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2011年 第33卷 第6期 刊出日期:2011-12-15
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    教育研究
    扭转变形平面假设的讨论
    李敏 谭添才 马秋生
    力学与实践. 2011, 33(6):  73-74.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-026
    摘要 ( 1203 )   PDF (5480KB) ( 594 )  
    在对圆轴扭转平面假设的内涵进行分析的基础上, 关联其在应力分析中 的应用, 并讨论了平面假设成立的条件以解释矩形截面翘曲现象, 可作为该部分课堂教学的 参考材料.
    应用研究
    木龙河斜拉跨越结构的静态力学分析
    李瑞勇 署恒木 仝兴华 阎庆华
    力学与实践. 2011, 33(6):  69-72.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-006
    摘要 ( 862 )   PDF (8617KB) ( 319 )  
    利用有限元法对木龙河斜拉跨越结构进行了力学分析. 结果表明: 安装时索 具有一定的预应变可以提高结构的强度和刚度, 但预应变太大反而降低结构的刚度和强度, 预应变存在一个最优值, 且最优值与结构的形式和载荷有关; 在工作载荷或充水载荷作用下, 结构的强度刚刚满足要求; 在极限载荷作用下, 结构的强度不满足要求; 结构中最大应力出 现在左塔架顶端连接索处、右塔架顶端连接索处和管桥架中间上缘杆.
    教育研究
    再论从一个怪例看细长梁理论的基本假定
    何斌 张慧玲 范钦珊
    力学与实践. 2011, 33(6):  79-80.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-007
    摘要 ( 826 )   PDF (2995KB) ( 438 )  
    针对均布力偶作用下两端固支欧拉梁挠度为零的状态, 通过欧拉梁挠度的四 阶微分方程分析欧拉梁挠度为零的本质. 再考虑6种边界下均布力偶作用下的欧拉梁, 发现 边界条件中剪力是否为零起决定性作用.
    重新认识横力弯曲梁的切应力强度效应
    姜建华 陶伟忠 米红林
    力学与实践. 2011, 33(6):  81-82.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-142
    摘要 ( 765 )   PDF (3548KB) ( 530 )  
    通过多层叠合梁的横力弯曲问题分析, 证明弯曲切应力不仅直接导致 多层叠合梁的脱层, 而且这种脱层还会进一步引发弯曲正应力的急剧增加. 这种由弯曲切应 力引发的连锁效应和潜在危害, 理应引起同学们的足够重视.
    应用研究
    遗传算法在冲击隔振中的应用研究
    班书昊 李晓艳 蒋学东 胡爱萍
    力学与实践. 2011, 33(6):  40-44.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-140
    摘要 ( 702 )   PDF (18263KB) ( 345 )  
    借助泰勒级数给出了钢丝绳隔振器的一阶近似非线性数学模型, 选用遗传算法对系统固有频 率进行二进制编码; 然后建立了相应的冲击仿真模型, 并对冲击载荷作用下装有钢丝绳隔振 器的移动硬盘进行仿真实验. 理论分析与仿真结果表明, 采用遗传算法的仿真模型能够适应 脉冲宽度的多变性, 克服隔振效果与最大允许变形之间的矛盾, 良好地反演出钢丝绳隔振系 统的固有频率.
    力学与实践. 2011, 33(6):  18-22.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-211
    摘要 ( 974 )   PDF (9907KB) ( 422 )  
    基于分形理论和数值模拟的方法, 给出了幂律流体在单根弯曲毛细管的上升高 度和上升累积质量随时间的变化关系曲线. 研究结果表明: 在上升初期阶段, 重力因素可以 忽略; 但随着时间增加, 重力因素的影响越来越大; 幂律流体上升的最大高度只与毛细管直 径$\lambda$、幂律流体密度$\rho $有关, 与毛细管弯曲程度$\tau _0 $和幂指数$n$无关; 幂指数$n$越小, 上升初期上升速度越快; 迂曲度分形维数$D_T $越大, 平衡时吸入的幂律流体质量也越大.
