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2008年 第30卷 第3期 刊出日期:2008-06-08
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    身边力学的趣话
    趣谈自行车运动
    刘延柱
    力学与实践. 2008, 30(3):  100-100.  doi:10.6052/1000-0992-2007-345
    摘要 ( 1063 )   PDF (502KB) ( 774 )  
    叙述自行车运动的发展简史,以及对自行车行驶稳定性的力学解释.
    应用研究
    力学与实践. 2008, 30(3):  47-51.  doi:10.6052/1000-0992-2007-452
    摘要 ( 948 )   PDF (963KB) ( 1415 )  
    分析人体双足步行的动态稳定性以及跳跃运动的动力学过程. 讨论与竞走和跑步运动有关的 力学问题.
    身边力学的趣话
    竹蜻蜓与回旋镖
    刘延柱
    力学与实践. 2008, 30(3):  104-105.  doi:10.6052/1000-0992-2007-522
    摘要 ( 1051 )   PDF (881KB) ( 554 )  
    叙述竹蜻蜓和回旋镖的来历、二者的联系和力学原理. 附录中给出回旋镖运动规律的 理论计算.
    应用研究
    力学与实践. 2008, 30(3):  63-66.  doi:10.6052/1000-0992-2007-548
    摘要 ( 1243 )   PDF (709KB) ( 679 )  
    从静力平衡条件出发,研究撑杆跳高过程中撑杆的截面尺寸变化对应变能的影响, 给出了撑杆壁厚沿长度方向的变化规律. 利用有限单元法计算了极限变形状态下撑杆的变形 曲线,验证了极限状态变形曲线为圆弧的假定. 根据能量守恒,引入肌肉收缩做功对跳高高 度的贡献,修正了技能指标,得到了考虑运动员体重、身高及握杆高度等影响因素的跳高高 度计算公式.
    身边力学的趣话
    力学与实践. 2008, 30(3):  106-106.  doi:10.6052/1000-0879-2007-570
    摘要 ( 903 )   PDF (1650KB) ( 557 )  
    叙述我国的踢毽子体育游戏与羽毛球运动和射箭运动的关系. 分析利用羽毛对飞行起稳定作 用的力学原理,并说明科学技术和自然界中存在的类似现象.
    力学纵横
    力学与实践. 2008, 30(3):  97-99.  doi:10.6052/1000-0879-2007-585
    摘要 ( 1147 )   PDF (609KB) ( 534 )  
    本文讨论了动物器官尺寸以及弹跳能力与动物大小的关系. 解释了为什么小动物的腿要更细、 小动物为什么可以和人跳相同的高度、小动物为什么骨头经常生在肌肉的外边等现象.
    专题综述
    力学与实践. 2008, 30(3):  10-14.  doi:10.6052/1000-0879-2007-598
    摘要 ( 1053 )   PDF (1443KB) ( 792 )  
    运动生物力学是应用力学概念、原理与方法对人体运动规律进行研究的科学. 运动生 物力学的发展对人们深刻理解人体运动规律,提高竞技体育的运动成绩,预防运动损伤,设 计合理有效的康复手段等都具有积极的促进作用. 本文简要介绍了运动生物力学的历史和研 究现状,结合研究实例介绍了运动生物力学在我国的应用,以及运动生物力学的发展趋势.
    应用研究
    力学与实践. 2008, 30(3):  36-40.  doi:10.6052/1000-0879-2008-010
    摘要 ( 1031 )   PDF (3068KB) ( 473 )  
    研究2008奥运工程--国家体育场工程中大体积混凝土的凝固温度问题, 采用有限元法分析混凝土构件凝固中温度场的变化规律,并考虑实际工程中的多种边界条件、 气候条件的影响. 本研究对于混凝土凝固温度的控制和防护具有重要的指导意义.
    鸟巢地基混凝土凝固温度应力分析与控制
    杨庆生 李春江 弓俊青
    力学与实践. 2008, 30(3):  41-46.  doi:10.6052/1000-0879-2008-011
    摘要 ( 1082 )   PDF (2808KB) ( 634 )  
    研究2008奥运工程------鸟巢工程中大体积混凝土的凝固温度应力及其预防 技术. 采用有限元法分析混凝土构件凝固过程中的温度应力,并结合实际工程给出了混凝土 收缩应变、徐变应变以及应力边界条件的处理方法. 基于对大体积混凝土的温度应力进行数 值模拟,对于预防混凝土开裂和超强区的养护措施提出了最佳解决方案,大幅度节省了时间、 降低了实测成本、保证了工程质量.
