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2013年 第35卷 第6期 刊出日期:2013-12-08
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    教育研究
    MAPLE在土力学与基础工程研究型教学中的应用
    丁洲祥, 李涛, 白冰, 曾巧玲
    力学与实践. 2013, 35(6):  87-89.  doi:10.6052/1000-0879-12-287
    摘要 ( 826 )   PDF (337KB) ( 553 )  

    结合3 个教学实践案例,详细介绍了计算机代数系统MAPLE在土力学与基础工程研究型教学中的具体应用.MAPLE 软件有助于发现和求解专业问题背后潜在的更本质的数学与力学模型,可显著提高教师研究型教学和学生研究型学习的水平,培养学生科学质疑和解决更复杂专业问题的创新能力.

    教室中的材料力学实例
    侯作富, 梅超
    力学与实践. 2013, 35(6):  90-92.  doi:10.6052/1000-0879-12-373
    摘要 ( 798 )   PDF (432KB) ( 1205 )  

    总结了一些在课堂上通俗易懂或可以在教室直接做实验的材料力学实例,为激发学生对所学基本理论的学习兴趣、提高学习效果打下良好基础,同时也可以为材料力学教师的教学提供一定的参考.

    力学与实践. 2013, 35(6):  75-77.  doi:10.6052/1000-0879-12-335
    摘要 ( 586 )   PDF (716KB) ( 1165 )  

    在多自由度结构中,基频是最重要的频率. 本文通过假设基频对应的第一振型,以此近似作为惯性力幅值引起的位移. 利用惯性力与变形关系,提出了多自由度结构基频的一种较简便近似计算方法. 通过对3 个多自由度结构的计算,考察了本文方法的误差情况. 文中提出的方法可为结构设计中快速估算基频提供参考.

    用拉格朗日乘子法求解双模量静不定结构
    吴晓, 黄志刚, 杨立军
    力学与实践. 2013, 35(6):  79-81.  doi:10.6052/1000-0879-12-394
    摘要 ( 592 )   PDF (494KB) ( 1127 )  

    在里兹法基础上,引入拉格朗日乘子构成一个双模量静不定结构的新能量函数,对结构的新能量函数进行一阶变分并取驻值,即可得到系列平衡方程,求解系列平衡方程即可方便得到双模量静不定结构的约束反力及内力. 采用拉格朗日乘子法研究双模量静不定结构时,无需补充变形协调条件,即可方便求出双模量静不定结构约束反力及内力.

    桁架内力计算方法的讨论
    吴明, 丁克伟
    力学与实践. 2013, 35(6):  82-84.  doi:10.6052/1000-0879-12-451
    摘要 ( 827 )   PDF (1463KB) ( 2024 )  

    在现有结构力学教材中,桁架内力的计算方法大体上可以分为:结点法、截面法及根据几何分析采取的某种方法,但是根据几何分析而采取某种方法的讨论较少. 本文作者根据多年教学经验,提出了桁架可根据几何构造特点而采取适当的方法——简支梁法及三铰刚架法,另外对结点法也进行了进一步的讨论.

    力学纵横
    力学与实践. 2013, 35(6):  112-112,89. 
    摘要 ( 401 )   PDF (563KB) ( 592 )  
    应用研究
    力学与实践. 2013, 35(6):  55-58,29.  doi:10.6052/1000-0879-13-036
    摘要 ( 1071 )   PDF (951KB) ( 910 )  

    库伦主动土压力作用点位置高度确定为墙高的1/3 处,分析表明这一结论及其推求过程不尽合理.为解决此问题,针对墙后滑动土楔体的受力情况,根据三力汇交原理,考虑墙背土压力的分布与土楔体对其下稳定土体的压力分布的相关关系,采取几何推导方法,得出了主动土压力作用点位置高度表达式;进一步分析了作用点高度对影响因素的敏感性,结果表明其敏感性从大至小的排序为:墙背倾角、内摩擦角、外摩擦角、填土坡角.

    教育研究
    利用纹影技术开展研究创新性实践教学活动
    谭献忠, 陈少松, 徐琴
    力学与实践. 2013, 35(6):  92-95.  doi:10.6052/1000-0879-13-075
    摘要 ( 506 )   PDF (1886KB) ( 1745 )  

    观察流体流动现象,分析和研究超音速流场激波和膨胀波结构,对学生掌握流体力学理论知识和流动机理研究有较大帮助,因此,利用纹影技术开展流体力学研究创新性实践教学活动具有十分重要的意义. 通过让学生选择和设计纹影仪光源,设计和制作不同彩色刀口拍摄彩色纹影图及研究和探索提高纹影图像灵敏度和清晰度的技巧,有助于提高学生综合运用知识解决问题的能力,提高学生的动手能力,培养创新意识和研究探索精神.