    力学与实践. 2011, 33(6):  45-49.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-137
    摘要 ( 1152 )   PDF (8666KB) ( 633 )  
    根据边界条件对变截面梁横向振动四阶变系数微分方程降阶, 形成关于挠度和弯矩的二 阶非显式递推变系数微分方程组; 利用有限差分法, 研究了变截面简支梁横向振动固有频率 的数值计算方法及其精度. 理论分析和正交计算的算例表明: 数值计算算法简单, 计算精度 取决于计算步长的数目和梁横截面竖向渐变率, 与梁宽和梁长无关; 对于给定的计算步长或 数目, 可以估算数值计算的精度; 对于给定的精度要求, 可以确定合理的计算步长或数目.
    教育研究
    力学与实践. 2011, 33(6):  75-76.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2010-490
    摘要 ( 1368 )   PDF (4885KB) ( 539 )  
    采用扩大平衡隔离体范围的方法, 直接由平衡方程求得位移法典型方程系数, 解决了难 以写出转角位移方程等困难, 方便地求解了含有无穷大弯曲刚度段的变截面刚架.
    力学与实践. 2011, 33(6):  85-87.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-036
    摘要 ( 1287 )   PDF (4623KB) ( 417 )  
    针对带有弹性支撑的超静定结构的位移计算问题, 对利用虚功原理得到的位移计 算一般公式进行了进一步推导, 提出了该类结构位移的简化计算方法. 文中计算公式表达形 式简洁, 且与一般刚性支撑超静定结构的位移计算方法一致. 通过与有限元分析结果的对比, 证明了该公式的正确性.
    力学与实践. 2011, 33(6):  88-90.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2010-486
    摘要 ( 924 )   PDF (7636KB) ( 355 )  
    在分析传统教学与问题式学习PBL(problem-based learning)教学各自利弊的基础上, 将PBL教学法引入工科研究生有限元分析课程教学. 通过 改革课程体系和创新评价体系, 整合知识结构, 进行问题设计, 分步具体实施. 优化了教学 内容, 加强了研究生自学能力及科学研究能力的培养, 激发了学生的想象力和创造力. 同时, 对教学内容与课时数的矛盾, 理论教学和工程应用的矛盾以及有限师资和众多学生的矛盾等 PBL教学中难点问题的处理, 作了初步的探索.
    力学与实践. 2011, 33(6):  91-93.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2010-484
    摘要 ( 774 )   PDF (6016KB) ( 443 )  
    就多媒体在结构力学教学中的应用进行了探索和实践, 分析了多媒体在 结构力学课程教学过程中的优势及存在的问题, 并从教学方法、教学内容、教学手段及课件 形式、信息量等方面入手, 着重讨论如何扬长避短, 合理使用多媒体进行结构力学教学.
    力学与实践. 2011, 33(6):  82-84.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-013
    摘要 ( 874 )   PDF (4816KB) ( 420 )  
    现有结构力学教材中, 一般只给出沿梁截面高度方向线性分布温度变化时的 载常数. 而工程上更常见的是非线性分布的温度变化. 本文根据弹性理论首先推出了静定梁 在温度变化作用下的杆端位移. 在此基础上, 用力法导出了单跨超静定梁在非线性温度作用 下的载常数, 并给出了温度沿截面高度按照指数规律变化时的杆端力, 可供混凝土梁设计参 考.
    应用研究
    部分滑移边界条件下自由液面流动问题研究
    AHMAD Salman 岳宝增 宋晓娟
    力学与实践. 2011, 33(6):  9-12.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-231
    摘要 ( 966 )   PDF (6647KB) ( 614 )  
    数值方法进行相关问题的研究就以圆柱形储液罐为例, 考虑部分滑移边界条件, 对所得的高 度非线性微分方程进行了数值求解, 讨论了贮液腔体内液面接触线和液体高度线, 及部分滑 移条件对流体层微观半径的影响; 所得结论对自由液面晃动问题数值研究中的边界条件处理 有参考意义.
    力学与实践. 2011, 33(6):  59-62.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-225
    摘要 ( 997 )   PDF (7933KB) ( 338 )  
    为了研究药柱水下爆炸冲击波压力的衰减规律, 通过实验研究了不同装药量微型药柱 有限水域爆炸固定距离的压力曲线, 得到装药量与峰值压力间的关系, 通过数值模拟方式验 证了实验的正确性. 在同一装药量情况下研究了药柱水下爆炸径向压力的衰减规律, 通过曲 线拟合, 得到径向峰值压力随爆心距离的衰减曲线和方程.
