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本期目录
2015年 第37卷 第1期 刊出日期:2015-02-15
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    教育研究
    虚位移投影的一种计算方法
    薛艳霞, 苏振超
    力学与实践. 2015, 37(1):  129-132,141.  doi:10.6052/1000-0879-13-428
    摘要 ( 555 )   PDF (1103KB) ( 636 )  

    讨论了一点的虚位移在沿2 个方向(平面问题)或3个方向(空间问题)的投影已知的情况下,如何确定该点虚位移在其他方向的投影问题,分别推导出了相应的计算公式,并给出了应用实例.

    力学纵横
    自行车的学问
    武际可
    力学与实践. 2015, 37(1):  142-145.  doi:10.6052/1000-0879-14-058
    摘要 ( 525 )   PDF (2490KB) ( 1276 )  

    概略介绍了关于自行车文献研究的过程以及各种研究的结果.

    应用研究
    真三轴应力状态下岩石损伤本构模型
    张慧梅, 谢祥妙, 张蒙军, 杨更社
    力学与实践. 2015, 37(1):  75-78.  doi:10.6052/1000-0879-13-517
    摘要 ( 416 )   PDF (442KB) ( 738 )  

    从岩石微元破坏服从Weibull 随机分布的特点出发,建立了真三轴应力状态下岩石损伤软化统计本构关系;根据应力应变关系的几何条件,建立了本构模型参数与岩石变形过程中应力应变曲线特征参量的理论关系,从而增强了模型的适应性;最后通过试验实测数据验证了模型的合理性.

    系留气球球体结构纵向刚度研究
    何巍, 肖鹏, 胡小金, 任三元
    力学与实践. 2015, 37(1):  64-69.  doi:10.6052/1000-0879-14-111
    摘要 ( 321 )   PDF (1718KB) ( 720 )  

    针对系留气球球体结构为充气膜结构的特点,对系留气球球体结构纵向刚度做了系统的分析. 首先通过理论分析,得出了系留气球球体结构在纵向集中载荷作用下的位移比例系数n 以及内部超压p,进而推导出了系留气球球体结构纵向刚度的理论公式;然后分别利用有限元方法以及1:8 缩比模型的试验验证了理论分析的正确性. 通过该研究得到的充气膜结构刚度的理论计算方法可为相关浮空器锚泊载荷的计算提供支持.

    力学与实践. 2015, 37(1):  70-74.  doi:10.6052/1000-0879-14-196
    摘要 ( 375 )   PDF (1556KB) ( 874 )  

    为了对大型客机襟翼滑轨进行布置,满足刚度连续变形协调的设计要求,该文阐述了襟翼的结构及受力形式,对襟翼进行合理的工程简化,确定了支点形式,依据结构力学基本理论对襟翼刚度进行计算和拟合,基于襟翼受载变形协调,建立优化模型,提出了一种双支点襟翼支点的位置优化方法,该方法对其他悬挂式或支撑式活动舵面的支点位置确定提供了有益的参考.

    力学与实践. 2015, 37(1):  79-85.  doi:10.6052/1000-0879-14-031
    摘要 ( 311 )   PDF (1393KB) ( 573 )  

    为了准确分析T 形曲梁的静力学特性,该文考虑了剪滞翘曲应力自平衡条件、剪力滞后和剪切变形等因素的影响. 同时为了更好地反映T 形曲梁翼板的位移变化,4 个广义位移函数被引入,分析中以能量变分原理为基础建立了T 形曲梁静力学特性的控制微分方程和自然边界条件. 算例中,分析了剪滞翘曲应力自平衡条件、不同载荷形式和曲梁半径R 等因素对T 形曲梁静力学特性的影响,该文解析解与有限元数值解吻合更好,说明了该文方法的有效性.

