静止状态和广义惯性运动

虚功原理作为分析静力学的基本原理,自然是讨论平衡问题。关键是怎样定义非自由质点系的平衡。如果单纯理解为静止,似乎太窄。通常的理力教科书上,定义平衡为物体相对惯性参考系静止或匀速直线运动,显然也不全面。事实上,这些书在空间力系的题 ...     

相对平衡液体铅直作用力的简便计算方法

采用积分方法求解相对平衡液体对壁面的铅直分力较为复杂,尤其是涉及抛物面方程时极易出错。教学中探讨发现,在求解静止液体作用力时提出的压力体几何作图方法,同样适用于相对平衡液体,其计算的理论基础和基本方法可与静止液体统一起来。这将积分计算转化为几何体积求解,在相对平衡液体的计算中更能发挥该方法的简便性优势。     

关于虚位移原理的讨论

在最近一些关于虚位移原理的讨论文章中,为了弥补原理在充分性证明中的某些不足,把原理中"平衡"的提法改为"维持平衡",且这里的平衡并不限于静止,可以允许质点作匀速直线运动。本文通过一个反例,说明"维持平衡"的提法仍不成立,并对某些文章的证明提出疑义。     

受圆柱面约束弹性细杆的摩擦平衡分析

以一类工程对象为背景,研究圆柱面约束下的弹性杆的摩擦平衡问题.在对圆柱面上圆截面弹性杆位形和运动分析的基础上,导出了计入分布摩擦力的弹性杆平衡微分方程并无量纲化.由此得到了无摩擦时螺旋杆解的存在条件,以及存在摩擦时的不滑动的条件.分析表明,截面章动角对弧坐标的一阶导数和自转角对弧坐标的二阶导数表达的变形是分布摩擦力所致.就5类特殊的平衡位形,分别计算了内力和分布摩擦力集度,部分进行了数值计算,给予了静止与否的判定.为曲面上弹性杆的摩擦平衡或动力学分析提供方法和思路.     

工科《理论力学》教材中“平衡”概念小议

 对国内一些工科《理论力学》教材中“平衡”一词的定义提出 疑问，认为这些定义不够全面, 并就如何向学生讲解“平衡”一词的 含义提出建议.     

瞬时静止时刻平面运动刚体的速度瞬心——兼答杨越宁先生

瞬时静止时刻平面运动刚体的速度瞬心———兼答杨越宁先生季景兰（苏州铁道师范学院物理系，苏州２１５００１）杨越宁先生在文［２］中对文［１］引用洛必大法则导出Ｘｐ＝Ｘ０－¨Ｙ０¨φ，Ｙｐ＝Ｙ０＋¨Ｘ０¨φ作为瞬时静止时刻Ｘｐ，Ｙｐ的补充定义，认为“但当¨...     

论经典力学中的参考系

力学最本质的问题是物体的受力与其运动的关系问题,本文对经典力学中的参考系进行了梳理和讨论,主要得到了以下结论：(1)探讨了牛顿第一运动定律在物理学和力学上的基础意义,利用该定律既可以对惯性参考系进行定义,同时也能够对时间进行度量;(2)指出了\绝对静止坐标系" 未必存在,但近似的\绝对静止坐标系" 却很容易找到;(3)分析了质心平动参考系的特殊性,总结了其对惯性参考系动力学理论在形式上的影响。     

平衡和虚位移原理

1981年在广州召开的全国高校工科理论力学教学经验交流会上,有关虚位移原理的文章中提出的问题之一是,若将平衡理解为"静止和匀速直线运动",那么"主动力在任何虚位移上的元功之和为零"(以下简记为∑F·δr=0)不能作为系统平衡的充分条件。一个反例就是光滑圆环上不受主动力作用(或主动力沿半径方向)的质点,它处处满足∑F·δr=0的条件,但可以沿环作匀速圆运动,而非直线运动。其实,一切光滑曲面上的质点,当无主动力作用,或主动力沿曲面 ...     

光谱强度法测量激波管反射激波后的流场特性

在激波管中,经反射激波再次压缩的⑤区气体,可以达到比入射激波后的②区更高的温度和压力。而且,气体相对于实验室坐标是静止的,很适合于对那些没有气动要求的高温气体物理化学性质进行测量。因此,除②区外,这是又一个可供实验的高温高压气体平衡区。     

关于虚位移原理新的陈述与证明

许多力学书籍和新编理论力学教材,在介绍虚位移原理时,或将满足虚功方程当作质点系在给定位置上处于平衡的判据;或当作质点系中各质点均保持静止的判据;有的还指出各质点均作匀速直线运动的情形也成立.这些都是不全面的.     

“力学系统平衡的判别准则”与虚位移原理

讨论了力学系统平衡的定义,以及虚位移原理充分性成立的先决条件.     

“力学系统平衡的判别准则”与虚位移原理

讨论了力学系统平衡的定义, 以及虚位移原理充分性成立的先决条件.     

