材料力学论文精选(九篇)

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第1篇：材料力学论文范文

1凝聚态物理学与材料概述

凝聚态物理学，是指研究凝聚态物质的物理性质、微观结构等之间的关系。简而言之，通过对构成凝聚态物质电子、离子等运行形态、规律进行探索，充分认识物质的物理性质。随着研究不断深入，针对凝聚态物理学的研究已经由初级层面朝着高级层面发展。如有固体形态向外拓展上升至液氮、熔盐等液态物质，甚至还有气态物质。另外，随着技术的发展，一些全新的概念体系逐渐渗透，产生了更多新的研究成果，赋予材料新特点，在很大程度上帮助学者解决疑难问题提供了极大的支持。

就广义角度来看，材料是帮助人类生产和生活，制造有用器件的物质。随着人类社会发展，自然资源和能源日益减少，对于材料概念的理解也发生了变化，因此材料是人类社会能够接受、且经济性地创造有用器件的物质，更加强调资源、环境等因素。从实用层面来划分，材料分为金属、无机及有机3种。

2凝聚态物理学与材料研究前沿问题分析

2.1表面与界面方面

表面与界面作为物理学与材料学交叉的重要领域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基础之上。物体自身状态直接决定材料热力学效应。作为重点研究领域，界面与表面是当今该领域研究的一大难点。凝聚态物理学研究成果，在很大程度上为材料界面与表面理论发展提供了支持，如离子束的提出，使得人们自20世纪60年代开始运用离子束，注入到材料表面，对材料表面特性进行优化和调整，使其在具体实践中能够更好地发挥积极作用，为人们生产和生活提供便利。

催化和腐蚀是表面控制的2个主要过程。截止到今天，催化和腐蚀机理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成为该领域研究的重点。如光的干涉效应能够引起透射和反射。表面与界面在为电子学方面也具有非常重要的作用，如半导体和金属界面等，能够对器件性能的发挥产生不同程度的影响。综合来看，表面和界面的研究处于前沿地位，且每个关键问题的有效解决都能够给相关领域带来巨大的经济价值。

2.2微结构方面

凝聚态物理学很多基本理论，如固体能带理论、元级法理论等都是建立在粒子数无限大基础之上。这些理论证明了铜、铝具有导电性，为实践生产奠定了理论基础。现如今，运用能带理论，能够对晶体的参量进行计算，并获取准确的结果。由于该项理论非常成熟，要想进一步突破难度非常大。对此要想发现全新的结果，需要从不同的道路着手。正如R.Feynman曾指出当我们得以对细微尺度的事物进行操控，将会在很大程度上拓展我们获得的范围，其所要強调的是未来新材料的发展和研究动向，即通过设计和控制材料在细节上的差异性，从而在现有材料中探索出意想不到的物理性能。

2.3理论与模型方面

理论与模型对材料科学贡献较大。计算物理学是材料科学家运用的主要工具，定量模型的发展是物理学与材料科学交叉的产物，通过构建模型能够对物品的物理性质等进行分析和了解。目前，很多物理学概念在材料研究中应用较广。如相变、裂变等，与之相对应的仪器设备也层出不穷。如今空间分辨率能够在特定环境下观察到单个原子，因此可以说，没有这些研究成果，材料科学就不能够获得更大的进步。但是微结构的定量描述始终是材料科学的主要课题，也是物理学家和材料学家合作的重点方向。

2.4材料方面

凝聚态理论日渐完善，使得我们能够更加明确材料的物理特性，但是随着人类社会的发展，仍然面临着很多疑难问题。如强关联体系中的材料宝藏。电子关联，是电子之间形成的库仑作用。就现有理论研究成果来看，处理固体电子系统时，需要适当忽略电子之间的相互作用，在理想条件下进行研究。但得出的结论依旧不能够掩盖这一缺陷，且不能够适用于实践当中。可见，电子之间的库伦作用关联重要性受到了广泛关注。

通常来说，强关联物质存在于特定范围当中，如金属与绝缘体界限附近，即电子处于完全离域化拓展状态。因此要想实现对电子具体状态的有效判断，研究人员需要从其他方面入手，分析各个元素之间的关系，然后对其形态进行排序，最后获取到相应的规则。值得关注的是，现阶段，我们针对强关联体系的认知水平处于初级阶段，无论是理论、还是实践方面都有待进一步深入。而从材料方面来说，多元复杂结构的氧化物尚未得到开发和研究，因此，可以将此作为未来全新的研究课题，并利用强关联理论，进而实现对新材料的勘探和开发，为人类社会进一步发展提供更多支持和参考。

2.5工艺方面

凝聚态物理学发展建立在新技术及传统工艺优化进程当中。如上文提到的离子束技术，能够对材料表面的相互作用进行分析。针对处于温度较低的条件下，能够建设成为不同的材料。因此可以广泛应用于高性能、功能丰富的薄膜当中，从而形成全新的材料。另外，激光技术的提出为科学研究带来了诸多发展契机。如激光拉曼光谱与XRD技术的有机整合，能够帮助我们重新认识晶体结构，进而为半导体的进一步探索提供相应的技术支持。外延作为一种制作单晶薄膜的技术，其之所以能够发展起来，究其根本是在凝聚态物理学的支持存在密不可分的联系。随着社会进步，人们对技术将会提出更高要求。因此还应加大对全新工艺的研究，与此同时，加大对现有工艺不足和缺陷的优化和改正，进而为实践研究做好充分的准备。

第2篇：材料力学论文范文

[关键词]材料力学 实验教学 设计实验 综合实验

《材料力学》课程在土木工程专业中是一门重要的基础专业课,相对于其它专业课来说知识比较抽象,其理论性较强,其基本理论知识是往后课程学习和以后工程设计和工程实践中最基本的理论根据之一,涉及众多工程领域。学生通过学习,了解和掌握材料力学研究方法,能运用材料力学理论和计算方法去分析、计算解决实际工作中遇到的一些工程问题。实际教学中,由于本门课程具有理论性强、概念知识多、内容抽象、逻辑严密等特点,使教与学都颇具困难,因此,需要教学老师在教学实践中不断探索研究,提高教学质量、改善教学方法。材料力学的实验教学能使学生学到的抽象理论知识与实际情况结合起来,有助于建立完整的材料力学知识体系,另外实验教学有利于学生自学学习能力和创新能力的培养,在教学改革中应该重视实验教学环节。

一、材料力学实验教学内容的现状

1.实验课内容陈旧、单一

一般来说,材料力学实验课的实验项目少且较为单一,主要有是对铸铁和低碳钢两种金属材料进行简单的材料力学性能测试,包括拉伸、压缩、扭转、弯矩等主应力的验证性实验,内容形式固定,与工程实际情况联系不强。在实验中,学生都是按指定标准化程序实验操作,实验内容设计上也没有预留多少让学生有自主创造的空间,这样不但影响学生的学习热情,还扼杀了学生的创造思维。

