自然界的四种基本相互作用力能统一吗?

自然界中有四种基本相互作用力关于"力"的研究是一门最古老的科学,同时也是现代最前缘的科学内容.顾名思义,力学是研究力的一门学问.宇宙间没有孤立存在的"力",它是在物质相互作用中表现出来的.最初,人们认识"力"的概念是从生产劳动和日常生活中开始的.人们观察到力是肌肉的伸缩,汉字"力"(篆文)字本身就是人筋的象形.我国古代有人称:"力,形之所以奋也."这也就是说"力"是一种相互作用.     

弯矩分配法何去何从

在实际工程中被淘汰的方法,在教学中被淘汰只是迟早的问题,"弯矩分配法" 就面临这样的处境. 该文以"弯矩分配法" 的数学基础为视角,讨论该法在教材中的去、留问题,供教师,特别是《结构力学》教材编者参考.     

术与道创新法与史

从探究教与学的内在规律入手, 抓住"术" 与"道" 的关系进行思考, 进而领悟到: 创新乃修术明道后境界升华与再升华的结果, 最后探讨了同力学史和方法论的关系. 首先强调"悟" 为"学" 的根基, 指出"悟" 比"学" 重要. 提醒后人在学的过程中, 务必辅之以悟, 用以追踪前人的悟. 接着, 找到了"学术悟道" 与韩愈"传道受业解惑" 中"授业传道"的学与教的呼应关系. 从任何一个事物都可以细分为层次的角度, 发掘了教本身高层次与低层次的对偶, 学本身高层次与低层次的对偶. 然后发掘了教与学在过程上的对偶, 教与学在目的与结果上的对偶. 并且将上述4 个对偶关系表示为一个方阵, 表达了教与学的最高境界. 定义了教师和学生"慧而明道" 的境界, 简称"慧明" 的境界, 并且分别用杜甫与苏轼描绘泰山与庐山的诗, 对于达到慧明境界与否予以描述, 且用作者的《苍鹰画》及其题词进行了说明. 阐述了"以道驭术" 与"倚慧演智" 的道理. 指出, "修术、智通道、慧"后如果再升华, 就可以进入创新的境界——"籍道、慧觉新明". 最后探讨了从术到道的升华再升华同力学史和方法论的关系.     

读者·作者·编者

教学中常参考《力学与实践》的"教育研究"一栏中的文章,并介绍给学生.学生反应很好.希望编辑部可以把1989年之前的文章也上载,让会员可以下载这些"老"文章,这些"老"文章中很多讨论(如"功"的定义及很多老师对此的热烈讨论),即使在今天的教学中也很有参考价值.(澳门,罗健豪)2008-1-27     

INTERFACE EVOLUTIONS AND GROWTH PREDICTIONS OF MIXING ZONE ON PREMIXED FLAME INTERFACE DURING RM INSTABILITY 1)

预混火焰界面的RM (Richtmyer-Meshkov)不稳定导致的界面混合区增长过程在自然界和工程实践中十分常见,但化学反应对其增长的影响机理仍不明确,反应性界面混合区增长速率的预测也未见报道, 因此,开展RM不稳定过程中火焰界面演化和混合区预测的研究十分必要.本文采用带单步化学反应的Navier-Stokes方程和高精度数值格式,研究了正弦形预混火焰界面在平面入射激波及其反射激波作用下的RM不稳定过程.结果表明, 在入射激波作用后的阶段,除RM不稳定本身导致的界面演化为"钉-帽"和"泡"形结构外,化学反应一方面以预混火焰传播的方式促进了界面中"泡"结构的增长,另一方面通过与涡结构的复杂相互作用促进了"钉-帽"结构的增长.化学反应活性越强, 火焰界面的"泡" 结构和"钉-帽"结构的增长越快.在第一次反射激波作用后的阶段,化学反应以相同的火焰传播方式对"泡"和"钉-帽"结构产生影响, 两者效应相抵,因而导致反射激波作用后的阶段中界面混合区增长不受化学反应活性的影响.根据以上分析,分别针对入射激波和第一次反射激波作用后的火焰界面混合区增长速率提出了相应的预测模型,为探索反应性RM不稳定过程的理论预测方法提供了有益参考.     