    目录
    力学与实践. 2015, 37(1):  0-0. 
    摘要 ( 209 )   PDF (132KB) ( 342 )  
    专题综述
    多孔金属及其夹芯结构力学性能的研究进展
    敬霖, 王志华, 赵隆茂
    力学与实践. 2015, 37(1):  1-24,48.  doi:10.6052/1000-0879-14-180
    摘要 ( 1147 )   PDF (4725KB) ( 1897 )  

    高孔隙率多孔金属及其夹芯复合结构是一种物理功能与结构一体化的新型、轻质高强材料/结构,具有高比强度、高比刚度和优良的吸能和缓冲性能等多种功能,引起了学术界和工程界众多研究者的极大关注. 本文概述了轻质多孔金属及其夹芯结构的制备方法、多功能特性及其应用,介绍了多孔金属夹芯结构元件(梁、板、壳)遭受准静态和动态冲击载荷下的理论、实验和模拟方面的国内外研究现状,分析和讨论了多孔金属及其夹芯结构力学行为研究中的研究手段和基本问题,重点关注了多孔金属夹芯结构的变形/失效、动态响应和能量吸收.

    力学与实践. 2015, 37(1):  25-32.  doi:10.6052/1000-0879-14-081
    摘要 ( 278 )   PDF (589KB) ( 646 )  

    加卸载响应比理论在非线性系统稳定性预测研究中已取得了长足的进展. 在分析加卸载响应比理论内涵的基础上,对加卸载响应比理论自身及其在地震和滑坡预测领域的研究现状进行综述,总结了其在应用中存在的不足之处,指出加卸载响应比理论研究与应用的发展趋势. 并就该理论的两个新进展进行分析,对促进该理论的发展具有一定的参考和借鉴意义.

    力学与实践. 2015, 37(1):  33-39,63.  doi:10.6052/1000-0879-14-131
    摘要 ( 349 )   PDF (1473KB) ( 546 )  

    较全面总结了纤维增强聚合物约束混凝土的本构模型最新进展,分析了各类模型的理论基础、特点、存在的问题,探讨了纤维增强聚合物约束混凝土轴压强度与变形规律、破坏机制等,总结了影响本构模型的主要影响因素,如约束应力的计算、纤维增强聚合物实际破坏应变值等,为今后对本构模型比较分析提供了基本框架.

    混凝土疲劳分析方法综述
    丁兆东, 李杰
    力学与实践. 2015, 37(1):  40-48.  doi:10.6052/1000-0879-14-167
    摘要 ( 876 )   PDF (768KB) ( 1653 )  

    从探究物理机制的视角对混凝土疲劳研究进行了逻辑上的梳理,表明既有研究可分为3 类主要模型:基于疲劳试验分析的现象学模型、基于断裂力学的疲劳裂纹扩展模型和基于损伤力学的疲劳损伤演化模型. 通过解析具有典型性的研究,论述了不同类型研究的特点. 进而,从还原论的角度出发,阐明了速率过程理论可以作为解释混凝土材料疲劳损伤演化的物理基础. 注意到疲劳试验结果所表现出的显著随机性,阐述了应以物理随机系统思想研究混凝土疲劳问题的观点.

    应用研究
    有限推力多小行星探测轨迹优化
    黄岸毅, 车征, 黄普, 李军锋, 路毅, 李恒年
    力学与实践. 2015, 37(1):  49-55.  doi:10.6052/1000-0879-14-392
    摘要 ( 338 )   PDF (2297KB) ( 789 )  

    针对任务时长与燃料存在限制的多颗小行星之间顺序探测轨迹优化问题,利用极小值原理,建立了整个探测区间的最优控制问题并使用同伦算法进行求解. 其中将目标飞越、交会等约束作为内点约束,特别地对交会后停留一定时间的约束进行了转换处理,使其成为与交会约束类似的形式;并给出了考虑起始时间可滑动的情形的最优条件. 结果表明,该算法可快速得到整体最优的探测轨迹,可应用于小行星多目标探测的任务设计与轨迹规划中.