圆柱、圆锥和圆台的平衡裕度分析

提出了平衡裕度的新概念,并给出了保守力场中物体或系统静力平衡裕度的定义。以此为基础,分析计算了圆柱、圆台和圆锥体的静平衡裕度,并讨论了各几何参数的变化对平衡裕度的影响。文中提出了对静力平衡系统平衡状态差别的定量评价问题,并给出了利用平衡裕度对系统平衡状况进行定量分析的方法。文中提出的研究思路是一种新的系统安全评价方法,对其它系统的研究也有借鉴意义,研究结果对工程安全设计也有启发。     

旋流场中PP单球颗粒力学行为实验测试分析

研究PP(Polypropylene)球形颗粒在旋流场中的力学行为,需要一个比较理想的、稳定的旋流场,为此采用了特殊尺寸的实验转鼓。根据PP球形颗粒在这种强制旋流场中的实验现象、测试数据和颗粒受力平衡分析可知:PP颗粒在雷诺数为180～230范围内的强制旋流场中达到稳定运动状态时,几乎静止在中心水平线附近的某一点,只有颗粒的自转运动;且转鼓转速越高,颗粒的质心位置越靠近旋转中心。依据切向受力平衡条件,利用现有的曳力公式对实验数据进行处理,发现颗粒不能达到受力平衡,且最大误差超过22%。为此,利用实验数据拟合方法,得到了旋流场中颗粒曳力系数的新经验公式,其受力平衡误差均小于0.5%。依据径向受力平衡条件,以径向压力梯度力、附加质量力、浮力与重力之差在径向上的分力之和为基准,与低雷诺数下的Saffman升力和Magnus升力的理论计算结果之和相比较,发现二者也不能达到力平衡条件,最大误差超过了55%。本文根据球形颗粒在旋流场中的升力特征,通过直观的力学分析和量纲分析,定义了颗粒旋流场升力概念,导出了相应的升力系数公式;并利用实验数据拟合得到了升力系数与颗粒雷诺数的经验公式;利用经验公式处理实验数据,其力平衡误差不超过7%。     

弹性薄板分析的条形传递函数方法

提出一种用于矩形弹性薄板变形分析的条形传递函数方法．一个矩形区域首先沿某一个方向被剖分成若干个条形子域,分割这些子域的直线称为结线,在结线上定义位移函数,它是结线坐标的一维函数,结线的两个端点称为结点．为适应复杂边界条件,在边界结线上定义若干结点,该结线的位移函数用结点位移参数插值表示．每个条形子域的变形用结线位移函数和适当的插值函数（形函数）表示．结线位移函数和结点位移参数满足的平衡微分方程及代数方程由变分原理给出     

边坡三维极限平衡法的通用形式

基于以下假定条件:(1) 稳定系数定义为材料的强度折减系数;(2) 土体为刚体,底滑面服从Mohr-Columb强度破坏准则;(3) 微条柱底部法向力dNz的作用点处于条柱底部中点;(4)滑面剪力与底滑面和xoz平面交线的夹角为θ。本文建立了边坡三维极限平衡法的通用形式,通过给定不同的限制条件,可分别得到三维普通条分法 、三维简化毕肖普法 、三维简化简布法 、三维Spencer法 等三维极限平衡的具体算法。     

自然界分形体生长的解析理论

本文指出：自然界广泛存在分形结构，自然界的生长是非平衡、非线性的过程，是基于拉普利斯场和随机场的迭代过程，动力学演化导致自发的用分形维定义的复杂结构。以枝蔓体生长为例，指出微观界面动力学和外界宏观动力学的相互作用决定生长花样。自然界的分形起源于自组织的临界动力学过程，和向异性的表面张力和动力学效应是形成形态各异的生长花样的原因。     

弹性力学平衡微分方程推导方法的改进

一些经典的工科《弹性力学》教材推导平衡微分方程的过程在数学上不够严密.利用多元函数偏导数的定义和积分中值定理给出了逻辑严密的推导.     

关于虚功原理充分性的证明

《力学与实践》中有关虚功原理的讨论引起了我们的兴趣。我们发现在以往的著作中对虚功原理充分性的证明普通有不妥之处,有必要加以严格论证。一、以往证明的不妥之处1.许多教科书中的充分性证明,例如文[1]认为,当一个原先静止的质点因不平衡而开始运动时,其动能的一阶增量dE_h>0。我们认为动能的增量确实大于零,即△E_h>0即 ...     

动、静裂纹作用偏置效应的动焦散冲击实验

为了研究冲击荷载作用下脆性材料中运动裂纹与静止裂纹的相互作用,选取动态载荷下断裂行为与岩石材料类似且本身光学特性较好的有机玻璃（PMMA）作为实验材料,试件尺寸为220 mm×50 mm×5 mm,采用激光切割制作长度5 mm的预制裂纹和长度10 mm的静止裂纹,预制裂纹位于试件的底部边缘中心,静止裂纹的中心位于试件水平轴线。将静止裂纹偏置距离作为单一变量,采用数字激光动态焦散实验系统对含不同缺陷的PMMA进行三点弯曲实验,并结合几何分形理论研究不同偏置距离下运动裂纹的分形规律。实验结果表明:存在预制裂纹与静止裂纹的临界偏置距离（6 mm）,该条件下裂纹轨迹对应的分形维数值最大,裂纹轨迹的规则程度最低,裂纹破坏形态最复杂。当预制裂纹与静止裂纹的偏置距离在0～6 mm时,裂纹Ⅰ起裂后垂直向上扩展一段距离,与静止裂纹交汇,并停滞一段时间后发生二次起裂,直至贯穿试件,偏置距离和交汇点竖向坐标值呈近似线性函数关系。偏置距离的存在不会影响裂纹Ⅰ的起裂时间和应力强度因子,但会显著减小裂纹Ⅱ的动态应力强度因子,且停滞时长随偏置距离的增大而逐渐缩短。当偏置距离大于临界偏置距离时,运动裂纹不再与静止裂纹交汇而是呈拱状向试件上边缘扩展直至贯穿,裂纹的起偏时间、起偏位置也会出现明显的滞后现象。