TEACHING OF OPTIMAL CONTROL 1)

最优控制课程是控制科学与工程学科研究生学位必修课,同时也是力学(特别是动力学与控制方向)学位课,是一门具有理论深度和广泛工程应用的基础课。本文围绕如何提高课程教学质量、培养学生学习兴趣和创新能力的问题,对最优控制课程的教改核心、教学目标、教学内容、教学材料和教学方法等展开讨论。部分教改措施(如研讨式教学和BOPPPS教学结构)已应用于课程实践且取得良好效果。     

EXPLORATION AND PRACTICE OF HIGHER ORDER CONSTRUCTION FOR TEACHING OF THEORETICAL MECHANICS1)

课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量。为深入推进课堂教学改革,本文以理论力学课程的教学改革和实践为研究平台,结合学生的高阶思维能力培养和课程目标的高阶性设计思路,讨论了理论力学课程高阶性建设的思路和实践。通过构建"1+4+$N$"的课堂教学体系,梳理课程知识点,将教与学相统一。并以点的合成运动为例,分析了课程高阶性建设的实施路径和策略,从而为提高人才培养质量进行的课程教育教学改革提供一些思路和借鉴。     

TEACHING AND ASSESSMENT PRACTICE OF THE COURSE OF THEORETICAL MECHANICS UNITING FOUR TYPES OF CLASSROOMS1)

探讨了一种在新兴教育技术下传统课堂、在线课堂、雨课堂和翻转课堂"四堂融合"的混合式理论力学教学方法,并进行基于此模式的考核模式改革,显著提高了学生的学习成绩,提高了课堂教学成效,取得了良好的教学效果。这种教学和考核模式改革给当代理论力学课堂教学改革提供了一种思路。     

断裂力学及边界元法在有限体应变局部化问题中的应用

微裂纹模型是研究砂土变形中应变局部化问题的微观力学模型。本文在前文的基础上建立了有限平面的徽裂纹模型的基本方程。数值解析表明,微裂纹模型可再现应变局部化及应变软化现象。同时,本文简要地讨论了边界约束、尺寸效应及侧压对应变局部化的影响。     

工程流体力学“微课-参与式”教学模式探索及实践

为了进一步加强“新工科”背景下综合型人才的培养,本文以工程流体力学为例,对“微课-参与式”教学模式进行了探索实践研究。探索了新模式下课堂教学内容、教学形式设计及教学实践,创新了教学考核方式。采用比较法和问卷调研对教学效果进行了评价,结果表明“微课-参与式”教学激发了学生学习兴趣,提高了课堂参与度,使学生掌握扎实的专业知识,更培养了大家的实践、创新等能力,符合“新工科”复合型人才培养的要求。     

云母石英片岩斜坡弯曲倾倒变形的理论分析

片岩斜坡中弯曲倾倒变形是通过密集的片理上逐层剪切位移实现的。文中给出了瞬时变形终止时σ1与片理面法线夹角γ的理论公式。瞬时变形结束后, 由于片理面上剪应力作用, 将继续发生剪切蠕变。本文给出了γ随着时间t变化的公式。最后本文讨论了地下水压力在倾倒变形中的作用, 并在理论公式中考虑了这一因素。     

RIGID EQUILIBRIUM AS EXEMPLIFIED BY BIRDS STANDING ON A BRANCH1)

为了提高理论力学课堂的趣味性,本文以树枝上小鸟作为刚体平衡的例子,应用力的平行四边形法则、力的可传性、三力平衡汇交定理等基本原理分析了树枝上小鸟的双腿受力,以及啄木鸟尾巴在保持身体平衡中的作用,并讨论了小鸟不同姿态对其受力的影响,期望达到提高学习兴趣、寓教于乐、改善教学效果的目的。     

THE DEVELOPMENT OF NATIONAL ZHOU PEIYUAN COMPETITION ON MECHANICS

全国周培源大学生力学竞赛为《力学与实践》编委会发起并承办的一项大学生科技赛事,经过三十多年的发展,已经成功举办了12届,也成为展示高校力学教学水平的一个窗口。在《力学与实践》创刊40周之际,本文对全国周培源大学生力学竞赛的发展历程和组织模式进行了较为系统的回顾和梳理;对各届的组织规模和创新形式进行归纳与汇总;并通过案例说明力学竞赛对力学教学和人才培养所发挥的作用。     

A NEW TEACHING METHOD OF ENGINEERING FLUID MECHANICS COURSE1)