    小长径比弹丸加装大展弦比尾翼的气动特性研究
    张涪, 阮文俊, 王浩, 林长津, 朱晨光
    力学与实践. 2015, 37(1):  56-63.  doi:10.6052/1000-0879-14-189
    摘要 ( 405 )   PDF (11488KB) ( 467 )  

    为了提高小长径比弹丸射击质量,设计了一种大展弦比张开式尾翼,采用AUSM+格式、SST(shearstress transport)湍流模型和隐式算法(lower-upper symmetric Gauss-Seidel implicit method, LU-SGS),求解三维RANS 方程,对前体形状完全相同,不同展弦比的3 种尾翼弹进行了数值模拟,得到了三者在马赫数1.5~3.5 下的气动力特性的差异,分析其原因,并给出了不同展弦比张开式尾翼的适用范围. 计算结果表明:C型弹的升阻比较B 型弹在1.5 马赫数区域附近增加了7% 以上,当马赫数达到2.5 以上时,A 型弹的升阻比大于B 型弹和C 型弹,在3.5 马赫数区域附近A 型弹的升阻比较B 型弹增加了5.4% 以上. 3 种弹丸的俯仰力矩系数随着马赫数的增大而负向减少,且减少的趋势随着展弦比的增加而增大. A 型弹、B 型弹、C 型弹的静稳定裕度的变化范围分别为4%~20.3%,8.5%~23.2%,11.4%~25.6%.

    纯弯曲下薄壁圆柱壳屈曲的非线性分析
    欧晓林, 顾建祖, 李龙元, 骆英, 李康, 虞波
    力学与实践. 2015, 37(1):  86-90,78.  doi:10.6052/1000-0879-14-089
    摘要 ( 492 )   PDF (807KB) ( 954 )  

    为解决薄壁圆柱壳在纯弯曲下由于横截面的椭圆化而引起的屈曲几何非线性问题. 基本假设是改良的Brazier 简单理论,把圆柱壳的纯弯曲变形简化成一个两阶段的过程,分别求得纵向弯曲变形应变能和横截面变形应变能,然后利用最小势能原理求出作用力矩与杆端旋转角度的关系,最后分析可知:壳体长度参数越小,对应的圆柱壳壁越薄,非线性的影响越大;剪力大小参数越小,边界条件对椭圆化变形影响越小,非线性的影响越大.

    力学与实践. 2015, 37(1):  91-94.  doi:10.6052/1000-0879-14-118
    摘要 ( 420 )   PDF (344KB) ( 760 )  

    基于双参数弹性基础模型,研究了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲问题. 首先,基于能量法与变分原理,给出了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲控制方程,并得到了梯度弹性基础刚度系数K1K2的计算式;进而,通过将位移函数采用三角函数展开的方法,给出了单向压缩载荷作用下、四边简支正交异性弹性基础板屈曲载荷的计算式;在算例中,通过将该文的解退化到单纯的正交异性板,并与经典弹性解比较,证明了理论的正确性;最后,求解了弹性模量在厚度方向上呈幂律分布的梯度基础上的薄板屈曲问题,分析了基础上下表层材料弹性模量比与体积分数指数对屈曲载荷的影响.

    功能梯度环形截面梁的横向自由振动
    刘艳庄, 王忠民, 曹升虎
    力学与实践. 2015, 37(1):  95-99.  doi:10.6052/1000-0879-14-144
    摘要 ( 405 )   PDF (1285KB) ( 819 )  

    对功能梯度材料制成的环形截面梁,假设材料的物性参数沿壁厚方向按幂率变化,基于Lagrange函数和Hamilton 原理,建立了该梁横向自由振动的Hamilton 对偶方程组. 采用辛方法求解了Hamilton 矩阵的辛本征问题,得到了简支、两端固定、悬臂和左端固定右端铰支4 种约束的FGM(functionally gradedmaterials)环形截面梁的固有频率和振型函数. 算例给出了这4 种约束的FGM 环形截面梁前8 阶无量纲固有频率随材料体积分数的变化规律,分析了材料体积分数对FGM 环形截面梁固有频率的影响.