2.实验条件不充足

随着高校扩招政策实施,在校学生数量不断增多,导致现有的仪器设备台套数远远不能满足现有学生人数的使用需求,而学校短期内又无法投入大量的人力物力不断扩张实验室面积、实验仪器数量。这样,迫于现状许多院校作出无奈选择,以前学生三两人一组做实验,现在要五六人一组做实验。这样形成了实验过程中个别人操作,多数学生观摩和记录的现象,这样就导致了许多学生抄袭以及对实验敷衍的心理。

二、材料力学综合设计型实验教学方法

1.引入综合设计型实验内容

结合经典材料力学实验方法的基础上,调整实验内容增加设计综合设计性实验内容,为学生提供宽松、开放的实验环境,让学生根据自己的意愿和能力灵活开展实验。在实验中,老师不设定具体实验方法方式。开展实验前,学生几个人自由组成以实验小组,分工合作,要阅读实验大纲要求、明确实验目的、了解实验室现有条件、自主查阅资料等,然后设计实验方案,跟老师讨论实施实验可行方案,最后独立完成实验,完成实验研究报告或实验小论文。

综合设计型实验要求老师始终以辅助的角色从旁指导学生实验,在确定大致的实验内容、提供相应实验环境和保证学生实验安全的基础上,让学生充分发挥主观能动性。实验对象不限于单一的金属材料,学生可根据自己的兴趣设计自己的实验方案。实验的工具也不限于实验室里的仪器设备,学生充分发挥所长,可以自主设计简易仪器设备,可以采用计算机编程、数值模拟试验等。实验的时间也不限于正常上课时间,一个实验项目可以在几天至两个星期内完成,让学生有充分时间调研、讨论和实验,同时也可以达到分流学生充分利用实验室资源的效果。

比如,学生要测量某种材料的力学性能,在完成资料调研和设计好实验计划书后,给老师检查,经过讨论交流,确定方案可行。然后老师就组织学生讲解和教会学生各种仪器设备的实验原理、操作方法和注意事项,学习电子万能试验机、压力试验机、扭转试验机、材料力学试验台、各种传感器、百分表等仪器设备的使用,掌握应变仪的操作、电阻应变片的粘贴方法,了解电测法基本原理等,在学生熟悉整个过程后就可以开始独立自主开始实验了。实验完成后按照要求编写实验报告或小论文。这样的实验教学方式,老师不再是主要的角色,学生自己掌握了实验过程中的主动性,自己动手、自己动脑、自己发现问题和解决问题。学生可以现学现用,及时掌握巩固所学,激发学生学习积极性。

2.加大开放实验、开放基金课题项目与课程实验结合的程度

开放性实验室包括时间的开放、资源的开放、实验内容的开放、管理方式的开放,学生可利用课余时间来实验室开展实验,有利于学生素质培养,能充分利用实验室资源。开放性实验室的开放程度应结合院校自身条件,以学生为本,立足于培养学生的技术应用能力、和实际操作能力的,充分利用实验室教学资源。我校为促进开放性实验室建设,培养高素质人才,设立了多种开放基金,鼓励本科生进行课外科研活动,比如:“实验室室开放基金项目”,“创新性实验计划”,其面向全校教学、科研实验室,基金项目支持各实验室提供的开放实验教学课题和学生自拟的实验课题,项目内容要有一定的新意,对培养学生的素质和能力要有推动作用。由于学校对实验室建设的大力支持,使得学院在设计实验项目、学生进行实验在操作上变得可以更加灵活。学生可以根据自己的时间安排、结合自己的兴趣来实验室开展自己的实验项目,优秀的实验项目还可以向学校实验室开放基金管理处申请立项,获得经费支持。学生也可以参与教师的科研实验,培养学生科学研究的思想,提高自身能力和素质。这些制度和政策,极大的推动我校创新人才培养机制的建设。

三、总结

在教学中院校应加强实验环节的,为学生实验搭建一个良好的服务平台,让学生在这个平台上充分发挥自主能动性和创造性思维,让学生通过材料力学的自主实验,为专业基础课打下坚实基础,有利于学生实践能力提高,培养了独立思考能力和团队协作能力。

参考文献:

[1]牟萍,谢晓梅,文宁.材料力学设计性实验的设计与实现[J].实验技术与管理, 2007,24(4).

[2] 夏祁寒.力学实验教学改革对大学生实践能力和创新能力的培养.科技信息,2008.

第3篇：材料力学论文范文

关键词：材料力学；双语教学；课程改革与实践；教学法

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）05-0052-03

进入新世纪以来，国家教育部出台了一系列倡导高等院校开展双语教学、引进原版教材的政策，对于加快我国高等教育改革的步伐，培养具有国际竞争力的高水平技术人才，发挥了积极的促进作用。比如，教育部在教高[2001]4号文《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中提出，为适应经济全球化和科技革命的挑战，本科教育要创造条件，使用英语等外语进行公共课和专业课教学。双语教学作为提高学生外语学习和教师外语教学水平的一种现实选择，是指在学科领域中使用母语和和一门外语如英语等做为书面和口头媒介的教学活动，其明显优点在于可以将学生对外语知识和专业知识的学习有机地进行结合，同时也为加快培养高校双语教学的师资力量提供了战略契机，十分有利于加速推进我国高校的国际化水平。东南大学作为一所以工科为主要特色的综合性大学，材料力学是全校各工科专业的必修专业基础课之一，每年修习该课程的学生多达千人。从国内和国际化层面来看，材料力学是一门彻底的国际性课程，世界各国所有高校的工科专业都在开设这门课，因为材料力学课程是几乎所有工科专业的一门共有专业基础课，只不过各国采用的课程教材和讲授语言不同而已。在上述国内和国际背景下，我们近年来对东南大学的材料力学课程进行了较为彻底的双语教学研究和实践，采用了和美英著名高校同步的经典英文材料力学教材，组织编制了相应的英文教学大纲、全英文电子课件，运用双语和全英文实施作业布置和考核，制作了专门的双语课程教学网站，实现了全部教学资源的网络化，并以我校部分专业为试点实践了该课程的全英文讲授，受到了学生的积极响应和好评。几年来，该课程的双语教学研究成果和实践有力地提高了我校本科学生的专业英语学习和应用水平，帮助推动了东南大学的系列双语教学改革与实践活动，促进了东南大学的课程教学国际化水平建设。

