力的有效方法. 置管后听力系统的生物 力学特性并没有很全面的研究. 建立了包括外耳道、鼓膜、鼓膜置管、听骨链、中耳韧 带/肌肉以及内耳液体在内的有限元模型,真实完整地再现了其复杂结构及边界约束. 利用人 耳有限元数值模型研究了鼓膜置管对鼓膜及镫骨底板振动的影响,分析了置管自身振动情况. 用数值方法解释了鼓膜置管对传声的影响,为中耳炎治疗及鼓膜置管设计提供了力学参考.
    教育研究
    力学创新实验---曲梁和复合曲梁的应力测量
    虞爱民 舒伟杰 朱金龙 鲁书浓 侯顺龙
    力学与实践. 2009, 31(2):  89-91.  doi:10.6052/1000-0879-2008-295
    摘要 ( 1302 )   PDF (677KB) ( 751 )  
    研制和开发了曲梁以及复合曲梁测量应力的创新实验装置, 通过该实验的设计、开发和应用,可以验证它的创新性和综合性,找出曲梁、复合曲梁与直 梁的诸多不同之处. 把该实验用于测试由钢制成的、钢与铜两种材料制成的,具有直角梯形 截面的简支梁在拱顶处受垂直集中力作用时的正应力和切应力,计算结果表明,理论解和实 验值吻合得很好.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(2):  94-95.  doi:10.6052/1000-0879-2008-453
    摘要 ( 1198 )   PDF (361KB) ( 624 )  
    耦合是指研究对象中各个因素之间的共存关系. 现代电子计算的运作方式基本是串行 的,用它作数值模拟同步发生的现象只能是近似的. 松-紧耦合无非是近似程度差异,是一个 相对的概念. 松紧所需的代价不同,取舍须根据课题的最终要求经综合考虑而定,并非紧耦 合一定比松耦合好.
    应用研究
    深部断层下巷道围岩破坏诱发涌水的模拟研究
    郑红 刘洪磊 石长岩 于庆磊 杨天鸿
    力学与实践. 2009, 31(2):  69-73.  doi:10.6052/1000-0879-2008-466
    摘要 ( 1115 )   PDF (1844KB) ( 584 )  
    针对红透山深部断层下巷道围岩破坏诱发的涌水现象,以该矿水文地质条件 为基础,建立了岩体水力学模型,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统 (RFPA$^{\rm 2D}$-Flow)模拟研究了深部断层下巷道围岩破坏过程:裂隙形成、扩展到突水通 道最终贯通形成涌水的全过程. 通过对损伤区分布、应力场和渗流场的演化规律进行分析, 揭示了巷道应力重新分布诱发损伤及渗流涌水规律,对涌水通道进行模拟定位,为红透山铜 矿深部巷道支护防渗设计提供了科学依据.
    专题综述
    力学与实践. 2009, 31(2):  1-10.  doi:10.6052/1000-0879-2008-575
    摘要 ( 1533 )   PDF (4991KB) ( 762 )  
    近年来半导体相关科技产品快速的朝高密度、高效能、多重物理特性与微小化发展,除上述 趋势外,微电子产品尚需保有高可靠度、低制造成本与缩短上市时程等必要特性才可应付国 际上激烈的竞争. 面对此一制程技术的快速变迁与高难度及高整合性制程革命性时代的到来, 下世代封装技术的研究发展已面临了极大的挑战. 随着产品的高复杂度与微小化的发展趋势, 若以传统实验及试误法(Try and Error)的设计方式来进行产品的研发,其所耗费的金额与时间将过于庞大与漫长,因此以模 拟分析法取代耗时耗钱的实验来进行产品研发的重要性与必然性已逐步提升,并受到国际各 半导体相关大厂的重视与采用.
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(2):  104-105.  doi:10.6052/1000-0879-2009-032
    摘要 ( 1180 )   PDF (894KB) ( 703 )  
    二十世纪以来,科学家对于周围世界的不懈探索导致了一系列崭新学科的诞生,分形几何和软物质科学就是两个典型的例子。分形概念由美籍数学家Mandelbort首先提出。1967年他在《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?》的著名论文[1]。他指出由于海岸线在形貌上具有自相似性,即局部形态和整体形态的相似,海岸线的长度是不确定的,当测量单位不断变小时,所得的海岸线长度是不断增大的,属于"无标度性"问题。1975年Mandelbort正式提出术语"分形"(fractal)以描述这一类具有自相似层次的无标度性图形或结构。在分形图形中,把其中一部分放大,可得到与原图形完全相同的图形。作为一门新兴学科,分形不但受到了数学界的关注,而且因为其广泛的应用价值,正受到包括力学界在内的各学科研究人员的关注。
    力学与实践. 2009, 31(2):  97-98.  doi:10.6052/1000-0879-2009-146
    摘要 ( 929 )  
    1957年1月,我在清华园第一次见到郭永怀先生. 当时郭先生承担主讲清华大学和力学研究 所合办的力学研究班`流体力学'讲座,他对我们几个流体力学辅导教员说:实验工作很重要, 今后你们的主要工作就是准备并指导实验. 为此他亲自带我们去北京航空航天大学 参观风洞实验室并拜访陆士嘉先生. 力学研究班开学后不久,我接到中国科学院研究生录取通知,便到力学研究所报到. 恰巧导 师就是郭先生. 郭先生当时共指导5名研究生(3名流体力学,2名物理力学),他指定4人 做实验,我是4个做实验的研究生中的一个. 郭先生自己擅长理论研究,为何回国带首批研 究生就让这么多人投身实验工作?
