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    2015年 第37卷 第4期    刊出日期:2015-08-15
    目录
    2015年37卷4期中英文目录
    2015, 37(4):  0-0. 
    摘要 ( 400 )   PDF (140KB) ( 375 )  
    相关文章 | 计量指标
    教育研究
    焊接工艺应力形成的可视化学习
    孙竣利, 罗银淼, 沈童, 李毅
    2015, 37(4):  535-538.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-117
    摘要 ( 674 )   PDF (3410KB) ( 886 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    通过热塑性塑料焊接与金属焊接热过程的相似性,选取聚碳酸酯作为塑料焊接的焊材,进行工艺应力产生与分布规律的可视化教学. 针对"模拟热气焊"和"火焰模拟压力焊" 两种不同的焊接模式,通过光弹性实验方法切实理解焊接工艺应力的产生机理,实现这一过程的教学可视化.

    基础力学课程组合式考核方式的探讨与实践
    顾铁凤, 王晓君, 韩志军
    2015, 37(4):  539-541.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-247
    摘要 ( 568 )   PDF (319KB) ( 732 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    构建科学合理的基础力学课程考核方式是教学改革的一项重要内容. 文章采用问卷调查及统计、归纳、平均的方法,提出了组合式课程考核方式. 学生可以自主选择或自由组合一套考核方式,考核成绩以相应的权重进行综合评价.经过部分专业试验性应用,文中给出了几个有特性的应用结果. 这种考核方式提高了学生的求知欲望,拓宽了其学习知识的深度和广度,更有利于培养学生的综合素质和创新能力,促进学生个性化发展.

    全国周培源大学生力学竞赛
    第十届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题
    2015, 37(4):  551-553. 
    摘要 ( 774 )   PDF (2539KB) ( 1634 )  
    相关文章 | 计量指标
    教育研究
    结构力学中三铰斜拱等代梁的探索与应用
    黄亮, 陈国栋, 王博
    2015, 37(4):  525-527.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-327
    摘要 ( 1317 )   PDF (657KB) ( 1282 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    三铰斜拱的内力计算与合理拱轴线的推导与三铰平拱有所不同,在目前结构力学的教学过程中两者的整体性不强,针对这一问题,提出了一种采用等代梁计算的方法,推导了三铰斜拱的内力计算公式和三铰斜拱合理拱轴线的计算方法,并基于算例进行了验证,结果表明该方法表达式简单明确,物理概念清晰,计算结果正确,等代梁计算方法在三铰斜拱的教学过程中具有一定的实践价值.

    超静定梁弹塑性加载过程分析的教学内容构建
    李会知, 沈超
    2015, 37(4):  527-532.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-324
    摘要 ( 583 )   PDF (594KB) ( 910 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    "超静定梁的塑性极限分析" 作为塑性力学教材中的一节内容,阐述了如何用"机动法" 和"静力法" 求最终的塑性极限破坏载荷,却没有分析超静定梁的弹塑性加载变形过程. 通过把结构力学中计算弹性位移的单位载荷法扩展应用到超静定梁的弹塑性加载过程,以均布载荷作用下两端固支超静定梁的弹塑性加载和变形全过程分析为例,构建了超静定梁弹塑性加载过程分析的教学内容,给出了两端固支超静定梁在均布载荷加载过程中弯矩内力和挠度随外载荷而变化的解析公式. 主要目的是引导学生掌握超静定梁复杂的非线性弹塑性加载变形全过程的分析方法,可供塑性力学教材改编时参考引用.

    钢构件设计中的弹塑性力学问题
    陈军明, 廖桢颖, 陈应波, 李秀才
    2015, 37(4):  533-535.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-087
    摘要 ( 603 )   PDF (287KB) ( 1261 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    分析我国现行《钢结构设计规范》GB50017-2003,对比美、欧规范,针对钢结构常用受力构件设计的强度问题和稳定问题涉及到的弹塑性理论应用,通过课堂教学环节,讲授钢结构构件设计原理和弹塑性设计方法,让学生深刻体会弹性设计理论和弹塑性设计理论的差异,认识弹塑性理论在钢结构设计中应用的必要性. 同时也让学生学习正确运用力学知识解决工程问题的思维方法,激发学生学习力学理论的兴趣,培养学生综合应用知识解决工程问题的能力.