    车用发动机自动张紧器静态力学特性实测分析
    曾祥坤, 陈链, 喻菲菲, 王小莉
    力学与实践. 2015, 37(1):  100-103,94.  doi:10.6052/1000-0879-14-169
    摘要 ( 345 )   PDF (1990KB) ( 779 )  

    自动张紧器是发动机前端附件驱动系统(front and accessory drive, FEAD)中,用于减小张紧轮两侧带段张力波动和带段横向振动位移的主要零部件之一. 张紧器的静态力学特性的评价参数包括张紧器的静刚度、初始扭矩和阻尼系数. 介绍了张紧器力-位移曲线的实验方法,以及张紧器扭矩-角位移曲线、性能评价参数的求解方法. 张紧器静态力学特性实测数据,为FEAD 系统静态、动态特性计算提供数据基础. 实验方法为类似旋转运动件的扭转静刚度测试提供参考.

    力学与实践. 2015, 37(1):  104-108.  doi:10.6052/1000-0879-14-194
    摘要 ( 424 )   PDF (317KB) ( 531 )  

    讨论了由伍德瓦迪亚(Udwadia)和卡拉巴(Kalaba)提出的针对一般非理想系统的动力学方程,并对理想及非理想约束力的表达式进行了修改. 修改后的表达式有更清晰的物理意义且显示了同物理定律相适应的理想约束力及非理想约束力之间的耦合效应. 例子中分别采用经典的刚体动力学方法、伍德瓦迪亚-卡拉巴方法及修改后的伍德瓦迪亚-卡拉巴方法进行了对比研究,证实了对方程修改的意义.

    力学与实践. 2015, 37(1):  109-112.  doi:10.6052/1000-0879-13-503
    摘要 ( 316 )   PDF (357KB) ( 556 )  

    采用Laplace 变换及奇异函数研究了受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动问题. 推导出受压构件支承在受弯构件上钢结构的受压构件及受弯构件的振型函数,利用支承处连续条件得到了受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动频率特征方程. 通过算例分析,得到了随着轴向压力的增大,受压构件支承在受弯构件上钢结构的固有振动频率也增大的结论.

    教育研究
    力学教育的前世今生
    周宏伟
    力学与实践. 2015, 37(1):  113-116.  doi:10.6052/1000-0879-14-217
    摘要 ( 422 )   PDF (380KB) ( 819 )  

    从现代力学教育体系的形成以及力学教育思想包含的要素入手,简要回顾了力学教材的发展过程,探讨了力学教育家的教育思想,并指出重基础是力学教育思想的核心.

    力学与实践. 2015, 37(1):  117-119.  doi:10.6052/1000-0879-14-003
    摘要 ( 415 )   PDF (298KB) ( 1630 )  

    基于教育目标分类学的思维过程分层次理论,结合工程力学的课程特点,针对该课程的情感培养以及基于该课程的创新意识引导和培养提出了教学实施方案. 强调了在课堂教学中对学生分析、综合和评价能力的培养以及专业知识的更新,从而达到培养创新人才的目标.

    力学与实践. 2015, 37(1):  119-122.  doi:10.6052/1000-0879-14-043
    摘要 ( 536 )   PDF (312KB) ( 1048 )  

    不可压缩流体是流体力学的一个重要基本概念,但在流体力学教学的过程中,不可压缩流体与不可压缩均质流体这两个概念经常被混淆,在一些流体力学的教科书中,这两个概念也常被混为一谈,其关键是对物质(随体)导数这个概念理解不正确. 本文对不可压缩流体与不可压缩均质流体这两个重要的流体力学概念进行了辨析,并以此为切入点,介绍了如何理解物质(随体)导数、时间导数、空间导数等概念的区别与关系,澄清了一些教科书中的错误论述.