钛合金表面MAO/粘接PTFE涂层的真空摩擦学性能

采用真空球盘摩擦试验机,分别在低载、中载和重载工况下测试了一种MAO/粘接PTFE复合涂层的摩擦学性能.结果表明:微弧氧化层提升了基底抵抗变形的能力,确保了摩擦过程中粘接PTFE涂层与基底结合状态的稳定,并且在原位生长过程中继承了金属表面原有的机械加工形貌,形成了特殊的"波峰"与"波谷"交替并存的"波状"多孔地形."波峰"与孔壁作为与摩擦对偶接触的硬质区域起承载和耐磨损作用,"波谷"和微孔作为与摩擦对偶接触的软质区域起贮存润滑剂与提供转移膜的作用.在两者的耐磨-减摩协同作用下,MAO/粘接PTFE复合涂层在不同接触应力条件下的摩擦学寿命较传统的喷砂/粘接PTFE的摩擦学寿命有了极大提升.     

一种考虑静水压力和偏应力共同作用的相变临界准则

同时考虑静水压力和偏应力的影响,分别建立了"应力诱发"和"形变诱发"相变的临界准则.准则在主应力空间中给出的相变临界曲面呈现明显的拉压不对称性.在弹性阶段,偏应力对相变总是起促进作用.塑性屈服后,偏应力通过塑性功产生的温升影响相变临界面,从而对高温相到低温相转变起阻碍作用,反之起促进作用.静水压力对相变可能起促进作用,也可能起阻碍作用,取决于相变时材料的体积是膨胀还是收缩.建立的相变临界准则对准静态加载条件下的Fe-20%Ni-0.5%C合金和Fe-30%Ni合金和一维应变冲击条件下的Fe-32%Ni-0.035%C合金中的γ-α相变进行了拟合和预测,预测与实验结果有较好的吻合.在主应力空间中柱形屈服面可能与锥形相变临界面相交,从而在一定条件下将发生"形变诱发"相变和"应力诱发"相变间的转变,这一推论有待实验的验证.     

浅埋圆形孔洞附近的半圆形凸起对SH波的散射

采用"契合"的思想，给出了地下孔洞与地面上的半圆形凸起地形对SH波散射问题的 解答. 将整个求解区域分割成两部分来处理. 其一为包括半圆形凸起地形在内的一个圆形区 域I，其余为区域II. 在区域I和II中分别构造位移解，并在两个区域的"公共边界"上 实施"契合". 在区域I中构造一个上半部边界应力为零，而其余部分位移、应力任意的驻 波解，在区域II中构造出半圆形凹陷和浅埋圆孔的散射波，且要求它满足水平界面上应力 为零的约束条件. 然后再通过移动坐标，满足"公共边界"的"契合"条件和地下孔洞的边 界条件，建立起求解该问题的无穷代数方程组. 最后，给出了分析例题和数值结果，并 对其进行了讨论.     