    力学家
    力学与实践. 2009, 31(2):  96-96.  doi:10.6052/1000-0879-2009-177
    摘要 ( 1633 )   PDF (432KB) ( 507 )  
    我同郭永怀先生和李佩先生相识是在1953年,地点是加州理工学院,当时郭先生利用学术休 假到加州理工学院和钱学森先生进行合作研究. 给我的第一个印象是,他是一位很有造诣的 彬彬学者,属于我的老师辈. 在此期间我和郭先生的接触很少. 两位先生的合作显然很有成 效,因为不久钱先生就发表了以庞加莱、莱特希尔、郭永怀命名的著名论文PLK方 法. 力学所成立,钱先生急切地盼着郭先生回来和他一起工作而且告诉我们郭先生将很快回来了. 果然,1956年10月郭先生全家从美国康奈尔大学回到北京. 火车抵京那一天由于某种原因 钱先生未能到车站亲自迎接. 因为我能认出郭先生一家人,所以就派我去了. 接到后郭先生 夫妇和女儿郭芹住进了北京饭店. 郭永怀先生的到来明显加强了力学所的领导力量,分担了钱所长的许多工作,明显加速了力 学所的建设. 钱郭二位先生相互了解很深,有深刻的友谊,各方面都十分默契. 他俩研究问 题,心领神会,很快便能得出统一意见,郭对钱也十分尊重. 这是办好力学所的绝好条件. 事实证明也确实是这样. 初到力学所,郭先生的名义是学术秘书,不久改任副所长. 郭先生很快便帮助钱先生整顿 所的秩序,订立规章制度. 例如,郭先生把所图书馆每月增订外文期刊的工作统一抓了起来, 改变了过去随便有哪位高研同意便订的混乱做法,避免了许多重复和浪费. 郭先生直接抓图 书馆的工作,不久力学所图书馆便成为全院最好的图书馆之一. 又如1957年全国第一届力学 大会之后,决定创办力学学报,郭先生承担了繁重的主编任务,使力学学报一开始就有个高 起点,他调来在所工作的北大数学力学系研究生毕业的董务民担任责任编辑,为力学学报的 征稿、审稿、定稿确立了一整套规则. 郭先生的领导下力学学报越办越好,成为我国最好的 学术期刊之一,在读者中享有很高的声誉. 至今在经过50多年风风雨雨之后,郭先生对力 学学报的影响尤在. 郭先生在国外主要是从事理论工作和解析工作,他对自己要求很严格,他选定的课题都是国 际上的难题. 他不畏艰险硬是坚持用解析方法把它们做到底,得出重要的结论. 这些工作使 他在国外学术界有很高的声誉. 为此人们往往把他看作一位单纯的理论家. 使我感到意外的 是,他也很重视新技术和实验工作,而且为新成立的力学所带来了新技术和实验手段. 这至 少包括当时世界上出现不久的激波管技术和等离子体动力学. 后来我了解到,原来在郭先生 准备回国之前,他曾经专门考察过他认为为我国科学发展所需要的新技术和新领域. 严格说钱先生和郭先生都是以应用数学为主要工具的理论家. 这里说的理论家是那些其本人 主要从事理论研究工作,但同时对于其所进行的理论研究的实际背景有深刻的了解,对理论 研究的现实和可能的应用有明确的认识,对理论研究还需要那些实验研究的相互配合有充分 的认识. 因此两位先生有过人的宽广视野和长远战略思考. 一次郭先生当面问我,领导一个 研究所的人应当是有理论见解的(好的以实验为主的科学家同样可有很高的理论见解),还是 什么别的人. 我的回答是前者. 当时他感到满意. 我想这是因为如果科学研究缺少高一层次 的理论指导、理论研究或实验研究便会失去方向,落到跟着别人走的地步,难以有所创新. 现在看得很清楚,郭先生回国有更大的理想和决心,他要把自己全部的身心献身于祖国,他 不论什么事,只要祖国需要,便全心全意地去做好;他把自己当作铺路石子,以培 养下一代, 作为自己的使命. 国家的前途就是他自己的前途,别无他求. 在力学所他不仅和钱先生一起筹划和领导力学所全面的工作,而且承担很多难免有时是枯燥 的组织工作,其中包括科研业务,图书馆,学会和学报等等一系列部门. 钱所长和郭副所长 都要定期或不定期地听取研究室主任的工作汇报,有时甚至是研究组组长的汇报,听取研究 工作进展情况和存在问题,及时给以指导. 在这些场合,有时还会做出调整乃至改变研究方 向的决定. 后来钱所长来所的时间少了,力学所的重担便全都落到了郭先生身上. 我们只见 他全心全意,有条不紊,一丝不苟地工作,全然不顾个人的得失. 在我看来他这样做完全出 于自觉,出于对祖国需要的责任感. 这也是为了实现他回国时为自己确定的使命. 郭先生的工作并不限于力学所. 仅就我所知,他担任中国科学技术大学化学物理系的主任; 承担三峡大坝抗核武器攻击的研究并进而为工程兵策划建立防护工程研究基地,可以毫不夸 张地说,他是我国防护工程研究的奠基人;他又是西南工程物理院的副院长,参加核武器的 研制,研究核武器的投放并负责建设该院的结构力学实验室. 郭先生还就国家需要,不时向 国家有关部门提出建议. 60年代初,力学所承担的2040任务就是在郭先生建议下由军委下 达的. 在这些繁重的工作压力下,只要是他人在北京,每周末他都要亲自步行到力学所与研究生讨 论工作. 人们永远不会忘记,不论是盛夏或严冬,不论是刮风或下雨,一位身体瘦长,头 戴鸭舌帽,低头沉思着,大踏步地来往于力学所大楼和中关村15楼之间的那位学者. 郭先生就是这样默默而高效的工作着. 郭先生不善言辞,但他那片对工作、对同志、对国家的忠心和爱心是人人能感觉到的. 他对 工作的要求十分严格,对同志十分平易近人. 领导也好,高研也好,初级研究人员也好,行 政人员也好,工人也好,他都同等对待. 在大风大浪里,郭先生决不随风倒,``文革''期间 有人要闹``斗、批、散'',郭先生坚决不同意,而且亲自下到那个研究组作耐心细致的思想 工作. 在飞机失事起火的那一霎那,郭先生以火一般的爱国心,科学家特有的冷静与机智,以自己 宝贵的生命为代价,用血肉之躯在熊熊烈火和重要文件之间构筑起一道烧不透的墙,把文件 完整地保留了下来. 力学所凡与郭先生有过接触的人,无不怀念我们的郭所长,他的事迹在人们中传颂着,他的 精神鼓舞着我们从事各项事业. 他留下的遗产是丰厚的. 他的精神永存.
    周培源大学生力学竞赛
    力学与实践. 2009, 31(2):  106-107.  doi:10.6052/1000-0879-2009-178
    摘要 ( 1561 )   PDF (421KB) ( 777 )  
    通过对第六届全国周培源大学生力学竞赛初试(个人赛)题型的分析,结合试题的参考答案、 评分标准以及笔者阅卷过程中遇到的各种错误解答,指出参赛大学生在参赛过程中应注意的 问题.
