分形最新进展与力学中的分形

分形在力学领域中的应用已很普遍,从微结构的位错分布、局部剪切场到地壳的运动和变形都已观察到分形的行为和分形结构.本文概述了分形理论的最新进展及在力学中的应用.给出了微结构、混沌与分形的关联及塑性、局部剪切的分形模型.进而讨论了损伤断裂的分形描述以及分形熵与热力学.     

非线性力学与计算

本文阐述了计算在非线性力学中的地位与作用,并分析了在非线性力学计算中可能遇到的数学问题。列举了在非线性力学若干研究领域中的前沿课题,还探讨了如何充分利用计算机功能与资源的问题。      

高过载数据储存器缓冲隔振结构的优化设计

根据应力波理论设计储存器的缓冲隔振结构,同时兼顾缓冲与隔振、配置合理的广义阻抗比,从而设计出复合减振结构,解决了狭小空间的抗冲击问题。再应用Isight与Ls-dyna联合优化,不以降低过载加速度为指标,而选取最大动应力为目标,使被保护元件的最大动应力降低了约70.9%,储存器的质量下降了约300g,最终进行了炮击实验,成功回收数据。     

往复滑动摩擦副的消振减磨研究及其机理分析

应用惠更斯原理设计了球-块主动消振式往复滑动摩擦磨损试验机,摩擦副运行过程无系统冲击,通过对比试验得出消振装置能有效消除往复滑动过程中两表面微凸体冲击所形成的摩擦振动,从而使得往复滑动过程中的磨损量和切削磨粒得以减少.从摩擦热力学的角度认为摩擦功可通过外界施加信号主动转换为热能,并分析了摩擦振动与其他磨损影响因素的相关性.     

关于煤矿中“突出”的理论——对慕尼黑工业大学矿业力学研究的介绍(特约稿)

本文总结了慕尼黑工业大学关于煤矿中突出问题的研究。首先,指出了易发生突出的材料的一个主要力学特征,是材料参数在破坏后效区快速下降。接着,将简化弹塑性理论(或称初等理论)应用于研究突出,揭示了突出的某些基本机理。还详细讨论了临近巷道存在坍塌及考虑煤层内部剪应力时对突出的影响。最后给出了把坍塌形成当作突出处理以及把煤层顶底板岩石当作弹性体考虑的结果。将理论结果与现场现象进行了对比,并对预报及防止突出的方法用力学观点给予了解释。     

关于煤矿中“突出”的理论——对慕尼黑工业大学矿业力学研究的介绍(特约稿)

本文总结了慕尼黑工业大学关于煤矿中突出问题的研究。首先,指出了易发生突出的材料的一个主要力学特征,是材料参数在破坏后效区快速下降。接着,将简化弹塑性理论(或称初等理论)应用于研究突出,揭示了突出的某些基本机理。还详细讨论了临近巷道存在坍塌及考虑煤层内部剪应力时对突出的影响。最后给出了把坍塌形成当作突出处理以及把煤层顶底板岩石当作弹性体考虑的结果。将理论结果与现场现象进行了对比,并对预报及防止突出的方法用力学观点给予了解释。      

岩石破裂与渗流耦合过程细观力学模型

从岩石细观非均匀性的特点出发,应用弹性损伤力学、Biot渗流力学理论,对岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合模型进行了描述.算例表明,该模型能较好的模拟出岩石材料在水压和载荷作用下裂纹扩展路径不规则发展及稳态、瞬态渗流过程,裂纹扩展对渗流路径和流动过程起到明显的控制作用.     

磁电复合材料的力学实验与理论研究进展

磁电复合材料同时具备铁磁、铁电性,并且具有磁电耦合效应,在新型磁电器件、自旋电子器件、高性能信息存储等领域有着广泛的应用前景,已成为目前功能材料领域新的研究热点.论文对磁电复合材料在力电磁多场耦合下的力学行为研究的最新进展进行总结和回顾.着重介绍磁电复合材料的磁电耦合效应实验以及多场耦合微纳米力学实验仪器的研制和表征方法.同时,也阐述了磁电复合材料在多场耦合本构理论、失效断裂理论以及多尺度计算方面的研究进展.最后,总结已有研究存在的不足,就目前有待解决科学问题的进一步研究提出建议.     

基于颗粒物质流体动力学的三轴力学分析

构建了颗粒体系热力学特征函数, 确定了宏观尺度不可逆过程的迁移系数, 将颗粒物质流体动力学理论应用于密砂的三轴加载力学性质分析, 得到了应力-应变关系和体积应变-应变关系, 还得到了颗粒温度演化过程.      

钢构件设计中的弹塑性力学问题

分析我国现行《钢结构设计规范》GB50017-2003,对比美、欧规范,针对钢结构常用受力构件设计的强度问题和稳定问题涉及到的弹塑性理论应用,通过课堂教学环节,讲授钢结构构件设计原理和弹塑性设计方法,让学生深刻体会弹性设计理论和弹塑性设计理论的差异,认识弹塑性理论在钢结构设计中应用的必要性. 同时也让学生学习正确运用力学知识解决工程问题的思维方法,激发学生学习力学理论的兴趣,培养学生综合应用知识解决工程问题的能力.     

渗流力学的回顾与展望

简要回顾了渗流力学的发展过程,总结了渗流力学3个不同阶段的发展. 对渗流力学的应用进行了分类分析,并对渗流力学的下一步需要重点研究的工作进行了说明.     