RM不稳定过程中预混火焰界面演化及混合区增长预测

预混火焰界面的RM (Richtmyer-Meshkov)不稳定导致的界面混合区增长过程在自然界和工程实践中十分常见,但化学反应对其增长的影响机理仍不明确,反应性界面混合区增长速率的预测也未见报道, 因此,开展RM不稳定过程中火焰界面演化和混合区预测的研究十分必要.本文采用带单步化学反应的Navier-Stokes方程和高精度数值格式,研究了正弦形预混火焰界面在平面入射激波及其反射激波作用下的RM不稳定过程.结果表明, 在入射激波作用后的阶段,除RM不稳定本身导致的界面演化为"钉-帽"和"泡"形结构外,化学反应一方面以预混火焰传播的方式促进了界面中"泡"结构的增长,另一方面通过与涡结构的复杂相互作用促进了"钉-帽"结构的增长.化学反应活性越强, 火焰界面的"泡" 结构和"钉-帽"结构的增长越快.在第一次反射激波作用后的阶段,化学反应以相同的火焰传播方式对"泡"和"钉-帽"结构产生影响, 两者效应相抵,因而导致反射激波作用后的阶段中界面混合区增长不受化学反应活性的影响.根据以上分析,分别针对入射激波和第一次反射激波作用后的火焰界面混合区增长速率提出了相应的预测模型,为探索反应性RM不稳定过程的理论预测方法提供了有益参考.      

斜拉索非线性振动跳跃过程实验研究

斜拉索振动中的"跳跃"现象是一种典型的非线性行为.虽然,在以往的理论和实验研究中已发现该现象,但是,却没有直接观测到其发生的过程.为探究斜拉索"跳跃"过程及该过程中的非线性动力行为,根据动力相似理论的弹性力-重力相似律设计了斜拉索实验模型.通过在扫频试验中使激励频率恰好等于"跳跃"的临界频率,直接观测到斜拉索自发发生的"跳跃"过程.对空间运动形态变化规律和特征的研究发现:斜拉索"跳跃"过程空间运动不仅仅是振幅突然改变,而是经历了面内外振幅急剧减小、面内外振动交替占主导及"气圈"运动逆顺时针交替变换3个阶段.     

剪切力作用下螺位错的运动

利用分子动力学方法研究了金属钨中螺位错在剪切力作用下的运动特性.根据弹性理论在BCC晶体中形成位错线沿的螺位错,在合适的边界条件下获得平衡态的位错结构.发现位错由{110}平面沿方向三个呈对称的皱褶组成.对平衡态结构施加剪切力,发现剪力很小时,位错核心不动,核心形状有畸变;当剪力增大到一定程度时位错开始运动.位错运动后,剪切力较小时,核心呈"之"字形运动;在较大剪力下,位错开始阶段呈"之"字形运动,一段距离后主要沿[(2)11]方向作直线运动.位错运动的速度随着剪切力的增加而增大.     

为什么把perturbation翻译为"摄动"?

英文科学名词perturbation在不同学科中有不同的定名.在原子物理叫"微扰",在天文学、数学、力学里称为"扰动",更多场合用"摄动".     

电磁场下神经元模型中混合簇的分岔机制

Pre-B?tzinger复合体是新生哺乳动物呼吸节律起源的关键部位, 是呼吸节律产生的中枢. 忆阻器的功能类似于神经元突触的可塑性, 可用其模拟磁通量.本文在Butera动力学模型的基础上引入刺激电流和磁通控制忆阻器, 分别研究这两个因素对单个pre-B?tzinger复合体神经元中混合簇放电模式的影响.通过无量纲化的方法对变量进行时间尺度分析, 结果表明, 模型包含3个不同的时间尺度.通过快慢分解和分岔分析研究了神经元混合簇放电产生和转迁的动力学机制.电流和磁通量都可以影响混合簇中胞体簇的个数, 减小电流和磁通量的值, 混合簇中胞体簇的个数也会相应减少, 并使簇的类型由"fold/homoclinic"型簇放电转迁为经由"fold/homoclinic"滞后环的"Hopf/Hopf"型簇放电.双参数分岔分析表明, 随着钙离子浓度的逐渐增加, 全系统轨线在鞍结分岔曲线和同宿轨分岔曲线之间来回跃迁, 是混合簇的产生分岔机制.全系统轨线在鞍结分岔曲线和同宿轨分岔曲线之间跃迁的次数, 与混合簇中胞体簇的个数相对应.      