    力学与实践. 2008, 30(3):  86-88.  doi:10.6052/1000-0879-2008-013
    摘要 ( 919 )   PDF (699KB) ( 641 )  
    现代奥林匹克运动与现代科学技术的结合,不仅创造了一届届精彩纷呈的体育比赛,而且缔 造了一种永远铭刻在人类进步史上的灿烂文明. 将奥林匹克运动与力学分析结合,让运动员 尽量减小阻力,充分展示自己实力,以更科学、更合理的动作参加比赛,以``更快、更高、 更强''的奥林匹克精神不断挑战自我,超越自我.
    谈标枪结构的演变
    朱振铎
    力学与实践. 2008, 30(3):  91-92.  doi:10.6052/1000-0879-2008-029
    摘要 ( 880 )   PDF (410KB) ( 600 )  
    标枪是一项具有悠久历史的运动, 本文叙述了标枪结构的演变过程,并介绍了与此相关的空气动力学知识.
    "水立方"中的膜结构--ETFE
    孙黎 周铁涛 李娟
    力学与实践. 2008, 30(3):  89-90.  doi:10.6052/1000-0879-2008-049
    摘要 ( 937 )   PDF (1852KB) ( 1132 )  
    简要介绍了``水立方''膜结构的主体材料------ETFE材料的发展、性质及其在建筑 领域中的应用.
    铁饼飞行的轨迹和气动力
    陈永丽 朱克勤
    力学与实践. 2008, 30(3):  75-79.  doi:10.6052/1000-0879-2008-052
    摘要 ( 1112 )   PDF (1162KB) ( 830 )  
    从铁饼在空气中飞行所受到的气动力出发,阐述铁饼飞行的轨迹和铁饼 出手时的速度、角度、自转角速度和风作用对成绩的影响. 由于气动力的作用, 45°并非铁饼的最佳投掷角度,实验和理论研究表明:无风时35°/26° 的投掷角/倾角组合最佳;顺风和逆风投掷必须采用不同的投掷角/倾角组合才能获得当地条 件下的最好成绩;铁饼出手时25 r/s的自转速度已经可以满足稳定性的要求.
    漫话举重运动与平衡状态的稳定性
    李敏 王明春 贾丽洁
    力学与实践. 2008, 30(3):  94-96.  doi:10.6052/1000-0879-2008-108
    摘要 ( 919 )   PDF (1837KB) ( 439 )  
    简单介绍了举重运动的发展,利用刚杆-弹簧模型讨论了举重姿势平衡 状态的稳定性问题,说明了骨骼尺寸与肌肉刚度对举重姿态稳定性的影响.
    双杠立柱位置与工程等强设计
    袁利峥 蒋持平
    力学与实践. 2008, 30(3):  92-93.  doi:10.6052/1000-0879-2008-113
    摘要 ( 923 )   PDF (1665KB) ( 544 )  
    讨论了双杠立柱支撑位置设计的工程等强设计思想.
    力学纵横
    力学与实践. 2008, 30(3):  109-111.  doi:10.6052/1000-0879-2008-117
    摘要 ( 1076 )   PDF (3480KB) ( 791 )  
    介绍了流体力学、仿生学、材料科学、人工智能科学等学科的科学技术 进步对游泳衣更新换代和提高游泳成绩的推动作用. 从游泳衣的变革中可 以看出,力学与其它学科的交叉与融合在体育科技进步中已经显示出越来越重要的 作用.
    应用研究
    力学与实践. 2008, 30(3):  56-59.  doi:10.6052/1000-0879-2008-122
    摘要 ( 1223 )   PDF (666KB) ( 507 )  
    为探讨倒走锻炼相对于正常向前行走在足底压力分布方面的特征,对12名 健康男性小学生正、倒走足底压力分布进行采集. 然后对足底10个区的最大压力和冲量进行 分析. 结果表明,儿童正、倒走足底压力分布差异明显. 与正走相比,倒走时足弓、 第4,5趾骨区的压力均变为较高压力区域,而大拇指、第1,2趾骨区变为较低压力区域. 该结果提 示,倒走足底压力分布特征可能是倒走所具有的锻炼、康复特殊效果主要原因之一.