一、材料力学教材和课程内容体系

在对国外著名材料力学教材[1-3]与国内高校所使用的主流中文材料力学教材[4-6]进行比对研究，并综合考虑我校材料力学的教学要求后，我们采用了由Ferdinand Beer教授等编写的Mechanics of Materials（1981年出版第一版，现为第六版，2012）[1]，该书是美国高校采用的最多的三本“材料力学”著名教材之一，与James Gere和Russell Hibbeler编写的另外两本经典材料力学教材[2-3]相比，该书是一本较现代的教材，内容能够满足我校的材料力学教学要求，但在论述和编排上又有自己的独特风格。该书以应力张量为基本元素，以构件变形为主线，概念清晰，内容紧跟材料力学领域的学术前沿，论述由浅入深、简明易懂，重视工程实际应用，习题丰富，是一本十分优秀的材料力学教材，符合国内高校教材改革的主流方向。具体来讲，作为材料力学的初等教材，本书重视培养学生以简单而逻辑的方式去分析问题和应用若干基本原理去解决问题的能力，强调对基本概念、基本原理和基本方法的正确理解和掌握，然后通过例题讲述工程应用和解题技巧。作者Ferdinand Beer生前在里海大学长期从事一线教学工作，具有十分丰富的教学经验，其组织编写的几本基础力学教材在工程教育领域处于绝对领先的地位。中英文教材的比对研究表明，各材料力学英文教材[1-3]均花费了较大篇幅介绍应力和应变张量及其坐标变换，各应力和应变分量的符号规则与弹性力学中的相应元素的符号规定是完全一致的，这一点是与主流中文材料力学教材[4-6]差别较大的地方，我们认为，张量及其坐标变换必须在材料力学的教学中得到足够重视，不能存在任何与弹性力学教学内容的矛盾之处，只有这样才能真正的做到站在弹性力学的高度来进行材料力学的教学，充分发挥其做为本科学生修习的第一门可变形固体力学课程的基础性作用，从而能够为学生进入下一阶段学习弹性力学、塑性力学和连续介质力学等后续力学课程夯实基础。有鉴于此，并且在充分考虑了传统中文材料力学教学内容的前提下，我们确立的材料力学的双语教学内容体系包含如下模块：Introduction to mechanics of materials；Axial loading；Shear stress；Torsion；Bending internal forces；Bending stresses；Bending deflections；Statically indeterminate structures；Stress and strain transformation；Strength theory；Combined loading；Stability of columns；Energy methods；Dynamic loading；Cyclic loading。

二、教学理念和教学目标

在该课程的双语教学实践中，我们坚持以学生做为教学活动的主体，在此基础上充分发挥教师的主导作用。具体做法包括：①重视学生的学习动态、状况、进步和发展。教学不仅仅是教师的施教活动，更是学生的学习活动，必须明确学生在教学活动中的主体地位，从学生的角度来对教学活动的各个方面进行评价。②重视教学策略、方法和手段的可测性和可量化性。尽可能做到明确与具体，但又不能过于量化，科学地对待定量与定性、过程与结果的之间的辩证关系。③重视反思意识。不断地反思自己的日常教学行为，不断总结，善于总结，勤于改善。④重视教学效益。努力培养明确的时间与效益观念，教学效益不取决于教了多少内容，而是取决于单位时间内学生的学习收益。通过材料力学课程的双语教学，我们基本实现了以下具体的教学目标：注重巩固学生的工程力学基础知识，在此基础上注重提高学生的专业英语能力；寓教于乐，教学互动，注重激发学生的专业和英语学习兴趣，实现两者的有机融合；综合运用讲、问、思、议，启发教学，注重培养学生的创新思维；引导学生跟踪材料力学学术前沿发展动态，注重拓展学生的专业国际化视野。

三、教学方法和手段

教学方法是教师和学生为了完成教学任务，传授与学习课程内容所运用的所有途径的总和，是特定的教学理念和教学价值观的具体表现，又是实现特定教学目标的具体实施手段，受参与课程的学生、教师、教学内容、教学媒介和教学环境所影响。针对材料力学双语课程的教学特点，我们在教学实践过程中重点采用了以下几种教学方法和手段。①普遍运用双重语言模式进行教学，针对少数专业进行全英文教学试点：使用双语的目的在于实现力学专业知识和英语语言知识的有机结合，具体做法为在课堂上综合运用中文和英文两种语言进行教学，以英文为主要沟通语言，对难点、疑点和不易解释清楚的知识点辅之以中文，并且随着课程内容的推进，逐步提高英文的使用比率，最终实现全英文教学情境，循序渐进的提高学生的英语应用能力。全英文或双语课程教学工作中需要考虑的另一个重要问题是必须认识到英文作为高校本科教学的辅助地位和功能，归根结底，英语只是学生理解和掌握专业知识的重要工具，这主要是由英文的国际语言和多数先进学科理论的写作语言地位所决定的，为此，我们一直注重对课程的脉络、重点章节、章节重点和关键词语的中文对应注解，并特地编制了材料力学专业术语中英文对照表，供学生学习掌握。此外，在作业和考核中均采用双语并逐渐向全英文转变，以帮助学生在掌握专业英语的同时，切实掌握课程专业知识，不至于舍本逐末。我们的教学实践表明，这些措施和手段对于激发学生对双语课程的参与兴趣、与前后续课程或其它学习考试环节的衔接都大有裨益。②讲问思议，启发教学：使用目的在于彻底摒弃僵硬的灌输式教学，实现教师学生双边互动的启发式教学，做到知识的讲授、问题的提问、思考的引导和讨论的组织等几个环节的契合。基于我们的教学实践经验，我们认为实现此目的的关键之处在于处理好以下几方面的关系，首先是必须处理好讲授与接受的关系，教学进度要依据学生的接受程度而定，中心目标是要保证学生的注意力集中，思维能随教学的进度而运转，课堂秩序井然，只有这样才能谈到好的教学质量和效果；其次，处理好回顾与推进的关系。每次课开始我们都会花专门时间回顾上次课或上一章节所授内容，以将学生引导到一个连贯的知识体系中来，而不是一开始就讲授新的内容，诱发学生的突兀感；再者，处理好理论与实验的关系，材料力学是理论性很强的学科，因此必须坚持理论的主导地位，适当地展示实验结果，以增加学生的感性认识和对理论的理解；第四，处理好提问与回答的关系，注意点式提问、链式提问、对回答的追问、和自问自答相结合的多种方式，其目的是深化学生对于知识点的理解或者拓展知识点之间的关联性；第五，处理好讨论与点评的关系，正确引导学生就某一主题进行分组讨论，并对各组的结论进行点评，做到有始有终。③多媒体课件教学法与传统板书教学法相结合：近十年来，多媒体PPT课件的广泛采用已经表明了这种教学媒介的优越性，对于图表、公式和动画，特别是对于较为繁琐和复杂不利于通过板书表达的，通过事先制作，课堂讲解可以节省宝贵的课堂时间，但对于大部分知识点，简单的播放和解说，缺乏逐步的推导过程，将讲课推向学术报告的形式，毫无疑问是不利于学生对讲授内容的理解的。实际上，这一问题也集中反映在我国高校众多教学名师的教学研究论著中，为了纠正这一问题，传统板书法对多媒体PPT课件的补充作用就变得至关重要，并成为教学互动不可或缺的环节，教学实践中，我们的多媒体PPT课件做到并不是什么都有，事无巨细，而是只列出纲要和大致环节，有意留有一定的跳跃，通过课堂板书推导完成，这种方式可以有效吸取PPT和板书这两种基本教学媒介的长处，教学效益明显提高。④建立有效教学保障体系：实施双语和全英文教学，对学生和教师双方来说都是一个挑战，要求学生具有一定的专业基础和英语水平，对教师而言，必须具备坚实的专业水平、丰富的教学经验、良好的普通英语口语听力和专业英语水平，因此必须建立有效双语教学的保障体系。实践中，我们采用教师反思、总结完善、专家咨询、学生民意调查和评教等手段，及时更正问题、总结经验、体验顿悟并融入到课件讲义和后续的教学过程中。

