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当期目录

    2018年 第40卷 第6期    刊出日期:2018-12-15
    专题综述
    岩石中封闭应力研究进展1)
    耿汉生, 许宏发, 陈晓, 柏准
    2018, 40(6):  613-624.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-195
    摘要 ( 776 )   PDF (1949KB) ( 918 )  
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    封闭应力对岩石力学特性的影响不容忽视。从陈宗基提出岩石的封闭应力定义以来,研究的学者较少。本文从前人对封闭应力的定义出发,结合岩石力学发展现状,对封闭应力概念进行了拓展,提出了新的定义。将岩石力学研究中符合封闭应力定义的应力形式进行了归纳和分类,总结了各类封闭应力的变化规律及其计算公式,讨论了封闭应力与地下工程开挖之间存在的关联性及其影响的表达形式。本文对于推动封闭应力的深入研究具有积极意义,将为解释深部岩石力学特殊现象提供新的途径。

    应用研究
    Ⅰ型裂缝经弱界面钝化扩展实验研究1)
    董康兴, 王素玲, 李金波, 房鑫垚
    2018, 40(6):  625-629.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-194
    摘要 ( 1699 )   PDF (16211KB) ( 379 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    天然裂缝或层理等弱界面的剪切破坏是体积压裂裂缝网络形成的关键因素。利用数字散斑相关技术,通过三点弯曲构建了I型裂缝经过弱界面时的扩展特性实验,获得了试件表面位移场和应变场的变化规律。实验结果表明:I型裂缝扩展至弱界面层后,裂缝发生短暂停滞扩展,裂缝尖端张开位移迅速增加,I型裂缝尖端钝化,弱界面剪切应变迅速增加,裂缝由I型裂缝转变为I-II复合型裂缝并转向扩展。
    扇形覆冰特高压八分裂导线舞动特性分析1)
    蔡萌琦, 徐倩, 周林抒, 刘小会, 严波
    2018, 40(6):  630-638.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-061
    摘要 ( 519 )   PDF (11770KB) ( 374 )  
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    考虑到重冰区的特高压输电线路更容易形成接近扇形的覆冰,结合风洞实验及数值模拟方法研究了扇形覆冰八分裂导线的舞动特征。通过扇形覆冰八分裂输电线的节段模型风洞实验,获得各覆冰子导线随风攻角变化的气动参数。在ABAQUS软件中建立单档扇形覆冰八分裂输电线路的有限元模型,通过程序UEL输入各覆冰子导线的气动参数,根据数值模拟结果可获得舞动轨迹及振幅等舞动特征,最后讨论了风速、档距和初始风攻角对八分裂导线舞动特征的影响。
    Galilean炮在刚性壁上的回弹1)
    刘丽芝, 王秉相, 郑宇轩, 余同希, 周风华
    2018, 40(6):  639-646.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-203
    摘要 ( 902 )   PDF (9530KB) ( 430 )  
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    研究了Galilean炮——即若干个直径递增的弹性球组成的球链---撞击刚性壁回弹的问题。采用三种力学模型:分离刚体的多次"弹性"碰撞、多刚体的接触碰撞、以及有限元模拟,对球链撞击问题进行了分析,旨在给出碰撞结束后末端小球的飞离速度与入射速度的比值。研究表明:球链碰撞反弹后将会散开,末端小球的飞离速度明显大于球链入射速度;当入射球链间存在间隙时,末端小球的速度增幅更加明显。通过实验展现了这种末端小球回弹速度增加的现象。
    欧拉梁弹性稳定分析的有限元p型超收敛算法1)
    叶康生, 殷振炜
    2018, 40(6):  647-652.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-198
    摘要 ( 573 )   PDF (3964KB) ( 423 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文将有限元p型超收敛算法应用于欧拉梁弹性稳定分析。该法基于有限元解答中失稳载荷和失稳模态结点位移的超收敛特性,建立了单元上失稳模态近似满足的线性常微分方程边值问题,在每个单元上,对该边值问题采用一个高次元进行求解,获得失稳模态的超收敛解,再将失稳模态的超收敛解代入瑞利商的解析表达式,最终获得失稳载荷的超收敛解。该法思路简明,通过少量计算即可显著提高失稳载荷和失稳模态的精度与收敛阶。数值算例表明,该法高效、可靠,值得进一步研究和推广到各类杆系结构。
    冻结黏土力学特性分析及改进S-M蠕变模型1)