页岩气高效开采的力学问题与挑战

页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气"革命"取得了成功,目前也仅有预期产量5%～15%的采收率.与北美地区相比,中国页岩气埋藏深,赋存条件差,自然丰度低,因此,高效开采面临更多的困难和挑战.近年来,围绕国家重大能源战略需求,瞄准技术发展前沿,学术界和工业界联合对页岩气高效开采的关键科学和技术问题展开研究.本文结合近三年四川、重庆地区的页岩气试验区块遇到的新问题,针对中国未来3 500 m以下深部开采的新挑战,如地质沉积、裂缝发育构造不同、上覆压力增加、水平应力场变化等新问题,介绍和总结了目前中国页岩气高效开采面临的力学科学问题,主要包括多重耦合下的安全优质钻完井力学理论和方法、水力压裂体积改造和多尺度缝网形成机制、多尺度渗流力学特性与解吸附机理等."深部页岩气高效开采"的研究面向国家重大能源需求,科学意义重大,工程背景明确,需要工程力学、石油工程、地球物理、化学工程和环境工程等多学科专家合作,开展理论研究、物理模拟、数值模拟及现场试验等综合应用基础研究,取得高效开采页岩油气理论与技术的突破.学科交叉是研究页岩气高效开采问题、突破技术瓶颈的桥梁,只有力学与石油工程、地球科学等学科实现深度交叉融合,才能更加有效地推动页岩油气等非常规油气资源的开发.     

库仑及其对力学的重要贡献

评介１８世纪伟大的物理学家库仑的生平业绩,着重讨论库仑在建筑力学、弹性力学以及摩擦理论等方面的重要贡献,说明库仑也是１８世纪杰出的力学家．     

浅水区海底管道周围海床渗透压力计算研究

我国海上油田开采起步较晚,大部分油田处于浅水区,因此,在设计管道时,应充分考虑由浅水区波浪引起的管道周围海床渗流力。根据浅水波相关假设,考虑自由水面非线性影响,推导出椭圆余弦波的波面方程,在此基础上进一步得到一个关于速度势的表达式,并根据该表达式得出作用于海床表面的波压公式。考虑海床土的压缩性,推导出一阶近似椭圆余弦波作用下浅水区埋置管道周围海床的渗流压力解析解,最后将计算结果与大型水槽试验及以往研究成果作对比。结果表明,在椭圆余弦波的作用下,由一阶椭圆余弦波理论得到的计算结果与试验结果规律基本一致,与相似工况下的现有理论成果数值基本相同,具有一定的可行性和工程价值。     

韧性断裂裂纹尖端的物理特征和力学行为

本文综述了金属材料发生韧性断裂的裂尖钝化,孔洞成核和长大,孔洞-孔洞或孔洞-裂尖汇合导致裂纹扩展的物理特征,和描述这些特征的本构理论及物理模型。      

摩擦自激振动引起摩擦面波状磨耗的试验研究

在销-盘摩擦磨损试验机上进行金属干摩擦试验,研究摩擦自激振动对盘试件磨痕表面轮廓的影响,采用激光位移传感器测量盘试件摩擦表面轮廓尺寸,用加速度传感器测量销试件的摩擦自激振动.试验结果表明：在干摩擦状态下,销-盘系统容易发生持续的摩擦自激振动,当摩擦时间达到一定数值后,盘试件的磨痕表面轮廓会出现明显的波浪形磨耗,波浪形磨损机理主要是疲劳磨损.分析表明波浪形磨耗的波长近似等于摩擦自激振动的周期与滑动速度的乘积,由此推断摩擦自激振动引起了摩擦表面的波浪形磨耗.     

一类冲击振动系统在强共振条件下的亚谐分叉与Hopf分叉

通过理论分析和数值仿真,研究了一类二维冲击振动系统在一种强共振条件下的Hopf分叉与亚谐分叉。分析并证实了该类系统在此共振条件下可由稳定的周期1 1振动分叉为周期4 4振动或概周期振动,讨论了亚谐振动和概周期振动向混沌运动的演化过程。     

理论力学教具DIY系列(四)一个教具的受力分析与讨论

受力分析是理论力学教学中的重要内容,而多点摩擦问题是其中的难点.在目前的教学安排中,静力学有少量求解多点摩擦的习题,学生可以画图、列出方程并求解;但是在动力学中,几乎没有涉及多点摩擦的习题,而且也不要求解方程.     

页岩油气高效开发中的基础理论与关键力学问题

我国页岩油气开发刚刚起步,许多基础理论和关键科学（力学）问题亟需明确和解决．本文按页岩油气开发的全过程自然地将其分为四个相互关联的科学问题展开介绍和讨论,包括：页岩工程地质力学特征与预测理论,地质力学找到气;多重耦合下的页岩油气安全钻井完井理论,钻井完井够到气;页岩地层动态随机裂缝控制机理与新概念压裂理论,体积压裂释放气;页岩油气多尺度渗流特征与开采理论,解吸运移产出气．本文提出用水力压裂创造页岩传气能力,用气体二次压裂页岩基质来解决气源问题,实现水力压裂创造的页岩传气能力与页岩基质气体供应能力相匹配,避免“断气”现象发生,最终达到页岩气可持续性开采．解决这些关键科学（力学）问题可以为页岩油气高效开发奠定可靠的基础,具有重要的理论意义和应用前景．     

试论岩石力学的最新进展

本文综述了目前岩石力学测试技术、理论探讨与工程应用情况,并对今后的发展提出一些意见和建议。