    综述
    曲面物理和力学
    殷雅俊
    力学与实践. 2011, 33(6):  1-8.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-352
    摘要 ( 1545 )   PDF (15221KB) ( 4953 )  
    回顾了平坦空间中的经典物理和力学, 综述了卷曲空间中物理和力学的三个典型案例, 即生物膜力学、扁壳力学和曲面扩散动力学, 揭示了平坦空间与卷曲空间物理和力学的根本差异. 论文阐明了, 平坦空间的物理和力学只有一个基本微分算子------经典梯度, 而曲面物理和力学必然存在两个基本微分算子------经典梯度和形状梯度.
    应用研究
    力学与实践. 2011, 33(6):  13-17.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-219
    摘要 ( 709 )   PDF (9398KB) ( 577 )  
    以Tacoma大桥风振致毁事故为例, 研究H型桥面的风振机理. 分析了绕流场对称性的 破缺及其诱发桥面振动的情况; 并根据大桥实际尺寸, 采用Fluent软件进行了二维仿真计算. 结果表明: 桥面低压区从中部逐步形成并顺风向移动, 在上下桥面依次交替进行; 其二, 风 速越大, 桥面所受的阻力和升力变化周期越小, 周期变化速率也越小; 其三, 升力系数的变 化周期约为阻力系数变化周期的两倍, 在当时19m/s的风速条件下, 升力系数变化的周期约 为31.5s.
    裂隙岩体非稳态渗流数值模型及其应用
    刘洋 李世海 刘继棠
    力学与实践. 2011, 33(6):  23-29.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-243
    摘要 ( 930 )   PDF (12391KB) ( 370 )  
    为解决裂隙岩体非稳态渗流问题, 发展了一种新的数值模型. 对于单裂隙渗 流求解, 其控制方程是基于一定假设的简化Navier-Stokes方程, 数值方法采用有限差分法 和流体体积法. 在裂隙网络中, 交界处渗流可以由专门的控制方程求解. 计算结果表明, 该 数值模型既可以大幅提高非稳态渗流的计算效率, 还可以避免孤立裂隙所带来的影响. 最后, 通过两个工程算例验证该数值模型的适用性.
    力学与实践. 2011, 33(6):  30-34.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-326
    摘要 ( 807 )   PDF (9206KB) ( 540 )  
    采用较为合理的计算流体力学分析技术对汽车高速行驶时其外部气动特 性进行研究. 以带有轮胎、侧后视镜以及天线等突出部件的某轿车外流场模型为研究对象, 在稳态下采用RNS法中Realizable $k$-$\varepsilon$两方程湍流模型结合增强壁 面函数法对不同车速工况下整车外流场进行数值仿真计算. 研究表明:沿车辆X纵 向上所形成压力差是产生气动阻力的主要原因; 随车速的提高, 气动阻力 的增长速度快于气动升力的增长.
    多孔硬脆性材料的SHPB实验技术
    高光发 李永池 刘卫国
    力学与实践. 2011, 33(6):  35-39.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2010-178
    摘要 ( 940 )   PDF (9490KB) ( 482 )  
    以SHPB实验技术中一维假定和应力均匀假定为基础, 针对多孔硬脆性材料 的力学特性, 分析了利用传统SHPB装置在实验研究中存在的问题, 并从入射杆和透射杆的选 取、传感器的选取、试件参数的确定、入射波形的确定和数据处理方法的选取等方面总结了 克服这些问题的技术和方法.
    高应力回采巷道围岩破裂机理及控制研究
    侯化强 王连国 李慧颖 李宪伟 邢松涛
    力学与实践. 2011, 33(6):  50-54.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-323
    摘要 ( 929 )   PDF (8973KB) ( 397 )  
    为了研究巷道围岩破裂的危险性与工程地质的相关性, 借助弹塑性力学 的复变函数方法求解了巷道围岩的应力函数, 然后深入研究了高应力回采巷道围岩破裂机理, 提出以危险函数来评价巷道围岩破裂的危险性和确定巷道破裂时的滑移面分布特征的方法, 得到回采巷道的实用控制技术, 此法具有使用性广、计算简便的优点.