    力学纵横
    贝壳Ⅱ:从神话到科学话尺度分级嵌套
    蒋持平
    2015, 37(4):  547-549.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-113
    摘要 ( 629 )   PDF (4974KB) ( 1259 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    从嵌套的鬼神小说到嵌套的俄罗斯玩偶,再到嵌套分级的贝壳微结构,奇幻瑰丽的神话与奇妙真实的科学通过异想天开的想象之桥相连. 贝壳的嵌套微结构使外力打击所萌生的裂纹沿嵌套的之字形路径传播,从而大大增加了裂纹扩展路径,扩大了所消耗的能量,为脆性材料的强韧化开辟了新途径.

    旋转的沙堡
    张韵, 李俊峰
    2015, 37(4):  549-551.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-114
    摘要 ( 551 )   PDF (6665KB) ( 1266 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    通过叙述小行星研究的发展,介绍小行星结构特点和自转规律. 以双小行星的形成机制为例阐述碎石堆小行星的自转瓦解作用. 以小行星(29075)1950DA为例阐述碎石堆结构中的范德华力.

    全国周培源大学生力学竞赛
    第六届全国空间轨道设计竞赛冠军团队解法
    朱阅訸, 罗亚中, 贺波勇
    2015, 37(4):  557-562.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-004
    摘要 ( 863 )   PDF (1331KB) ( 664 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    第六届全国空间轨道设计竞赛题目乙是一个利用行星引力辅助最快飞出太阳系的轨迹优化问题,本文介绍了国防科学技术大学团队的求解方法. 该方法先基于构建的推力方向固定的小推力引力辅助优化模型得到最优的引力辅助行星序列,再通过对优化模型的改进和推力方向的优化得到更进一步的解. 求解结果表明该方法可以有效地优化出一条最快逃逸的轨道.

    书刊评介
    《分析力学(上、下卷)》评介
    陈立群
    2015, 37(4):  563-564.  DOI: 10.6052/1000-0879-13-513
    摘要 ( 769 )   PDF (342KB) ( 1625 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    评介梅凤翔编著《分析力学(上、下卷)》. 概览了该书两卷共25 章的主要内容. 分析了该书的突出特点,基本内容部分是教材专著化,提高部分内容是专著教材化.

    专题综述
    非饱和土力学理论的研究进展
    刘艳, 赵成刚, 蔡国庆, 李舰
    2015, 37(4):  457-465.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-008
    摘要 ( 1041 )   PDF (745KB) ( 860 )  
    相关文章 | 计量指标

    回顾了非饱和土有效应力的发展,目前普遍认同采用两个应力变量来建立本构模型,且对基质吸力中毛细和粘吸两部分作用进行了阐述。分析了非饱和土强度问题,包括抗剪强度和抗拉强度。讨论了非饱和土的本构模型问题,包括基于净应力和基质吸力的弹塑性模型,基于Bishop有效应力和基质吸力的水力力学耦合弹塑性模型,以及双孔隙结构的模型。最后探讨了热力学方法和多孔介质理论在非饱和土中的应用,基于多孔介质理论在多场耦合条件下土体复杂的行为是当前值得研究的问题。

    教育研究
    月球轨道稳定性与科氏惯性力
    刘延柱
    2015, 37(4):  523-524.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-189
    摘要 ( 711 )   PDF (741KB) ( 1926 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    分析月球轨道的稳定性时如忽略科氏惯性力可得出不稳定的错误结论. 分析表明,对于非惯性坐标系中的运动稳定性问题,科氏惯性力是不可忽视的决定性因素.

    全国周培源大学生力学竞赛
    第十届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)获奖名单
    2015, 37(4):  554-556. 
    摘要 ( 1017 )   PDF (328KB) ( 2276 )  
    相关文章 | 计量指标
    专题综述
    结构元件可靠性拓扑优化设计方法评述
    李鹏, 姚卫星
    2015, 37(4):  466-474.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-228
    摘要 ( 859 )   PDF (1792KB) ( 781 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    结构元件可靠性拓扑优化考虑了工程实践中不确定因素的影响,对于结构可靠性设计具有重要意义. 本文将结构元件可靠性拓扑优化设计方法分为嵌套优化法、解耦法、单循环法、可靠性安全系数法. 本文首先介绍了各类可靠性拓扑优化模型;然后系统回顾了以上方法的理论基础以及研究现状与应用;最后对以上方法进行了总结,探讨了它们的优缺点和发展方向.

