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    2017年 第39卷 第4期    刊出日期:2017-08-15
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    2017年39卷4期中英文目录
    2017, 39(4):  0-0. 
    摘要 ( 428 )   PDF (129KB) ( 778 )  
    相关文章 | 计量指标
    专题综述
    力学的几何化
    武际可
    2017, 39(4):  323-332.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-181
    摘要 ( 1232 )   PDF (9849KB) ( 2812 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    本文介绍了力学发展过程中,力学理论系统的几何化.把力学的动力系统归结于黎曼几何、辛几何的几何课题,以及对偶概念、对称概念、变换和不变量概念在力学中的普遍应用.

    应用研究
    雨天路滑现象的力学建模与分析
    丁洲祥
    2017, 39(4):  333-335,348.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-411
    摘要 ( 475 )   PDF (1215KB) ( 854 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对雨天路滑这一自然现象,基于土力学固结理论、强度理论和有效应力原理等,探讨提出了简化一维等效模型条件下的建模分析方法.采用固结土体抗剪强度除以剪应力的形式,建议了一种道路表面抗滑安全系数.结合工程经验性常见土体参数和路面行走算例,按简化模型进行了定性和定量分析,探讨了路滑的影响因素及其规律.结果表明,在算例条件下,一般砂土路面抗滑安全系数大致为黏土路面的6.0~9.0倍.土力学模型有望为路面抗滑设计和评估提供新的思路.

    热应力作用下层合路面结构层间剥离内力分析
    张乘胤, 张能辉, 翁振辉, 王伟
    2017, 39(4):  336-342.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-002
    摘要 ( 315 )   PDF (1190KB) ( 1053 )  
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    温度变化会造成环氧树脂-混凝土特种路面结构边缘处产生脱层现象.基于层合结构热应力的两变量解析模型,推导了层间剥离力矩和剥离剪力.该方法避免了采用弹性理论求解局部复杂应力状态的困难,为解决层合结构边界脱层问题提供了新途径;由此,研究了环氧树脂层的厚度和弹性模量对层间剥离内力和混凝土层最大拉应力的影响.计算结果表明,通过控制环氧树脂层厚度和弹性模量,可有效降低剥离内力,避免剥离破坏.

    黏弹性地基上功能梯度材料板的振动分析
    黄小林, 吴伟, 王熙
    2017, 39(4):  343-348.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-403
    摘要 ( 329 )   PDF (6975KB) ( 616 )  
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    为研究黏弹性地基上功能梯度材料板的自由和强迫振动特性,基于Reddy高阶剪切变形理论以及由Shen导得的广义Karman型方程,用双重Fourier级数法推导了三参数黏弹性地基上四边简支功能梯度材料板自由振动和动力响应的解析解,计算了各模态自振频率和半波冲击载荷作用下的动力响应,讨论了材料组分指数、黏弹性地基参数、边厚比等因素对自由振动和动力响应的影响.结果表明,黏弹性地基的剪切和压缩刚度显著提升了功能梯度材料板的振动频率,减小了动力响应;另外,地基的黏性对振动频率和动力响应也有一定的影响.

    二维边坡稳定性分析的最小势能法新解
    孙加平, 卜伟斐, 胡金木, 温树杰
    2017, 39(4):  349-353.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-004
    摘要 ( 356 )   PDF (1659KB) ( 544 )  
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    针对最小势能法研究的不足,通过条块虚位移方向的静力平衡方程确定滑面上剪应力的解析解,构建了一种新的剪切势能计算模型.同时,提出了一种多地层边坡稳定性分析方法.算例结果表明:剪切势能对边坡稳定性系数会产生影响,使得计算结果更为合理;运用文中方法计算得到边坡稳定性系数与极限平衡法的结果较为一致,表明文中的计算方法是可行且合理的;文中多地层边坡的计算模型,考虑了土层滑面长度以及法向力对边坡抗剪强度的贡献,且计算简便,易于工程人员使用.

