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,     

地震预报的新途径--加卸载响应比理论

从力学角度看,地震的孕育过程实质上是孕震区介质的损伤演化过程,这个过程主要是一个力学过程．但解决与地震预测有关的力学问题与工程中的力学问题有许多不同之处．通常力学问题的解决需要知道其本构关系、边界条件、初始条件以及某些力学量的变化历史(如流变)．但是在地震孕育过程中它们却是未知的或不完全知道的．人们知道的只是地壳中某些物理量的变化．由此提出了加卸载响应比作为一种地震预测的新途径,并简述了加卸载响应比的基本概念、实际应用及一些最新结果．     

可燃云雾中的激波特性

可燃云雾中激波特性的研究是近三十年来发展的一个新领域。其特点是在激波的传播过程中存在着激波及波后流动与液滴之间的相互作用。其中包含着多种复杂的力学、物理和化学过程,例如液滴在激波后高速气流作用下发生变形,液体微雾从母液滴剥离及其迅速蒸发,燃料路与氧化气体混合以及混合气体的点火和发生快速的化学反应等。由于上述过程的复杂性及其相互耦合使得人们对这一激波现象的了解还很不充分。与单纯气相,液相或因相相比,这种混合相反应介质中的激波还是一块未开垦的处女地。     

地震孕育发展的力学过程和地震预报

地震的孕育发展,主要是和地壳的受力、变形、能量的逐步积累和集中、岩层突然断裂和错动、应变能释放、发生地震及震后的调整等有关的力学过程,同时伴随着地球物理、地球化学的变化,并且是与大气物理、天体物理等有联系的复杂过程。地震力的产生,与地球自转速率的变化、地球内部物质的流动与能量的转化等因素有关,是一个复杂的尚未完全弄清的问题。      

力学的反演、反演的力学

１地震发生了,是怎么造成的？１９７６年７月２８日唐山发生了一次７．８级的大地震,在没有警告的情形下,一座工业大城市顷刻之间夷为平地,死亡人数超过２４万,成为２０世纪伤亡最重的一次自然灾害．全国为之震惊．华北地区的人民尤为惊慌,希望知道这个地区是否还有发大震（这时随后发过好几次五、六级的余震）的危险,下次将在何处发震,特别是北京发震的危险程度如何．既然地震是一个力学过程,这个问题对我们力学工作者是一个严肃的挑战．从力学问题来看,我们所知道的是地震时得到的记录,地震后的遗迹（见图１,图２）所想寻找的…     

第三届全苏理论与应用力学大会(1968年1月25日—2月1日)

1.每隔四年,在寒假期间,于莫斯科召开全苏力学大会,已经成为传统。每次大会都引起全国科学界和工程界的更大注意。力学是许多技术部门中理论基础的重要部分。随着技术的发展,力学的各种应用范围不断扩大,它对今后的进步以及对实现国民经济的宏伟任务的作用也不断增大。在最近期间,发生了力学的高度“物理化”和“技术化”,它的问题大大超出了上世纪流行的,力学是应用数学一门分支的古老的“学院式”力学范围。但是,目前力学同数学之间依然存在着极紧密的联系,而且此种联系与年俱增。力学把新的很有意思的问题不断“投给”数学,并提示研究这些问题的方向;另一方面,数学把自己的观点和方法推荐给力学,由此促成正确地定量和定性描写现象。力学中大量问题具有比较清楚和简单的数学表述,其     

地震预报中的某些力学问题

地震是一种灾害性自然现象。在一次大地震发生时,可造成房倒屋塌、山崩地裂和大量人畜伤亡。但是,地震的规律是可知的,“人定胜天”,人是可以战胜自然的。因此,要加强地震预报工作。本文讨论地震预报中的某些力学问题。由于问题较复杂,所以下面的讨论是极其初步的。     

山抬风雨来, 海啸风雨多——————漫话海啸

地震的伴生灾害中最具破坏力的是海啸. 从力学角度讨论了海啸的形成原因, 以及与 海啸有关的一些问题. 海啸形成的原因有3个：地震、海底火山爆发或海底崩塌、以及宇宙 天体的影响. 世界上最早有海啸文字记录的是中国, 日本是发生海啸最多的地区.     