    第七届全国周培源大学生力学竞赛报名工作圆满完成
    第七届全国周培源大学生力学竞赛组委会秘书处
    力学与实践. 2009, 31(2):  108-108.  doi:10.6052/1000-0879-2009-179
    摘要 ( 1081 )  
    第七届全国周培源大学生力学竞赛报名工作圆满完成,在第六届报名总数 9736人的基础上,本届全国周培源大学生力学竞赛报名总人数为11688人,遍 布全国29个省、直辖市及自治区,各地具体报名人数如下: 安徽省437人,北京市815人,重庆市270人,辽宁省543人,福建省316 人,甘肃省219人,广东省242人,广西壮族自治区68人,贵州省64人,海南 省17人,河北省229人,河南省527人,黑龙江省554人,湖北省642人,湖 南省1039人,吉林省191人,江苏省2739人,江西省586人,内蒙古自治区 71人,青海省13人,山东省141人,山西省368人,陕西省315人,上海市622 人,四川省324人,天津市48人,新疆维吾尔自治区44人,云南省74人,浙 江省170人. 全国周培源大学生力学竞赛是受教育部高等教育司委托,由教育部高等学校力学教 学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会、中国力学学会和周培源基金会共 同主办的大学生科技活动,每两年举行一次,本年度为第七届,全国在校大学本 科、专科、及研究生均可自愿报名参赛,本次竞赛定于5月24日上午举行.
    教育研究
    力学与实践. 2009, 31(2):  82-83.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2007-030
    摘要 ( 1360 )  
    等截面直梁受纯弯曲作用,其挠曲线精确解为圆弧线,然而用图乘法和重积分法求得的却都 是抛物线. 分析了用图乘法和重积分法求解纯弯曲梁的挠曲线均是抛物线而不是圆弧线的原 因,给出了用抛物线代替圆弧线的误差.
    力学与实践. 2009, 31(2):  92-93.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2007-447
    摘要 ( 1137 )  
    针对徐芝纶教授《弹性力学简明教程》``极坐标中的应力函数与相容方程''一节 公式推导过程中一处难以理解的地方提出了改进建议,并推荐了一些其它的推导方法.
    力学与实践. 2009, 31(2):  78-79.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2007-531
    摘要 ( 1028 )  
    从虚功原理出发,重点讨论了在求解无约束反对称静不定刚架截面相对位移时,单位载 荷状态的构造方法与原则,可以启发教师和学生在进行该部分内容的讲授与练习时,从本质 上理解并灵活运用单位载荷法.
    平面体系几何组成分析的方法技巧
    邱秀梅 戴景军 孙建武
    力学与实践. 2009, 31(2):  80-81.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-046
    摘要 ( 999 )  
    平面体系几何组成分析是结构力学课程的难点和重点内容之一. 在系统学习本章理论 的基础上掌握题目分析的方法技巧是学好本章的瓶颈所在. 根据多年教学经验,分析、综合 各种类型题目,总结提炼出平面体系几何组成分析题目的方法技巧,并辅以例题具体说明, 对学生掌握好本章内容具有指导意义.
    航空航天结构有限单元法教学探析
    邱志平 王晓军 祁武超
    力学与实践. 2009, 31(2):  87-88.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-057
    摘要 ( 1078 )  
    有限单元法在航空航天领域中应用极其广泛.航空航天专业有限单元法课程应针对其课程特 点而开设,重构课程体系,注重理论联系实际,将教学重心从以往的理论教学转变为应用教 学.文中还给出了在航空航天结构有限单元法教学中应涉及的几个实例.
    力学与实践. 2009, 31(2):  84-86.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-286
    摘要 ( 1477 )  
    采用Matlab编程与多项式应力函数相结合的方式直接求解弹性力学平面问题. 该方法 一方面使选择应力函数具有非常强的规律性,另一方面简化了确定待定常数的过程. 该方法 改进了用传统的逆解法、半逆解法选择应力函数,需要经过多次尝试、不断修改,才能得到 满意结果的缺点. 同时指出了在一些情况下弹性力学平面问题是不具有多项式的解答.
    力学创新实验---曲梁和复合曲梁的应力测量
    虞爱民 舒伟杰 朱金龙 鲁书浓 侯顺龙
    力学与实践. 2009, 31(2):  89-91.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-295
    摘要 ( 1284 )  
    研制和开发了曲梁以及复合曲梁测量应力的创新实验装置, 通过该实验的设计、开发和应用,可以验证它的创新性和综合性,找出曲梁、复合曲梁与直 梁的诸多不同之处. 把该实验用于测试由钢制成的、钢与铜两种材料制成的,具有直角梯形 截面的简支梁在拱顶处受垂直集中力作用时的正应力和切应力,计算结果表明,理论解和实 验值吻合得很好.