四、课程网站

自上世纪90年代中期以来，随着我国高招规模的持续扩张，多数高校都在所在城市的市郊建设了新校区，任课教师每日不得不奔波于新老校区之间，这从客观上大大缩减了老师与学生之间的相处机会和时间，甚至使得课堂成了师生相处的唯一机会，对学生把握课程知识体系和身心成长都造成了不利影响。为此，从我校材料力学双语教学改革的启动之日，我们就着手创建了一个材料力学课程的专门网站[7]，目标明确地将其定位为课程的第二课堂，使其成为师生在课堂以外的最重要交流平台，网站主要包括课程描述、任课教师简介、教学大纲、教学课件、作业、补充材料、有用链接、课程聊天室、网络提问平台等模块，教学实践中，一切教学材料如课件、讲义、课后作业等均通过网站平台，通过课程聊天室和网络提问模块，任一学生的任意问题均可以在第一时间推送到任课教师的个人邮箱，作为反馈，教师既可以登录网站平台，也可以直接回复邮件到网站平台，教师答复既可以直接针对提问学生个人，也可以到平台供所有学生共享，这一模式有效地借助当今发达的因特网技术，大大提高了师生交流的机会和效率，深得我校师生的喜爱，显示了其在新的时代背景下的强大生命力。

本文系统总结了近年来我们在东南大学开展材料力学课程双语教学研究和实践的心得和经验体会，在对国内外主流材料力学教材进行比对研究后，我们确定了由Ferdinand Beer等编写的Mechanics of Materials第五版作为我校双语和全英文教学的教材，针对我校力学和土木交通等专业的基本特点确立了课程的模块化教学内容体系，对于少学时的课程则在此基础上适当删减，确立了以学生为主体和教师为主导的基本教学理念以及把教学效益始终放在首位的教学目标，并就新的时代背景下材料力学的教学方法和手段进行了深入研究，着重强调了课程专门网站的建设和其作为最重要的课外师生交流平台的基础性地位，网站内容百分之百采用英文编写。我们殷切地期望我们开展的材料力学双语教学研究和实践活动的经验总结能够为兄弟院校的材料力学和其他课程的双语教学改革提供借鉴，为我国高等教育的课程双语化和国际化贡献绵薄之力。

参考文献：

[1]F.P. Beer，E.R. Johnston，and J.T. Dewolf，Mechanics of Materials，5th Ed.2009，McGraw Hill Higher Education.

[2]J.M. Gere and B.J. Goodno，Mechanics of Materials，7th Ed.，2008，CL-Engineering.

[3]R.C. Hibbeler，Mechanics of Materials，8th Ed.，2010，Prentice Hall.

[4]孙训方.材料力学（I、II）第5版[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5]刘鸿文.材料力学（I、II）第5版[M].北京：高等教育出版社，2010.

[6]单辉祖.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2002.

[7]http：//em2.省略/.

第4篇：材料力学论文范文

关键词：多媒体；板书；力学典故；师生互动

中图分类号：G424　文献标识码：A　文章编号：1672-3198(2009)14-0195-01

1 力学课程的重要性与独特性

力学专业的基础课程主要包括理论力学、材料力学与工程力学(由理论力学的静力学部分和材料力学构成)。其中，理论力学是经典力学的基础，是力学类各专业的一门重要基础理论，是培养工科技术人才必修的基础课程，其基本理论可以直接用于解决某些工程问题，也可与其它专门知识结合解决较复杂的工程问题。而材料力学是固体力学专业学生必修的专业基础课，也是工科高校机械、土建、土木工程等专业学生必修的技术基础课，其内容紧密联系工程实际，实用性很强，是学生进入大学校门后最早接触工程领域的课程之一。力学课程，尤其是理论力学，其内容较多，公式推导比较繁琐，计算结果比较复杂，常常导致学生对此课程产生厌学情绪，以致上课感到“害怕”，最终大量同学考试不及格。

如何将这门课程讲活。引起学生的兴趣，是一个难度很大的问题，也给高校力学教师提出了更高的要求。

2　提高学生的力学兴趣

“兴趣是最好的老师”，兴趣也是进行积极思维活动，探索事物真谛的动力源泉。学生学习兴趣的大小，直接影响到学习的效果。在学习力学之前，多数学生不了解力学的内容，基本没有什么兴趣。因此，教师在讲授绪论时，要采用板书和多媒体相结合的教学，使学生对力学的主题思想、总体内容有一个清楚的了解，从而培养学生对力学学习的兴趣。在教学过程中，要多讲一些工程实例，采用多种教学手段，保持并增加学生的学习兴趣，进而提高学生的学习效果。

(1)采用多媒体与板书相结合的方法。

多媒体技术为现代教育提供了便利。利用多媒体技术对文本、声音、图形、图像和动画进行综合处理，能够创造出一个生动逼真的教学环境，为教师教学的顺利实施提供良好的保障；利用多媒体技术可以提高学生的学习兴趣，大量地减轻教师板书的工作量，使教师能腾出更多的时间，采用灵活的教学方法进行教学；一定程度上突破时间和空间的限制，充实直观内容，丰富感知材料，能够较彻底地分解知识技能信息的复杂度，减少信息在大脑中从形象到抽象。再由抽象到形象的加工转换过程，充分传达教学意图，并可以通过计算机的丰富表现手段突出教学重点。

针对力学课程，建议采用多媒体与板书相结合的方式进行教学。针对重要的公式，用板书进行相应的公司推导，带领学生进行同步思考。即使学生以前相关的内容忘记了，也能进行相应的补充。针对具体概念，相关工程实例，可以采用多媒体的方式进行播放，向学生提供声、像、图、文等综合性刺激信息。这样学生不会感觉太抽象。相反会在大脑中针对具体的力学概念留下深刻的印象。

(2)贯彻力学大师的典故。

力学史的书籍已经给我们提供了大量的素材。然后我们要在课程适当的地方将这些素材去。这些例子会让学生认识到这些大科学家的伟大，同时也感受到学科交叉的必要性，从而受到人文气息与科学精神的双重熏陶。例如，讲材料的最大剪应力破坏准则时，可以讲述整个历史的来龙去脉：最早对材料的强度破坏问题产生兴趣的是文艺复兴时期的巨人达・芬奇，虽然他对材料的破坏做了一些实验，但是并未提出合理的强度准则。随后，意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家，也是近代实验物理学的开拓者，被誉为“近代科学之父”的伽利略进行了进一步研究。他对于材料进行了弯曲试验，但是得到的破坏准则是错误的。直到1864年，由法国的工程师屈雷斯加(Tresca)提出了“最大剪应力”准则。才与实验结果一致。这个理论也称为“Tresca准则”，也就是材料力学上讲到的第三强度理论。

