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2012年 第34卷 第6期 刊出日期:2012-12-15
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    专题综述
    力学与实践. 2012, 34(6):  1-6,22.  doi:10.6052/1000-0879-12-187
    摘要 ( 1282 )   PDF (2306KB) ( 1513 )  

    电子装置与光电设备在许多工业领域和日常生活中都有广泛的应用. 这些产品在装配、运输和使用过程中经常会遭受一定的振动与冲击载荷, 因此振动与冲击可靠性是这些产品设计中必须考虑的一项重要性能. 特别是, 当前新技术日新月异, 新材料不断涌入, 如何在设计过程中分析振动与冲击的效应并采取防护措施就变得越来越重要. 本文概述电子装置与光电设备等产品设计中的动力学问题, 同时也对结构动力学本身提出新的研究课题.

    疲劳特性的红外热像定量分析方法研究进展
    樊俊铃, 郭杏林, 吴承伟
    力学与实践. 2012, 34(6):  7-17.  doi:10.6052/1000-0879-12-178
    摘要 ( 1159 )   PDF (2902KB) ( 1322 )  
    定量红外热像法, 作为一种无损、全场、实时、非接触的测试手段, 不仅能够用于对材料内部缺陷的无损检测, 而且能够对在役结构的疲劳损伤演化状态进行识别. 定量红外热像法还能够快速预测材料的疲劳极限和S-N (stress-number of cycles) 曲线, 实验周期短, 成本低. 文中较为系统地综述了定量红外热像法的发展现状及应用, 讨论了定量红外热像法应用过程中的几个重点问题. 最后总结展望了定量红外热像法的未来发展方向及应用前景.
    应用研究
    力学与实践. 2012, 34(6):  18-22.  doi:10.6052/1000-0879-11-380
    摘要 ( 1118 )   PDF (1782KB) ( 950 )  
    针对国内在结构拓扑优化上理论研究多、实验验证少的现状, 采用"敏度阈值" 等优化手段获得"创新结构", 并重点开展了传统与创新结构的试验对比与分析工作. 试验结果与数值仿真不仅具有良好的一致性, 而且还得到创新结构比传统结构刚度大(10%~30%), 应力低(10%~20%) 的结果, 运用"结构能量" 概念和能量原理给出了合理的解释. 对比试验不仅验证了敏度阈值等优化技术可以获得创新结构, 也为结构拓扑优化推广应用提供了宝贵的试验支撑.
    力学与实践. 2012, 34(6):  23-26.  doi:10.6052/1000-0879-12-134
    摘要 ( 976 )   PDF (511KB) ( 843 )  
    如何确定拉索参数是巨型钢框架——拉索吊挂结构的关键问题. 基于简化模型推导了竖向载荷下结构内力及变形的求解方程;依据牛顿定律分析了水平载荷作用下, 不同的滑移状态拉索对框架受力变形的影响, 得到了拉索索力增量最大值的关系式;最终, 根据"正常使用状态下, 巨型梁的挠度满足规范要求"的拉索参数确定准则, 建立了首先确定拉索截面积、再确定拉索预拉力的确定方法. 为巨型钢框架-拉索吊挂结构的性能评判和初步设计奠定理论基础.
    新型水下爆破切割弹的工程应用及数值模拟研究
    程扬帆, 刘蓉, 马宏昊, 沈兆武
    力学与实践. 2012, 34(6):  27-31.  doi:10.6052/1000-0879-12-248
    摘要 ( 1153 )   PDF (2856KB) ( 816 )  
    通过钢管爆破切割实验和LS-DYNA 数值模拟软件分析研究了爆破切割弹解决卡钻问题的可行性, 然后针对安庆铜矿某一矿井的卡钻事故, 并结合井下地质情况, 在分析卡钻原因的基础上, 设计一种新型水下爆破切割弹. 通过加入12 根铜管将线性聚能引入到新型水下爆破切割弹中, 从而在爆破过程中形成了环形切割器, 利用聚能射流侵彻钻杆以达到破坏钻杆的目的. 通过爆破切割实验和工程实践可知, 新型水下爆破切割弹能够有效解决卡钻事故, 可为类似工程提供参考.