    冻融和疲劳对预应力受弯构件损伤的影响
    张益多 刘荣桂 陈妤 刘涛 付凯
    力学与实践. 2011, 33(6):  55-58.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-203
    摘要 ( 939 )   PDF (8387KB) ( 320 )  
    通过15根预应力及普通混凝土试验梁在经历不同冻融循环次数后的疲劳试验, 探索试验梁 相对动弹模衰减规律, 以相对动弹模为损伤变量, 通过方差分析方法定量分析冻融和疲劳两 种因素对构件损伤的影响. 研究表明试验梁在冻融和疲劳荷载双因素作用下, 初期以冻融损 伤为主, 之后很快发展为以疲劳损伤为主, 疲劳损伤是构件的主要损伤因素. 施加预应力或 提高预应力度对试验梁疲劳损伤有较明显的抑制作用, 将缩短试验梁全寿命中以疲劳损伤为 主的时间.
    杆式旋转展开机构动态特性研究
    刘赟 王浩 江坤 陶如意
    力学与实践. 2011, 33(6):  63-68.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-287
    摘要 ( 779 )   PDF (10005KB) ( 514 )  
    为了研究杆式旋转展开机构在展开过程中的动力学特性, 建立考虑中心杆柔 性的多体系统动力学模型, 并进行了理想工况下的数值仿真计算, 计算结果表明运动结果与 试验较为吻合; 最后进行了考虑工作方位、动力偏转、质量平衡等因素的非理想工况下的数值仿 真, 通过分析研究, 工作方位及质量平衡对系统稳定工作的影响更显著, 小角度范围内的动 力偏转的影响可以不计.
    教育研究
    多边形均匀薄板重心确定的几何法
    赵玉成 刘命元 向治全
    力学与实践. 2011, 33(6):  77-78.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2010-390
    摘要 ( 1349 )   PDF (4726KB) ( 453 )  
    物体重心位置的掌握对于很多情况下控制物体的平衡和稳定性十分重要. 对于工程实际 中遇到的一些薄板状构件, 如何快速确定其重心位置? 使用解析法需确定很多点的坐标, 计算耗时耗力;使用试验方法(悬挂法)很多情况下不现 实;本文给出一种快速确定多边形均匀薄板重心位置的几何法.
    力学纵横
    力学与实践. 2011, 33(6):  93-93.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-484
    摘要 ( 616 )   PDF (2012KB) ( 451 )  
    2011年10月29日,中国科学院力学研究所院内热闹非凡,来自全国九所中学的小力学爱好者们共聚一堂,受邀参加``第四届全国中学生趣味力学制作邀请赛(中科院力学所杯)''. 本次活动由中国力学学会、中国科学院力学研究所主办,中国力学学会科普工作委员会承办. 该活动是力学所为纪念首任所长钱学森百年诞辰系列活动之一,正值神舟八号与天宫一号发射和对接之际,得到了社会各界和新闻媒体的广泛关注. 来自北大附中、北京三十五中、北京师范大学附属实验中学、海淀实验中学、清华附中、清华附中朝阳学校、山东博兴一中、首师大附中、中关村中学共计50余名师生参加了本次活动. 邀请赛开幕式由中国力学学会科普工作委员会主任委员朱克勤主持,中国科学院院士、中国工程院院士、美国国家工程科学院外籍院士、中科院力学所研究员郑哲敏,中国力学学会秘书长冯西桥,中国力学学会办公室副主任汤亚南、刘俊丽,中国力学学会科普工作委员会委员李子恒、徐丹、苑京海、单俏等出席了开幕式. 冯西桥致开幕词. 他首先对参赛学校代表队的到来表示热烈的欢迎,并对主办单位中科院力学所表示衷心感谢. 他简单介绍了活动的目的和意义. 他希望各位同学能够在取得好成绩的同时,培养团队合作和创新精神,扩大力学知识视野,为今后更好地学习打下基础. 作为钱老的学生郑哲敏先生很高兴跟大家分享钱老的事迹. 郑先生首先简单介绍了钱学森先生的生平,从最初的学习火车头专业到后来在美国学习航空航天,师从冯·卡门,参与第一枚Corporal探空火箭的研制,直到回国创建力学所,钱老的很多方面都值得大家学习. 对于中学生的教育,郑先生提出应该重视两个方面,一个是诚实守信,另一个是勤奋进取. 他希望年轻人能够学习老一辈科学家的爱国奉献精神和终生不断求知的思想,发扬创新精神,不断学习进步. 郑先生的讲话深深打动了在场的师生,使大家深刻的体会到了钱学森先生的精神所在,让大家受益匪浅. 经过一天紧张的比赛,共决出了特等奖1个,一等奖2个,二等奖3个,三等奖3 个. 山东博兴一中获得特等奖,北京三十五中和海淀实验中学获得一等奖. 闭幕式上,朱克勤教授对比赛进行了总结并做了题为``从力学经典实验谈起 ------写给第四届全国中学生趣味力学制作邀请赛''的报告. 本次活动还邀请了中央电视台《异想天开》栏目组前来拍摄整个竞赛过程,将于12月17日在中央电视台少儿频道播出.