在讲述破坏准则的发展历史时，也可适当增加一些历史学者的简介，比如达・芬奇。他是世界上最伟大的艺术家之一，他的两幅画《蒙纳利莎》和《最后的晚餐》是人类文化的瑰宝；是世界上最早设计飞机的人。要强调我国学者在强度理论方面做出的大量工作，例如，西安交通大学的俞茂宏教授提出了“双剪切理论”，已经被写进教科书。总之，听了这些力学史料，学生将会被故事所吸引，既增加了力学的学习兴趣，又增强了民族自豪感。

虽然理论力学偏重于基础，注重于推导公式，但是可以补充史料。例如在讲动量、动能时，可以讲述笛卡儿与莱布尼兹学派之争。顺便简介一下莱布尼兹：他比牛顿小四岁，是那个时代最博学的人；精通法律、外交、数学、物理、哲学、化学、冶金以及曾经设计过计算机；最早区分了动量与动能，认为用“活力”mv2来表征动能更加合适。在讲流体动量的时候，也可以聊聊欧拉：欧拉是有史以来四大数学家之一，晚年双目失明。但还是非常刻苦地工作，一共写了1000多篇论文。有人称赞他做计算，“就像鸟在空中飞翔，像鱼在水里游泳，像人的呼吸一样自然。”而与欧拉同时代的拉格朗日则将理论力学的研究推上了高峰。他的《分析力学》一书没有一个图形，全部是公式的推导。鉴于拉格朗日的学术贡献，他被拿破仑称赞为“一座耸立的高峰”。

(3)增加课堂的互动性。

互动式教学不是单向灌输，而是对话、理解的过程、创新能力形成的过程，在力学教学中，教师应多采用问题导人、案例讨论、自学习题课等方式能有效的实践互动式教学方法，比如讲到材料力学均匀性假设时，可以这样类比：体检抽血5 ml化验，化验的结果能代表全身血液的性状。引导学生思考，加深对均匀性假设的理解。讲到泊松比，引导学生思考；材料的泊松比能否取负数?这样会出现什么样的反常现象?然后举例子；碳纳米管类“负泊松比材料，在拉伸过程中出现体积膨胀的反常现象。总之。才用互动式教学，可以激发学生认识自然的能力，培养力学的学习兴趣，引导学生创新性思考问题。

第5篇：材料力学论文范文

关键词：高耸钢筋混凝土结构烟囱；爆破拆除；数值模拟；本构关系；有限元模型

1.引言

随着城市化进程和产业升级的不断推进，在城市建设和企业技术改造中，经常要开展烟囱、水塔等废弃高耸建筑物的控制性拆除爆破工作。拆除爆破既要达到预定拆除目的，又必须有效控制爆破振动影响、飞石抛掷距离和破坏范围等，以保障周围环境安全[1]。目前，国内外已广泛应用爆破方法拆除高耸建筑物，定向爆破拆除烟囱的高度已达210米[2]。

本文基于弹塑性力学和有限元基本理论，针对一150m高耸钢筋混凝土结构烟囱定向爆破拆除工程，对该烟囱爆破拆除的力学条件、烟囱爆破倾覆时间、烟囱爆破倾覆时的支座内力以及烟囱爆破倾覆时的本构关系进行研究，并采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，通过分离式共节点建模，建立高耸钢筋混凝土烟囱有限元模型，对烟囱爆破拆除过程进行了有限元模拟。

2.爆破拆除方案

烟囱爆破拆除的原理是在烟囱倾倒一侧的烟囱支承筒壁底部炸开一个爆破缺口，破坏烟囱结构稳定性，导致整个结构失稳和重心外移，使烟囱在自重作用下形成倾覆力矩，进而使烟囱按预定方向倾倒。若烟囱爆破缺口长度过短，上部结构产生的倾覆力矩可能小于下部支撑结构可以承受的弯矩，爆破时结构不易发生破坏；若烟囱爆破缺口尺寸过长，下部支撑结构不能承受上部结构的自重，上部结构将直接压塌下部结构，影响烟囱倒塌方向，产生严重后果。因此烟囱爆破缺口尺寸对烟囱控制爆破拆除至关重要。

某电厂一个150m高度的钢筋混凝土结构烟囱，烟囱底部壁厚400mm，外径为5.83m、内径为5.43m；110m高度处烟囱璧厚为180mm，外径为3.68m、内径为3.5m；烟囱顶部壁厚200mm，外径为2.905m、内径为2.705m；烟囱体积为1299.87m3，质量为3.37966×106Kg，烟囱自重为33121KN。图1为该电厂150m高度的钢筋混凝土烟囱。

在爆破缺口中部长度7.5m范围内，采用137发瞬发导爆管雷管，总装药量8.22kg；第二段起爆雷管布置在爆破缺口余下的炮孔，采用140发导爆管毫秒延期雷管，总装药量8.4kg。此外，为保证烟囱顺利倒塌，在烟囱爆破缺口两端各开设了1个高1.46m、长4m的三角形作为定向窗。

3.烟囱爆破倾覆时间历程

烟囱爆破倾覆时间是烟囱爆破过程控制的一个重要因素，烟囱爆破倾覆时间可由烟囱倾覆过程的角加速度ε与烟囱倾覆过程的角速度求得，即：

在公式（1）中，dt为烟囱爆破倾覆时间。针对论文中150m高度的钢筋混凝土结构烟囱，其爆破倾覆时间为：

4.烟囱爆破拆除过程有限元模拟

4.1有限元模型

鉴于钢筋混凝土烟囱由钢筋和混凝土两种不同性能的材料组成，采用分离式共节点有限元建模，可事先分别计算混凝土和钢筋的单元刚度矩阵，然后统一集成到结构整体刚度矩阵中，可按实际配筋划分单元，并可在钢筋混凝土之间嵌入粘结单元。因此，论文针对该150m高度钢筋混凝土结构烟囱，基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件[11]，采用分离式有限元建模方法建立钢筋混凝土烟囱有限元模型。论文建立的烟囱有限元整体模型如图3所示。

建模过程时，为模拟烟囱倾覆过程，通过在特定时间定义爆破缺口处材料失效的方法来模拟爆破缺口的形成。筒体之间以及筒体与地面之间采用自动单面接触，钢筋与地面之间采用点面接触模拟烟囱倾覆触地。其中在ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件环境下可通过在K文件中加入使材料失效的命令流来模拟爆破形成缺口，并可修改K文件使烟囱筒体和缺口处的材料具有失效准则功能。

4.2数值模拟结果

图4为烟囱爆破倾覆历程数值模拟结果，图5为实际烟囱爆破倾覆历程图，图6和图7为有限元计算得到的烟囱顶部、质心及缺口等不同部位在爆破倾覆过程中的位移、运动速度随时间的变化曲线，图8为有限元计算得到的烟囱爆破倾覆历程不同时刻的烟囱等效应力场分布图。