固体力学研究的趋向和良机(Ⅳ)——美国机械工程师协会应用力学分会固体力学研究方向委员会的报告——8.实验力学

机器部件、构件和微电子元件的力学破坏,对人们的安全、可靠和生产有很不利的影响.防止这些破坏是固体力学的主要焦点,即通过分析、实验和计算来改进设计、制造和检验,以提供减少破坏所必要的根据.实验力学在这里起了关键作用,因为它提供了计算用的基本数据和检验所提出破坏理论模型的手段.实验力学当前的趋向表明,人们愈来愈多地采用光学方法来监测表面的位移、速度和应变.对于有害环境以及动态加载的物体来说,由于非接触方法的吸引力,上述趋向得以发展.激光技术的进展使这些方法便于实现.另一个趋向是由于采用了有计算机接口的伺服控制试验机而可以对更复杂载荷条件下的材料性能加以研究.还有另一个趋向是因为缺陷在破坏机理中很重要,人们加强了对缺陷如夹杂、裂纹、空洞等的注意.看来实验力学对未来作出贡献的机会是很大的,并且涉及范围广大的技术问题.未来研究的中心问题,看来是加强对微米尺度和小于微米尺度的测量,以进一步了解细观力学层次的材料的响应和破坏.对缺陷、变形和残余应力的内部测量也将给以更多注意,因为它们对于加深对破坏的基本了解是重要的.自动化的数据处理和实验控制,将大大增加实验所得的信息及其对建立数学模型的用途.另外一些重要的研究方向,包括改进在现场测量岩石应力的方法,改进生物系统中位移和生理参数的测量,长期监测结构完整性的能力,以及改进用于力学系统反馈控制的传感器.      

国外岩体土力学方面研究工作概况

(一)国外概况岩体力学是一门比土力学更年轻的,研究岩体工程地质条件和物理、力学特性及其变化规律的学科。1950年以后国际上才正式承认岩体力学是力学的一门分支学科。50年代由于采矿、水电、建筑、交通等事业迅速发展,工程中的岩体力学问题越来越被人们重视,许多国家陆续建立了专门研究机构,如法国多科工艺学院的固体力学试验室,奥地利萨尔兹堡的以L·米勒为领导的地质力学研究中心,意大利的ISMES研究室,葡萄牙里斯本的建筑研究试验室,苏联乌克兰的矿业研究所,美国农垦局和矿务局的岩石力学试验室,挪威土工研究所,英国土力学会下的岩石力学工作组,以及瑞典和日本等国均设有类似     

数值流形方法及其在岩石力学中的应用

数值流形方法是目前岩石力学分析的主要方法之一.该方法起源于不连续变形分析,主要用于统一求解连续和非连续问题,其核心技术是在分析时采用了双重网格:数学网格提供的节点形成求解域的有限覆盖和权函数;而物理网格为求解的积分域.数学网格被用来建立数学覆盖,数学覆盖与物理网格的交集定义为物理覆盖,由物理覆盖的交集形成流形单元.流形方法的优点在于它使用了独立的数学和物理网格,具有和有限元明显不同的定义形式,且数学网格对于同一问题不同的求解精度的需求可以很方便地细化.由于该方法考虑了块体运动学,可以模拟节理岩体裂隙的开裂和闭合过程,因而在岩石力学中得到了广泛应用,近年来许多学者对该方法进行了研究.本文简要叙述了节理岩体的数值方法从连续到非连续的发展过程,详细地介绍了数值流形方法的组成和数值流形方法在岩石力学及其相关领域的研究和发展概况,最后就作者所关心的一些问题,如三维问题的数值流形方法、数值流形方法在物理非线性问题和裂纹扩展问题中的应用、相关的耦合方法等进行了探讨.      

断裂力学

断裂力学是当前正在向着许多方面推进的一个活跃的研究领域.对研究趋向和良机的本评述,指出了非线性断裂力学在近些年来很有发展前途.列举了若干复杂的研究课题,例如延性-脆性转变,在很大塑性或蠕变条件下的破坏,在疲劳载荷下的裂纹顶端过程,以及对复合材料进行断裂分析所需要的新的有效方法等.继续把着重点放在细观尺度断裂过程上,借助于固体力学与材料科学交缘处的研究,有希望了解各种材料的脆性与延性响应的原子层次的理论,了解细观空洞成核和扩展的机制.非常需要表征裂纹顶端过程和分离机制的严格的实验.在岩土工程学和地震断层动力学方面的断裂现象,同样提出了重要的研究难题.      