    力学与实践. 2008, 30(3):  71-74.  doi:10.6052/1000-0879-2008-123
    摘要 ( 1276 )   PDF (769KB) ( 667 )  
    前手翻屈体前空翻2周是男子跳马最高难度动作之一. 迄今,我国只有胡俊捷曾完成 该动作. 本文通过三维运动学分析技术揭示了胡俊捷完成前手翻屈体前空翻2周动作的运动 学规律与技术特点,获得了身体重心和主要关节的位移,水平速度和垂直速度及关节角度等 运动学指标的变化. 这些结果可为我国运动员发展和改进此类动作提供理论依据和技术参 考.
    术语杂谈
    运动是个多义词
    朱照宣
    力学与实践. 2008, 30(3):  121-121.  doi:10.6052/1000-0879-2008-132
    摘要 ( 1294 )   PDF (207KB) ( 499 )  
    这一期的《力学与实践》收入不少关于体育运动中力学问题的文章. 力学谈的是机械运动的 规律. 体育运动的``运动''和力学中的``运动''是一回事吗?既是,又不是. 你可以说,体 育运动的运动也涉及身体和物体在空间的位置随时间在变化. 甚至可说,它们都是哲学概念 上的``运动''. 然而,它们的精确涵义终究有差异. 这说的是汉语中的同一个词. 在英语环 境里,两者差异就显著了. 体育运动是和physical education, sports and games, atheletics 等相联系的,而力学里的``运动''是和 motion, movement 等词相通的. 哲学概念的``运动'',用的英语也可以是 motion, 但意义比力学的 motion 要宽. 中国大百科全书的《哲学》卷没有把``运动'' 作为一个独立的条目,反映了编辑时的难处. 它列入的条目是``运动 \ 变化 \ 发展'', 相应的英语是 movement, change and development. 在有的文学作品里,把在每次``运动'' 中都挨整的人称为``老运动员'', 那 里所出现的``运动''``运动员''等词又是别种意义了. 术语工作希望努力做到``一词一义'', 至少在同一学科里是如此. 这只是个理想的 目标. 运动,在众多学科里,是``一词多义'', 在力学范围内, 确实是一词一义 的. 然而,力学里的``矢量''和``向量''两个词同一义,却又是``多词一义''了.
    力学纵横
    力学与实践. 2008, 30(3):  80-83.  doi:10.6052/1000-0879-2008-136
    摘要 ( 944 )   PDF (5010KB) ( 543 )  
    简要介绍奥运火炬的历史, 揭示火炬即使在最恶劣的气候条件下也能保持火焰不灭 的设计原理,并且跟随它传递的足迹一直从希腊奥林匹亚走到奥运主会场.
    应用研究
    国家体育馆双向张弦结构静力性能模型试验研究
    秦杰 覃阳 徐亚柯 李振宝
    力学与实践. 2008, 30(3):  28-35.  doi:10.6052/1000-0879-2008-163
    摘要 ( 1094 )   PDF (6333KB) ( 622 )  
    以国家体育馆比赛馆为原型,制作了1:10结构试验模型. 通过模型试 验研究了双向张弦结构的力学性能. 试验内容包括不同顺序的张拉方法和不同加载方案,测 试了在张拉和加载过程中钢结构应力和拉索索力的变化情况,从横向拉索索力、纵向拉索索 力、钢结构应力和结构变形等4方面详细研究了结构的性能. 对双向张弦结构性能 特点进行了总结,提出了一些对后续研究工作有益的结论.
    身边力学的趣话
    劈波斩浪走蛟龙
    赵致真
    力学与实践. 2008, 30(3):  107-108.  doi:10.6052/1000-0879-2008-176
    摘要 ( 852 )   PDF (3658KB) ( 621 )  
    介绍奥运会游泳项目的历史,重点分析游泳时需要 克服的3种阻力:压差阻力、波浪阻力和摩擦阻力. 讨 论它们产生的主要原因,以及当前在降低游泳阻力和提高游泳成 绩方面的种种努力.
    力学与实践. 2008, 30(3):  101-103.  doi:10.6052/1000-0879-2008-177
    摘要 ( 839 )   PDF (3237KB) ( 570 )  
    重点介绍跳高运动的历史事件,比较各种跳高姿势的 技术特点,从力学的角度分解跳高的技术动作,分析进一步提高成绩的可能途径.
    从香蕉球说开去
    赵致真
    力学与实践. 2008, 30(3):  112-114.  doi:10.6052/1000-0879-2008-178
    摘要 ( 1476 )   PDF (4032KB) ( 779 )  
    本文从绿茵场上神秘莫测的“香蕉球”出发,分析与 “香蕉球”“弧圈球”和“飘球”之间的差别和有关的流体力学原理,介绍相关的 “马格努斯效应”、“卡门涡街”和“边界层” 等基本概念.