由图4和图5可知，烟囱爆破倾覆历程数值模拟结果与实际烟囱爆破倾覆过程吻合较好。由图6和图7可知，计算得到的烟囱顶部、质心及缺口等不同部位在爆破倾覆过程中的位移、运动速度随时间的变化情况较符合实际。图7中烟囱顶部、质心及缺口部位在爆破倾覆过程中的运动速度随时间变化出现振动是因为爆破倾覆初期烟囱筒体出现晃动，图7中烟囱顶部、质心及缺口部位运动速度在5.8秒出现突变是因为烟囱爆破倾覆过程中爆破缺口发生闭合，图7中烟囱顶部、质心及缺口部位运动速度在5.8秒出现跃变是因为烟囱爆破倾覆触地造成的。

5.结论

（1）采用数值模拟方法对烟囱爆破拆除过程进行模拟分析，可较全面地研究烟囱倾覆历程、烟囱倾覆历程的应力、位移、烟囱倾覆时间和速度、烟囱爆破倾覆时的支座内力等，可开展烟囱模拟爆破拆除实验，以指导烟囱爆破拆除设计。

（2）采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA可模拟烟囱控制爆破拆除过程，采用分离式共节点有限元建模方法建模，实际烟囱倾覆历程、倾覆方位、倾覆长度与有限元数值模拟结果吻合较好。

（3）论文提出的烟囱爆破倾覆历程的本构关系符合实际；论文采用的材料塑性随动硬化模型以及可Cowper-Symonds材料应变率模型可较好地反应烟囱爆破倾覆过程的钢筋及混凝土材料力学性能。

（4）数值模拟结果与理论计算结果存在一定差别的主要原因是理论计算所采用的模型没有考虑烟囱爆破过程形成的塑性铰对烟囱倾覆运动的影响作用。数值模拟结果与实际烟囱爆破倾覆过程存在一定差别的主要原因是数值模拟所用材料参数与实际烟囱爆破倾覆过程材料力学性能存在偏差。

参考文献

[1] 张成化、罗惠敏、谢斌等.城市改造建设中拆除爆破安全管理的几点做法[J].采矿技术，2001.11（5）：178-179.

[2] 王希之、谢兴博、谭雪刚等.210m高烟囱爆破拆除技术.工程爆破，2011.17（2）：53-55.

[3] 汪浩、郑炳旭.拆除爆破综合技术[J].工程爆破，2003.9（1）：27-31.

[4] 叶海旺、薛江波、房泽法.基于LS-DYNA的砖烟囱爆破拆除模拟研究[J].爆破，2008.25（2）：39-42.

[5] 言志信、叶振辉、刘培林、曹小红.钢筋混凝土高烟囱定向爆破拆除倒塌过程研究[J].振动与冲击，2011.30（9）：197-210.

[6] 王斌、赵伏军、林大能、谷建新.筒形薄壁建筑物爆破切口形状的的有限元分析[J].采矿技术，2005.9：95-97.123.

[7] 赵根、张文煊、李永池.钢筋混凝土定向爆破参数与效果的DAA模拟[J].工程爆破，2006.12（3）：19-21.49.

第6篇：材料力学论文范文

材料：华佗是我国历史上的一位名医。有一次，府吏倪寻和李延两人均头痛发热，同请华佗看病。经华佗望色、诊脉后，给李延开了解表发散药，给倪寻开的是泻药。正当二人疑惑之际，华佗解释道：李延是因受凉，病在外，故应当吃解表药。倪寻是因饮食过多引起，病在内，故应当服用泻药。二人虽病状相似，但病因不同，所治疗方法也不同。二人信服，各自拿药服用，很快痊愈。

1、指出材料中所蕴含的唯物辩证法的哲学范畴并分析内涵。（70分）

2、请理论联系实际，如何理解“具体问题具体分析”？（30分）

参考答案：

华佗对症下药治头痛发热的故事所涉及的唯物辩证法基本范畴主要有：

第一，现象和本质的辩证关系。现象和本质是揭示客观事物的外部表现和内部联系相互关系的范畴。现象是事物的外部联系和表面特征。本质是深藏于现象背后并制约现象的内部联系。本质和现象既有区别，又相互统一。华佗对症下药是透过头痛发热的现象，运用科学的方法，发现了疾病的本质。

第二，原因和结果的辩证关系。原因和结果是揭示事物的前后相继、彼此制约的关系范畴。唯物辩证法把这种引起与被引起的关系，称为因果关系或因果联系。其中，引起某种现象的现象叫原因，而被某种现象所引起的现象叫结果。因果联系的特点是：因果联系是有时间顺序的联系，总是原因在前结果在后，但并不是任何前后相继的现象都存在着因果联系。原因和结果的关系是辩证的：原因和结果的区分既是确定的，又是不确定的；原因和结果是相互依存、相互作用、相互转化的；原因和结果的关系是复杂多样的。引起头痛发热这一结果的病因是复杂多样的，华佗运用科学的方法，发现了不同的病因，才做到了对症下药。

矛盾特殊性原理和矛盾普遍性和特殊性的辨证关系原理都要求具体问题具体分析，具体问题具体分析是活的灵魂。所谓具体问题具体分析，是指在矛盾普遍性原理的指导下，具体地分析矛盾的特殊性，并找出解决矛盾的正确方法。

首先，必须要在矛盾普遍性原理的指导下，也就是说要承认事事有矛盾，时时有矛盾。如果不承认这一点，那就意味着世界是一个没有矛盾的世界，因而也就谈不上去分析矛盾的特殊性了。所以，具体分析矛盾的特殊性应在承认矛盾普遍性的前提下才能进行。

其次，我们具体分析矛盾特殊性的最终目的是要找到正确、合适的方法，从而解决矛盾。仅仅停留在认识的层面上是远远不够的，哲学理论必须在实际运用中实现自身的价值。所以，具体问题具体分析应在认识事物矛盾特殊性的基础上真正解决矛盾。

华佗对症下药治头痛发热的故事说明，要在实践中真正做到“具体问题具体分析”。启示有：

第一，一切要从实际出发；

第二，我们能够通过现象认识事物的本质，同时又要求人们透过现象看本质，透过现象揭示本质是科学研究的任务。

第7篇：材料力学论文范文

关键词：刚度，工作负荷，弹性形变，胡克定律

 

1.设计概况

通常的冲压设备都有其特定的用途和使用方法及其相配套的成型机床和设备，但是随着工艺的改进，设备的功能会随之增加。。。根据生产的需要，设计一种冲压的自动卸料装置，包括在冲床正面设置与冲床同步运动的自动卸料机构，自动卸料机构包括固定在冲床工作台面凹模水平中心线所在的工作支承台上的卸料架。本装置能实现冲床冲压自动卸料，工作准确定位，安全可靠，能有效地防止人身伤害事故的发生，并避免损坏设备。。

2.工件结构及计算

2.1工件结构

如图：图中1-1铰链下模示意图 1限位 2 凹模 3 挡板 4支架 5 弹簧（其中4、5构成卸料装置）。

1-1 铰链下模示意图

4 5

2.2卸料装置的结构及计算

如图1-1铰链下模示意图中的结构可看出弹簧的性能是解决这个问题的关键，弹簧性能要求的求解过程。

1）、根据实际工作假定最大负荷、最小负荷及工作行程：

工作行程：h=10mm

查找资料的求得：

4）、内、外弹簧有效圈数：

5）、内、外弹簧最小负荷：

6）、检验设计结构尺寸：

7）、内、外弹簧刚度要求：

3.结论

随着经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展以及人民生活水平的提高，人们对工作环境的舒适性的要求也越来越高，在设备的设计和制造过程中，在考虑设备的性能以及精度等重要的技术指标外，人们更加关注操作者的舒适性，这样可以大大减轻劳动者的工作强度。至此，在现今的设备设计制造过程中，人性化设计更加受人们的青睐。

参考文献

[1]薛啓翔著.冲压模具与制造.化学工业出版社，2004,4.

