厚度与加载速率对铁素体钢断裂韧性影响的SP压杆法实验研究

采用SP压杆实验方法,在常温下研究小圆薄片断裂韧性的厚度效应及加载速率对断裂特性的影响.实验结果表明,随着厚度的增加,断裂变形能增加,断裂部分的外表面因双向应力状态表现出微突起,微突起四周存在微小裂纹;随着加载速度的增加,断裂变形能增加,剪切断裂表面表现出从密集韧窝到韧窝连接成片特征.考虑试件变形过程中不同部分的能量耗散,从SP试件的整体断裂变形能得到试件的断裂韧性的宏观表达,断裂韧性随着厚度的增加而增加,随着加载速度的增加而减少.采用临界塑性断裂应变作为裂纹起裂判据,单位面积的能量耗散率作为裂纹扩展和失效判据的断裂模型,用有限元方法对SP压杆实验进行模拟,得到与实验结果比较相符的模拟结果.     

关联噪声驱动非对称双稳系统的MFTP

考虑了由关联噪声驱动的非对称双稳系统的平均首次穿越时间(MFPT)问题,运用最速下降法求得平均首次穿越时间的表达式,并讨论了各个参数(包括p,q,r,λ)对两个方向的平均首次穿越时间的影响.结果表明:1)噪声关联时间λ对平均首次穿越时间T (x1→x2,λ,r)和T-(x2→x1,λ,r)的影响是不同的,T 随着λ的增加而增加,而T-却随着λ的增加而减小.2)平均首次穿越时间 T (x1→x2,λ,r)和T-(x2→x1,λ,r)都随加性噪声强度q的增加而减小;但乘性噪声P对T 和T-影响却是完全不同的,T-随着P的增加而减小,而T 随着P的增加曲线有一个极大值,即是一个共振峰.3)在不同的噪声关联强度的影响下,T /T-的曲线随着P的增加呈现不同的发展趋势,λ=0.1时,T /T-随着P的增加单调减小;而λ＝0.7时,T /T-随着P的增加先增加再减小,曲线出现了极值峰.     

卫星导航接收机测试场景软件的设计与实现

为综合评定卫星导航接收机的各项性能,需在测试中模拟接收机的各种工作环境.该软件可根据用户需求,通过设定一系列的测试场景参数,模拟产生卫星星座、用户轨迹、观测数据、导航电文等数据,并可根据测试项目合理产生和控制各种误差,同时为满足特殊测试的需求,软件还提供对导航电文、天线模式等信息的编辑功能,为物理信号的产生提供数据支持,并为接收机性能指标的评定提供参考基准.经在建的用户机测试系统验证,利用本软件设计的测试场景,能够较为科学准确的评价导航型用户机的各项性能指标.     

基于联邦滤波的INS/GPS/CNS位置、姿态组合算法

为了充分利用姿态量测信息来提高组合导航系统的姿态精度,以联邦滤波为基础,研究了以姿态和位置信息作为观测量的多信息融合导航技术,提出了位置、姿态组合模型,并详细推导了基于联邦滤波的位置、姿态组合算法的观测矩阵的具体形式,最后对系统进行了仿真.仿真结果表明,基于联邦滤波的位置、姿态组合滤波算法能够给出正确的INS误差的估计值,且估计精度较高,平台水平误差角的估计误差控制在10″以内,平台方位误差角的估计误差控制在20″以内,有效地提高组合导航系统的姿态精度.     

征稿简则

《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物.它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨,力求贴近公众,贴近现代生活.它以工程技术人员、科研人员和院校师生为对象,帮助他们丰富力学知识,开阔视野,活跃学术思想,促进力学学科的发展,为国民经济建设服务.刊登的文章力争做到文字简炼,深入浅出,形式多样,生动活泼.     

纳米晶体铝在单轴拉伸下的位错堆积对微裂纹扩展的影响

摘要：针对纳米晶体材料,研究了单轴拉伸载荷作用下纳米晶体铝中的裂纹与裂纹尖端发射的位错所形成的滑移面之间的相互作用。通过分布位错法,将裂纹和滑移面等效为均匀分布的连续位错,获得了裂纹面上应力场。并引入裂纹尖端的无位错区,研究了裂纹尖端无位错区对微裂纹的萌生和主裂扩展之间的影响。结果表明,不考虑裂纹尖端无位错区时,裂纹长度较短,会先在晶界处形成微裂纹,主裂纹较长时,主裂纹会直接穿晶扩展。滑移面与裂纹尖端夹角较大时,会增加裂纹尖端发射的位错个数,从而抑制主裂纹的扩展。考虑裂纹尖端无位错区时,无位错区先于晶界处出现微裂纹,通过主裂纹与微裂纹之间位错的相互发射,导致裂纹与尖端处微裂纹汇合,有效加速了主裂纹的扩展。     