    专题综述
    耳听力系统生物力学研究进展
    姚文娟, 陈懿强, 叶志明, 黄新生, 马剑威, 罗伯特
    力学与实践. 2013, 35(6):  1-10.  doi:10.6052/1000-0879-13-069
    摘要 ( 1140 )   PDF (3086KB) ( 1234 )  

    耳是人体重要的听觉器官. 人耳是一个典型的在声波激励下的传导振动,继而将振动转变成听神经纤维的脉冲发放结构. 建立完整有效的人耳结构生物力学模型,研究它的生物动力学行为,有助于我们认识和分析人耳的传音及感音机理,研究人耳病理状态下和手术后的传声及感音机制的变化,进一步为研究相关临床疾病的生物力学机制提供理论依据. 本文总结了人耳听力系统生物力学模型及临床应用的研究进展,并展望了今后的研究工作.

    力学纵横
    力学与实践. 2013, 35(6):  110-112. 
    摘要 ( 275 )   PDF (1891KB) ( 1050 )  

    碌碡在江苏兴化专指侧面开有直槽的圆柱形石磙,用于稻麦的脱粒和蒲叶的碾压. 石槽开凿极大地增加了碌碡制作时间,但能够提高掼把、碾场的脱粒效率,减小软蒲时的滚动阻力,而棱条尺度与土基的强度协调.

    教育研究
    力学与实践. 2013, 35(6):  84-87.  doi:10.6052/1000-0879-13-176
    摘要 ( 508 )   PDF (1492KB) ( 1086 )  

    平面体系几何组成分析是结构力学的重要基础. 本文从广义三角形规则出发,提出了由“数字”引导进行平面体系几何组成分析的新思路,同时结合现有的分析方法归纳出更加完善的分析步骤,解决了初学者选择刚片、链杆以及铰时无从下手的难题.

    力学纵横
    力学与实践. 2013, 35(6):  97-99. 
    摘要 ( 615 )   PDF (348KB) ( 1328 )  

    阿尔文以他深刻的洞察力和敏锐的物理直觉改变了我们对宇宙的传统看法,他一系列开创性的工作使得磁流体力学真正成为现代物理学的一个重要分支. 简单介绍了阿尔文的主要学术成就以及学术遭遇,并对其辉煌成就、学术遭遇背后可能的原因做了简要分析.

    力学与实践. 2013, 35(6):  100-104. 
    摘要 ( 421 )   PDF (12117KB) ( 575 )  

    灵渠是秦人修建的大型水利工程,在历史上具有重要而深远的作用. 对灵渠进行了详细的分析,灵渠的选址、施工、各个结构的设置以及各结构的形制都非常科学、合理. 对这一伟大工程进行透彻的研究有助于对其进行无损维修以及在现代工程中借鉴思想和经验.

    应用研究
    力学与实践. 2013, 35(6):  44-48,37.  doi:10.6052/1000-0879-13-271
    摘要 ( 654 )   PDF (3974KB) ( 989 )  

    吊机是海洋钻井平台的关键设备,为确保整套系统的安全运行,研究桁架式吊臂在变幅平面内的结构力学性能. 考虑到桁架式吊臂的结构特点及构件性能退化等不确定因素,采用有限元方法,以承载杆件应力为修正指标考虑损伤的影响,建立了吊臂的三维数值模型,对变幅全过程进行了数值模拟和试验研究,结果表明:应用该方法可以比较真实地模拟出吊臂的变幅过程和结构力学性态,确定结构的薄弱部位,为吊装作业和吊臂结构的安全运行提供有价值的建议,适合工程应用.

    运输类飞机机身大开口结构加强方式理论研究
    苏雁飞, 谭申刚, 薛应举, 惠红军
    力学与实践. 2013, 35(6):  59-64.  doi:10.6052/1000-0879-13-014
    摘要 ( 362 )   PDF (2296KB) ( 831 )  

    为了对运输类飞机机身大开口结构进行加强,满足刚度连续变形协调的设计要求,本文对机身大开口结构和完整机身结构的刚度进行了深入研究,首先简化了计算模型,对刚度进行了计算,提出了刚度比的定义,得出刚度比与大开口角度、机身半径、蒙皮厚度以及边梁面积之间的关系表达式,得到运输类飞机机身大开口结构加强的原则和方法,在型号上成功得到了应用,用于指导初期的结构设计.