惯性力

1981年3月,在广州召开的"全国工科院校理论力学教学经验交流会"上,有关"惯性力"方面的交流文章多达廿余篇,提出了各种各样的看法。现将有关资料整理加工,从中归纳出若干观点,以期引起进一步讨论和研究。一、对达朗伯原理中惯性力的看法主要有三种观点:1.惯性力是真实的;2.惯性力是虚拟的;3.不引入惯性力。     

关于《弹性稳定》教学中若干论点的讨论:(二)分析方法

作者已在本刊1989年第2期中,在"《弹性稳定》教学中若干论点的讨论(一)基本概念"一文中,对弹性稳定基本概念的教学做了分析与讨论,本文再对分析方法做简要说明和比较.1.经典方法的选择材料力学中弹性稳定的经典分析方法是以小挠度     

信息动态

本期亮点多多,我试着做个导读. 名家忆名家 今年适逢林家翘先生百岁华诞,谢定裕先生讲述他们交往中展现出的林先生的治学经验和学术追求. 本刊老主编武际可先生讲述了交往近五十年的杨桂通教授一生对力学、教育、社会做出最重要的贡献. 前沿热点 就在一个月多前,人类成功回收火箭,清华博士生马曙光为您科普相关原理. 在大众创业、万众创新的形势下,很多大学、中学开设"创客"课程,高云峰编委将在"教育研究"栏目发表系列文章,提供精彩案例指导.     

激光散斑应用于变形测量

在激光全息照相的照片上,由于激光的相干性,造成了随机分布的斑点,大约是微米量级的,这就是散斑效应.自从1968年全息干涉计量蓬勃发展以来,散斑也吸引了很多人去研究它的应用.因为人们确信,散斑是一种干涉现象,对这种干涉现象,一定会找到它的应用.1969年 Leen-dertz 提出"散斑干涉"的方法,1970年 Archbold 等提出了"散斑照相"的方法.以后,大体上由这两种思想发展了一系列的方法和技术.直到现在,它们在变形测量及其它应用中,仍然是很活跃的领域.     

移动荷载下多孔饱和地基的动力有限单元法

分析了匀速荷载作用下多孔饱和地基的动力响应.通过对Biot动力方程进行变换,将基本方程变换到随荷载移动的运动坐标系中,通过加权残值法推导了相应的"拟静力"单元刚度矩阵,从而建立了移动问题的有限元格式,将动力学问题转化为"拟静力"问题."拟静力"单元或称为移动单元并不是连续介质上的实际单元,而是在连续介质上随着移动荷载运动的虚拟单元.文中考虑了荷载的移动速度对多孔饱和地基中位移及应力的影响,并与解析解作了对比,以说明本方法具有较好的精度.     

SH波入射时浅埋圆孔附近等腰三角形凸起地形的地震动

利用"契合"思想,给出SH波作用下浅埋圆孔附近等腰三角形凸起地形表面地震动的解析解答.首先将整个求解区域分割成两部分,其一为半圆形弧底和等腰三角形组成的区域Ⅰ,其余部分为区域Ⅱ.在区域Ⅰ中构造一个满足等腰三角形两斜边上应力自由的驻波函数,在区域Ⅱ中构造出半圆形凹陷和浅埋圆孔L的散射波,且要求其预先满足水平界面上应力为零的边界条件.利用复平面下坐标移动,利用"公共边界"的位移应力连续条件和浅埋孔洞内边界应力自由条件,建立起求解该问题的无穷代数方程组,并截断有限项进行求解.最后给出算例及结果,并进行了分析.     

Kirchhoff动力学比拟对弹性薄壳的推广

将弹性细杆的"Kirchhoff动力学比拟"方法推广到弹性薄壳,使弹性薄壳的变形在物理概念上和刚体的运动对应,在数学表述上等同,从而可以用刚体动力学的理论和方法研究弹性薄壳的变形,为连续的弹性薄壳提供新的离散化方法.在直法线假设下,在弹性中面上构筑空间正交轴系,此轴系沿坐标线"运动"的角速度构成两自变量的弯扭度.沿两个...