单位载荷法中虚位移限制条件辨析

单位载荷法是一种求解位移的通用方法,在材料力学能量方法中占据重要地位.使用虚位移模式表述单位载荷方法时,满足位移边界条件是虚位移的主要限制条件.在静不定问题、特别是带有自由边界条件单位载荷系统构造时,对于该限制条件的理解决定了使用单位载荷方法的灵活性.本文使用几个经典例题剖析该限制条件的作用,为教学活动中解释相关问题提...     

挖掘机工作载荷谱识别方法研究

为了快速准确地识别挖掘机等工程机械的工作载荷谱,基于时域内动应变响应与载荷的关系,提出一种新的工作载荷谱识别方法。首先,采集工作中的挖掘机结构上若干测点工作应变谱;其次建立有限元模型,通过有限元方法计算挖掘机在各种可能外载的单位载荷下的应变;最后,建立实测响应与数值模拟测点单位应变之间的关系,通过时间迭代求解结构响应与载荷间关系的线性方程组得到工作载荷谱。为说明方法的实用性和有效性,通过在结构上选择的7个基底测点的假设应变谱和数值模拟单位应变,获得挖掘机样机的工作载荷谱。文章最后讨论了在本文所提方法基础之上求解结构关键位置疲劳应力的方法。     

基于单位分解法的无网格数值流形方法

在数值流形方法和单位分解法的基础上，提出了无网格数值流形方法. 无网格数值流形 方法在分析时采用了双重覆盖系统，即数学覆盖和物理覆盖. 数学覆盖提供的节点形成求解 域的有限覆盖和单位分解函数；而物理覆盖描述问题的几何区域及其域内不连续性. 与原有 的数值流形方法相比，无网格数值流形方法的数学覆盖形状更加灵活，可以用一系列节点的 影响域来建立数学覆盖和单位分解函数，具有无网格方法的特性，从而摆脱了传统的数值流 形方法中网格所带来的困难. 与无网格方法相比，由于采用了有限覆盖技术，试函数的构造 不受域内不连续的影响，克服了原有的无网格方法在处理不连续问题时所遇到的困难. 详细推导了无网格数值流形方法的试函数和求解方程，最后给出了算例，验证了该方法的正 确性.     

说说"量纲"和"量纲一"

不久前,王振东给朱照宣写信说道: "我那本<诗情画意谈力学>在出版时,曾对‘无量纲数'一事与出版社有过讨论.""我指出:某页某行,将‘无量纲化'、‘无量纲的'错为‘量纲一化'、‘量纲一的'.这已经是概念性错误了."回函称: "根据现在的‘物理量和单位'的标准,凡是‘无量纲'的说法现在都改为‘量纲为1,这种说法了,就是说无量纲的量并不是没有量纲,而是它的量纲是单位1.这是现在法制推行的国家标准,遇到时必须要改."     

本刊关于稿件、版权等的声明

正在投稿、稿件处理、发表等过程中,作者需注意如下问题:1.稿件是作者独立取得的原创性研究成果,无抄袭,无一稿多投,未在国内外公开发表过。2.稿件无政治错误,不涉及保密和拟申请专利的内容,已经过作者单位保密审查。3.作者署名和排序无异议,单位署名和排序无争议,且无知识产权纠纷。在稿件处理过程中,如有作者或单位署名变更,需有全体作者亲笔签名和全部单位盖章同意的书面声明。4.稿件由编辑部组织审稿。自收稿之日时,编辑部将在4个月内反馈处理结果。若超过4个月未答复的,作者有权     

空间结构内力影响面的有限元计算方法

本文以弹性体功的互等原理为基础,提出了用强迫变位法计算空间结构中板、梁内力影响面的基本原理。文中给出了空间杆单元杆端发生单位强迫变形时单元等效节点力的计算方法;在薄板计算中引入了强迫应变盒的概念,导出了应变盒在某力素方向上发生单位面积强迫应变时单元的等效节点力计算公式,还对影响面坐标加密等问题作了讨论,实现了空间结构内力影响面的有限元计算。     

对“关于静不定结构求位移的证明”一文的讨论

对“关于静不定结构求位移的证明”一文的讨论陈家骏，吴锁珠（常州建筑职工大学，常州２１３０１５）文［１］通过举例证明求静不定结构位移时，所采用的虚拟力状态可取为广义单位力加在原结构的任一相当系统上，文［２］对此从数学上给出了一般性的证明；即广义位移（为...     

对“关于静不定结构求位移的证明”一文的讨论

对“关于静不定结构求位移的证明”一文的讨论陈家骏，吴锁珠（常州建筑职工大学，常州２１３０１５）文［１］通过举例证明求静不定结构位移时，所采用的虚拟力状态可取为广义单位力加在原结构的任一相当系统上，文［２］对此从数学上给出了一般性的证明；即广义位移（为...     