    非稳态Couette流动阶段的边界位移与黏性能量耗散
    闫彦
    2017, 39(4):  354-358,378.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-393
    摘要 ( 278 )   PDF (640KB) ( 362 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    本文研究了牛顿流体非稳态Couette流动阶段的边界位移与流体黏性摩擦能耗.在上边界始终保持静止,下边界以恒定速度或恒定内壁剪切应力突然运动的情况下,建立了Couette非稳态流动的数学模型.求解定解问题,获得流体速度分布函数;通过渐近分析,获得不同边界条件下流动充分发展的临界时间,进而获得非稳态过程中的边界位移量.利用边界剪切应力和位移量的结果,计算非稳态过程中移动平板做功;再结合流体动能增加量,计算得出不同边界条件下非稳态流动阶段流体黏性摩擦能耗.

    抛物线壁内细杆的摩擦平衡分析
    尤明庆
    2017, 39(4):  359-364.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-102
    摘要 ( 303 )   PDF (10352KB) ( 677 )  
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    细杆在抛物线壁内支承,平衡特性与杆长、倾角和摩擦因子相关.细杆在自身重力作用下可发生焦点下方的顺时针运动,焦点上方的逆时针运动以及两端同时下滑.基于端部支撑力达到摩擦锥边界的条件,可确定细杆状态为不平衡、稳定或不稳定的平衡和摩擦平衡.平衡集为具有宽度的叉式分岔.

    人体-结构系统的水平振动实验
    刘祥, 叶茂, 曹文斌
    2017, 39(4):  365-370.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-428
    摘要 ( 223 )   PDF (3594KB) ( 547 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对静止状态人对结构水平振动特性的影响,建立实验平台,分别测试并分析了质量块-结构系统、单人-结构系统、多人-结构系统水平自振频率与阻尼比变化规律.给出了两种人-结构系统静态水平耦合模型的比较分析以及人体的水平振动频率估计.结果表明:在分析静止状态下人对结构水平振动特性的影响时,人体不可简单作为质量块或质量-弹簧-阻尼系统,而应看作带人体刚性质量的质量-弹簧-阻尼系统.结合实验测试数据和人-结构系统水平耦合模型,得到人体水平前后向频率范围为0.236~3.748 Hz,人体水平左右向频率范围为0.194~5.32 Hz.

    基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法
    周博, 薛世峰
    2017, 39(4):  371-378.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-413
    摘要 ( 547 )   PDF (7665KB) ( 1091 )  
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    针对平面裂纹问题,阐述了扩展有限元法的单元位移模式、推导了扩展有限元法的控制方程、介绍了特殊单元的数值积分技术.基于最小二乘法,建立了应力强度因子位移外推法的计算公式.利用MATLAB编写计算程序,对平面裂纹问题用扩展有限元法进行了计算.基于扩展有限元法的计算结果,分别利用位移外推法和相互作用积分法,对平面裂纹的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,位移外推法比相互作用积分法能更方便和准确地计算平面裂纹的应力强度因子.

    考虑收缩徐变影响的新旧混凝土叠合梁非线性分析实用方法
    杨维国, 许红叶
    2017, 39(4):  379-383.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-021
    摘要 ( 300 )   PDF (1432KB) ( 375 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    界面存在粘结滑移的新旧混凝土叠合梁是一种重要的工程梁.以叠合面上的变形协调条件为计算条件,推导出叠合梁以轴力表达的非线性微分方程.求解该微分方程,得到截面协同工作系数理论表达式.通过该截面协同工作系数,建立了能够准确反映新旧混凝土叠合梁承载力与变形的非线性实用分析方法,使得Bernoulli假定与截面协同工作系数达到了统一,并与已有解析解进行了对比分析,发现计算精度满足工程需求,说明了该分析方法的实用性.

    教育研究
    搭建平台、强化交流、以赛促教、提升质量——全国六届基础力学青年教师讲课比赛概况与思考
    叶志明, 黄兴
    2017, 39(4):  384-388.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-054
    摘要 ( 303 )   PDF (1281KB) ( 1108 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    阐述了教育部高等学校力学基础课程教学指导委员会历经12年组织的全国历届基础力学青年教师讲课比赛内容与要求、比赛办法、比赛组织程序和组织原则等概况,以及比赛中呈现的各种有益现象与存在的问题,进一步分析了全国普通高等学校基础力学课程教学现状与教学质量状况.希望通过这些分析对基础力学教学未来以及质量监控等提供一些经验与方法,并得以在普通高等学校基础力学教学中推广和借鉴.