征稿简则

正1.《力学学报》是力学学科的综合性学术刊物,报道理论和应用力学所有领域中理论、方法和实验方面的研究进展,期刊鼓励发表与力学相关的交叉学科的研究成果,力求成为力学与其他工程和科学分支的桥梁,成为有助于促进中国力学年轻学子成长和推动与中国重大工程建设合作的一个开放性学术平台,从2012年开始,学报提供4个栏目:1、特邀论文,2、全文,3、简报,4、对近期在本刊发表论文的讨论。     

海洋重力测量畸变的消除方法

重力辅助导航进行匹配计算过程中,需要得到当前实时海洋重力数据,而海洋重力仪为了抑制垂直方向上干扰加速度,往往施加强阻尼对由垂直扰动加速度引起的采样质量的位移进行大幅度地压缩,但这同时引起测量得到的重力信号的畸变.因此,消除由于传感器强阻尼造成的重力数据畸变,获得高精度实时重力值,成为一个迫切的问题.为消除此畸变,采用反滤波方法对测量数据进行处理,达到实时获取当前重力异常数据的目的.通过仿真研究表明:反滤波技术可以恢复原始重力异常信号,减小由于强阻尼造成的幅值衰减和相位延迟,提高测量精度.     

征稿简则

《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物.它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨,力求贴近公众,贴近现代生活.它以工程技术人员、科研人员和院校师生为对象,帮助他们丰富力学知识,开阔视野,活跃学术思想,促进力学学科的发展,为国民经济建设服务.刊登的文章力争做到文字简炼,深入浅出,形式多样,生动活泼.     

格式要求

(句末括号内是相关的国家标准)1.题名:不超过20个汉字,中英对照,反映论文内容,包含尽可能多的关键词。避免非公知的字符和长的公式。(GB 7713)2.作者:中文及拼音(姓前名后,均不缩写)。国外作者按国际惯例。(GB/T 16159)3.作者单位:中英对照,数码编号与作者的上标一致,单位全称,所在省市及邮政编码,英文中加国家名。4.作者简介:第一作者的姓名,职称,最高学位,研究方向,Email。     

向审稿者致谢

2014年以来,许多同志为《力学学报》,《力学与实践》,Acta Mechanica Sinica,《力学进展》和Theoretical&Applied Mechanics Letters审阅了大量的稿件,付出了辛勤的劳动.由于他们的工作,使刊物的质量得以提高,读者、作者与编者也都从中获得教益.五刊编委会在此谨向广大审者致以诚挚的谢意!(名单按姓氏拼音排序,截止日期2014年12月31日)     