    2011年总目录
    力学与实践 编辑部
    力学与实践. 2011, 33(6):  107-110.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-487
    摘要 ( 461 )   PDF (7191KB) ( 424 )  
    力学史话
    力学与实践. 2011, 33(6):  96-97.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-346
    摘要 ( 1399 )   PDF (3852KB) ( 465 )  
    布勃诺夫--伽辽金方法是解弹性力学问题的一种广泛应用的近似方法, 有不同的命名. 文献表明, 1913年布勃诺夫在评铁摩辛柯著作的``书评''中, 提出这个近似方法的基本思想, 形成了方法, 并举例说明其应用. 1914年布勃诺夫在其著作中应用这个方法求解了一系列稳 定性问题. 1915年伽辽金在其著作中推广应用这个方法, 求解了一系列弹性力学问题. 这个近 似方法以``布勃诺夫$\!$-$\!$-$\!$伽辽金方法''命名, 符合这个方法的提出、应用和推广的历史.
    力学与实践. 2011, 33(6):  97-99.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-485
    摘要 ( 1354 )   PDF (7940KB) ( 575 )  
    本文对清华大学工程力学研究班的历史进行了回顾与思考,从工程力学研究班的诞 生,研究班的宗旨和培养目标 , 研究班的班务委员会的组成,课程的设置 ,教师的遴选 , 学员的来源和选拔或选派,专题与毕业论文等方面,论述了钱学森先生 的“技术科学”思 想,指引了清华大学工程力学研究班的创建。
    身边力学的趣话
    从弹棉花说起
    武际可
    力学与实践. 2011, 33(6):  100-102.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-383
    摘要 ( 966 )   PDF (8184KB) ( 479 )  
    本文从弹棉花的弓弦的振动谈起,进一步介绍弦乐器的发声,并对弦振动研究的历史做概略 介绍。文末提到了制作一件好的弦乐器和鉴别弦乐器的困难所在。
    力学与实践. 2011, 33(6):  103-104.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-472
    摘要 ( 990 )   PDF (3638KB) ( 492 )  
    叙述航母舰载飞机被拦阻索协助降落的运动过程, 作简单的力学分析.
    力学与实践. 2011, 33(6):  105-106.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-272
    摘要 ( 1316 )   PDF (3547KB) ( 871 )  
    介绍六颗骰子在特制的盒内排列, 经过操作者的手进行 上、下冲击式地平行移动一次, 因冲击、惯性和力矩的作用, 使盒内六颗骰子按指定方向转 动90$^\circ$左右, 骰子新顶面就显示出被观众所指定的点数.
    全国周培源大学生力学竞赛
    力学与实践. 2011, 33(6):  8-8.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2011-486
    摘要 ( 850 )   PDF (1747KB) ( 387 )  
    学术讨论
    力学与实践. 2011, 33(6):  94-95.  doi:10.6052/1000-0879-lxysj2010-485
    摘要 ( 963 )   PDF (3797KB) ( 483 )  
    仍采用简单条 带法, 通过分析载荷及弯矩在长、短跨方向的分配及随跨长比的变化情况, 明确提出当按弹 性理论分析时, 宜采用长短跨长比为3作为划分单、双向板的界限. 然后从塑性铰线法设计 双向板的基本方程入手, 经分析讨论后得出当按塑性理论设计时, 单双向板的分界实质上是 相对的, 矩形板甚至正方形板究竟是单向板还是双向板, 完全取决于配筋方式这一结论. 最 后给出了双向板按单向板设计的建议.