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2015年 第37卷 第2期 刊出日期:2015-04-15
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    教育研究
    力学与实践. 2015, 37(2):  243-244.  doi:10.6052/1000-0879-14-013
    摘要 ( 477 )   PDF (213KB) ( 575 )  

    研究自由质点相对于旋转地球的运动.导出了任意初始条件下自由质点相对于旋转地球运动方程的显式精确解.利用该精确解证明了自由落体偏东.所导出精确解略去地球自转速度高次项时与教材中用近似方法导出的一次近似解一致.

    力学与实践. 2015, 37(2):  245-248,244.  doi:10.6052/1000-0879-13-531
    摘要 ( 526 )   PDF (1730KB) ( 817 )  

    从能量释放率G的定义出发,用图解法,即能量图形面积法,分别对线弹性材料和非线性弹性材料,以及在固定位移,或固定载荷,或任意加载方式的情况下,推导出能量释放率的计算公式.证明不同加载方式下的非线性弹性材料的能量释放率,在用能量图形面积法极限求导时,其数值是一样的.

    应用研究
    基于剪切梁的地垒断层型矿震解析分析
    朱小景, 潘一山, 唐治, 王世娟
    力学与实践. 2015, 37(2):  182-188,213.  doi:10.6052/1000-0879-14-182
    摘要 ( 333 )   PDF (977KB) ( 670 )  

    为得到地垒组合型断层失稳诱发矿震的方式及断层影响区顶板平衡结构的解析解,将顶板简化为剪切梁模型进行分析.基于弹性剪切梁确定了顶板最大等效剪力位置和顶板初次垮落步距的计算公式.顶板等效剪力随着采空区跨度的增加而增加,达到顶板极限值时发生初次来压,顶板断裂位置出现在煤层内部.用弹塑性剪切梁模型分析存在地垒断层的采场顶板初次来压和周期来压,当最大等效剪力达到断层剪切极限时,断层错动,释放能量,发生矿震.

    教育研究
    定性定量速画超静定结构的弯矩图
    王树范, 常伏德
    力学与实践. 2015, 37(2):  255-257.  doi:10.6052/1000-0879-14-087
    摘要 ( 1151 )   PDF (515KB) ( 2181 )  

    绘制超静定结构的弯矩图形,是土木类专业的主要内容.掌握快速绘制弯矩图的方法,对于土木工程师进行结构的受力分析、计算、校核和检验以及参加注册工程师的考试,都有着非常重要的意义.该文是在多年理论教学与工程实践的基础上,对传统的速画弯矩图的方法进行了总结,归纳出一些进一步提高速画弯矩图的方法.算例表明这些方法简化了超静定结构弯矩图的绘制过程,将其应用于教学,有利于学生对超静定结构的深入理解.

    力学纵横
    第六届全国空间轨道设计竞赛(题目甲)总结
    路毅, 车征, 李恒年, 黄普, 李军锋, 黄岸毅, 李济生
    力学与实践. 2015, 37(2):  276-281.  doi:10.6052/1000-0879-14-394
    摘要 ( 740 )   PDF (3714KB) ( 866 )  

    对第六届全国空间轨道设计竞赛(题目甲)的题目和各个团队的解题情况进行了总结.包括竞赛题目任务概述、题目总结与竞赛结果、冠亚军团队的解法简介,以及从本次竞赛解题中得到的启示.

    第六届全国空间轨道设计竞赛(题目乙)总结
    李军锋, 车征, 李恒年, 路毅, 黄普, 黄岸毅, 李济生
    力学与实践. 2015, 37(2):  282-286.  doi:10.6052/1000-0879-14-395
    摘要 ( 369 )   PDF (2530KB) ( 830 )  

    对第六届全国空间轨道设计竞赛(题目乙)的题目和各个团队的解题情况进行了总结.包括竞赛题目任务概述、题目总结与竞赛结果、各团队的解法简介,以及从本次竞赛解题中得到的启示.

    目录
    . 2015, 37(2):  0-0. 
    摘要 ( 245 )   PDF (134KB) ( 314 )  
    专题综述
    桥梁安全监测最新研究进展与思考
    马宏伟, 聂振华
    力学与实践. 2015, 37(2):  161-170,181.  doi:10.6052/1000-0879-14-106
    摘要 ( 852 )   PDF (1035KB) ( 1022 )  

    分析和总结了桥梁损伤检测方法和安全监测技术的发展状况,并对现有方法进行分类.分析了现有方法在研究与工程应用过程中存在的5个主要问题和挑战.深入探讨当前发展的热点研究问题,同时对下一步的研究工作提出了相关建议和方向,提出基于大数据分析的桥梁安全监测思想,希望能对今后的研究工作有所启发.