    力学家
    力学与实践. 2009, 31(2):  96-96.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2009-177
    摘要 ( 1591 )  
    我同郭永怀先生和李佩先生相识是在1953年,地点是加州理工学院,当时郭先生利用学术休 假到加州理工学院和钱学森先生进行合作研究. 给我的第一个印象是,他是一位很有造诣的 彬彬学者,属于我的老师辈. 在此期间我和郭先生的接触很少. 两位先生的合作显然很有成 效,因为不久钱先生就发表了以庞加莱、莱特希尔、郭永怀命名的著名论文PLK方 法. 力学所成立,钱先生急切地盼着郭先生回来和他一起工作而且告诉我们郭先生将很快回来了. 果然,1956年10月郭先生全家从美国康奈尔大学回到北京. 火车抵京那一天由于某种原因 钱先生未能到车站亲自迎接. 因为我能认出郭先生一家人,所以就派我去了. 接到后郭先生 夫妇和女儿郭芹住进了北京饭店. 郭永怀先生的到来明显加强了力学所的领导力量,分担了钱所长的许多工作,明显加速了力 学所的建设. 钱郭二位先生相互了解很深,有深刻的友谊,各方面都十分默契. 他俩研究问 题,心领神会,很快便能得出统一意见,郭对钱也十分尊重. 这是办好力学所的绝好条件. 事实证明也确实是这样. 初到力学所,郭先生的名义是学术秘书,不久改任副所长. 郭先生很快便帮助钱先生整顿 所的秩序,订立规章制度. 例如,郭先生把所图书馆每月增订外文期刊的工作统一抓了起来, 改变了过去随便有哪位高研同意便订的混乱做法,避免了许多重复和浪费. 郭先生直接抓图 书馆的工作,不久力学所图书馆便成为全院最好的图书馆之一. 又如1957年全国第一届力学 大会之后,决定创办力学学报,郭先生承担了繁重的主编任务,使力学学报一开始就有个高 起点,他调来在所工作的北大数学力学系研究生毕业的董务民担任责任编辑,为力学学报的 征稿、审稿、定稿确立了一整套规则. 郭先生的领导下力学学报越办越好,成为我国最好的 学术期刊之一,在读者中享有很高的声誉. 至今在经过50多年风风雨雨之后,郭先生对力 学学报的影响尤在. 郭先生在国外主要是从事理论工作和解析工作,他对自己要求很严格,他选定的课题都是国 际上的难题. 他不畏艰险硬是坚持用解析方法把它们做到底,得出重要的结论. 这些工作使 他在国外学术界有很高的声誉. 为此人们往往把他看作一位单纯的理论家. 使我感到意外的 是,他也很重视新技术和实验工作,而且为新成立的力学所带来了新技术和实验手段. 这至 少包括当时世界上出现不久的激波管技术和等离子体动力学. 后来我了解到,原来在郭先生 准备回国之前,他曾经专门考察过他认为为我国科学发展所需要的新技术和新领域. 严格说钱先生和郭先生都是以应用数学为主要工具的理论家. 这里说的理论家是那些其本人 主要从事理论研究工作,但同时对于其所进行的理论研究的实际背景有深刻的了解,对理论 研究的现实和可能的应用有明确的认识,对理论研究还需要那些实验研究的相互配合有充分 的认识. 因此两位先生有过人的宽广视野和长远战略思考. 一次郭先生当面问我,领导一个 研究所的人应当是有理论见解的(好的以实验为主的科学家同样可有很高的理论见解),还是 什么别的人. 我的回答是前者. 当时他感到满意. 我想这是因为如果科学研究缺少高一层次 的理论指导、理论研究或实验研究便会失去方向,落到跟着别人走的地步,难以有所创新. 现在看得很清楚,郭先生回国有更大的理想和决心,他要把自己全部的身心献身于祖国,他 不论什么事,只要祖国需要,便全心全意地去做好;他把自己当作铺路石子,以培 养下一代, 作为自己的使命. 国家的前途就是他自己的前途,别无他求. 在力学所他不仅和钱先生一起筹划和领导力学所全面的工作,而且承担很多难免有时是枯燥 的组织工作,其中包括科研业务,图书馆,学会和学报等等一系列部门. 钱所长和郭副所长 都要定期或不定期地听取研究室主任的工作汇报,有时甚至是研究组组长的汇报,听取研究 工作进展情况和存在问题,及时给以指导. 在这些场合,有时还会做出调整乃至改变研究方 向的决定. 后来钱所长来所的时间少了,力学所的重担便全都落到了郭先生身上. 我们只见 他全心全意,有条不紊,一丝不苟地工作,全然不顾个人的得失. 在我看来他这样做完全出 于自觉,出于对祖国需要的责任感. 这也是为了实现他回国时为自己确定的使命. 郭先生的工作并不限于力学所. 仅就我所知,他担任中国科学技术大学化学物理系的主任; 承担三峡大坝抗核武器攻击的研究并进而为工程兵策划建立防护工程研究基地,可以毫不夸 张地说,他是我国防护工程研究的奠基人;他又是西南工程物理院的副院长,参加核武器的 研制,研究核武器的投放并负责建设该院的结构力学实验室. 郭先生还就国家需要,不时向 国家有关部门提出建议. 60年代初,力学所承担的2040任务就是在郭先生建议下由军委下 达的. 在这些繁重的工作压力下,只要是他人在北京,每周末他都要亲自步行到力学所与研究生讨 论工作. 人们永远不会忘记,不论是盛夏或严冬,不论是刮风或下雨,一位身体瘦长,头 戴鸭舌帽,低头沉思着,大踏步地来往于力学所大楼和中关村15楼之间的那位学者. 郭先生就是这样默默而高效的工作着. 郭先生不善言辞,但他那片对工作、对同志、对国家的忠心和爱心是人人能感觉到的. 他对 工作的要求十分严格,对同志十分平易近人. 领导也好,高研也好,初级研究人员也好,行 政人员也好,工人也好,他都同等对待. 在大风大浪里,郭先生决不随风倒,``文革''期间 有人要闹``斗、批、散'',郭先生坚决不同意,而且亲自下到那个研究组作耐心细致的思想 工作. 在飞机失事起火的那一霎那,郭先生以火一般的爱国心,科学家特有的冷静与机智,以自己 宝贵的生命为代价,用血肉之躯在熊熊烈火和重要文件之间构筑起一道烧不透的墙,把文件 完整地保留了下来. 力学所凡与郭先生有过接触的人,无不怀念我们的郭所长,他的事迹在人们中传颂着,他的 精神鼓舞着我们从事各项事业. 他留下的遗产是丰厚的. 他的精神永存.