    逆K型管节点应力集中系数研究
    曹宇光, 张士华, 田海庆, 蒙占彬
    力学与实践. 2013, 35(6):  30-37.  doi:10.6052/1000-0879-13-199
    摘要 ( 389 )   PDF (7325KB) ( 936 )  

    逆K 型管节点广泛应用于海洋平台,其强度是平台结构安全评估的重要课题. 基于ANSYS 软件,应用分区域网格划分法,建立含焊缝的逆K 型管节点有限元模型,分别计算了在轴向载荷、平面内弯矩和平面外弯矩作用下焊缝周围热点应力的分布情况. 通过对105 组逆K 型管节点模型进行分析,获得了其在3 种基本载荷作用下沿焊缝的应力集中系数(stress concentration fctor,SCF),并对主管和支管的SCF 分别进行研究,得出了几何参数对主管和支管的SCF 及极值位置的影响规律.

    三轴压缩下煤样的声发射及分形特征研究
    高保彬, 李回贵, 于水军, 李林
    力学与实践. 2013, 35(6):  49-54,64.  doi:10.6052/1000-0879-13-240
    摘要 ( 646 )   PDF (5393KB) ( 1262 )  

    为了研究煤样在不同围压下的声发射及分形特征,利用RMT-150C 型岩石力学伺服试验系统和CDAE-1 型声发射检测仪对煤样试样在不同围压(5MPa,10MPa,15MPa) 进行了实验研究. 对煤样试样的声发射计数和累计计数以及声发射序列的分形特征进行了对比研究. 研究结果表明:不同围压下煤样的声发射特性具有一定的差异性,围压越高前兆信息越明显. 不同围压下煤样都具有分形特征,随着围压的增大,分形特征有所增强. 煤样在失稳破坏过程中声发射序列的分形维值都会出现一个波动-上升-突降的过程,提出可以作为煤样体失稳破坏的前兆信息.

    目录
    力学与实践. 2013, 35(6):  0-0. 
    摘要 ( 194 )   PDF (145KB) ( 282 )  
    专题综述
    气泡高速摄影和载荷测试技术综述
    倪宝玉, 张阿漫
    力学与实践. 2013, 35(6):  11-18.  doi:10.6052/1000-0879-13-435
    摘要 ( 596 )   PDF (2504KB) ( 1095 )  

    气泡运动学和动力学一直为流体力学研究热点之一. 近年来,高速摄影技术和气泡载荷测试设备发展迅速,为人们研究气泡行为和载荷分析提供了强有力的支持. 本文综述高速摄影和载荷测试技术在气泡动力学中的应用与发展. 首先,简要回顾气泡现象的成因和分类;其次,详述高速摄影技术在捕获气泡形态中的应用;再次,回顾和讨论了气泡载荷测试设备以及试验手段的发展;最后,在上述基础上提出了一些尚需进一步完善的问题.

    应用研究
    力学与实践. 2013, 35(6):  19-23.  doi:10.6052/1000-0879-13-137
    摘要 ( 506 )   PDF (1508KB) ( 1158 )  

    发展了基于无网格方法的激波诱导燃烧流场数值模拟算法. 该算法采用二维多组分Euler方程,在点云离散的基础上采用曲面逼近计算空间导数,引入多组分HLLC (Harten-Lax-van Leer-contact) 格式计算无黏通量,运用四阶Runge-Kutta 法进行时间显式推进,化学动力学采用有限速率反应模型. 对不同预混气体中的激波诱导燃烧流场进行了数值模拟,结果同相关文献吻合较好,验证了算法的正确性.

    管道壁面修饰减阻机理的数值模拟
    杨小锋, 陈艳燕
    力学与实践. 2013, 35(6):  24-29.  doi:10.6052/1000-0879-13-108
    摘要 ( 423 )   PDF (2229KB) ( 882 )  

    用加入近邻相互作用势的格子玻尔兹曼方法模拟了表面修饰了去润湿性颗粒的二维管道内流体的流动. 结果显示,管壁的粗糙度、修饰颗粒的润湿性、管内压强以及管内流体黏滞性等都是影响管内流体流速的因素. 在一定压强下,管壁修饰疏水性的颗粒可以明显减小阻力,模拟结果也解释了开采地下油藏时存在启动压力梯度的原因.