    教育研究
    多层次互动教学模式的探索与实践
    王晓英, 王贞涛, 闻建龙
    2015, 37(4):  541-543.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-104
    摘要 ( 529 )   PDF (255KB) ( 640 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    结合流体力学课程教学改革实践,探讨了流体力学理论与生活实例互动、课堂与实验及课外活动互动,教学与科研互动的多层次互动教学模式. 多层次教学模式改进了传统灌输式教学的不足,有利于激发学生的积极性、主动性和创新意识,深刻理解并应用流体力学知识,培养学生初步的科研能力.

    应用研究
    带弹簧-质量系统的车-桥耦合演变随机振动
    叶茂, 肖锋, 麦镇东, 张鹏, 任珉
    2015, 37(4):  475-480.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-339
    摘要 ( 717 )   PDF (1554KB) ( 762 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    提取悬挂有弹簧-质量系统桥梁的模态函数,将车辆简化为一个两自由度的移动系统,以桥面不平度功率谱密度为输入,建立车辆与带弹簧-质量系统的桥梁的耦合系统力学模型. 结合状态空间理论和演变随机过程的一般理论,研究车-桥耦合演变随机振动的弹簧-质量系统控制. 通过数值算例可知:弹簧-质量系统对车辆的随机响应没有影响,而可以降低桥梁的随机响应. 最后,探讨了弹簧-质量系统与桥梁质量比、弹簧--质量系统个数对桥梁随机响应的影响.

    勒让德伪谱法求解三维刚体摆姿态运动最优控制问题
    朱宁, 戈新生
    2015, 37(4):  481-487.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-289
    摘要 ( 763 )   PDF (1771KB) ( 593 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    研究伪谱法求解三维刚体摆姿态运动最优控制问题. 针对三维刚体摆这类含有约束的力学模型,提出了基于勒让德伪谱法的三维刚体摆姿态最优控制方法. 利用插值逼近设计了三维刚体摆姿态运动最优控制算法,得到了三维刚体摆的姿态最优控制轨迹,并结合松弛参数来控制插值点的取值,寻找满足的可行解. 仿真结果表明,基于勒让德伪谱法的最优控制算法使得三维刚体摆能以较小的误差运动到期望的末端姿态,且计算速度快,能够获得精度较高的控制输入量.

    优化形式的刚体系统动力学模拟
    杨流松, 姚文莉, 岳嵘
    2015, 37(4):  488-491,487.  DOI: 10.6052/1000-0879-15-096
    摘要 ( 695 )   PDF (1579KB) ( 619 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    基于广义坐标形式的高斯最小拘束原理来研究刚体系统的动力学问题的优化方法. 相比目前动力学建模普遍采用的质点形式的高斯最小拘束原理,广义坐标形式的高斯最小拘束原理因对所选择的广义坐标没有要求,而使得建模过程更简单及具有更强的通用性. 本文分别建立了有约束和无约束条件下问题的优化动力学模型,对问题进行了动力学数值模拟,并与用拉格朗日微分方程处理的模型进行了对比分析,从而验证了所提方法的有效性.

    橡胶弹性支座动态承载特性及其影响因素分析
    丁智平, 方建辉, 卜继玲, 黄友剑, 穆龙海
    2015, 37(4):  492-498.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-328
    摘要 ( 726 )   PDF (5960KB) ( 1402 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    基于复刚度理论,采用正交实验法,对风力发电机橡胶弹性支座进行动态性能实验,研究载荷频率、载荷幅值、预载荷诸因素对弹性支座动态性能的影响规律. 实验结果表明,橡胶材料的动态性能与载荷频率和幅值具有显著的相关性. 频率增加,橡胶弹性元件的弹性刚度和阻尼因子明显增大;幅值增加,弹性刚度减小,阻尼因子却逐渐增大. 对实验数据进行方差分析,表明载荷频率对动态性能的影响最大,其次是载荷幅值,预加载因素影响非常有限.

    一种带梯度惩罚项的离散力学最优控制方法
    高磊, 于文洁
    2015, 37(4):  499-502,498.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-317
    摘要 ( 622 )   PDF (862KB) ( 901 )  
    相关文章 | 计量指标

    离散力学最优控制方法(discrete mechanics and optimal control, DMOC) 是最新提出的一种有效的优化控制模型. 由于原始方法在求解优化问题时容易产生控制力的震荡,不利于控制力的稳定输出. 该文首先对产生这种数值现象的原因进行了简单的分析,并提出了可行的解决路径——加入惩罚梯度项. 最后采用数值算例对该方法进行验证,数值算例表明:改进的方法可以在保证力量最小化的前提下,使得控制力连续平滑.