    . 2015, 37(2):  171-181.  doi:10.6052/1000-0879-14-110
    摘要 ( 549 )   PDF (466KB) ( 1239 )  
    复杂结构动力模型降阶是结构动力分析中的一项关键技术.总结了复杂结构模型动力分析中常用到的多种模型降阶方法,分析和比较了各种方法的特点,并对今后的可研究方向提出了一些建议.
    应用研究
    综放采场来压阶段支架载荷的计算
    刘金海, 姜福兴, 朱斯陶
    . 2015, 37(2):  189-192.  doi:10.6052/1000-0879-14-170
    摘要 ( 361 )   PDF (955KB) ( 461 )  
    基于综放采场支架围岩关系,建立了综放采场来压阶段支架载荷计算模型,引入三铰拱平衡原理推导出来压阶段支架冲击载荷的计算公式.以山东某矿1306综放工作面为例,应用上述模型和公式,得到来压阶段支架冲击载荷为7.19MN,支架载荷为13.3MN,与实测结果13.11MN基本一致,验证了计算模型的有效性,从而为综放采场来压阶段支架载荷计算和支架选型提供了理论依据.
    新型让压锚杆作用机理研究
    郭永建, 姜飞, 周浩, 项小珍
    . 2015, 37(2):  193-196,237.  doi:10.6052/1000-0879-14-210
    摘要 ( 361 )   PDF (1767KB) ( 764 )  
    软岩大变形工程存在因开挖卸荷导致较大的应力释放,在工程施工过程中将会产生较大变形的特点,如沿用传统的锚杆进行支护,岩体的大变形所产生的过大拉力将会造成锚杆的拉断破坏.针对软岩大变形工程存在的该类问题,介绍了一种新型的端部具有让压装置的新型压力分散型让压锚杆,并对该让压锚杆的作用机理和力学行为进行分析,得出锚固体的作用机理与传统压力分散型锚杆相比分为3个阶段,并通过试验的方式确定了该让压锚杆的让压力.这种新型让压锚杆在将锚固体压力分散的同时,实现大变形的让压,适宜在大变形工程中进行应用.
    . 2015, 37(2):  197-204.  doi:10.6052/1000-0879-14-164
    摘要 ( 407 )   PDF (1147KB) ( 630 )  
    选取n次轴对称葵花型索穹顶结构的1/n,将空间轴对称结构等效为一次超静定平面桁架结构.给出了葵花型索穹顶结构撑杆不在同一径向上的内力和位移处理方法,推导了力法求解约束力的计算公式,提出了小变形时各点位移计算的位移传递矩阵和计算公式.最后,通过一个算例介绍了该方法的计算过程并与有限元计算结果进行了比较,内力和位移误差均在工程设计要求内,验证了方法的正确性和准确性.
    悬挂式偏心欹器的分析与制作
    许健, 汪敏, 戚晓利, 邬宗鹏
    . 2015, 37(2):  205-209.  doi:10.6052/1000-0879-14-077
    摘要 ( 918 )   PDF (3813KB) ( 977 )  
    为制作出结构简单、易于加工的欹器,设计了一种悬挂式偏心的方案.使用MATLAB和Pro/E软件分别建立了数学模型与三维实体模型,对欹器的重心位置变化进行了仿真,在此基础上提出可行悬挂区域的概念,同时分析了若干重要结构参数对悬挂区域面积大小的影响,从机械制造的角度对欹器进行了设计和参数优化,采用机械加工方法加工出实物,并通过注水试验达到预期效果.
    吊篮悬挂机构的力学分析
    李依伦, 陈伟民
    . 2015, 37(2):  210-213.  doi:10.6052/1000-0879-14-102
    摘要 ( 670 )   PDF (16070KB) ( 424 )  
    高处作业吊篮是一种高层建筑外墙装修施工的设备,吊篮悬挂机构是架设在高层建筑顶面,通过钢丝绳承受悬吊平台、额定载荷的钢结构架.该文通过吊篮悬挂机构的力学分析,基于一个非常简单的组合杆件展示了杠杆平衡、杆件强度合理设计、安全性评估等多方面内容.这种在日常生活中随处可见的实例不仅可以作为基础力学教学的素材,更可成为学生课程设计极好的题目:培养学生认真观察、独立思考、综合运用相关知识分析与解决工程实际问题的能力.