    力学与实践. 2009, 31(2):  0-0.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2009-170
    摘要 ( 367 )  
    1957年1月,我在清华园第一次见到郭永怀先生。当时郭先生承担主讲清华大学和力学研究所合办的力学研究班'流体力学'讲座,他对我们几个流体力学辅导教员说:实验工作很重要,今后你们的主要工作就是准备并指导实验。为此他亲自带我们去北航参观风洞实验室并拜访陆士嘉先生。 力学研究班开学后不久,我接到中国科学院研究生录取通知,便到力学研究所报到。恰巧导师就是郭先生。郭先生当时共指导5名研究生(3名流体力学,2名物理力学),他指定4人做实验,我是4个做实验的研究生中的一个。郭先生自己擅长理论研究,为何回国带首批研究生就让这么多人投身实验工作? 郭先生说:无论是国内或是国外,中国人会做实验的很少。考虑到为中国力学事业打好基础,他引导研究生们投身这一薄弱环节。力学研究所当时只下设研究组,先后成立了弹性力学组、塑性力学组、空气和流体动力学组、自动控制理论组、化学流体力学组、物理力学组、运筹学组、激波管组和等离子体动力学组[1]。从设立做实验的激波管组这件事,可看出力学所非常重视实验工作。 中国学生为何不愿做实验?丁肇中先生在诺贝尔科学奖授奖仪式中用汉语发表的演讲中谈到这个问题[2]。他说:"我是在旧中国长大的,因此想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。中国有一句老话'劳心者治人,劳力者治于人。'这种落后的思想对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想,很多发展中国家的学生们都偏向于理论的研究,而避免实验工作。"此外,做实验是需要经费和技术支持的。发展中国家缺乏这些条件,恐怕也是不愿做实验的一个原因。郭先生一方面要我们做实验,同时要我们重视创立节省经费和降低高技术支持的巧实验方法,以适应经济、技术条件差的环境。 二 郭先生回国前,在Cornell大学航空研究院工作,当时那里是国际激波管研究中心。因此他熟悉激波管的性能及其用途,了解激波管结构简单造价低,实验时间短而耗能少。在超高速流领域,激波管是唯一的固定模型试验设备,已产生的试验气流速度高达15km/s[3]。郭先生认为[4]:"这一方面的技术目前正在发展,前途是无限的。" 郭先生回国时带回许多激波管资料。从1957年夏开始,他让我阅读这些资料。1958年初,刚搬入新建的力学所大楼后,郭先生将陈致英、范良藻(物理力学研究生)、俞鸿儒(流体力学研究生)和张德华、何永年(新分配来的北大力学系毕业生)五人召集在一起,宣布成立激波管组并指定我当组长。当年"七一"献礼会上,我代表激波管组表决心:"奋战三昼夜,设计出激波管。"设计完成后,郭先生请他的朋友(北京仪器厂总工程师)安排,及时将激波管加工好,十天后运回安装并开始破膜试验和测量激波速度。当年"八一",这台激波管被选送进中南海向党中央献礼。 1958年秋力学研究所机构大攺组。激波管組只留下我一个人,增加刚分配来所的赵素雯和各分院培训人员并编入第一研究室。同年年底,激波管組全体人员奉调支授140部超声速风洞建设,实验装置交给崔季平。1959年底,超声速风洞完成建造工作,后续工作划归空气动力学研究室超声速风洞組。此时业务处向我传达所决定:让我们继续做激波管工作,仍由郭先生直接指导。1960年初,开始安装已加工好的JF-4直通型激波风洞。不久,崔季平等同志也调入该組。以后他们调去物理力学研究室,成立高温气体组。1967年7月郭先生担任国防科委空气动力研究院筹备组主管技术工作的副组长,随后空气动力学研究室激波管组和物理力学研究室高温气体组划归空气动力研究院,并于1969年底编为超高速研究所504研究室。1976年回归力学所后,命名为第八研究室。 三 做实验首先要创建实验条件,建造实验装置并配备测量仪器。 郭先生没有让我仿造马上就可使用的装置。郭先生对我说:大型高超声速风洞将来是不可缺少的。我国经济和技术基础还很差,难以仿效发达国家依靠大型常规高超声速风洞做试验的途径。何况常规风洞加热达到的高温受限,难以模拟超高速飞行器周围的高温绕流。激波管能产生高温和高压气体且费用低廉,他让我探索在国内条件下研制激波风洞的方法。郭先生估计我们做这项工作有相当大的难度,为此他为我们营造能专心工作的环境。一是无需制定进度计划,只要求持续不断的有正面或反面的进展。再就是想怎么干就什么干,把想法和结果告诉他就可以。 当我们开始调试激波风洞时,首先需要决定采用何种驱动方案。氢氧燃烧驱动具有驱动能力强和费用省的特点,五十年代初就受到各先进国家广泛重视。但是国外多年实践经验表明:产生的试验气体品质差且潜伏重大危险,已基本放弃而改用耗气量大以及技术装备复杂的高压氦或氢驱动[5]。我们经过慎重考虑,决定从克服氢氧燃烧驱动存在的缺陷着手工作。如成功将可大大节省投资并减轻对技术装备的要求。在探索产生潜伏重大危险根源的实验过程中,可能还会发生事故。郭先生考虑到这个问题,他要求我们格外小心,要绝对防止人身伤亡,并事先向所领导作了说明。后来进行探查实验时,出现了几次事故。由于郭先生预先做了工作,领导和周围同志不仅能理解,还给予安慰与鼓励。 郭先生对我们也有要求,不过没明说。他从未让我去办公室汇报工作,而是在他会议或工作间隙时到实验室来看我们。来的时间事先无法约定,大约一、两个星期来一次,前后十来年间只有一两次他来实验室时我不在场。他不喜欢做实验的不在实验室,还要求实验工作者要自己动手做实验。我们自己安装实验设备,清洗真空泵,改装或研制仪器,他看到后都很高兴。郭先生来实验室后不让我们停下工作向他汇报,而是边工作边回答问题或向他提问题。他多次说过,他自己不会做实验,但对实验方法和具体的技术都很关心。他来实验室的时间有早有晚,但大多都快下班时才离开。郭先生希望我们不要依赖先进的仪器设备,而要多动脑筋想办法解决问题。为了培养我们克服困难的能力和作风,他严格限制科研经费的使用。下面列举几个实例展示我们如何贯彻他提出的要求: (1)激波管和激波风洞特别适合气动加热率测量,开展这项工作的核心传感器为薄膜电阻温度计。当时国际上普遍采用一种特制的浆液制造薄膜,由于禁运,无法得到这种材料。我们便改用蒸发溅射制造薄膜,虽然麻烦但形成的薄膜品质更高。以后我们的经验推广到国内有关单位,90年代我将这种制造工艺介绍给德国亚琛激波实验室,目前国外许多实验室也攺用我们的工艺制造薄膜电阻温度计。 (2)激波管和激波风洞实验时间很短促,因此各项操作的延迟时间要很准确。采用电阻、电容或电感组成的延时线路,有时调不准或者调准了又发生飘移,容易导致实验失败。六十年代初市场上尚无数字延迟器产品,我们自己动手将实验室的数字记时器改造为记时和延迟两用,延时精度为1微秒,扩展了数字计时器的功效并在实验中发挥了重要的作用。 (3)高超声速风洞的喷管都采用合金钢或不锈钢制造,价格比较贵。我们经过分析和实验验证后改用优质铸铁制造喷管,由于材料费便宜和加工容易,造价可降低一个量级。这些喷管已正常使用40余年。 (4)在进行膜片处点火的氢氧燃烧驱动实验时,出现了异常。根据声响、振动和入射激波传播特征,我们认为出现了反向爆轰驱动。郭先生指出证据不足,要我直接判定驱动段内究竞是燃烧还是爆轰。当时我们的观察手段极其缺乏,连测压传感器都没有,只能靠知识去判定。由于火焰阵面传播速度比较慢,燃烧过程中容器各处压力缓慢上升,破膜压力与膜片强度直接相关。爆轰波以超声速传播,波后压力突然升高,破膜压力与爆轰气体初始参数有关,而与膜片强度无直接关系。我们据此将燃烧驱动与爆轰驱动区别开。郭先生认同我们的方法,并给予他很少表示的赞许。 实验工作的核心是用实验手段开展研究工作。但到郭先生殉国前,我们只完成激波风洞研制和基本测量系统的配备。70年代中,国家组织"气动攻关"时,极需大型高超声速风洞。我们研制成的耗资极少的JF-8激波风洞和瞬态测量系统赶上了急需,利用它解决了设计与试飞中出现的疑难问题,并提供了大量设计必需的数据。至此突显郭先生十余年前预见的英明。 四 郭先生指导学生工作,采用启发诱导的方法。经常只提问题,要你自己去解答。有时也讲他的想法,但马上会跟上一句,希望我们找到更好的做法。 郭先生根据学生具体条件,因材施教。我们那一届研究生,限招有工作经验的。由于力学所当时的声望,力学所招收的20名研究生中,短的已工作二三年,长的甚至超过七八年。因此郭先生并未要求我们读大本书,而是立即指导我们开展工作,边干边学。 当时力学所各研究组以学科分组,组长都是归国的科学家,而激波管组是以发展实验新技术为主要任务的组,郭先生让研究生当组长,放手让他们去创新路。 五 除了向郭先生学习做研究工作外,出于对他的崇敬,还仿效他为人处事的原则。跟随郭先生工作的头两年,他没有后来那么忙,与他接触的机会较多。当时政治运动一个接一个,在会议上发言左右为难,我们问他该怎么办?他劝我们尽量少说,但无论如何都不能说假话。郭先生一天到晚都在办公室工作,有一次在力学所小楼对面化学所礼堂里碰到他,他在里面看了几分钟电影便走了出来。我也跟着他回办公室,他告诉我:在美国的十多年里,只看了很少的几场电影。听了郭先生的话后,心想自己条件不好,应该更专心去工作。从那时起,便很少看电影,培养专心工作的习惯。那几年,早饭后进实验室,除了吃饭午休,基本上要到晚上十点钟以后才离开实验室。1964年,中国科学院开展四清运动,由于害怕被批为"白专",晚上不敢再多呆了。但专心工作的习惯仍未攺变,在文化大革命高潮的1967年上半年,偷偷地请来两位起重师傅并约李振华一起将JF-8激波风洞安装起来。 在文化大革命高潮期间坚持实验工作,竟然还会获得意外的支持。在调试JF-8激波风洞时,我们向兵器科学研究院借用一台从西德进口价值30余万美元的高速照像机。他们的领导知道后感到不解,这种时候还有人借用仪器?便来我们实验室想看个究竟,他们到实验室时,我们正在用其做实验。他们说:这种时候你们还能做实验,这台像机就送给你们用吧!我们感到这么贵重的仪器怎好收受,他们说送给你们用,总比还回去让造反派砸碎了好吧,于是很快便办好调拔手续。不久又从兰州调拨来一台价值数十万元的大型罗茨真空泵机组。有一次和院部管器材的同志一起参观外国仪器展览会时,我对他说我们急需展览台中的一种仪器。不料展览会结束后,这台仪器便送到实验室来了。 对实验工作者一直流传一些看法,诸如做实验的敲敲打打水平低,做实验的不祘科研人员…等等,因此有人不愿意或不安心做实验。郭先生和力学所的前辈却不仅重视实验,也十分尊重实验工作人员。尤其是郭先生鼓励我们要做敢为人先的工作,让我们在工作过程中体验到其中的乐趣,从而坚定信心做自己喜欢做的事情。 郭先生在力学所选择并安排了很多前瞻性课题。这些课题研究内容不是趋之若鹜的当前热门,却都是完成后对国家重大需求能发挥重大作用的关键问题。以自己的水平,还难以像他那样选好题。但学习先生的选题准则,始终是我不变的目标。 非常庆幸在郭先生回国两个月后,就能在他指导下工作。值此郭先生诞辰100周年之际,深切怀念与感激先生对我的培育。
    力学纵横
    力学与实践. 2009, 31(2):  99-103.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-042
    摘要 ( 1026 )  
    能量守恒定律的定型,是经过一个漫长的过程的. 简述了从活力的提出、活力死力的论 战、热量和温度概念的区分、到能量概念的形成,最后简述了迈尔、焦耳和亥姆霍兹对能量 守恒定律的最终表述和确立的过程.
    力学与实践. 2009, 31(2):  94-95.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-453
    摘要 ( 1171 )  
    耦合是指研究对象中各个因素之间的共存关系. 现代电子计算的运作方式基本是串行 的,用它作数值模拟同步发生的现象只能是近似的. 松-紧耦合无非是近似程度差异,是一个 相对的概念. 松紧所需的代价不同,取舍须根据课题的最终要求经综合考虑而定,并非紧耦 合一定比松耦合好.
    力学与实践. 2009, 31(2):  104-105.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2009-032
    摘要 ( 1204 )  
    二十世纪以来,科学家对于周围世界的不懈探索导致了一系列崭新学科的诞生,分形几何和软物质科学就是两个典型的例子。分形概念由美籍数学家Mandelbort首先提出。1967年他在《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?》的著名论文[1]。他指出由于海岸线在形貌上具有自相似性,即局部形态和整体形态的相似,海岸线的长度是不确定的,当测量单位不断变小时,所得的海岸线长度是不断增大的,属于"无标度性"问题。1975年Mandelbort正式提出术语"分形"(fractal)以描述这一类具有自相似层次的无标度性图形或结构。在分形图形中,把其中一部分放大,可得到与原图形完全相同的图形。作为一门新兴学科,分形不但受到了数学界的关注,而且因为其广泛的应用价值,正受到包括力学界在内的各学科研究人员的关注。
    力学与实践. 2009, 31(2):  97-98.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2009-146
    摘要 ( 929 )  
    1957年1月,我在清华园第一次见到郭永怀先生. 当时郭先生承担主讲清华大学和力学研究 所合办的力学研究班`流体力学'讲座,他对我们几个流体力学辅导教员说:实验工作很重要, 今后你们的主要工作就是准备并指导实验. 为此他亲自带我们去北京航空航天大学 参观风洞实验室并拜访陆士嘉先生. 力学研究班开学后不久,我接到中国科学院研究生录取通知,便到力学研究所报到. 恰巧导 师就是郭先生. 郭先生当时共指导5名研究生(3名流体力学,2名物理力学),他指定4人 做实验,我是4个做实验的研究生中的一个. 郭先生自己擅长理论研究,为何回国带首批研 究生就让这么多人投身实验工作?