    郭梦圆, 姚兆明, 李梦洁, 陈军浩
    2018, 40(6):  653-660.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-107
    摘要 ( 607 )   PDF (2893KB) ( 325 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为合理描述人工冻结法施工的矿井土层力学特性,对某矿井土样的重塑土进行单轴抗压强度实验和单轴压缩蠕变实验,得到重塑冻结黏土在不同温度及载荷加载等级下的应力-应变曲线和蠕变曲线。实验结果表明:冻结温度越低,土样的单轴强度越大;相同冻结温度下,土样的蠕变变形随着应力水平的升高而增大。单轴压缩蠕变的等时应力-应变曲线随时间发展向应变轴靠拢;土样经历初始蠕变和等速蠕变两个阶段,在较高应力水平下有进入加速蠕变的趋势;对S-M模型中各参数的意义进行修正并考虑温度的影响,得到人工冻结黏土改进S-M蠕变显式模型,然后采用粒子群算法对人工冻结黏土S-M蠕变模型参数进行优化。改进S-M蠕变显式模型理论计算值与实验值吻合良好,表明改进S-M蠕变显式模型能较好模拟人工冻结黏土的蠕变特性。改进S-M蠕变显式模型为人工冻土蠕变计算提供一种新方法。
    古建筑木结构柱础连接力学模型1)
    王子昂, 郭瑞, 钱行健, 杨睿昕, 代健波, 何佳勇
    2018, 40(6):  661-665.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-141
    摘要 ( 969 )   PDF (423KB) ( 400 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    根据历年来的地震震害调查显示,四川地区古建筑木结构连接部分的典型震害为柱脚滑移。为预测古建筑木结构在地震作用下的柱脚滑移量,判定其震害的损伤度,以柱础连接为对象,将柱础连接简化为水平弹簧和转动弹簧,建立了柱础动力学方程;并在求解过程对不规则的地震激励进行简化,代以峰值激励进行作用,引入等效刚度和修正系数对方程进行修正,从而提出了不同激励下的最大柱脚滑移量和最大结构倾斜度解析表达式。
    半铰接柔性钻具模型建立及载荷传递规律研究1)
    罗敏, 董小娜, 徐亭亭, 李巧珍
    2018, 40(6):  666-670.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-444
    摘要 ( 518 )   PDF (4913KB) ( 472 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    半铰接柔性钻具的载荷传递规律直接影响超短半径水平井钻进的成功率。为此,首先推导出半铰接柔性钻杆的单元刚度方程并揭示了半铰接柔性钻杆的弯矩传递规律;然后,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,验证了半铰接柔性钻杆有限元模型的正确性;最后,建立造斜段半铰接柔性钻具力学模型,对不同井眼曲率半径下半铰接柔性钻具的载荷传递规律进行研究。结果表明:井深位置相同时,井底扭矩值随曲率半径的增加而增大;半铰接柔性钻杆未锁死时,柔性钻杆不传递弯矩且井底扭矩波动较大,相关研究成果为柔性钻具的设计提供理论依据。
    轴压构件屈曲临界载荷放大系数的研究1)
    王杜欣, 刘占科
    2018, 40(6):  671-675.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-437
    摘要 ( 728 )   PDF (709KB) ( 475 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了建立一般条件下轴压构件屈曲临界载荷的计算理论,首先对轴心受压构件发生屈曲时的总势能方程进行了推导,然后采用Rayleigh-Ritz法并基于势能驻值原理得到了4种不同端部约束条件下轴压构件的屈曲临界载荷,对比欧拉临界载荷,给出了临界载荷放大系数 的计算式,全面考虑了构件长细比、压缩变形、剪切变形以及截面形状系数对临界载荷的影响,推导的计算式可用于较小长细比轴压构件发生屈曲时临界载荷的计算.圆截面和双轴对称工字形截面轴压构件屈曲临界载荷的分析表明构件长细比是影响放大系数的主导因素。
    圆柱浮体的平衡姿态及其稳定性
    尤明庆
    2018, 40(6):  676-682.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-101
    摘要 ( 915 )   PDF (7216KB) ( 593 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    浮心相当于浮体的支承点,其位置随物体的姿态而变化;物体稳定平衡时重心与浮心的距离达到极小。圆柱浮体有2~5个平衡位置,其中相间的1~2个稳定,其姿态与比重和长径比相关,在系统参数变化时可能突变。
    教育研究
    理论力学习题背后的故事(4)——出乎意料的偏心转子运动
    高云峰
    2018, 40(6):  683-686. 