内行看门道------《奥运中的科技之光》评介

奥运百年梦圆,举国一片欢腾. 媒体热闹非凡,书市空前活跃. 且看屏幕、书店,奥运题材、体育题材的,比比皆是,层出不穷. 虽说鱼龙混杂,但也涌现出一批经得起时间考验的上乘之作,笔者手头的《奥运中的科技之光》$^{[1]}$就是一本值得推荐的好书.作为中国力学学会``大众力学丛书'最先问世的一本(该丛书第一辑有5本),一上市,就受到了读者的热烈欢迎. 根据``中国图书出版网(www.bnpcn.com)'2008年7月16日的报道,在北京图书大厦(2008.7.7$\sim$7.13)销售排行榜中,高等教育出版社(蓝色畅想)的《奥运中的科技之光》在科普类图书中名列第二. 不久前,我们的力学科普代表团出访宝岛台湾,以大众力学丛书先出的三本书$^{[1\sim3]}$馈赠给那里的力学同行,他们爱不释手,争相阅读,最后作为奖品,发给两岸中学生力学竞赛的优胜者,《奥运中的科技之光》在彼岸也广受欢迎. 人们会问：为什么此书能在书海中脱颖而出？是什么吸引了读者有点苛刻的眼光？这里给大家细说端详.《奥运中的科技之光》脱胎于电视节目``科技与奥运'的解说词,这档节目由中央电视台、交通银行和武汉电视台联合摄制,此书收录的35篇作品由电视片的文字稿改写而成. 作者赵致真先生曾任武汉电视台台长,是一位资深的科教影视编辑、知名的科普作家. 一年前他受命担任节目主编之后,夙兴夜寐,奋战二百天,``几乎天天`三更暂眠,五更复起',先后披览了几百册中文和英文原版书籍,下载了海量的中外网页,`恶补'了一把体育运动知识$\cdots\cdots2008-8-72008-08-08https://pubs.cstam.org.cn/article/doi/10.6052/1000-0879-2008-393https://pubs.cstam.org.cn/article/exportPdf?id=mie_137837奥运;科技;评介;题材;体育/qk/93530X/200804/27976463.html上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海200072戴世强 http://lxsj.cstam.org.cn/CN/10.6052/1000-0879-2008-393上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海2000721900-01-012008-08-10'(见作者的后记$^{[1]}$). 正因为有这样严谨、勤奋的精神,使他充分掌握了相关资料, 并殚精竭虑地加以提炼、剪裁,写成了一篇篇有力度的佳作.俗话说,``外行看热闹,内行看门道'. 就体育竞技而言,这里说的``内行'有两种. 一种是体育竞技实践及其技巧的内行,如教练员和运动员,也包括一些资深体育``粉丝',他们对一些体育项目的规律、技巧和要领了如指掌,或能运用自如,或能击节欣赏;另一种是体育科技的内行,如体育教授和经过``修炼'的体育科普作者,他们对体育项目的内在机理乃至体育设施的性能特点深有体会,因此,更能心领神会地把握体育竞技,欣赏它们的内在美.本文所说的内行指的是后一种,此书作者是这一意义下的内行.要掌握体育竞技的内在机理,需要掌握广博的知识,包括力学、物理学、机械工程学、人体解剖生理学、运动心理学等等,其中最重要的是力学. 正如武际可教授所说：``竞技体育运动的目标是更快、更高、更强,其中绝大部分都和力学有关,所以本书的主题大致上可以说是体育竞技与力学学科的关系. '$^{[4]}$. 读完了此书,读者会感受到力学的确无处不在.此书涉及体育科技的各个方面,大体说来,可分为两大类. 一类是运动技巧的力学原理,包括各类技巧的人体运动及其与运动客体的相互作用、运动客体的运行轨迹及其内在规律,例如,撑竿跳高握杆点的运行轨迹、各种跳高姿势的重心运移及其优劣分析、田径运动员的重心运动规律、投掷物(标枪、铁饼、铅球、链球等)的飞行力学、大小球(如足球、排球、乒乓球、网球等)飞行中的马格努斯效应产生的轨迹(香蕉球、飘球、弧圈求等)、游泳赛跑时所受流体阻力分析、赛艇帆船前行中的伯努利原理、跳水和体操动作中转动惯量控制、滑冰滑雪的力学机理等等;另一类则涉及运动器械和设施的力学和物理原理分析,例如,测时测距测速仪表的改进和原理、现代跑道的复合材料力学设计、球拍球鞋球衣泳装设计的力学原理、球场跑道的力学设计、防护用具的力学机理等等. 总而言之,本书全方位地勾画了与体育竞技有关的科学原理,真正做到了周光召院士的题词中所说的:``通过科学欣赏体育,通过体育理解科学'.此书付梓之前,笔者曾有幸通读过全稿. 听说此书作者毕业于中文系,因此,更以审慎的眼光关注书稿中涉及的科学内容,特别是有关的力学叙述. 令人拍案惊奇的是,从这一角度看来,全书几乎无懈可击. 可见作者的科学底子不薄,也可见他长期从事科普工作的功力. 全书构思缜密,叙述生动,文笔简练,行文流畅,读来引人入胜.综上所述,本书是一本不可多得的力学科普著作,无论哪一行读者,都会开卷有益. 让我们在享用奥运``盛宴'的同时,也来享用一下这份``配餐'吧！而且,如果你愿意,还可以一直享用下去.     

横向冲击载荷下伪弹性TiNi合金矩形悬臂梁结构响应的实验研究

利用改装的霍普金森压杆装置对伪弹性TiNi合金矩形截面悬臂梁进行了横向冲击实验研究.结果表明:冲击自由端时,只在根部附近产生一个相变铰,冲击梁中间某位置时,则可能在多处形成相变铰;相变铰形成时拉伸和压缩两侧应变存在一定的不对称性,但是差别并不明显;相变铰的形成与发展过程中,应变并不是单调增加的,而是带有波动性;卸载后相变铰消失,TiNi悬臂梁形状完全回复;自由振动前期,应变的平衡位置与挠度的平衡位置有一定偏离,并且这种偏离随着梁的振动逐渐减小直至消失.TiNi悬臂梁的冲击特性受热弹性马氏体相变和逆相变的支配,不同于传统的弹塑性机制.     