    应用研究
    超音速气流粉碎喷嘴数值模拟
    王利文 潘家祯 王子刚 张瑞十
    力学与实践. 2009, 31(2):  17-21.  doi:10.6052/1000-0879-lxxb2007-623
    摘要 ( 1078 )  
    对气流粉碎装置的喷嘴结构和参数进行设计与优化,采用流体动力学软件对所设计喷嘴进行流场模拟,对所喷嘴效果进行检验。分别讨论了锥顶角和内腔造型对超音速喷嘴性能的影响,通过结果比较得出,入口压力3.5MPa、入口直径为6mm的喷嘴为设计的最佳喷嘴。超音速喷嘴锥顶角在8度到12度之间变化时,对喷嘴的性能影响不大,内腔造型为光滑曲面的超音速喷嘴性能最佳。
    力学与实践. 2009, 31(2):  40-45.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2007-382
    摘要 ( 1539 )  
    为了指导用中心直裂纹平台巴西圆盘(CSTFBD)试样进行岩石复合型动态断裂 试验,利用有限元法首先验证了文献中对中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)得到的有关结果,分析 比较了不同无量纲裂纹长度(即裂纹半长和圆盘半径之比)时两种圆盘的I, II型动态应力 强度因子的时间历程,发现两者的差异大部分在10{\%}以内,同时验证了该文数值方法的可 靠性. 然后讨论了CSTFBD试样I, II型动态应力强度因子的复合比、起裂角以及纯II型加 载角. 研究成果可为复合型动态断裂试验中CSTFBD试样的加工、试样上应变片的粘贴、起裂 方向和起裂时间的估计等提供参考.
    空隙分布对功能梯度板件宏观响应的影响
    程红梅 曹志远 沈晓明
    力学与实践. 2009, 31(2):  55-59.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2007-503
    摘要 ( 1163 )  
    提出了一种新的功能梯度结构分析的细观元法. 细观元法对结构的常 规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料细观构造,又通过协调条件将各细观元结点自 由度转换为同一常规有限元自由度. 此方法实现了材料细观结构到构件宏观响 应的直接过渡分析. 用细观元法来分析细观构造上空隙存在对宏观响应影响,给出了含 有不同分布与形状、位置空隙的功能梯度板件的力学量三维分布形态,实现功能梯度材料结 构宏、细观间跨尺度分析.
    侵彻力学的一种新理论分析方法
    李永池 吴立朋 罗春涛
    力学与实践. 2009, 31(2):  22-26.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2007-511
    摘要 ( 1272 )  
    对穿甲弹准定常侵彻半无限厚靶 板的问题,提出了一个考虑应变率效应的包括带有蘑菇头的未碎弹体、弹的破碎及扩孔区、 靶的破坏和扩孔区的简化侵彻模型. 通过侵彻过程中简化模型各部分的力学守恒定律,得到 了侵彻问题的简化常微分方程组,并以分析和数值计算相结合的方法分析了弹、靶强度的应 变率效应及弹破碎应变的应变率效应对侵彻效果的影响. 数值计算结果跟实验结果对比基本 一致.
    力学与实践. 2009, 31(2):  65-68.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-018
    摘要 ( 1210 )  
    自然通风冷却塔属高耸的薄壳结构,在风载荷作用下冷却塔顶部的位移可超 过壁厚的数倍,对风载荷极为敏感,特别是在塔群情况下,风速、风压分布和塔间气流十分复 杂. 根据某电厂不规则塔群风洞试验结果,提出塔群条件下自然通风冷却塔设计风荷 载取值的几点意见,可供工程参考.
    力学与实践. 2009, 31(2):  50-54.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-023
    摘要 ( 1191 )  
    通过分析损伤可测性的影响因素,对固有频率法判断损伤阈值的估算方法进行了研究,并以 悬臂梁模型为例,应用该方法研究了悬臂梁的损伤阈值. 数值及理论计算的结果表明:在已 知频率测量精度及方法偏差时,该方法可以判别固有频率法损伤识别的阈值,在早期损伤阶 段,该方法判别的阈值与数值模拟结果吻合良好.
    力学与实践. 2009, 31(2):  27-30.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-034
    摘要 ( 1099 )  
    采用相似准数敏感性分析方法,对各局部相似 模型中所放松相似准数的敏感性进行分析,得到应尽量减少放松的相似准数. 提出了定量评 价局部相似模型优劣的影响系数,通过比较该影响系数的大小即可定量评价各局部相似模型. 结果表明:水驱局部相似模型的精度不仅取决于所满足的相似准数的个数,还与相似准数的 相对放松量有关.
    力学与实践. 2009, 31(2):  31-34.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-071
    摘要 ( 969 )  
    结合格子Boltzmann方法中的Shan-Chen单组分多相模型,引入流体相间的内聚力和流体与 固体壁面间的黏附力,对二维孔隙网格中非浸润气相驱替完全浸润液相的过程进行模拟,流 体相间的交界面自然形成,整个驱替过程属于毛细指进. 随着毛细数的增加,黏性力的主导 作用增强,使得气相入侵的孔隙尺度减小,因此驱替形态随毛细数的不同有很大差别. 在微 重力的作用下,整个驱替过程受毛细力、重力和黏性力的共同作用,重力起到了稳定交界面 避免窜流的作用.
    力学与实践. 2009, 31(2):  46-49.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-080
    摘要 ( 1208 )  
    基于复合材料渐进失效准则和刚度降阶模型,建立了复合材料燃料贮箱性能演化的 表征模型和分析模型,借助有限元软件ABAQUS对内压作用下复合材料贮箱结构的渐进损伤过 程进行了分析,实现了复合材料贮箱结构剩余强度的预报,通过与文献数据的比较,验证了 该分析方法的有效性.