    基于多模型的参数空间预测推断
    陈学前, 沈展鹏, 刘信恩, 何琴淑
    2015, 37(4):  503-507.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-310
    摘要 ( 525 )   PDF (617KB) ( 690 )  
    相关文章 | 计量指标

    当建立多个模型对工程结构进行数值仿真时,为了得到更可靠的预测结果,需要综合考虑模型选择不确定性和模型形式不确定性对预测结果的影响. 联合贝叶斯方法与实验数据计算不同模型的可信度,采用调节因子方法传播模型选择不确定性得到系统响应置信区间,并叠加模型形式不确定性的影响获得综合模型计算结果的置信区间,再通过插值得到关心量在预测点的置信区间. 最后通过某飞行器气动力系数的预测推断检验了该方法的可行性.

    局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性分析
    柴巍, 王传志, 董俊华, 高炳军
    2015, 37(4):  508-512.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-282
    摘要 ( 628 )   PDF (2732KB) ( 1075 )  
    相关文章 | 计量指标

    为简化真空塔器外挂件支撑区局部失稳分析,提炼出局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性计算模型. 以易拉罐为薄壁圆筒试件,对不同外压下试件的局部径向临界载荷进行了测试. 利用有限元法对各实验模型进行了特征值屈曲分析,结果与实验数据能较好地吻合. 采用正交设计及参数化计算,得到了各结构参数及外压下的局部径向临界载荷经验公式. 实例计算表明,所得经验公式稍有保守,可用于真空塔器外挂件支撑件区的局部稳定性分析.

    教育研究
    几种逻辑方法在理论力学课程教学中的应用
    张速, 刘安中
    2015, 37(4):  543-546.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-277
    摘要 ( 514 )   PDF (626KB) ( 830 )  
    相关文章 | 计量指标

    针对学生在学习理论力学课程过程中,各章知识点、解题方法、力学建模、分析和解决综合问题不容易掌握的特点,将力学竞赛辅导采用的科学方法论中3 种逻辑方法:比较-分类法、归纳-演绎法、分析-综合法,引入到理论力学的课程教学中. 实践证明,在理论力学课程教学中,采用了这几种逻辑方法,不仅提高了理论力学课程的教学质量,激发了学生的学习兴趣;而且学生也很容易掌握各章的知识点、解题方法、力学建模,并将它们熟练地应用于分析和解决综合问题.

    应用研究
    轴向拉伸钢管Ⅰ型裂纹尖端的应力场
    张道明, 梁力
    2015, 37(4):  513-517,507.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-318
    摘要 ( 708 )   PDF (695KB) ( 778 )  
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    采用弹性断裂力学Westergaard 的方法,分析在轴向拉伸载荷作用下钢管的Ⅰ型裂纹尖端处的应力场. 基于Ⅰ型裂纹钢管应力场的特征,设定尖端处的应力艾雷函数,给出其应力场模型边界条件和应力场的解析函数,并利用裂纹尖端处的切平面研究裂纹尖端局部应力场,建立了钢管裂纹尖端应力场模型. 通过钢管与平板Ⅰ型裂纹应力场模型的对比,结果表明二者明显不同,钢管裂纹尖端处应力峰值影响范围仅与裂纹长度、拉应力相关.

    不同运动条件下足球气动力及流场分析
    冯敏, 从曙光, 郑百林
    2015, 37(4):  518-522,512.  DOI: 10.6052/1000-0879-14-237
    摘要 ( 783 )   PDF (17497KB) ( 622 )  
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    为了获得足球空气动力学特性,建立了计算模型,并利用Fluent 软件分别计算了无自旋及有自旋条件下的足球绕流场. 仿真结果与已有工作相比较为合理. 在无自旋条件下,通过分析足球表面极限流线发现接缝使得足球表面分离线与圆球明显不同,接缝深刻地影响三维分离情况,而且还会对足球所受升力大小产生影响;在自旋条件下,足球受到的Magnus力随旋转速度变大而变大;同时还发现,足球受到阻力也会随其旋转速度变大而变大. 最后,本文还以一粒定位球罚球为例考察了足球旋转对其运动轨迹的影响.