大众力学丛书《诗韵力学》前言

力学是关于力、运动及其相互关系的科学.力学研究介质的运动、变形、流动的宏观和微观行为,揭示力学过程及其与物理、化学、生物学过程的相互作用规律,既是一门基础的自然科学,也是工程科学技术的基础.力学广泛存在于自然现象、人的生活和各种生产过程中,普及力学知识,是力学工作者的责任和义务.     

针尖的化学物理力学研究

扫描探针显微镜的发明, 使人们了解纳米、分子和原子尺度的超微结构, 探测原子、分子间的力、电、磁及其复杂的物理和化学性质, 以及进行单原子、单分子操纵 成为现实. 本文从探针技术与表面化学物理力学耦合的角度出发, 首先对针尖的化学物理力 学研究领域进行了概述, 接着介绍了针尖的几种重要的化学修饰方法, 包括金属薄膜、自组 装单分子膜、胶体粒子及碳纳米管修饰; 然后以理论与实验结合的方式介绍了几个研究活跃 的领域: 表面力及分子间力(主要包括Van der Waals力, 双电层力, 憎水亲合力, Casimir力和单键力等)的理论描述与测量, 针尖的化 学物理力学在化学力滴定和表面化学识别等研究中的应用. 讨论了针尖与基底材料对测量力 的影响. 而这些复杂的原子、分子相互作用和物理、化学、力学及生物特性的实现均发生于 小小针尖上, 由此我们提出了``针尖力学'的概念. 并且指出多场(如电场、磁场、超声、 微波等)作用下, 针尖的化学物理力学研究将成为力学交叉学科研究的重点和热点.     

力学与技术

在直接保证加速科学技术进步的那些科学中,力学占有中心位置之一。在利用物理研究、数学分析和计算技术等手段来研究工程问题的科学基础时,起主导作用的是力学。空间技术、航空、水工、机器制造、仪表制造、建筑工业、造船等的成就,都有赖于深刻了解力学的规律,并需根据实验资料和理论研究进行计算。      

环境、灾害和力学

环境保护和减轻灾害是人类所面临的主要问题的两个侧面.前者是保护自然界免遭人类的破坏;后者则是保护人类免遭自然界的危害.这正是工程界和力学界所肩负的共同使命.环境工程力学和防灾工程力学作为工程力学的分支面对许多复杂的实际问题的挑战.特别是在地震地面运动和风对结构物的作用这两个很基本的方面,人们的认识还有待于深入.     

关于计算爆炸力学的进展与现状

爆炸问题由于其强烈的非线性,绝大多数情况下不可能给出精确解,并且爆炸在极短的时间内完成强烈的物理过程,能通过实验获得的数据也有限.爆炸力学数值模拟及相关研究领域的工作极大地推动了爆炸力学学科以及武器装备的发展,本文主要对爆炸力学数值方法、材料动态本构模型以及相关工程应用进行评述.     

损伤力学的基本内容与进展

结构(泛指各种机械、车辆、压力容器和飞行器等)在使用过程中总是要受到疲劳、腐蚀和磨损等一系列损伤。损伤必然导致结构承载能力的减弱,而减弱到一定程度后就会导致结构失效。要想保证结构安全,必须预先确定结构的安全使用寿命。而要确定寿命就必须对损伤过程和机理有所了解。损伤力学正是解决这一问题的一门学科。早期人们对损伤是不了解的,认为结构开始的承载能力有多大,以后就总是这样大。自从1860 ...     

从"哥伦比亚"号悲剧看多尺度力学问题

航空航天安全蕴含着大量的涉及多个物理层次的多尺度力学问题．多尺度力学问题对现有的力学概念和理论是一个巨大的挑战、以铝合金层裂和岩石脆性破坏为典型案例,讨论了多尺度力学问题的特点、难点以及可能的处理方法,说明合理表征和处理多尺度问题的跨尺度耦合及跨尺度敏感性是解决多尺度问题的关键．     

地球流变学研究现状

地球流变学研究地球介质的流变学性质、地质构造的形成和演化、地震的前兆及其发展、泥石流、岩浆流、冰川运动等地学问题。它是介于地球科学和力学之间的边缘学科。本文介绍地球流变学的进展,包括:岩石蠕变实验,利用观测数据反演地球流变学性质,岩石圈变形分析,动力热体系,地质构造、矿物颗粒的定向分布以及地震过程与流变学的关系。