    力学与实践. 2008, 30(3):  115-119.  doi:10.6052/1000-0879-2008-182
    摘要 ( 964 )   PDF (1328KB) ( 620 )  
    简要介绍了中国传统船帆的常见类型与制作材料,通过对帆船航行时的受力分析,解释了中 国古代诗词中所描述的``帆去如鸟翅''、``欹帆侧柁''、``疾风吹飞帆,倏忽南与北''等力 学现象,并对李白诗句``千里江陵一日还''的可信性问题进行了讨论.
    应用研究
    力学与实践. 2008, 30(3):  24-27.  doi:10.6052/1000-0879-2008-199
    摘要 ( 997 )   PDF (873KB) ( 717 )  
    采用经典的火羽流模型,预测了2008奥运国家主体育场典型火灾场景下火源上方不同高度处 的烟气温度;结合钢结构在不同温度条件下的强度、弹性模量参数,选取了保守的钢结构极 限环境温度值;综合上述两个方面的结果,确定了2008奥运国家主体育场钢结构中需要开展 消防保护的区域为:观众席座椅区距离座椅的垂直距离小于10.2 m的区域.
    活力板运动的动力学分析
    刘延柱 苗英恺
    力学与实践. 2008, 30(3):  60-62.  doi:10.6052/1000-0879-2008-208
    摘要 ( 1356 )   PDF (993KB) ( 693 )  
    作为一种特殊的滑板运动,活力板依靠乘员自身的摆动和扭动前进. 本文分析活力板运动的动力学 原理. 当乘员的动作引起前后板的周期性摇摆时,地面对轮缘的摩擦力可产生向前 的推动效应. 导出推力平均值的计算公式, 并解释蛇形轨迹的产生原因.
    力学纵横
    力学与实践. 2008, 30(3):  120-121.  doi:10.6052/1000-0879-2008-210
    摘要 ( 980 )   PDF (710KB) ( 447 )  
    在全世界都翘首迎接北京2008年奥运会之际, 作为首辑《大众力学丛书》中的一本全面介绍 奥运与科技的科普著作《奥运中的科技之光》由高等教育出版社出版了. 本期刊登的赵致真 先生的3篇文章:``横杆下`钻'过去的跳高'', ``从香蕉球说开去''和``劈波斩浪走蛟龙'' 就是从这本书中选出来的....
    力学与实践. 2008, 30(3):  122-122.  doi:10.6052/1000-0879-2008-228
    摘要 ( 1106 )   PDF (215KB) ( 479 )  
    收到武际可教授的书稿,爱不释手,化了四个小时一口气读完后,对我的这位学长不禁产生了由衷的敬意。 武际可教授是我的力学同行,彼此认识已久,...
    应用研究
    力学与实践. 2008, 30(3):  67-70.  doi:10.6052/1000-0879-2008-260
    摘要 ( 1038 )   PDF (1159KB) ( 579 )  
    利用有限元软件,通过对撑竿跳高过程的大变形动力学数值模拟,得到了不同材料 撑竿的变形过程、跳高成绩,以及能量的转化效率指标. 通过截面尺寸设计,预测了不同材 料撑竿所能达到的最大高度. 最后以布勃卡的体能参数为标准,为其设计能越过最大高度的 等截面和变截面碳纤维复合材料撑竿.
    跳板跳水起跳阶段的力学分析
    王恩涌 潘华平 陈翔 刘举科
    力学与实践. 2008, 30(3):  52-55.  doi:10.6052/1000-0879-2008-272
    摘要 ( 1576 )   PDF (745KB) ( 947 )  
    基于人-板系统的数学模型分析跳板跳水起跳阶段的各个过 程. 提出了以增大起跳能量为目标提高跳板跳水质量的观点,解释了当前采用的各项跳板跳 水起跳技术的力学原理.
    专题综述
    开合屋盖结构的设计--奥运体育馆场
    关富玲 徐旭东 杨超辉 余永辉
    力学与实践. 2008, 30(3):  15-23.  doi:10.6052/1000-0879-2008-297
    摘要 ( 1219 )   PDF (18476KB) ( 1387 )  
    开合屋盖结构是一种较新的结构形式,能在很短的时间内对可动屋面进行开合操作,使得建 筑物在可动屋面开启或关闭的两个状态下都可以使用. 本文介绍了几种典型的结构形式. 由于屋面可以移动,使得整个结构的设计与常规建筑相差很大,十分复杂. 开合屋盖结构的 设计额外增加了机械系统的设计,而且机械系统又影响着建筑和结构的设计. 可以说,开合 屋盖结构的设计是建筑、结构、机械系统设计三者的统一.