    摘要 ( 439 )   PDF (16430KB) ( 608 )  
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    交互式和可视化的弹塑性力学教学方法探讨与实践1)
    王宏伟, 谢丽丽, 周宏伟, 黎立云, 祝捷
    2018, 40(6):  687-692.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-242
    摘要 ( 536 )   PDF (10855KB) ( 432 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    交互式教学方法的实施可引导学生参与到课堂教学中,调动学生学习的积极性和主动性。利用MATLAB软件的图形用户界面模块,建立了弹塑性力学经典问题数据库,设计了交互式参数输入和可视化结果输出平台。通过改变应力解答中各物理量的设定值,可直观地显示应力的二维或一维分布,使学生不再被枯燥抽象的公式困扰,还能通过可视化界面直观形象地理解应力的分布特征。交互式和可视化的弹塑性力学教学方法的实施,既能增加学生的专业兴趣,加深学生对所学知识的理解,又能使教师获得教学成就感。
    数字图像相关法观测剪切应变场教学实验
    吴凤琳, 张东升
    2018, 40(6):  693-695.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-096
    摘要 ( 519 )   PDF (5148KB) ( 538 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于上海大学自行研制的数字图像处理系统,开发了观测板状试样剪切应变场的实验教学项目,可测得应变的全场分布情况,并将数字图像相关法的实验结果与引伸计法进行了比较。该教学实验有助于加深学生对剪切应变概念的理解,培养科研兴趣,有利于提高学生的综合素质。
    平面体系几何组成规则的理解和简化分析技巧
    郇筱林, 王崇革
    2018, 40(6):  696-699.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-106
    摘要 ( 747 )   PDF (1051KB) ( 808 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    平面体系的几何组成分析是结构设计和计算的重要基础,也是结构力学学习的难点。将平面几何不变体系的组成规则归结为一个铰接三角形规则,有助于规则的理解;同时,作者根据长期的教学经验总结出了5点简化分析技巧,并结合题目对技巧的应用作了具体说明,对于进一步加深规则的理解和掌握规则的灵活应用具有重要的指导意义。
    工程实例在建筑力学课程教学中的应用1)
    徐志军, 原方
    2018, 40(6):  700-703.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-278
    摘要 ( 726 )   PDF (9279KB) ( 407 )  
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    建筑力学是一门服务于工程实际的基础力学课程,如何将所学知识与实际工程有机地结合在一起尤为重要。本文分析了建筑力学课程教学中存在的问题,提出了将实际工程应用到建筑力学课堂的教学方法。以作者的横向课题"城市轨道交通U型梁受力性能及施工风险成本研究"为例,详细论述如何将该课题应用到建筑力学课程的梁的弯曲章节,并通过问卷调研方式对该方法的教学效果进行验证。验证结果表明该方法在提高学生学习兴趣、学生掌握知识的能力以及学生将所学知识应用到工程实际的能力皆优于常规教学方法,建议该方法大力推广应用。
    临界流速实验在疏浚课教学中的应用1)
    李洪彬 , 倪福生
    2018, 40(6):  704-707.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-084
    摘要 ( 625 )   PDF (14669KB) ( 305 )  
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    输送固体颗粒的临界流速是疏浚课教学中重要的知识点,但课堂讲授反映平淡。本文结合教育部疏浚技术工程中心现有的透明输送实验台,对在疏浚课教学中开设临界流速实验课程进行了介绍,将理论性强的课堂知识点移植到实验中来讲授,让学生直观地观察到管内流动状态,主动查找相应的临界流速数学模型进行校核,化被动接受为主动获取,提高了课堂效率和学生的积极性,对类似的教学有一定的推广价值。
    力学纵横
    有关激波管的往事*
    俞鸿儒
    2018, 40(6):  708-709. 
    摘要 ( 309 )   PDF (3013KB) ( 395 )  
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    谈谈工匠精神
    武际可
    2018, 40(6):  710-716. 
    摘要 ( 408 )   PDF (25421KB) ( 420 )  
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    民国时期我国力学著作概览及特点
    侯新龙, 白欣
    2018, 40(6):  717-722.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-016
    摘要 ( 389 )   PDF (3478KB) ( 474 )  
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    研究民国时期我国的力学著作,统计分析了该时期著作的出版概况和翻译概况,阐述了著作的编写特点,并剖析了著作的种类和作者情况。结合民国时期我国力学教育,运用文献分析的方法,得出了民国时期我国力学著作的基本情况,由于国内在相关方面的研究比较薄弱,只有对个别著作的专门研究,而本文的目的在于力求初步重现民国时期力学著作的面貌,以引起学者们对其更深入的思考。
    从一个简单实验谈结构力学之美
    朱俊儿
    2018, 40(6):  723-726.  DOI: 10.6052/1000-0879-18-057
    摘要 ( 619 )   PDF (18779KB) ( 662 )  
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    在这个计算机分析技术高度发展、计算成本急剧下降的时代,靠一支笔和几张纸推导一些公式并解释一个现象且抓住问题本质的年代似乎正在离我们远去。可每当看到这样的研究,我们总会发出"做得真是漂亮"的感慨。本文将从一个简单的小实验出发,带读者回顾麻省理工学院Tomasz Wierzbicki教授团队20世纪80--90年代在结构力学领域的相关工作,领略结构力学之美。
    被历史遗忘了的多层翼飞机
    刘沛清, 郭昊, 屈秋林, 邢宇
    2018, 40(6):  727-735.  DOI: 10.6052/1000-0879-17-353
    摘要 ( 814 )   PDF (22940KB) ( 505 )  
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    从飞机出现以来,如何提高飞机的升力就成为飞机设计师需要考虑的一个主要问题。由于飞机气动力正比于飞行速度的平方和机翼面积,所以当飞行速度小时,在同样机翼面积下产生的空气动力也小,但是飞机重量不能减小,因此早期的飞机设计师提出了两层机翼、三层机翼甚至多层翼的布局方式来增大机翼面积,从而解决早期飞机升力不足的问题。随着技术的发展,多层翼布局飞机由于结构复杂、飞行阻力大、最大速度低等缺点而被单层翼布局飞机所淘汰。本文主要介绍一些经典的多层翼布局飞机。