    基于可靠度的油罐拱顶稳定性分析
    何旺, 刘丽川, 李华南, 谢刚
    力学与实践. 2013, 35(6):  38-43.  doi:10.6052/1000-0879-13-129
    摘要 ( 460 )   PDF (3170KB) ( 827 )  

    根据加肋拱顶稳定性校核公式,应用结构可靠度理论,建立了油罐拱顶可靠性分析模型,对拱顶稳定性进行分析计算,以确定油罐拱顶的使用安全性. 运用最小距离法和有限差分法对该模型的可靠度进行求解.结合工程实例,分析了顶板自支承作用、肋板的加强作用在外载荷作用下对拱顶可靠指标的影响规律,拟合出可靠指标与拱顶各参数间数值关系. 通过对现役油罐拱顶稳定性进行可靠性评定,验证了该模型在现役条件下分析拱顶稳定性的可行性.

    压缩机转子弯曲振动的可靠性灵敏度研究
    吕春梅, 张义民, 刘宇, 杜永英, 周娜
    力学与实践. 2013, 35(6):  65-69.  doi:10.6052/1000-0879-13-279
    摘要 ( 524 )   PDF (704KB) ( 460 )  

    以转子系统H858 型离心式压缩机为研究对象,利用MSC.Patran&Nastran 软件对该转子系统弯曲振动情况下的固有频率进行分析,定义了系统振动问题的频率可靠性模式,并以此为基础,应用随机摄动技术、可靠性理论和灵敏度方法,推导出参数为正态随机变量时频率可靠性灵敏度的计算公式,并应用于转子系统弯曲振动情况下的频率可靠性灵敏度研究中,同时将理论分析结果与基于Nessus软件的有限元分析结果进行比较,进一步验证了所提方法的有效性.

    单箱双室箱梁的剪力滞效应分析
    雒敏, 蔺鹏臻, 孙理想
    力学与实践. 2013, 35(6):  70-74.  doi:10.6052/1000-0879-13-259
    摘要 ( 671 )   PDF (1417KB) ( 797 )  

    针对单箱双室箱梁,考虑各翼板间剪力滞翘曲的差异,并结合全截面轴力自平衡条件,定义了箱梁各翼板的剪滞翘曲位移函数. 利用最小势能原理,建立了双室箱梁考虑剪力滞效应的控制微分方程. 对一典型的单箱双室简支箱梁,利用空间板壳数值方法和本文解析解方法,研究了满跨均布载荷和跨中集中力作用下截面的剪力滞分布规律. 结果表明,本文提出的剪力滞翘曲位移模式能够反映双室箱梁各翼板间剪力滞翘曲的差异,本文解析解与有限元数值解吻合良好. 双室箱梁中腹板部位顶、底板处的剪力滞效应与边腹板部位有一定差异,对算例结构,中腹板部位的顶、底板应力小于边腹板部位的应力.

    教育研究
    力学与实践. 2013, 35(6):  77-79.  doi:10.6052/1000-0879-12-317
    摘要 ( 415 )   PDF (522KB) ( 736 )  

    对于具有双对称截面的单室闭口等壁厚薄壁杆件,本文基于平面假设和经典薄壁杆件理论,通过引入主静矩的概念,从纯数学角度推导出该类型截面斜弯曲时的剪力流符合叠加原理,为简化剪应力的计算和讨论其影响提供了新方法.

    力学与实践. 2013, 35(6):  95-96,69.  doi:10.6052/1000-0879-11-450
    摘要 ( 379 )   PDF (445KB) ( 680 )  

    本文介绍了改革本科力学实验教学方法,在常规的教学实验中启迪学生的创新意识,培养学生在实验实践过程中善于发现问题的创新思维,并举例阐述了具体做法和实际效果.

    力学纵横
    力学与实践. 2013, 35(6):  105-106. 
    摘要 ( 389 )   PDF (272KB) ( 581 )  

    1588 年伽利略在佛罗伦萨学院做了两场学术演讲,这些演讲主要是关于《神曲》中炼狱图形的构想. 从中可以看出伽利略在当时就已经意识到自然不是比例缩放不变的,而且在随后的兵工厂建设项目、《水中浮体》著作以及给友人的信件中,伽利略都有关于比例缩放问题的想法和应用实例. 这引导着他在后续的工作中逐渐形成了比例缩放的思想,并在力学名著《两门新科学》这本著作中最终呈现出来.

    力学与实践. 2013, 35(6):  107-110. 
    摘要 ( 406 )   PDF (4555KB) ( 1375 )  

    介绍了流体中掺杂的微小悬浮颗粒对人类健康和工程技术的影响,同时介绍了利用流体中微小悬浮颗粒增强混合,加快反应速度,提高传热效率等工程应用,最后介绍了利用流体中微小悬浮颗粒的跟随性和激光多普勒效应测量流体流动速度的激光多普勒测速技术(laser Doppler velocime-try,LDV)和粒子图像测速技术(particle image velocime-try,PIV).