    应用研究
    体育运动中的空气动力学
    贾区耀 崔尔杰
    力学与实践. 2008, 30(3):  84-85.  doi:10.6052/1000-0879-2008-306
    摘要 ( 845 )   PDF (2108KB) ( 631 )  
    许多运动项目成绩的提高和体育器材的改进,都与空气动力学有着很密切的关系. 本文通过 排球发飘球和标枪投掷运动两个典型例子,概要介绍了空气动力学的作用. 通过风洞试验、 理论计算和现场实测结果,为改进器材性能,提高运动成绩,提供了理论依据.
    专题综述
    力学与实践. 2008, 30(3):  1-9.  doi:10.6052/1000-0879-2008-316
    摘要 ( 1161 )   PDF (3651KB) ( 718 )  
    围绕力学与奥林匹克体育运动这一主题,通过若干实例,简要介绍力学与奥林匹克 运动体育的渊源、贡献和当前发展趋势,使读者对力学与奥林匹克运动体育的关系有 一个概貌性的认识,从而为进一步深入探索有关专题提供基本的思路.
    论文
    卷首语
    《力学与实践》编委会
    力学与实践. 2008, 30(3):  0-0.  doi:10.6052/1000-0879-2008-317
    摘要 ( 1006 )  
    举世瞩目的2008北京奥林匹克运动会就要开幕了,在中华民族期盼了百年的振奋人心的时刻,在我国力学工作者的大力支持下,《力学与实践》隆重推出了奥运专刊。 奥林匹克运动追求"更高、更快、更强"的宗旨,也是人类对力学认识不断深入和实践的过程。牛顿曾经说过"自然的一切现象,完全可以根据力学的原理用相似的推理一一演示出来。"力学作为人类认识自然界外力作用规律的智慧结晶,与奥林匹克运动有着固有的密不可分的关系。我们将通过介绍力学在奥林匹克体育运动中的应用,一方面让读者从力学的角度更加了解奥林匹克运动的奥秘和魅力,为2008北京奥运会加油,另一方面也借助奥运的广泛号召力传播力学的科普知识,让"科技奥运"理念更加深入人心。 本期奥运专刊将从力学的角度向读者展示和回答与奥林匹克运动会有关的以下问题: 奥林匹亚的火炬能够狂风吹不熄,暴雨浇不灭,高山缺氧无损其亮度,其内部结构与燃烧系统蕴含哪些力学奥秘? 独特结构的鸟巢--国家体育场、晶莹剔透的水立方--国家游泳中心、富于动感的中国折扇--国家体育馆……。你知道这些复杂结构的奥林匹克场馆的内部应力是怎样分析计算的?它们的强度、刚度和稳定性又如何得到保证? 用力学概念、原理与方法对人体运动规律进行研究的学科--运动生物力学。你知道这门科学的历史、现状、发展前景以及对保护运动员、提高运动成绩所产生的神奇的作用吗? 在运动装备和器械方面,挑战流体最低阻力极限的"鲨鱼皮"泳装、由力学性能优化带来的标枪结构演变、从木质、竹制杆到金属杆再到当代最先进的复合材料跳高撑杆……运动器械革命性的改进带来运动成绩革命性的突破,带来竞技体育激烈性与观赏性的大幅度提高。奥运盛会不仅是身体素质、运动技巧与能力的竞技舞台,更是国家科技与经济等整体实力比拼的宏大"战场"。 在观赏运动项目时,我们常常惊叹,足球运动员为什么能踢出"香蕉球"绕过人墙?跳水运动员为什么能在空中不受外力时改变自身转轴?排球下落轨迹为什么会飘忽不定?粗糙的高尔夫球为什么比光滑的飞得更远? 我们还将展示中国功夫、踢毽子、竹蜻蜓、回旋镖、抖空竹等这些具有中国特色的运动项目的力学奥妙,揭示数千年东方古代灿烂文明和现代高科技融合的神奇和魅力。 在同一个世界,同一个梦想的召唤下,2008北京奥林匹克运动会来了,让我们和全世界的朋友们一起迎接这一伟大的时刻,共享这一历史盛会的快乐。