针对工程流体力学课程的教学特点,提出了"理论推演-实验研究-数值模拟-互动式案例"的教学模式。该模式将相关的知识点联系起来,以点带面,由浅入深,采用多种方式讲解。以边界层分离现象为例,使用理论推演分析其机理,采用实验方法展示分离现象,引入数值模拟方法,提升教学效果,扩展知识面,使用网络互动方法,提高学习兴趣,加深理解。该模式将传统技术与新兴的技术相结合,可以为该课程的教学提供有益的帮助。     

“新冠肺炎”疫情环境下实验教学形式多样化的运用

实验教学的主要授课形式在科技的发展下已经变得多样化,实验课程不仅是学生实践与研究的基础,也是从知识理解向科学研究的转化,在教学中占据着不可缺少的地位。全国“新型冠状病毒肺炎”(简称“新冠肺炎”)疫情的爆发极具偶然性,给实验教学带来了前所未有的压力。在突发困难面前,通过直/录播线上教学、数字化资源的运用、授课形式的转变、评价体系的调整等一系列应急措施,在实验教学中取得了较好的效果。这不仅与理论课程形成了良好的配合,充分保障了实验教学的内容和质量,而且大大促进了学生的自主学习能力,还引发了对高校实验教学发展的思考,即,不应在疫情等特殊情况下才思考求变,实验教学应坚持不懈地着力于学生培养和持续改革。     

THE NEW ASSESSMENT METHOD FOR THE COURSE OF STRENGTH OF MATERIALS 1)

现有考核评价方式侧重期末考试而忽略过程考核,结合材料力学课程,探索一套注重过程考核的评价体系,综合评价学生对本课程的掌握程度,即将期末考试成绩在总评中的占比由70%降低至50%,平时作业、随堂测验、模块测验、实验考核和案例分析成绩各占比10%。新评价方式更加注重对学生学习过程的考核,使学生在整个课程学习过程中保持高度紧张感,提高学习的时效性和目的性,进而提高学生学习材料力学的热情和材料力学课堂教学效果。     

CLASSROOM DEMONSTRATION OF EXPERIMENT IN STRUCTURAL MECHANICS TEACHING1)

实验教学是很多理工科课程的重要教学环节,但是很多课程的实验教学模式还不够成熟,且开设困难。针对这一问题,本文以结构力学课程为例,分析当前高校结构力学实验开设难、开设少的原因,对比了几种典型实验方式的优劣。重点讨论了课堂演示实验的优势和实施办法,探索并列举了诸多简便易行的课堂演示实验案例。实践表明,课堂演示模型用日常简易材料制成,易于调动学生的参与积极性,同时增强学生的动手能力及理论联系实际的能力。最终提出了多种实验方式相结合的结构力学实验模式,可为当前高校结构力学和相关课程的课堂教学及实验环节提供借鉴。     

TEACHING OF MACHANICS OF MATERIALS WITH ENGINEERING CASES FOR UNDERGRADUATES MAJORED IN RAILWAY AND BRIDGE1)

材料力学教学中,为了提高学生们的学习兴趣和解决工程实际问题的能力,结合铁道桥梁类本科生的专业特点,分析了部分工程案例。该教学模式一方面可以进一步加深学生对材料力学基本知识和概念的理解,另一方面可提高学生利用所学知识解决专业领域具体问题的能力,激发学生学习的积极性和主动性。多年的教学实践证明了该教学模式的有效性。     

THREE TEXTBOOKS OF THEORETICAL MECHANICS PUBLISHED IN THE 19601)

本文从教材概况、主要内容、特点、适用范围及作者等各方面,介绍三部20世纪60年代我国自主编写,并通过不断修订完善形成自身体系和风格,至今仍被我国高校所广泛采用的优秀的理论力学教材：哈尔滨工业大学理论力学教研室编《理论力学I,II》,郝桐生编《理论力学》和浙江大学理论力学教研室编《理论力学》。     

以《力学设计与操作》课程为例，浅谈力学创新实践型教学

面对新一轮科技革命和产业变革,培养实践水平与创新能力兼具的工程人才,必须落实到课程改革．本文提出了一种力学创新实践型教学模式,以学生为中心,成果为导向,从知识、能力、价值观三个层次的培养目标出发,通过开设《力学设计与操作》课程实现对教学设计的具体实施．经过七年的持续优化改进迭代,将“学与做”稳固结合,注重理论授课与竞赛促学的反馈优化调整,发展了优质本科生科创团队,教学成果显著,深受学生欢迎．本文是对该课程的介绍、分析与总结,希望对我国“新工科”建设背景下创新型的卓越工程人才课程改革起借鉴作用．     

VISCOMETRIC FLOW OF ELASTOPLASTIC MATERIAL HEATED BY WALL FRICTION

Journal of Applied Mechanics and Technical Physics - A mathematical model of large deformations is used to solve a coupled boundary-value problem about the deformation of an elastoviscoplastic...     