关于单位载荷法解静不定结构位移的讨论

 从虚功原理的要求和静不定结构的受力特点出发，指出将单位力加在静定基上的 本质是构造了原结构的静力许可场，从而论证了``在静定基上加单位力来求静不定结构位 移'这一方法的正确性.     

本刊关于稿件、版权等的声明

正在投稿、稿件处理、发表等过程中,作者需注意如下问题:1.稿件是作者独立取得的原创性研究成果,无抄袭,无一稿多投,未在国内外公开发表过。2.稿件无政治错误,不涉及保密和拟申请专利的内容,已经过作者单位保密审查。3.作者署名和排序无异议,单位署名和排序无争议,且无知识产权纠纷。在稿件处理过程中,如有作者或单位署名变更,需有全体作者亲笔签名和全部单位盖章同意的书面声明。4.稿件由编辑部组织审稿。自收稿之日时,编辑部将在4个月内反馈处理结果。若超过4个月未     

变刚度梁挠度曲线的Green函数法求解

在变刚度梁的线弹性问题中,求解梁受静力荷载的挠度曲线常用解法有积分法与单位荷载法.本文从变刚度梁挠度曲线的微分方程出发,给出了变刚度梁挠度曲线的Green函数法解答,并分析了该解法的优点.从推导结果可以看到,本文提出的公式具有统一、精确、简洁、适合电算的特点,在编制杆系结构计算软件中将具有重要应用价值.     

超静定连续梁弹塑性过程分析的单位荷载法

讨论了分析超静定连续梁弹塑性受力和变形全过程的单位荷载法,运用该方法分析了集中荷载作用下一次超静定两跨连续梁的弹塑性加载和变形全过程．根据受力变形的特点,集中荷载作用下两跨连续梁的弹塑性加载过程可分为四个阶段,分别是弹性阶段、集中荷载作用点附近塑性区扩展阶段、集中荷载作用点保持为塑性铰而附近区域线性卸载阶段、两跨连接点附近塑性区扩展直至形成第二个塑性铰阶段．给出了加载过程中各阶段的弯矩内力和竖向位移随外荷载而变化的解析公式．研究结果表明：在相同的单跨荷载工况下,连续梁的变形过程不同于单跨一次超静定梁,其塑性铰形成顺序不同,静定结构形成顺序不同,但塑性极限破坏荷载相同．     

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。      

基于分子动力学的氧化石墨烯拉伸断裂行为与力学性能研究

与石墨烯相比,氧化石墨烯(graphene oxide, GO)的亲水性、分散性和反应活性更好,更易于作为增强材料而研发生成性能超常的复合材料,但另一方面,由于其电子结构较为复杂,致使目前有关力学方面的研究存在一定差异.本文利用分子动力学方法,建立了羟基、羧基和环氧基等官能团随机分布的GO原子模型;通过单向拉伸模拟,分析了其断裂行为,结果表明,远离羟基和羧基的环氧基对断裂具有"诱导"作用,并从化学成键、体系能量和应力分布三个角度对其机理进行了阐释;此外,进一步研究了拉伸应力$\!$-$\!$-$\!$应变曲线、极限强度、极限应变等力学性能与含氧官能团覆盖度间的关系,结果表明,极限强度、极限应变均随含氧官能团覆盖度的增大而呈减小趋势.分析认为,主要原因是官能团的出现对石墨烯面内的sp$^{2}$杂化形式造成了破坏,进而使得原子间键合能弱化,随着含氧官能团的覆盖度的增大,被弱化的键合能的数量和程度将越大,从而使得GO的极限强度、极限应变等越低. 研究结果可为GO的基础研究和工程应用提供参考.      

折纸及其折痕设计研究综述

折纸是指不经剪裁和粘接,将二维平面纸张折叠成三维立体的方法,具有设计简单、成形迅速、适用范围广等优点,在可展开式结构、结构组装与自成型等领域有着广阔的应用前景. 本文首先简述了多种典型的新式折纸应用,如屈曲诱导的微尺度三维结构、可折叠太阳能电池板、DNA螺旋组装结构等;根据折纸的曲线折痕数量、相对运动、刚性折叠面、使用纸张数量界定折纸的分类;然后 折痕设计是实现折纸结构的核心问题,着重阐述了折纸的折痕设计方面,包括梳理折痕设计的基本条件,给出若干典型折痕设计如三浦折痕设计、水弹折痕设计、吉村式折痕设计和对角线型折痕设计,介绍典型折痕设计的显著特点及几何条件,将目前折纸折痕设计的创新方法归纳为对经典折痕设计适当改进、形成折痕设计数据库、利用拓扑优化方法、借助成型的汇编算法等;最后,基于当前折纸的研究进展对未来的研究方向进行了展望,其中涉及到可重构折纸结构、四维折纸、多材料折纸和多尺度折纸等.      