    力学与实践. 2015, 37(1):  122-125.  doi:10.6052/1000-0879-14-055
    摘要 ( 335 )   PDF (1351KB) ( 724 )  

    论述了具有中心惯性主轴的物体由于安装误差与转轴出现偏角,在计算动约束力时,必须要强调转动刚体轴向厚度对其有影响,给出了计算过程中可以忽略的条件,阐明了与偏角有关的惯性积的计算方法,并以几种特殊形状的物体为例,得到了由于尺寸比例的改变所引起的惯性积的变化规律. 所得结果对达朗贝尔原理教学至关重要,在工程应用中也有重要的意义.

    力学与实践. 2015, 37(1):  125-128.  doi:10.6052/1000-0879-13-542
    摘要 ( 474 )   PDF (469KB) ( 631 )  

    从理想完整约束变质量系统的拉格朗日方程出发,导出了这种系统的哈密顿正则方程.从理想约束系统动力学普遍方程出发,导出了理想约束变质量系统哈密顿原理.

    分层湍流实验平台及在创新教学实践中的应用
    邱翔, 黄永祥, 周全, 卢志明, 刘宇陆
    力学与实践. 2015, 37(1):  133-138.  doi:10.6052/1000-0879-14-171
    摘要 ( 315 )   PDF (7696KB) ( 1014 )  

    介绍了上海大学上海市应用数学和力学研究所湍流与环境流体力学实验室分层湍流实验平台的建设,以及基于此科研平台进行的LIF(laser-induced fluorescence)流动显示、PIV(particle image velocimetry)流场测量和PDA(particle dynamic analyzer)单点测量等教学实验结果,最后对此平台在研究生创新实践教学过程中的应用过程进行了介绍. 将学科建设的高级实验仪器设备用于流体力学实验教学和人才培养,研学结合,使高水平实验服务于教学改革并提高教学质量,培养高质量创新型人才.

    流体力学课程教学中几个基本概念的教学方法
    陈庆光, 张明辉, 朱绪力, 张永超
    力学与实践. 2015, 37(1):  138-141.  doi:10.6052/1000-0879-14-184
    摘要 ( 543 )   PDF (309KB) ( 919 )  

    基于作者多年来在流体力学课程教学中的经验和体会,结合授课班级学生反馈回来的信息,对流体力学课程中关于流体质点与流体微团、连续介质假设、牛顿内摩擦定律、不可压缩流体等几个学生普遍反映抽象难懂的基本概念的教学方法进行了总结,希望对学生在学习这些内容时能够有所帮助,同时为其他教师在讲授流体力学课程时提供参考.

    力学纵横
    自稳定的无人自行车
    刘延柱
    力学与实践. 2015, 37(1):  146-148.  doi:10.6052/1000-0879-14-336
    摘要 ( 555 )   PDF (1064KB) ( 1298 )  

    叙述对自行车稳定性的各种理论的发展过程. 对一种特殊设计的所谓科伊曼自行车无人驾驶也能自行稳定的现象给出理论解释.

    稳定性漫谈
    陈立群
    力学与实践. 2015, 37(1):  148-151.  doi:10.6052/1000-0879-14-038
    摘要 ( 639 )   PDF (266KB) ( 939 )  

    通俗地介绍稳定性. 首先引入平衡稳定性的概念. 随后简介了平衡稳定性的判断方法. 接着引入了运动稳定性概念,并说明李雅普诺夫稳定性与庞卡莱轨道稳定性的区别. 最后简要提交与稳定性相关的一些学科方向.

    力学与实践. 2015, 37(1):  152-157. 
    摘要 ( 1788 )   PDF (151KB) ( 1734 )  
    力学与实践. 2015, 37(1):  158-160. 
    摘要 ( 242 )   PDF (113KB) ( 874 )