Comprehending the laws of physics through elliptical focus

介绍了不同学科领域里与椭圆有关的3 种物理规律:光线反射规律、开普勒第二定律、细杆平衡规律, 并对其进行相互推导, 得出结论: 这3 个物理规律是等价的, 它们的本质都是椭圆所特有的几何特征, 它们只是这一本质在不同领域的不同表现.     

机电模拟的几个例子

<正> 从物理本质看,机械系统的运动和电路中的状态是完全不同的.这表现在描述它们的物理量和遵循的规律各不相同:机械系统的运动用质量、力、位移、速度、加速度、动量、倔强系数、阻力系数、动能、势能以及相应的角量来描述,其运动所遵循的规律是牛顿三定     

关于椭圆接触弹流润滑Hamrock-Dowson膜厚公式的再思考

使用常用的Hamrock-Dowson公式计算椭圆点接触中心油膜厚度时发现:当维持接触区中心赫兹压力为常数,增加椭圆比k_e超过一定值时,得到的中心膜厚不升反降,这与其物理本质相悖. 应用有限单元法重新对等温椭圆接触弹流润滑问题进行了数值计算,提出新的表征椭圆接触的综合几何参数. 在较大的速度和载荷范围内下,依据数值计算结果,拟合出修正端泄因子和修正中心膜厚公式. 修正公式与数值计算结果相吻合,且正确地表达了膜厚与椭圆比的关系.      

拉格朗日方程在机电系统中的应用

<正> 从物理本质上看,机械系统与电网络中的运动过程完全不同,它们分别用两类物理量描述,服从不同的物理定律.但是,在此基础上所建立的运动微分方程却是相同的.如果把描述这两种系统运动状态的物理量进行类比,我们     

密集颗粒物质的多尺度结构

颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系.依据颗粒排布的稀疏程度,体系可分为颗粒气体、颗粒流体和颗粒固体,它们有不同本质的动量传递和能量耗散机制.后两者属于密集颗粒物质体系,内部形成了颗粒→力链→体系的多尺度结构,并涉及多个特征时间尺度,是典型的多尺度体系.合理分割体系结构层次、正确理解不同层次的物理过程、并确定它们之间的关联是密集颗粒物质研究的核心任务.本文依次分析了密集颗粒物质的内在物理图像、多尺度结构层次和特征时间等,并介绍了多尺度研究框架.     

大跨度深埋黄土隧洞的开挖效应研究

本文研究了大跨度深埋黄土隧洞在其它条件不变的前提下, 全断面开挖时黄土的变形破坏规律和衬砌中内力的分布规律, 指出了它们存在本质区别的原因在于不同的开挖方式, 揭示了开挖的本质, 分析了内力合理分布的条件。     

2维各向异性弹性力学中的Stroh公式和某些不变量

本文简要综述了各向异性弹性体2维变形的Stroh公式。该公式数学上优美而应用上有力。它的最近进展使我们将已有的复数形式的解转变成实数形式,进而可去解决一些迄今尚未解出的问题。结果,发现了许多有趣的而在物理上难以预料的现象。例如,对于界面包含x_3轴的各向异性双介质体,如果线力和线位错都沿x_3轴,那末包含x_3轴的任意径向平面上的面拉力将不随径向平面的选择而变化。而且,在任何固定点上的应力与界面的方位无关。要揭示的其他一些不变性质是:双介质材料中的虚拟力,界面裂纹上的应力奇异,界面裂纹表面上的振荡,等等;另外,在具有一个有限裂纹,或一个椭圆孔,或一个刚性椭圆核的无穷大均匀介质中的某些应力和位移也是不变量。这些不变量的大部分尚未有它们的物理解释。在实数形式的解中,Barnett-Lothe张量常常出现。在绕x_3轴转动时,这些张量的分量的某些组合是不变的。这些组合将在本文中推导并列出。最后我们给出了某些各向异性弹性材料,它们的Barnett-Lothe张量是不变量,即这些张量的所有分量在绕x_3轴转动时是不变的。     