    脱水污泥力学性能研究及其对料仓的影响分析
    饶宾期, 黄根清, 曹黎, 施阁
    力学与实践. 2012, 34(6):  32-37.  doi:10.6052/1000-0879-12-328
    摘要 ( 943 )   PDF (1184KB) ( 861 )  
    采用土工试验, 对污泥的孔隙比、压缩系数、应力位移关系、抗剪强度与垂直压力之间的关系等进行了研究, 简要分析了污泥性能对料仓的影响. 结果表明, 污泥的含水率、孔隙比明显高于一般的淤泥质土. 结实污泥的抗剪强度、内聚力都明显高于松散污泥. 松散污泥具有高压缩性, 在垂直压力62.5~100 kPa 附近出现压缩系数的极小值, 污泥颗粒结构相对稳定, 在垂直压力大于60 kPa, 超固结现象明显, 其内摩擦角与结实污泥接近. 污泥进入料仓前应先将污泥进行破碎, 避免污泥的超固结现象发生.
    裂缝在非均匀岩层内扩展机理研究
    王素玲, 张一鸣, 姜民政, 李杨
    力学与实践. 2012, 34(6):  38-41,45.  doi:10.6052/1000-0879-12-194
    摘要 ( 1063 )   PDF (2781KB) ( 1792 )  
    薄差储层有效开发的关键问题是明确水力裂缝在砂/泥岩界面上的扩展特性. 为了分析裂缝在砂/泥岩界面上的扩展机理, 以ABAQUS 为平台, 利用扩展有限元框架下的分离裂缝模型模拟了裂缝在砂/泥岩界面上的扩展过程, 该模型提出预设虚节点法, 通过在位移的插值函数中引入附加增强项, 实现裂缝扩展独立于网格边界, 获得了裂缝通过砂/泥岩界面的扩展规律. 并采用白光散斑实验对低渗透储层砂/泥岩界面的裂缝扩展进行了实时跟踪, 裂缝扩展过程与数值模拟过程吻合较好, 说明扩展有限元法是定量分析裂缝扩展的有效手段, 同时分析了裂缝穿过界面扩展的影响因素.
    力学与实践. 2012, 34(6):  42-45.  doi:10.6052/1000-0879-12-169
    摘要 ( 666 )   PDF (406KB) ( 641 )  
    将加筋材料对土体强度提高的贡献等效成一种附加围压, 通过莫尔圆法, 求得小主应力增量, 并认为土体在破坏时处于极限平衡状态, 得到了黏聚力和内摩擦角同时变化时的加筋土强度表达式, 对该式作了详细讨论, 用该式计算了6 例典型加筋土在轴对称荷载下的大主应力, 结果表明计算所得大主应力值与三轴试验值比较吻合.
    力学与实践. 2012, 34(6):  46-49,87.  doi:10.6052/1000-0879-12-301
    摘要 ( 857 )   PDF (2336KB) ( 522 )  
    考虑实际坡度条件下, 提出了基于压力传感器的汽车重心与安全车速实时监测系统的多元力学模型. 建立了考虑车辆重心高度、路面纵横双向坡度及路面半径等因素的车辆安全车速控制力学模型, 并在三维模型分析的基础上提出监测与报警机理, 可为汽车安全系统提供安全车速与重心计算的多维力学模型, 为研制汽车安全车速实时监测系统提供了必要参数与依据.
    力学与实践. 2012, 34(6):  50-54.  doi:10.6052/1000-0879-12-196
    摘要 ( 1238 )   PDF (524KB) ( 818 )  
    三线摆法是测量转动惯量的常用方法, 理论上通常都是把摆线作理想处理(即摆线质量趋于0), 但在工程测量中, 被测工件往往较重, 摆线不再是轻质细线, 摆线质量势必会对空载悬盘的转动惯量测量产生影响. 本文应用哈密顿原理和变量替换, 导出三线摆摆线的变张力弦振动方程, 通过对摆线与悬盘连接点(x=0)的运动状态讨论, 推得摆线质量不能忽略情形下的对称式三线摆的转动惯量计算式, 并借助于MATLAB 软件快速便利地进行计算.