合成射流技术及其在流动控制中应用的进展

流动控制是流体技术最主要的研究领域,21世纪的空气动力学将在流动控制领域取得重大突破; 合成射流是一种基于旋涡运动的零质量射流,是流动控制领域近10年来最热门活跃的流动主动控制技术.首先介绍了合成射流激励器及激励器的基本类型,并概括了激励器的主要发展方向,即宽频域、高动量、``强壮'的合成射流激励器和微小型激励器.尔后,对合成射流激励器工作原理、合成射流结构以及合成射流独特的流场特征和合成射流技术的特点进行了综述.最后着重对合成射流技术主要和潜在应用,如流动分离及气动力控制、射流矢量控制、增强掺混及加强传热和传质、抑制噪声、微流体控制、飞行控制以及粒子的散布控制、合成射流陀螺仪技术等进行了介绍和综述,同时对其在各应用领域的控制机理进行了归纳总结.      

NON-CONSERVATIVE NONLINEAR RIGID-ELASTIC-LIQUID- CONTROL COUPLING ANALYTICAL DYNAMICS AND ITS APPLICATIONS$^{\bf 1)}$

非保守非线性刚-弹-液-控耦合分析动力学是与航天动力学和多体动力学相关的重要研究课题之一, 研究这一理论和应用课题具有重要理论意义和实际应用价值. 本研究建立了非保守非线性两类变量的刚-弹-液-控耦合分析动力学的Hamilton型拟变分原理, 并以该Hamilton型拟变分原理的泛函为依据, 分析了刚-弹-液-控耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合与弹-液耦合、控-刚耦合的特点. 借助于Lagrange-Hamilton体系, 从Hamilton型拟变分原理出发推导出非保守非线性刚-弹-液-控耦合系统的Lagrange方程, 并应用该Lagrange方程推导出系统的控制方程. 进一步以该控制方程为依据, 分析了刚-弹-液-控耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合与弹-液耦合、控-刚耦合的机理. 从两个方面概要地研究了非保守非线性刚-弹-液-控耦合系统的Lagrange方程的应用: 一方面, 应用该Lagrange方程建立了相应的有限元计算模型, 分析了这类计算模型的优越性; 另一方面, 应用系统的控制方程对实际问题进行解析的分析讨论, 说明了应用解析的分析讨论来研究问题与应用数值的、定量的分析方法来研究问题的互补特性. 最后, 讨论了几个相关的问题.     

一种适用于岩土的扩展强度及屈服准则

土壤材料是一种典型的摩擦型材料,然而天然岩石却具有一定的凝聚力,而金属材料则完全是凝聚型材料. 在分析三种典型的材料强度准则表达式基础上,即SMP,Lade-Duncan以及广义Von-Mises准则,通过利用应力张量的不变量表达形式,提出了一种扩展准则即VML准则,该准则能够分别退化为上述3种典型准则. 在偏平面上,新准则能够描述从曲边三角形到圆形在内的多种开口形态;在子午面上,采用幂函数作为破坏准则公式,能够描述静水压力对于强度特性影响的非线性性质. 而对于土壤的屈服性质,岩土材料具有典型的压剪耦合特性,因此,为了描述剪切与等方向压缩两种路径下的体积耦合现象,采用水滴型屈服面作为屈服准则. 对于偏平面上的截面形状,讨论了给定球应力下偏应力强度值的分布形式及特点,讨论了应力罗德角对于偏平面上强度曲线的凹凸性的影响. 最后,通过多种材料的破坏与屈服试验成果,用所提新准则进行了验证. 通过强度以及屈服特性测试对比,验证了所提VML准则的合理性.      

Studying the Darcy-Stefan problem on phase transition in a saturated porous soil

The Cauchy problem for the Darcy-Stefan model, which describes the process of freezing (thawing) of a saturated porous soil with allowance for liquid-phase filtration, is considered. The model includes the Darcy law, the equation of liquid-phase incompressibility, the equation of absence of solid-phase motion, the equation of energy balance in the porous soil-saturating continuous medium system, and also the Stefan condition and the condition of continuity of the normal components of the velocity field at the interface boundary. The existence of generalized solutions of the problem satisfying an additional condition of entropy nondecreasing in a thermomechanical system (i.e., the second law of thermodynamics) is proved by the method of the kinetic equation. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 49, No. 4, pp. 81–93, July–August, 2008.