[2]王孝培著.适用冲压技术手册.机械工业出版社，2001,3.

[3]成大先著.机械设计手册.化学工业出版社，1999,8.

[4]苏翼林编.材料力学.高等教育出版社，1979,5.

[5]刘鸿文编.材料力学.高等教育出版社，2003,3.

第8篇：材料力学论文范文

论文摘要：根据材料力学理论，推导出多支座卧式压力容器支座弯矩、支座反力的计算公式，给出釜件应力的校核方法，编制了基于matlab的计算程序，并附有五鞍座蒸压釜的受力分析和强度计算实例。

蒸压釜是化工、建材行业中应用较为广泛的一种具有多支座的卧式压力容器。GB150—89《钢制压力容器》只给出了双支座对称布置卧式容器的剪力、弯矩和应力计算方法，而对多支座卧式容器的计算方法仅在文[2]中有一般性说明。HGJ16—89《钢制化工容器强度计算规定》只给出了三支座卧式容器的设计和计算。本文从三弯矩方程出发结合卧式容器的特点，基于材料力学理论基础，比照文[2，3]的推导过程，导出了相应的弯矩和剪力计算公式，按齐克法给出应力校核式，并基于matlab编制了相应的计算及校核程序。

图1 n支座连续外伸梁受力图

1 公式推导

多支座卧式蒸压釜可简化为受均布载荷的外伸梁，假设共有2n-1个支座，见图1。图中L为圆筒两封头切线之间长度;h为封头内壁曲面深度;A为边支座中心线到近端封头切线的距离;q为单位长度上的载荷。

1.1 支座截面弯矩的计算

为求出卧式容器的各项应力，首先求得各截面的剪力和弯矩，多支座卧式容器属静不定结构，需用三弯矩方程求解其剪力和弯矩。对于n支座，三弯矩方程一般性公式为[2]：

(1)

在对多支座卧式容器进行结构设计时，为使其受力状况较好，通常将支座设计成等距布置。即有l1= l2= l3 =⋯ = l2n-2=l，其值为：

(2)

故公式(1)简化为

(3)

在支座n左右，由于对称 ，故

(4)

首先需要计算封头及其内装物料重量和作用于封头上的静载荷对封头切线与轴线交点的等效力矩：

(5)

根据文[4]有

(6)

由公式(4) 、(5) 、(6)组成连立方程如下：

(7)

令 ， ，则上述方程组可以写成：

(8)

其中：

由此方程组可解得各支座截面弯矩Mi(i=1，2，…，n)，并由对称性得

(i=1，2，…，n-1)

(9)

1.2

支座反力的计算

图2 连续外伸梁分解图

当求得各支座截面弯矩之后，把该连续梁分解为2n-2个静定梁，如图2所示。左右端为均布载荷外伸梁、中间为均布载荷简支梁，从而求得支座反力。封头及其内装物料重量为：

并由对称性得

(i=1，2，…，n-1)

1.3

梁内剪力的计算

根据剪支梁的剪力计算公式可求出梁内的剪力，如下：

（13)

求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由对称性可得。

1.4

弯矩的计算

首先根据剪支梁弯矩的计算公式即可求出梁内弯矩，然后采用数学方法求出弯矩的最大值。

1.4.1梁内弯矩的计算

(14)

求出A段以及1~n-1段的弯矩，其它各段由对称性可得。

1.4.2最大弯矩的计算

对方程组 (14) 求一阶导数，以求最大弯矩所在点，如方程组（15）。把求得的x值代入原方程组 (14) ，即可求得各段的最大弯矩。

在求得多支座卧式容器各支座处支反力和弯矩后 ，可作出其剪力图和弯矩图，本文不详细叙述。

(15)

1.5釜体应力计算和校核

多支座卧式容器的应力计算可以按照齐克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文献[1]进行应力校合。

1.5.1 筒体轴向应力计算

(1) 两支座中间处的横截面上:

按各跨中点处的最大弯矩Mmax作用点处，计算横截面的最高点和最低点的轴向应力：

最高点：

(16)

最低点：

(17)

式中，p为设计压力，Mpa；Rm为釜体平均半径，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 支座处横截面上

筒体被加强的最高点或筒体不被加强的靠近中间水平平面处：

最高点：

(18)

最低点：

(19)

式中K1、K2为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8—5、式8—6计算，

。

(3) 筒体轴向应力的验算

(20)

式中K3为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8—21进行计算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

如τ

1.5.3 圆筒周向应力计算

按支座处无加强圈，先按鞍座垫板不起加强作用进行计算。

(1) 支座处横截面最低点：

(21)

式中K5为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8-20计算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 鞍座边角处

(22)

式中K6为计算应力系数，根据 A／Rm>1／2和支座包角θ按文献[2]式8-36计算，

， =max{ |i=1，2，……，n}。

(3) 周向应力验算

σ7

2、matlab程序的编制

根据上述推导公式，基于matlab语言编写计算程序。本文利用matlab强大的矩阵计算功能进行方程组的求解，大大的简化的计算的复杂性，且利用matlab的绘图功能可以很方便的绘制出剪力图与弯矩图。程序的PAD图如图3：

SHAPE \* MERGEFORMAT

图 3 matlab程序PAD图

3 五鞍座蒸压釜计算实例

一台五鞍座蒸压釜（结构示意图见图4）。已知：支座个数2n-1=5，设计压力P=1.40Mpa，边支座中心线到近端封头切线的距离A=740mm，封头内壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圆筒平均半径Rm=1006mm，圆筒长度(两封头切线之间)L=26680mm，设计温度下容器材料的许用应力[σ]t=170Mpa，筒体有效厚度δ0=11mm，容器壳体及充满介质时的总重量（包括壳体、内件、物料及保温层）W=1.05×106N。

图 4 五鞍座蒸压釜结构示意图

将已知参数输入matlab程序，得计算结果如下：

支座弯矩

支座反力

跨间最大弯矩 应力校核

（N，mm）

(N)