    教育研究
    力学与实践. 2012, 34(6):  55-57.  doi:10.6052/1000-0879-11-374
    摘要 ( 852 )   PDF (341KB) ( 691 )  
    介绍了力学研究对象中客观存在的区间参数, 以学生毕业论文为例说明了在力学教学中引入区间分析方法的必要性. 以结构静力学分析、杆件强度和刚度校核为例, 讨论了区间分析方法的具体应用, 教学实践表明在力学教学中引入区间分析方法不仅必要而且能够让学生更容易融入工程实际问题的分析中.
    力学与实践. 2012, 34(6):  58-59.  doi:10.6052/1000-0879-11-388
    摘要 ( 937 )   PDF (450KB) ( 1182 )  
    通过弹性力学方法可以得到带孔无限大(宽) 板应力场的理论解, 但带孔有限宽板的理论解却比较难于得到. 本文从二者孔边应力分布的相似性出发, 引入应力分布函数的修正系数, 从而建立了带孔有限宽板孔边应力集中系数的修正解法, 对于多种不同宽度的带孔板, 孔边应力集中系数的修正解与有限元数值解进行了比较, 误差在允许范围内, 修正因子具有其工程应用合理性.
    力学与实践. 2012, 34(6):  59-61.  doi:10.6052/1000-0879-11-271
    摘要 ( 1202 )   PDF (737KB) ( 846 )  
    圆轴扭转切应力公式的推导是基础力学教学中的一个重点与难点, 以学生的认知点为启发点, 采用步步设问、创设情境、相互讨论等研究性课堂教学方式, 培养学生自主学习的能力. 并通过一道习题的多种求解, 体现出研究性教学的阶梯式效果.
    力学与实践. 2012, 34(6):  62-64.  doi:10.6052/1000-0879-11-304
    摘要 ( 814 )   PDF (448KB) ( 796 )  
    平面体系几何组成分析时不考虑杆单元变形, 即所有的杆单元均假定为刚性杆. 由于刚性杆的存在, 杆端位移受到约束, 可以据此导出两种杆单元类型的约束方程. 将单元约束方程集成为整体约束方程, 通过对整体约束方程系数矩阵秩的分析, 研究并确定平面体系的几何组成性质. 解析法作为几何法和静力法的有效补充, 可以应用在结构力学教学中.
    力学与实践. 2012, 34(6):  64-67.  doi:10.6052/1000-0879-11-367
    摘要 ( 888 )   PDF (1076KB) ( 806 )  
    材料力学是一门基于某些假设的学科, 其所得到的结果都是具有足够精确度而又便于工程应用的. 本文通过对学习过程中一则例题"近乎怪异的结果" 的研究分析, 论证了上述结论的正确性.
    压杆稳定性设计的数学分析
    刘明超, 李慧, 刘俊杰
    力学与实践. 2012, 34(6):  68-70.  doi:10.6052/1000-0879-11-332
    摘要 ( 1109 )   PDF (505KB) ( 1139 )  
    通过对压杆稳定性设计的分析, 将截面设计转化为计算分段函数关于柔度的不动点问题, 用数值分析方法中的二分法处理. 以圆截面压杆为算例, 利用Matlab 中的fzero(@fun, x0) 函数求解. 与传统方法相比, 本文所述方法准确度高, 且更为方便实用.
    力学与实践. 2012, 34(6):  70-74.  doi:10.6052/1000-0879-11-419
    摘要 ( 756 )   PDF (1694KB) ( 652 )  
    主要介绍了一种基于研究性实验开发的多功能组合式力学实验系统的基本原理和功能. 本试验系统可以通过结构形式的自主组合、支座形式的自主选择以及多种加载方式实现多种静定、超静定桁架和刚架结构的力学实验, 操作简单, 功能多样. 并且通过实验验证了本实验系统测试效果的准确性和可靠性. 为学生自主设计综合性、设计性实验提供了一个平台.
    力学与实践. 2012, 34(6):  74-76.  doi:10.6052/1000-0879-11-053
    摘要 ( 735 )   PDF (622KB) ( 794 )  
    提出一种以课题研究为导向的材料力学教学方法. 把课程论文纳入学生的成绩考核, 引导学生对实际问题进行力学分析和思考, 进行估算建模和计算设计, 并撰写学术报告, 取得良好教学效果. 对4 年来该教学方法在福建工程学院土木系的实施情况进行了介绍, 并对实施过程的教学体会和操作方法进行了说明.