    木材损伤的声发射模式研究
    张志研 赵东
    力学与实践. 2009, 31(2):  74-77.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-187
    摘要 ( 1098 )  
    木材声发射信号与其内外部损伤情况存在一定的定量关系. 依据损伤理论和含有裂 纹以及缺陷的木材不同阶段的声发射特征,分别探讨并建立了受交变载荷和单向静载荷情况下以声发 射特征参数表示的木材损伤演变模型. 分析结果与木材的实际情况相一致,表明以声发射特 征参量建立的木材损伤演变模型对木材的损伤预测具有提前性与敏感性,而且木材的不均匀 性是其提前破坏的主要原因之一.
    井筒内杆管柱双层接触有限元分析及应用
    刘巨保 岳欠杯 李治淼 罗敏
    力学与实践. 2009, 31(2):  35-39.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-276
    摘要 ( 1462 )  
    构造双层多向接触间隙元描述细长油管柱与内外杆管柱的随机接触摩擦问 题,与空间梁单元相结合,采用变刚度与等刚度交替方式求解,得出抽油杆柱与油管柱以及 油管柱与套管柱的接触状态、接触位置、摩阻力大小以及抽油杆柱与油管柱在任意井深处的 广义内力、应力和变形. 三口井算例表明,抽油杆柱与油管柱的井口悬重误差低 于10{\%}, 能够为抽油杆和油管柱设计和失效分析提供可靠的计算方法和理论依据.
    人耳鼓膜置管数值分析
    李生 刘迎曦 孙秀珍
    力学与实践. 2009, 31(2):  60-64.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-293
    摘要 ( 1157 )  
    鼓膜置管是治疗分泌性中耳炎改善听力的有效方法. 置管后听力系统的生物 力学特性并没有很全面的研究. 建立了包括外耳道、鼓膜、鼓膜置管、听骨链、中耳韧 带/肌肉以及内耳液体在内的有限元模型,真实完整地再现了其复杂结构及边界约束. 利用人 耳有限元数值模型研究了鼓膜置管对鼓膜及镫骨底板振动的影响,分析了置管自身振动情况. 用数值方法解释了鼓膜置管对传声的影响,为中耳炎治疗及鼓膜置管设计提供了力学参考.
    深部断层下巷道围岩破坏诱发涌水的模拟研究
    郑红 刘洪磊 石长岩 于庆磊 杨天鸿
    力学与实践. 2009, 31(2):  69-73.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-466
    摘要 ( 1100 )  
    针对红透山深部断层下巷道围岩破坏诱发的涌水现象,以该矿水文地质条件 为基础,建立了岩体水力学模型,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统 (RFPA$^{\rm 2D}$-Flow)模拟研究了深部断层下巷道围岩破坏过程:裂隙形成、扩展到突水通 道最终贯通形成涌水的全过程. 通过对损伤区分布、应力场和渗流场的演化规律进行分析, 揭示了巷道应力重新分布诱发损伤及渗流涌水规律,对涌水通道进行模拟定位,为红透山铜 矿深部巷道支护防渗设计提供了科学依据.
    周培源大学生力学竞赛
    力学与实践. 2009, 31(2):  106-107.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2009-178
    摘要 ( 1523 )  
    通过对第六届全国周培源大学生力学竞赛初试(个人赛)题型的分析,结合试题的参考答案、 评分标准以及笔者阅卷过程中遇到的各种错误解答,指出参赛大学生在参赛过程中应注意的 问题.
    第七届全国周培源大学生力学竞赛报名工作圆满完成
    第七届全国周培源大学生力学竞赛组委会秘书处
    力学与实践. 2009, 31(2):  108-108.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2009-179
    摘要 ( 1058 )  
    第七届全国周培源大学生力学竞赛报名工作圆满完成,在第六届报名总数 9736人的基础上,本届全国周培源大学生力学竞赛报名总人数为11688人,遍 布全国29个省、直辖市及自治区,各地具体报名人数如下: 安徽省437人,北京市815人,重庆市270人,辽宁省543人,福建省316 人,甘肃省219人,广东省242人,广西壮族自治区68人,贵州省64人,海南 省17人,河北省229人,河南省527人,黑龙江省554人,湖北省642人,湖 南省1039人,吉林省191人,江苏省2739人,江西省586人,内蒙古自治区 71人,青海省13人,山东省141人,山西省368人,陕西省315人,上海市622 人,四川省324人,天津市48人,新疆维吾尔自治区44人,云南省74人,浙 江省170人. 全国周培源大学生力学竞赛是受教育部高等教育司委托,由教育部高等学校力学教 学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会、中国力学学会和周培源基金会共 同主办的大学生科技活动,每两年举行一次,本年度为第七届,全国在校大学本 科、专科、及研究生均可自愿报名参赛,本次竞赛定于5月24日上午举行.
    专题综述
    超高速撞击动力学及航天器防护研究进展
    李怡勇 沈怀荣 李智
    力学与实践. 2009, 31(2):  11-16.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-017
    摘要 ( 1212 )  
    概述了超高速撞击动力学的国内外研究背景;从超高速撞击厚板成坑、中厚板侵彻、薄板形成碎片 云、模拟实验技术和数值模拟技术5个方面总结了超高速撞击动力学的研究进展情况;分析 了超高速撞击对航天器的毁伤效应;给出了航天器的防护要求;讨论了航天器防护结构的方 案设计和性能表征. 为超高速撞击动力学和航天器防护研究提供技术参考.
    力学与实践. 2009, 31(2):  1-10.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2008-575
    摘要 ( 1482 )  
    近年来半导体相关科技产品快速的朝高密度、高效能、多重物理特性与微小化发展,除上述 趋势外,微电子产品尚需保有高可靠度、低制造成本与缩短上市时程等必要特性才可应付国 际上激烈的竞争. 面对此一制程技术的快速变迁与高难度及高整合性制程革命性时代的到来, 下世代封装技术的研究发展已面临了极大的挑战. 随着产品的高复杂度与微小化的发展趋势, 若以传统实验及试误法(Try and Error)的设计方式来进行产品的研发,其所耗费的金额与时间将过于庞大与漫长,因此以模 拟分析法取代耗时耗钱的实验来进行产品研发的重要性与必然性已逐步提升,并受到国际各 半导体相关大厂的重视与采用.