颗粒物质中的多尺度问题

颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系. 依据颗粒排布的稀疏程度, 体系可分为颗粒气体、颗粒流体和颗粒固体,它们有不同本质的动量传递和能量耗散机制. 后两者属于密集颗粒物质体系,内部形成了颗粒$\to $力链$ \to$体系的多尺度结 构,并涉及多个特征时间尺度,是典型的多尺度体系. 合理分割体系结构层 次、正确理解不同层次的物理过程、并确定它们之间的关联是密集颗粒物质研究的核心任务. 本文依次分析了密集颗粒物质的内在物理图像、多尺度结构层次和特征时间等,并介绍了多 尺度研究框架.     

椭圆截面弹体侵彻砂浆靶规律分析

为研究椭圆截面弹体侵彻混凝土靶规律,基于动态球形空腔膨胀理论,建立椭圆截面弹体侵彻受力模型,计算典型椭圆截面弹体阻力规律和侵彻砂浆靶深度。在此基础上,采用弹道炮发射平台,开展相同质量和长度的2种典型椭圆截面弹体及圆截面弹体垂直侵彻半无限砂浆靶实验。结果表明:理论模型能够反映椭圆截面弹体受力情况,并与实验研究结果吻合较好;椭圆截面弹体长短轴参数的改变对侵彻性能影响较为显著。     

论连续性方程的推导及几种形式转换的方法

连续性方程是流体力学中的一个重要基本方程,在教学过程中往往侧重于其在工程中的应用而忽视了基本概念和物理意义。本文提出了一种系统性的教学方法,对连续性方程的相关基本概念进行串联整合,将雷诺输运定理应用到不同的流动模型来推导出四种不同形式的连续性方程,并通过演算证明它们可以相互转换,本质上是同一个方程。该教学方法能帮助学生加深对流体动力学基本公式物理意义的理解,构建起研究流体力学的基本思路。     

椭圆孔口端点和裂纹端点处的变动态应力分析

分析了椭圆孔口端点和裂纹端点处的变动态应力．在分析中,设带椭圆孔口的无限平板受远处应力作用,变动态应力分析指的是,令动点趋近于椭圆孔端点和椭圆孔变成裂纹这二个过程在各种相对关系下进行．在不同相对关系下,求出椭圆孔口或裂纹端点应力的极限值．分析表明,随着不同的变动状态,对于端点处的某些应力会得到不同的极限值．     

不确定性问题的有限元方法及应用

1.引言有限元法是力学问题的有效数值分析手段.但其模型是建立在确定性物理意义上的,即认为被分析的结构形状、几何特性、物理参数以及外载荷等都是确定值,并没有反映出分析对象的随机本质. 任何力学问题本质上都是随机的和非线性的.如钢结构的钢材,即使同一型号的钢,其屈服应力、弹性模量还是一个随机变量.至于其它的不确定因素更是不胜枚举,综合这些不确定性对结构失效作概率分析,就是近年来发展的结构可靠性分析.这是一种更合理的分析和设计方法,在许多工程领域中已经或正在取代传统的安全系数准则设计.     

爆炸加载下金属壳体膨胀断裂过程中的关键物理问题

爆炸加载下金属壳体膨胀断裂过程是武器研制领域关注的重要课题,该过程包含着丰富的力学与材料学基础科学问题,吸引着众多学者的长期关注。本文中通过分析爆炸加载下金属壳体膨胀断裂过程,明确了其中蕴含的3个关键物理问题:材料动态拉伸本构、壳体膨胀断裂机理和破片尺寸控制机理,综合分析了这3个关键物理问题的研究现状与趋势。     

残余应力下厚壁筒表面裂纹的应力强度因子计算

本文首先介绍了边界元法计算裂纹尖端应力强度因子的基本理论,接着利用边界元法计算了在残余应力下不同厚壁筒内表面椭圆裂纹的应力强度因子,研究了其大不随椭圆裂纹不同而变化的规律,为厚壁筒结构的设计,制造以及疲劳寿命分析提供了许多有价值的参考资料。     