    力学与实践. 2012, 34(6):  76-77.  doi:10.6052/1000-0879-11-034
    摘要 ( 1178 )   PDF (255KB) ( 2876 )  
    特征值和特征向量是线性代数中的重要内容之一, 在力学中有3 处要运用这些知识, 第一处是运用在求主应力和主方向中, 第二处运用在求结构的动力学问题的固有频率和振型中, 第三处是运用在求结构屈曲临界力中.
    力学纵横
    力学与实践. 2012, 34(6):  78-84.  doi:10.6052/1000-0879-20120620
    摘要 ( 967 )   PDF (397KB) ( 919 )  
    林鸿荪, 力学家, 化学流体力学专家. 我国化学流体力学的奠基人, 为我国液氢火箭发动机的设计以及超低空导弹的研制作出重要贡献.
    力学与实践. 2012, 34(6):  85-87.  doi:10.6052/1000-0879-20120621
    摘要 ( 1007 )   PDF (305KB) ( 1861 )  
    回顾冯·卡门取得的成就及其与哥廷根应用力学学派的渊源, 初步探索他对哥廷根应用力学学派起源、发展的影响和作用.
    无踏板的跑步自行车
    刘延柱
    力学与实践. 2012, 34(6):  88-89.  doi:10.6052/1000-0879-20120622
    摘要 ( 951 )   PDF (1083KB) ( 1167 )  
    叙述新出现的靠驾车人跑步驱动的无踏板Fliz 自行车及其力学原理.
    太极图的力学美
    蒋持平, 严鹏
    力学与实践. 2012, 34(6):  89-91.  doi:10.6052/1000-0879-20120623
    摘要 ( 873 )   PDF (522KB) ( 878 )  
    证明任意平面图形有两个"惯性矩旋心", 它们位于惯性矩较大的主形心轴上, 与形心等距, 特殊情况下与形心重合. 以惯性矩旋心为原点的坐标轴旋转时, 图形的惯性矩守恒. 太极图阴阳两图形的"惯性矩旋心" 都是一静一动, 两图静旋心位于太极中心, 两图动旋心在阴阳转化时作中心对称运动. 从力学视角, 静旋心的安详守恒之美与动旋心的变化律动之美相反相成, 赋予太极图"漏宇宙万物演化之玄机"的神秘美.
    力学与实践. 2012, 34(6):  91-95.  doi:10.6052/1000-0879-20120624
    摘要 ( 752 )   PDF (5188KB) ( 1271 )  
    简要介绍了中国传统手工脱粒农具——连枷的结构与脱粒原理, 通过对连枷运动过程的分析, 指出了连枷使用的基本要点, 解释了操作者持柄双手为什么不受连枷拍打时产生的冲击力作用, 并对清代宫廷画作《耕织图》中所绘的连枷结构提出了质疑.
    全国周培源大学生力学竞赛
    力学与实践. 2012, 34(6):  95-96.  doi:10.6052/1000-0879-20120625
    摘要 ( 659 )   PDF (266KB) ( 536 )  
    2012 年6 月至10 月期间, 第四届全国空间轨道设计竞赛与第六届国际全局轨道优化竞赛相继举行, 在国内、国际掀起了空间轨道设计的研究热潮. 今年的竞赛题目比起往届更具挑战性, 并引出了更多新的设计方法以及可以进一步研究的问题. 其中, 第四届全国空间轨道设计竞赛题目已发表在《力学与实践》2012 年第3 期上[1]. 这里对两次竞赛的结果与排名情况作一个简要报道.
    力学与实践. 2012, 34(6):  97-98.  doi:10.6052/1000-0879-20120626
    摘要 ( 644 )   PDF (3458KB) ( 538 )  
    2012 年11 月18 日, 第五届全国中学生趣味力学制作邀请赛在北京师范大学附属实验中学举行, 来自全国16 所中学的160 余名师生参加了本次活动. 北京科技视频网、中国科学报等媒体对本次活动进行了报道. 此次活动由中国力学学会主办, 北京师范大学附属实验中学协办, 比赛题目由高云峰设计.
    目录
    力学与实践. 2012, 34(6):  0-0.  doi:10.6052/1000-0879-20120600
    摘要 ( 536 )   PDF (133KB) ( 279 )