INTRODUCTION TO THE 7TH TEACHING COMPETITION OF YOUTH FACULTY OF FUNDAMENTAL MECHANICS COURSES

阐述了教育部高等学校力学基础课程教学指导分委员会举办的全国高校第七届基础力学青年教师讲课比赛的基本情况、本届讲课比赛的特点、讲课比赛中反映出的问题及其改进的建议。希望通过本文的介绍,让国内各高校教师了解本届讲课比赛以及比赛中反映出的问题,为进一步办好讲课比赛、提高我国基础力学课程的教学水平和质量提供参考。     

等截面梁有限变形的传递函数增量算法

本文介绍了一种计算等截面梁有限变形的新方法－传递函数增量算法，它是一种半解析数值计算方法。此算法充分利用增量失空法Ｇａｕｓｓ求积公式计算非线性有限变形的特点，并将这些特点与传递函数方法，有效地结合起来，既避免了数值方法计算量大的困难，又使得求解高阶非线性微分方程的解析解成为可能，算例分析表明，这是一种易编程，计算量小，收敛快，求解精度高的行之有效的计算方法。     

ON AN INTERDISCIPLINARY TEACHING METHOD OF FLUID MECHANICS AND OTHER MECHANICS RELATED COURSES1)

流体力学是力学和机械等专业本科生的一门专业基础课。由于其涉及数学、物理的概念多、公式复杂、理论抽象而实际应用广,是公认的难教、难学的课程之一。笔者提出了将流体力学与理论力学、材料力学、电动力学等其他力学课程交叉教学的方法,充分利用各门力学课程知识间的联系,使得学生在学习流体力学的同时复习其他力学的知识,通过对比深化理解流体、固体、刚体和电磁场,最终获得对力学学科的整体视野,增强教学效果。     

On internal dissipation inequalities and finite strain inelastic constitutive laws: Theoretical and numerical comparisons

Internal dissipation always occurs in irreversible inelastic deformation processes of materials. The internal dissipation inequalities (specific mathematical forms of the second law of thermodynamics) determine the evolution direction of inelastic processes. Based on different internal dissipation inequalities several finite strain inelastic constitutive laws have been formulated for instance by Simo [Simo, J.C., 1992. Algorithms for static and dynamic multiplicative plasticity that preserve the classical return mapping schemes of the infinitesimal theory. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 99, 61–112]; Simo and Miehe [Simo, J.C., Miehe, C., 1992. Associative coupled thermoplasticity at finite strains: formulation, numerical analysis and implementation. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 98, 41–104]; Lion [Lion, A., 1997. A physically based method to represent the thermo-mechanical behavior of elastomers. Acta Mechanica 123, 1–25]; Reese and Govindjee [Reese, S., Govindjee, S., 1998. A theory of finite viscoelasticity and numerical aspects. International Journal of Solids and Structures 35, 3455–3482]; Lin and Schomburg [Lin, R.C., Schomburg, U., 2003. A finite elastic–viscoelastic–elastoplastic material law with damage: theoretical and numerical aspects. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 192, 1591–1627]; Lin and Brocks [Lin, R.C., Brocks, W., 2004. On a finite strain viscoplastic theory based on a new internal dissipation inequality. International Journal of Plasticity 20, 1281–1311]; and Lin and Brocks [Lin, R.C., Brocks, W., 2005. An extended Chaboche’s viscoplastic law at finite strains: theoretical and numerical aspects. Journal of Materials Science and Technology 21, 145–147]. These constitutive laws are consistent with the second law of thermodynamics. As the internal dissipation inequalities are described in different configurations or coordinate systems, the related constitutive laws are also formulated in the corresponding configurations or coordinate systems. Mathematically, these constitutive laws have very different formulations. Now, a question is whether the constitutive laws provide identical constitutive responses for the same inelastic constitutive problems. In the present work, four types of finite strain viscoelastic and endochronically plastic laws as well as three types of J₂-plasticity laws are formulated based on four types of dissipation inequalities. Then, they are numerically compared for several problems of homogeneous or complex finite deformations. It is demonstrated that for the same inelastic constitutive problem the stress responses are identical for deformation processes without rotations. In the simple shear deformation process with large rotation, the presented viscoelastic and endochronically plastic laws also show almost identical stress responses up to a shear strain of about 100%. The three laws of J₂-plasticity also produce the same shear stresses up to a shear strain of 100%, while different normal stresses are generated even at infinitesimal shear strains. The three J₂-plasticity laws are also compared at three complex finite deformation processes: billet upsetting, cylinder necking and channel forming. For the first two deformation processes similar constitutive responses are obtained, whereas for the third deformation process (with large global rotations) significant differences of constitutive responses can be observed.