（N，mm）

（MPa）

M1=-1.32×107

R1=144631

M12max=1.161×108 σ1=60.7

M2=-1.663×107

R2=284397

M23max=5.847×107

σ2=67.3

M3=-1.153×107

R3=235810

M34max=5.847×108

σ3=66.3

M4=-1.663×107

R4=284397

M45max=1.161×108 σ4=93.5

M5=-1.32×107

R5=144631

Mimax=1.161×108

σ5=-10.6

Mmax=-1.32×107 Rmax=284397

σ6=-151.2

σ1、σ2、σ3、σ4、σ5 、σ6

τ=10.86

各项盈利校核均合格

并且程序可以自动生成剪力图和弯矩图，如图5、图6所示。

4 结语

本文所给出的受力分析和强度计算方法，虽然是针对具体的蒸压斧设计而得，但是具有非常普遍的意义，广泛适用于其他多支座卧式容器。同时，在本文中，matlab强大的计算功能与绘图功能得到充分体现，值得在设计与计算中广泛推广。

参考文献

[1] 全国压力容器标准化委员会，GB150—89，钢制压力容器(一)．北京：学院出版社，l989

[2] 全国压力容器标准化委员会，GB150—89，钢制压力容器(三)．北京：学院出版杜，1989

[3] 中国武汉化工工程公司，HJG16—89，钢稍化工容强度计算规定．北京：化工部工程建设标准编辑中心，1990

第9篇：材料力学论文范文

岩石材料在动态压缩载荷作用下的力学特性是研究岩石结构如隧道、岩质边坡在爆炸荷载以及地震荷载作用下的响应的重要参数。这一课题的研究始于20世纪中期，如文[1-6]的工作。这些研究结果表明，岩石材料的力学特性表现出较明显的率相关特性，例如，岩石材料的抗压强度一般地随应变速率的增加有增加趋势。

本文概述了作者近年来对花岗岩材料在动态压缩载荷作用下力学特性进行的实验以及基于细观力学以及断裂力学进行的理论研究成果初步工作，力图为岩石动力学的相关研究提供借鉴。

2实验研究

实验所用岩样取自新加坡BukitTimah地区钻孔取出的岩芯，在室内用套钻加工成f30´60mm的圆柱体试样。实验设备为RDT－1000型岩石高压动三轴实验系统，该系统的工作原理以及性能指标见文[5,6]。实验中，应变速率范围为10-4～100s-1，围压范围为0～170MPa。

图1描述了花岗岩在动单轴压缩载荷作用下强度随应变速率的变化规律。可以看出，花岗岩的抗压强度随应变速率的增加有较明显的增加趋势，当应变速率从10－4s-1增加到100s-1时，花岗岩的抗压强度约增加15％。

实验结果还表明，花岗岩的弹性模量和泊松比随应变速率的增加没有明显的变化趋势，而且结果比较发散。

图1花岗岩单轴抗压强度随应变速率的变化规律

Fig.1Changeofuniaxialcompressivestrengthwithstrainrateforgranite

图2抗压强度随应变速率的变化规律

Fig.2Changeofcompressivestrengthwithstrainrate

图2、3描述了花岗岩抗压强度在动三轴压应力作用下随应变速率以及围压的变化规律，可以看出。不同围压下，花岗岩的抗压强度随应变速率的增加有增加趋势，同时，强度的增加幅度随围压的增加有明显的减小趋势。在不同应变速率下，岩石的抗压强度随围压的增加明显地增加，而且，强度随围压的增加幅度在不同应变速率下基本上相同。

三、理论研究

岩石是一种较典型的非均质材料，普遍包含着不同尺度的缺陷。在压缩载荷作用下，微裂纹将在这些缺陷的周围产生并且扩展聚合，导致岩石材料的破坏，影响岩石材料的宏观力学行为。基于这些认识，一些裂纹模型被应用于研究岩石材料在压缩载荷作用下的强度以及变形特性。结合断裂断裂力学的相关理论，这些研究架起了岩石材料细观和宏观力学特性之间的桥梁，也成为目前岩石材料力学特性研究的热点方向。在这些模型中，滑移型裂纹模型最广泛地应用于研究脆性材料在压缩载荷作用下的力学特性。

图3抗压强度随围压的变化规律

Fig.3Changeofcompressivestrengthwithconfiningpressure

图4单轴情况下的裂纹模型

Fig.4Slidingcrackarrayunderuniaxialcompression

文[7,8]采用图4、5所示的裂纹模型模拟花岗岩材料在动单轴压缩载荷作用下的劈裂破坏模式以及三轴作用下的剪切破坏模式，并结合裂纹的动态扩展准则模拟了花岗岩材料的动态抗压强度随应变速率的变化规律，如图6、7、8所示。图7-8的结果表明，模拟结果与实验结果较一致。

文[7,8]的结果还表明，裂纹的扩展速率以及岩石材料的断裂韧度的率相关特性是花岗岩单轴抗压强度随应变速率增加而增加的内在原因，同时，由于围压阻止了拉伸裂纹的扩展导致了岩石材料的抗压强度随围压的增加而增加。

图6三轴情况下的裂纹模型

Fig.6Slidingcrackarrayundertriaxialcompression

图7模拟强度与应变速率关系(单轴)

Fig.7Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(uniaxialcompression)

图8模拟强度与应变速率关系(三轴)

Fig.8Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(triaxialcompression)

四、结语

随着国家西部大开发战略的实施，我国将迎来新一轮的基础建设，如青藏铁路以及南水北调西线工程，在这些工程的实施中，普遍存在强烈地震作用下隧道以及边坡岩体的稳定性问题。同时随着工程爆破在岩矿开采、地下洞室的营建以及场平开挖等工程中的广泛应用，也将存在诸如大型水利及能源工程基础爆破开挖中基岩的保护、爆破荷载作用下岩石结构振动安全等问题。另外，在新的战争态势下与国防安全相关的岩石结构防护工事防护性能评估也是目前需要解决的焦点和热点问题。上述问题的解决，在一定程度上要求对岩石材料的动态力学特性进行系统的研究。因此，深入开展岩石材料动态力学特性研究不仅是岩石动力学科发展的需要，也是国家建设和国家安全的迫切需要。

图9模拟强度与围压关系(三轴)

Fig.9Changeofsimulatedstrengthwithconfiningpressure(triaxialcompression)

参考文献

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(3)吴绵拔,刘远惠.中等应变速率对岩石力学特性的影响.岩土力学,1980,(1):51-58.

(4)鞠庆海.不同加载速率不同围压条件下混凝土的破裂判据与动态性能研究.中国科学院武汉岩土力学研究所硕士学位论文,1993.

(5)ZhaoJ,LiHB,WuMBandLiTJ.Dynamicuniaxialcompressiontestsongranite.InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,1999;36(2):273-277.

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(8)LiHB,ZhaoJ,LiTJandYuanJX.Anayliticalsimulationofthedynamiccompressivestrengthofagraniteusingtheslidingcrackmodel.InternationalJournalforNumericalandAnalyticalMethodinGeomechanics.(2001,inpress)。

Abriefintroductionfortheexperimentalandtheoreticalstudyondynamiccompressivemechanicalpropertiesofagranite