    状态向量的扩展有限元方法研究
    徐建新, 曹旋, 卿光辉
    . 2015, 37(2):  214-217,226.  doi:10.6052/1000-0879-14-203
    摘要 ( 384 )   PDF (806KB) ( 536 )  
    利用哈密顿正则方程的半解析法计算单元位移场和应力场,可以得到精度比较高的解.但此半解析法在计算应力尖峰区域时,该区域要细化网格.当裂纹扩展时,又要重新生成刚度矩阵进行求解,导致求解效率降低.利用扩展有限元处理裂纹的不连续性,当裂纹扩展时可以避免网格的重构.为充分利用状态向量方程和扩展有限元的优势,该文将两者结合起来分析材料的断裂问题:计算应力强度因子和模拟裂纹扩展.最后通过算例分析,验证了该文提出方案的可行性.
    渐缩平板间的缓变流
    黄树新
    . 2015, 37(2):  218-222,231.  doi:10.6052/1000-0879-14-146
    摘要 ( 344 )   PDF (1659KB) ( 672 )  
    通过数值模拟方法探讨了渐缩平板间的不平行流动和缓变流的关系.分析了倾斜板的倾角对流动的影响.对采用EXP(CES)方式得到的数据,在板倾角为5.455°时不平行流动相对平行流动的偏差达1%,在13.26°时偏差达10%.这里取1%的偏差所对应的5.455°作为本文探讨的缓变流的临界角.最后讨论了数值模拟结果的合理性和可靠性.
    . 2015, 37(2):  223-226.  doi:10.6052/1000-0879-14-155
    摘要 ( 497 )   PDF (449KB) ( 747 )  
    骨组织具有适应变化力学环境的能力.通过分析骨组织适应力学环境的调控机制,吸纳工程强度设计准则思想,提出考虑载荷特性的骨重建力学调控机制,探讨载荷特性对力学激励的影响,对牙槽骨“张力区骨增生和压力区骨吸收”的现象进行分析和数值模拟.结果表明考虑载荷特性的骨重建力学调控机制是合理的,是骨重建力学调控机制理论的补充和完善.
    . 2015, 37(2):  227-231.  doi:10.6052/1000-0879-14-191
    摘要 ( 389 )   PDF (1181KB) ( 702 )  
    传统的四磁极磁测应力传感器不仅存在结构对称性差异,而且其难以保障检测输出信号零点值为零.引入标准补偿试件平衡待测试件的工况误差,实现环境变量的自动补偿;采取检测线圈同相串联接法,以线圈连接中间接点与电位器滑动点间的电压信号作输出,使零点值可调.实验结果表明,该方法实现了对电路零点值的准确调节,而且传感器的输出特性与理论推导结果呈线性吻合.因此,该传感器可以实现铁磁材料单向应力测试.
    酸碱度对冰块融化速率影响的实验研究
    王永岩, 杜希鹏, 孟祥瑞
    . 2015, 37(2):  232-237.  doi:10.6052/1000-0879-14-162
    摘要 ( 383 )   PDF (3333KB) ( 1051 )  
    冬季积雪、深部软岩巷道流变、高原冻土翻浆等现象给我们的日常生活和工程建设带来了极大的不便,这些现象都涉及到固体与流体之间的转化现象,因此材料固流转化理论研究具有重要的理论意义和应用价值.本文以酸碱度为自变量,通过冰块融化实验,研究了其对融冰速率的影响,结果显示,随着pH值的增加,冰的融化速率有先变慢后加快的趋势.通过数据分析,得出了酸碱度与融冰速率关系的经验公式,并用Fluent进行了数值仿真验证.
    教育研究
    力学与实践. 2015, 37(2):  238-242.  doi:10.6052/1000-0879-15-032
    摘要 ( 781 )   PDF (371KB) ( 1041 )  