复合材料组分性能随机性识别的克里金随机分析方法

建立非均匀材料宏观力学性能与微结构参数之间的定量关系一直是人们所关心的问题,利用材料微结构参数和组分性能预报复合材料宏观力学性能,已经取得了很大的进展,然而已知复合材料宏观性能,如何开展组分性能的随机识别,目前的研究工作还不多见.论文考虑了复合材料的随机性,在已知复合材料宏观有效性能的随机性条件下,采用克里金随机分析方法,对复合材料组分性能的随机性进行识别,通过单向纤维复合材料的宏观有效性能的随机性,计算得到了纤维弹性模量的均值与方差,证明了该方法的有效性.     

强夯处理高填方的大变形有限元数值模拟

根据强夯处理高填方时土体存在局部大变形的特点,运用非线性有限元理论,导出弹塑性大变形有限元动力平衡方程,对高填方强夯处理进行数值模拟,得到夯坑形状、土体应力变化及塑性区演化等结果.研究表明,采用弹塑性大变形有限元动力分析方法模拟高填方的强夯处理过程是可行的,其力学分析与传统方法相比更加精细,模型更加符合强夯加固的实际特征,数值模拟结果与现场试验吻合较好,对强夯加固机理研究和工程实践具有较高的参考价值.     

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。"朱照宣先生收到信以后,很快就转给了我,并要我为《力学与实践》写篇短文,把量纲和单位等几个基本术语和概念说说清楚。我查了上面提到的国家标准,其中的确清楚地说明了,把没有量纲的量的量纲说成是1的来由;并提出了"量纲一"的说法,且指出： 的缩写"ppm不是量纲一的单位的专门名称"。后面一句话既绕嘴又含混。 是个纯数,既没有任何属性,更谈不上是单位,所以标准中的这种说法确实是"概念性错误"。这里先简单回溯一下历史,大家公认傅立叶（J. Fourier）是量纲和量纲分析的开创者。他在1822年出版的"Theorie Analytique de la Chaleur（热的分析理论）"一书中,首次提出下述量纲齐次性的观点。他说："每一个待定的量或常量具有属于它自己的量纲,而且同一个方程中的各项是不能比较的,如果它们的量纲的幂次是不相同的话。"他又说："（这一齐次性的观点）源自对对量的原始诠释;因此,在几何学和力学中,这等价于希腊人未作证明留给我们的基础（公理）。"下面要从量纲的定义说起。量纲最简明的定义是量的属性,在物理中就是一个物理量的属性。讨论一个物理问题或工程问题,必然涉及到多个物理量,首先应该明确每个物理量的属性,只有在这个基础上,才能进一步分析问题,分析问题中各量之间的关系。最简单的分析乃是比较量的大小。要注意,只有具有同样属性的量才能比较大小,而一个量自己是无所谓大小的。长度量只能和长度量比,长度量不能和面积量（长度量的平方）比;长度量和时间量也是不能比较的。在做比较的情况下,就引入了"单位"这个概念。在比较量纲相同的两个量 和 的大小时,可以把其中任意一个量作为单位,记作U。那么就有两种可能,即：（1）取 作单位来度量 ,那么U就是 ,则有 ,其中, 乃是 与单位 相比的倍数,是个纯数。（2）取 作单位来度量 ,那么U就是 ,则有 ,其中, 乃是 与单位 相比的倍数,也是个纯数。显然, 与 互为倒数。可以看出,倍数 与 都是纯数,而纯数是没有物理属性的。如果我们讨论数学问题,那么大家知道数学是关于数和形的科学。这里的数均无任何属性,而这里的形,则是指几何形状,涉及长度、面积、体积诸量,它们的属性依次是长度、长度的平方以及长度的立方。我们规定将一个量X的量纲用方括号来表示,即[X]。讨论一个长方体,它有长 、宽 和高 ;它有六个表面,上下、左右和前后三对表面积分别是 、 和 ;它的体积是 。谈到这些量的量纲,可以看出,长、宽和高都是长度量,其属性均为长度,或者说,它们的量纲就是长度,并用英文字Length的第一个大写字母L来表示,即可记为 。根据面积和体积的定义,显然表面积的量纲是长度的乘积,即长度的平方,而体积的量纲则是长度的立方,即可分别记为 , 以及 。显然,长、宽、高和表面积以及体积之间,是不能互相比较的,它们的量纲虽然都和长度有关,但是相应的幂次是不相同的。讨论一个运动学的问题,涉及到位移量 和时间量 ,以及速度量 和加速度量 等。这类问题与几何学问题相比,多了一类时间量,其属性是时间,并用英文字Time的第一个字母T来表示,可记时间量的量纲为 。按照速度和加速度的定义,速度量 和加速度量 的量纲可记为 。讨论一个动力学的问题,涉及到加速度的原因,於是牛顿总结出著名的牛顿第二定律,即 。这一定律引入了力f和质量m这两个物理量。如果将它们的量纲分别记为 ,其中,F和M分别是英文字Force和Mass的第一个字母,那么F和M这两个量纲不是相互独立的。根据牛顿第二定律,它们可以相互表示,利用加速度a的量纲是 ,可以分别表示为 。在物理和工程问题中,免不了涉及一些纯数,包括刚才讲的倍数,还有用弧度表示的角度量（实际上角度是用弧长和半径的比值来定义的）,还有自然数、实数、复数以及一些通用的常数e和 等等。这些纯数都没有任何属性或没有量纲,为了区别于其他有属性或有量纲的量,那么在力学中怎么用符号来记它们的量纲呢？既然它们的属性与力学中最基本的量纲均无关系,便借用数学的语言,也按前面所用的幂次表示的方式,记为 ,等等。意思是说,e和 等纯数的量纲与长度、质量和时间均无关系,干脆继续借用数学的语言,即任何一个幂次为零的数就是1,将没有任何属性的量的量纲记为1,例如 ,等等。并且把这些纯数称之为没有量纲的量,简称为无量纲量。但是,这里要注意,将纯数的量纲记为1不等于说纯数的属性是1,不能说它的量纲是一。纯数没有属性,也可以说,纯数没有量纲,是无量纲的量。至于说到的"无量纲化",乃指：将一个包含有量纲的多个物理量之间的函数关系,转化为物理实质相同但是由无量纲量组成的函数关系。这是分析问题中极为本质的一步。这里就不详细说了。综上所述,量纲乃是一个量的属性,没有任何属性的纯数被称为无量纲量,或简单地把它的量纲记为1。至于量纲和单位,它们完全是两个不同的概念,决不能说什么" 量纲是单位1",量纲只是属性,论属性就谈不上单位。至于上面引述的我们的"国家标准",看来谈不上"标准"。我们不知道这样的国家标准是怎么出台的;又怎么能让民众来贯彻实施呢！     