    组合杆件扭转实验设计与课程教学实践
    张憬, 马文江, 尚新春
    2017, 39(4):  389-392.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-058
    摘要 ( 271 )   PDF (926KB) ( 493 )  
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    设计制作了一种比较复杂的弯扭组合变形结构作为实验装置.基于材料力学空间杆件的弯扭组合变形的强度计算,确定施加扭矩载荷的弹性极限值.对该装置进行了两组扭转实验测试,测试结果和理论计算结果比较表明,二者吻合较好.本实验是对材料力学实验改革的有益尝试,可直接应用于材料力学实验教学中.

    结构力学教学中结构设计的情境创设
    张学元, 吕春, 张道明, 王丽
    2017, 39(4):  392-395.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-065
    摘要 ( 302 )   PDF (891KB) ( 570 )  
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    结构力学教学普遍侧重于理论教学,实践教学不足;侧重于人工计算能力培养,定性分析能力有待加强.基于建构主义学习理论的分析,结构设计情境创设缺失是以上问题出现的主要原因.探索了理论教学注重工程应用、实践训练注重定性分析等教学理念中结构设计情境创设的方式方法,并提出了基于综合能力培养的考核方案.实践表明:结构设计情境创设有助于学生对所学内容意义的建构、工程意识的建立及结构设计能力的培养.

    结构创新设计题所引发的结构形态创构新问题
    彭细荣, 黎永索
    2017, 39(4):  395-399.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-366
    摘要 ( 261 )   PDF (8269KB) ( 833 )  
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    以一结构创新设计大赛为例,从结构形态创构的视角,分析应用结构形态创构技术进行结构创新设计时的表达及求解可能.发现即使针对简化版的工程设计问题,仍包含了许多目前结构形态创构技术所解决不了的新问题.通过加入人工决策信息简化设计空间,应用结构形态创构中的连续体结构拓扑优化方法对结构创新设计进行了初步探索,归纳提出了若干具有理论及应用价值的结构形态创构新问题.

    半结构法在中心对称结构计算中的应用
    李明, 钟豪
    2017, 39(4):  400-403.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-039
    摘要 ( 404 )   PDF (1330KB) ( 516 )  
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    半结构法是计算对称结构的一种简化分析方法,通常应用于轴对称结构.本文将探讨半结构法在中心对称结构计算中的应用问题,包括中心对称、反对称载荷作用下结构的对称性及其证明、等代结构形式及其应用等.算例表明,中心对称结构半结构法能够最大程度简化结构、提高结构计算效率,与其他方法联合应用的一题多解方法可丰富结构力学教学内容,有利于学生拓展其创新思维及分析解决复杂力学问题的能力.

    基于微信公众平台的结构力学翻转课堂教学与应用
    孙苗苗, 施广权, 张世民, 周联英, 杨旖
    2017, 39(4):  403-408.  DOI: 10.6052/1000-0879-16-425
    摘要 ( 311 )   PDF (10027KB) ( 763 )  
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    分析了应用型本科院校结构力学课程教学的现状及存在的不足,对传统结构力学课程教学模式提出改革目标、思路和具体实施方法.针对当今智能手机和社交网络的普及,建立了基于微信公众平台的结构力学翻转课堂教学模式,教学中以学生为主导,激发学生的主观能动性和学习兴趣,培养学生自主学习能力和协作能力,契合应用型土木本科专业的高素质人才培养目标和宗旨.