    学习和研究分析力学多年,回过头来看,还是有不少问题值得商讨,如分析力学怎样定义,分析力学哪些概念是不可缺少的,Newton 力学与分析力学的关系等. 该文就分析力学的这些问题做一归纳并提出一些看法.

    基于能量变化过程分析弹性力学总势能
    黄耀英, 王润富, 李春光
    力学与实践. 2015, 37(2):  249-252.  doi:10.6052/1000-0879-14-207
    摘要 ( 633 )   PDF (278KB) ( 1123 )  

    当作用在弹性体上的外力的大小和方向在位移过程中均保持不变时,该弹性体定义的总势能的虚实常引起困惑.该文从能量变化过程角度对该外力作用下的弹性体进行了分析,认为该外力作用下的弹性体是一个从非平衡态到稳定平衡态的动态过程,在这个过程中应变势能、外力势能、动能和耗散能之间相互转换,当动能为零时,弹性体处于稳定平衡态,此时弹性体总势能达到最小值;由此认为,从真实状态和可能状态角度分析该外力作用下的弹性体时,总势能中应变势能和外力势能对应于可能应变和可能位移下的势能,但并不是虚势能.

    力学与实践. 2015, 37(2):  252-254.  doi:10.6052/1000-0879-14-045
    摘要 ( 854 )   PDF (408KB) ( 917 )  

    由于螺栓或销钉连接构件是一个静不定问题,相关材料力学教材把螺栓或销钉连接构件作为静定问题来处理,有时会导致螺栓或销钉连接构件的弯曲应力及螺栓或销钉剪力计算存在很大的计算误差.因此,按静不定问题来研究螺栓或销钉连接构件弯曲变形,推导出了螺栓或销钉连接构件的弯曲应力及螺栓或销钉剪力计算公式,对工程技术人员理解和掌握螺栓或销钉连接构件的弯曲应力及螺栓或销钉剪力计算有理论指导意义.

    结构力学虚拟仿真实验教学研究
    任伟杰, 李春林, 宋维源
    力学与实践. 2015, 37(2):  257-262.  doi:10.6052/1000-0879-13-511
    摘要 ( 532 )   PDF (6635KB) ( 1133 )  

    基于结构力学实验,应用Flash开发系统建立了结构力学实验的虚拟实验环境和虚拟实验物理的模型.通过将实验对象的数学模型引入到虚拟实验对象状态控制程序的方法,实现了对结构力学虚拟实验对象的实时判断和实际数据库的动态链接,使虚拟实验系统具有完好的交互性和实验现象、规律、实验结果的准确性.为加强实践教学环节提供了另一种实验教学的手段,为力学实验教学网络化提供了可视资源.

    教、学、用三方对力学基本概念重要性认可度的调查研究
    蒋文涛, 李亚兰, 柳楷, 龙涛, 王清远
    力学与实践. 2015, 37(2):  262-264.  doi:10.6052/1000-0879-14-017
    摘要 ( 415 )   PDF (815KB) ( 581 )  

    基础力学系列课程作为工科专业的技术性基础课程,如何适应和克服国家在本科教育教学方面提出的系列改革理念所突显的不足和矛盾,已成为课程组必须思考和面临的问题.基于课程改革的需要,该文采用问卷调查方式,进行了教、学、用三方对基础力学基本概念重要性认知程度的调查研究.结果发现:本科生人群对教学要求侧重点的把握不足;教师对课程体系要求和内容的理解上存在差异;显示了四川大学基础力学教学在基础教育与专业教育之间不同需求的矛盾.

    力学纵横
    力学与实践. 2015, 37(2):  265-269.  doi:10.6052/1000-0879-15-050
    摘要 ( 690 )   PDF (505KB) ( 583 )  

    介绍了李敏华院士历经国难艰苦求学以及毕生奉献塑性力学的经历.她在抗战期间随清华大学南迁至昆明西南联大,再漂洋过海到美国麻省理工学院(Massachusetts Insti-tude of Technology, MIT)攻读,在抚育两个幼子的情况下获得了博士学位,成为MIT工科的第一位女博士.她在美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics, NACA)的工作期间,以独特的构思解决了旋转盘强度问题,得到国际塑性力学界的关注.正当她与丈夫吴仲华在美国工作如日中天之时,他们冲破重重阻力于1954年回到了祖国.她积极投身到中国科学院力学研究所的筹建工作,为我国塑性力学的建立、发展和人才的培养倾注了毕生的心血.李敏华关心我国航空事业的发展,在航空发动机涡轮轴断裂故障处理的课题中,她认识到研究疲劳问题的重要性,尽管当时已经60高龄还毅然转行带领学生开始低周疲劳的科研工作.李敏华作为一位女科学家,她在处理科研工作与家庭事务的关系方面亦是我们学习的典范.

    贝壳I:科学与艺术珍品
    蒋持平, 柴慧
    力学与实践. 2015, 37(2):  270-272.  doi:10.6052/1000-0879-15-071
    摘要 ( 409 )   PDF (5697KB) ( 1159 )  

    介绍贝壳的艺术美和它带给人类的创造灵感,介绍贝壳在材料强韧化方面所创造的力学奇迹:利用95%左右的原始低强度碳酸钙,加上少量蛋白质和多糖有机胶,建造了精巧的分级嵌套微结构,使韧性比组分材料提高了3个数量级,成为超级生物材料.接下来将继续介绍分级嵌套微结构强韧化的力学机制、连接不同尺度微结构的矿物桥和人类在贝壳仿生方面的进展.

    孤立波与孤子
    唐少强
    力学与实践. 2015, 37(2):  272-276.  doi:10.6052/1000-0879-15-066
    摘要 ( 384 )   PDF (10935KB) ( 2050 )  

    简要介绍了孤立波和孤子研究中的一些关键过程,以及基本方程和研究方法.