对裂纹扩展规律Paris公式物理本质的探讨

首先讨论了著名力学家K.Krausz和A.S.Krausz关于Paris公式物理本质研究的成果，从材料的微观结构和裂纹尖端的应力场出发，应用位错动力学理论，热激活能理论和速率过程理论对疲劳裂纹扩展规律进行了微观到宏观的探讨。最终推导出疲劳裂纹扩展速率的一个解析表示式，该式严格地定了Paris公式的两个试验常数，赋予了Paris公式明确的物理意义，从而真实地揭示了Paris公式的物理本质，为这一经验的普遍规律奠定了理论基础。     

Load-unload response ratio——An interplay between earthquake prediction and mechanics

地震预测是世界性科学难题,地震现象虽然复杂其物理实质倒是明确：地震就是地壳块体的快速剪切脆断,相应地,地震的孕育过程就是震源区介质的损伤、演化,并最终导致破坏的过程,这一过程主要是力学过程,抓住这一点就抓住了问题的物理本质,但是,在研究地震预测时遇到的力学问题和通常的（工程）力学问题有所不同,根据地震问题的特点,紧扣地震孕育过程的物理本质,提出了加卸载响应比这一地震预测新思路.
文中介绍了加卸载响应比理论的基本科学问题,包括如何对地壳加载/卸载,如何选择适当的地球物理参数作为响应量,以及怎样定义加卸载响应比,用实验研究、数值模拟和理论分析3 种基础研究手段,揭示了地震孕育过程中加卸载响应比共同的演化规律：孕震初期加卸载响应比在1 附近涨落,之后上升至峰值点,地震不在峰值点发生,而是在下降过程中发生,从峰值点到地震发生这段滞后时间称为T₂,T₂ 和震级有关,为了预测地震,必须在全国范围内作加卸载响应比的时空扫描,在时空扫描基础上,结合量纲分析,更多地考虑当地的地球物理条件,拟定了全面预测未来地震的时、空、强的思路,回顾了用这种思路进行地震预测实践的历程,     

计算流体动力学的新趋势(Ⅱ)

<正> 3 新颖的算法 3.1 数值解的范围 要想使复杂流场的准确数值仿真成功,计算方面的处理方法应该是既强调对流体基本物理规律和力学规律的理解,也注意建立它们的准确模型.计算模型必须基于最少的一组过程和机理,人们认为这些模型能给出已知的分析解和观测结果的主要特点.对每一个主要过程     

虚功原理不同于最小势能原理

虚功原理和最小势能原理是力学中的重要变分原理。许多固体力学文献在引用这两个原理时,常常说它们是"一致的","等价的","本质上是相同的"等等。本文将指出,它们是不同的。为具体起见,这里用小位移弹性理论来讨论。一、最小势能原理所反映的客观规律首先弄清最小势能原理反映了那些客观规律。弹性体系统的总势能是 ...     

论迟滞与时滞

迟滞和时滞是自然科学、工程科学、乃至社会科学中常见的两种现象,但在我国学术界常被混淆. 从两种现象的定义和本质出发,阐述两者的共性、个性及其联系. 通过多个例子说明:迟滞现象反映两个相关参变过程周期变化时彼此间的相位滞后关系;而时滞现象则反映两个相关动态过程任意变化时彼此间的时间滞后关系.在某些特定的情况下, 它们可以等同; 但在一般情况下,它们是具有不同性质的两类现象, 尤其在描述记忆特性方面, 两者有本质的差异.      

James Lighthill生平

J．Lighthill是本世纪世界公认的伟大的数学科学家之一‘他深入研究每一个工程、物理和生物学问题的本质,乃至细节,用清晰的数学模型描述它们,用各种现有或新的数学方法求解它们,然后再回到原来的问题,进行分析,预测和决策．所以,他是应用数学家的典范．他发表的著作有6本专著,150篇左右的论文（其中,大部分为牛津大学出版社于1997年收集在4卷本的文集中）这些论著说明了在每一个时期,一个被发现的物理过程或机理同数学模型和公式间直接而完美的对应关系．他的报告、论著常常强调物理,在按部就班做事的人看来,他对数学的处理显…