多尺度模型下自修复沥青路面中微胶囊力学分析

为研究自修复型沥青路面中微胶囊的力学行为,应用离散元法从宏观、细观和微观三个尺度逐层确定模型和参数,构建了含微胶囊的沥青路面多尺度模型,分析了车辆重载作用下微胶囊的受力状况。然后,建立了单个微胶囊有限元分析模型,分析了囊壁和囊芯在机械力作用下的应力及位移分布;根据第一强度理论,找出了微胶囊最易破坏的位置,确定了微胶囊在沥青路面中需满足的抗裂性能要求。研究表明,在1.43MPa轮胎接地压力下,沥青混凝土中面层沥青砂浆内部的接触压力和接触拉力分别为0.347N和0.093N。通过微观尺度的分析可得,微胶囊的所受接触压力的均值为25mN,接触拉力为7.7mN。对单个微胶囊的有限元分析可得:在微胶囊受压区域主要为压应力的承载区域;受压区域附近位置,在垂直于厚度方向上承受较大的拉应力,并出现了第一强度理论主应力峰值,很可能为微胶囊最先开裂的位置,且从囊壁外侧开始破裂。     

基于半比特交替和FFT组合的GPS软件接收机弱信号捕获算法

研究了在弱信号条件下GPS软件接收机的捕获算法,对传统的捕获算法进行了介绍,分析了其在弱信号捕获中的不足之处,通过块叠加的方法对传统算法进行改进,使信号检测能力得到了提高,同时大大降低了捕获的运算量,缩短了长时间积分捕获算法的运行时间。分析了算法的积分增益和损耗,利用假设检验的思想,根据信号分量会扩散到附近频率的事实,最大峰值和其附近±13个频率点上的相关值作为信号分量,以此生成信号检测量,根据此检测量来判定信号的存在。最后利用仿真的GPS信号在Matlab平台上对算法进行了验证。结果表明,通过10 ms的相干积分和5次非相干累加,可以成功捕获信噪比为-35 dB左右的微弱信号,采用块叠加改进后,算法的运行时间缩短了1/3以上。     

理论力学课堂教学深度和广度拓展的思考

理论力学是工科专业的基础课,要提升学业挑战度,增加课程难度,拓展课程深度,那么该门课程对于工科专业来说,是首先要进行打造的。专业基础课的深度和广度拓展后,才能支撑后续专业课的拓展。文中从理论力学的教学环节、教学内容、教学方法和手段,以及实践环节几方面,探讨理论力学课堂教学的深度和广度的拓展,力求能够为打造理论力学成为"金课"出一份力。     

征稿简则

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