    力学课程多元互动反馈教学模式的实施
    李妍
    2017, 39(4):  408-411.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-043
    摘要 ( 217 )   PDF (795KB) ( 400 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    互动反馈是影响教学效能的重要因素.力学课程是工程领域重要的专业基础课,概念和计算方法较多,学生感觉难度很大.传统教学模式师生互动不足,反馈信息不全面,学生注意力易分散,教学相对低效.本研究尝试在力学课程中构建互动反馈教学模式.首先为全面精细反馈提供技术支持,创建应答技术系统--师生互动平台;然后通过实践探寻多元互动反馈模式在力学课程中的实施策略,并给出具体的案例展示.实践表明,多元互动反馈模式能有效提高教学效能.

    低碳钢滑移带的实验观测
    李凯, 冯捷敏, 韩子健, 谢嘉敏, 刘禺畅
    2017, 39(4):  412-416.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-051
    摘要 ( 361 )   PDF (9598KB) ( 453 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对一些文献对低碳钢滑移带描述的不准确性以及实验教学的需要,提出一种观测低碳钢滑移带的实验方法.该方法采用数字图像相关技术提取低碳钢试件在单向拉伸过程中的表面位移场和应变场,直观的显示出滑移带产生和传播的过程.实验教学表明,该实验不但能有效地揭示低碳钢滑移带的特性,而且还能激发学生的科研兴趣,教学效果良好,值得推广.

    力学史与方法论专栏
    德国工程力学大师马格努斯的学术贡献
    刘延柱
    2017, 39(4):  417-420.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-183
    摘要 ( 443 )   PDF (1059KB) ( 1035 )  
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    德国工程力学大师马格努斯(Kurt Magnus,1912-2003)于1912年生于德国的马格德堡(Magdeburg).1932年毕业于哥廷根大学.历任哥廷根大学讲师,斯图加特工业大学教授,慕尼黑工业大学教授和力学研究所所长,德国力学期刊Archive of Applied Mechanics的主编,直至1980年退休.2003年以91岁高龄病逝于慕尼黑.马格努斯是德国工程动力学学科当之无愧的引领人.他和他的学生在德国工程动力学领域引领了一代发展进程.文中简要叙述马格努斯在刚体动力学、陀螺力学、多体系统动力学等学科以及力学教育领域内的杰出贡献.

    那些年,北洋航空那些事儿
    杨绍琼, 姜楠
    2017, 39(4):  421-426.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-198
    摘要 ( 340 )   PDF (18769KB) ( 227 )  
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    基于历史事实,对北洋大学(天津大学前身)航空工程系的发展进行了简要的梳理,并扼要地回顾了那些年,那些事,那些人.从天津大学调出的历史悠久的北洋工学院航空工程学科,把北洋的优良传统带到了北京航空学院,为新中国航空工业体系的建立与教育事业的发展,做出了重要的贡献.

    关于“高等材料力学”的一段史话
    郭日修
    2017, 39(4):  427-429.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-186
    摘要 ( 371 )   PDF (297KB) ( 491 )  
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    1947年秋开始,张维教授在清华大学招收固体力学研究生,并讲授“高等材料力学”,这是研究生的核心课程,内容以板壳理论为主.板壳理论是20世纪前三、四十年固体力学领域的重要研究成果,其处理问题的方法与材料力学一脉相承.张维教授开设的“高等材料力学”课,使研究生掌握近代应用力学的研究成果,更重要的是使研究生掌握近代应用力学处理问题的方法,具备研究解决工程中提出的新的固体力学问题的能力.

    “力矩”一词的前世今生
    赵慧明, 赵玉成
    2017, 39(4):  429-432.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-194
    摘要 ( 425 )   PDF (1631KB) ( 702 )  
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    首先介绍了古人对“力矩”概念的理解和描述,然后梳理了“力矩”一词在西方的发展脉络,接着又分析了“力矩”一词在中国产生的历史和原因.伽利略首先用“momento(意大利语)”一词表示力对物体转动效应的概念;1830年,卡特和拉德纳引入了“moment of force”这一名词;1859年,李善兰与艾约瑟合译《重学》时曾将“moment”一词翻译成“重距积”;1904年,中国学者伍光建最早使用“力矩”一词;1932年,萨本栋编成《物理学名词汇》,确定将“moment”译为“矩,转矩”.