A NEW EXPERIMENT TEACHING MODE FOR MACHANICS TO MEET THE NEED OF “NEW ENGINEERING” TALENT TRAINING

“新工科”是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、创新人才培养新要求而提出的我国工程教育改革方向。“新工科”建设的主要目标即培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的学科交叉复合型卓越工程科技人才。本文针对“新工科”人才培养理念,分析了当前培养新型工科人才的背景和迫切性,探讨了适应新形势人才培养理念的力学示范中心建设思路和内涵,提出了建设实践教学新模式的途径和举措。     

“感而遂通”参与式教学法1)——在结构力学课程中的探索与实践

在国家双一流战略对人才培养的明确目标下,结构力学课程应以实现力学概念的工程价值作为课程教改的终极目的. 本文以“感而遂通”为主题,改变课堂教学结论性概念陈述的枯燥乏味模式,在课堂教学形象化和多维化的基础上,通过自助参与式的实践行为,感知力学知识的本源,让力学知识生动活泼起来,完成力学知识的吸收、理解和思考. 以学生的长远发展能力为教学目标,激发学生主动学习的能力,培养创新思维能力.     

LS-DYNA 在力学教学实践中的探索与应用1)

在力学教学中引入LS-DYNA有限元分析软件及其前后处理软件LS-PREPOST,进行建模、计算和演示,能够增强教学效果,加深学生对 知识点和相关问题的认识,提高教与学的效率,激发学生学习力学的热情. 以牛顿摆球实验为例说明了LS-DYNA在设计力学实验方面的 应用. 通过碰撞动画的演示和速度及能量结果曲线的展示,学生对“动量守恒”和“能量守恒”有更深刻、更形象的认识. 以桥梁上 部结构的模态分析为例说明了科研成果作为课堂教学的经典案例的应用. 动画演示位移模态,能够帮助学生更好地理解动力学的相关概念.     

ON THE CHANGES OF MEANING OF “LI” AND “LIXUE” (“FORCE” AND “MECHANICS” IN CHINESE)1)

在古代中国,“力”字和“力学”一词早就出现了。“力”的含义最初是对“人的力量”的直观描述,后来发展到对一般物体的重力的描述,再到对运动状态原因的描述。本文对“力”字含义的变迁进行了辨析。中国现代“力学”是西学东渐的结果,学科名字的确定过程也有不小的 曲折。通过分析确定“力学”为学科名字的过程,揭示了中国古人对“力学”学科理解的变迁。     

THE COURSE OF “STRUCTURAL MODEL DESIGN AND FABRICATION”

“知行统一” 的观念在教育界已深入人心,但是要做到切实履行却非易事。经过为期九年的精心打造,上海交通大学开设的创新型实践课程“结构模型设计与制作” 初步实现了“学与行” 的有机融合,教学效果显著,深受学生欢迎。本文是对该课程的总结与反思,希望对我国相关工科教学改革起到有益的借鉴作用。     

笛沙格定理的结构力学分析再证明

结构力学中的几何组成分析方法与射影几何存在深刻的内蕴关系. 这种内蕴关系可以被用于笛沙格定理的证明. 通过构造一种特殊的杆件体系,从几何组成分析与受力分析两个角度进行分析,采用“算两次思想”分别得出杆件体系几何可变分别与笛沙格定理的条件与结论等价,从而证明笛沙格定理与其逆定理.     

INFLUENCE OF SHAMPOO ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF HUMAN HAIRS1)

头发的弹性和抵抗意外拉断的能力是人们非常关注的指标。为了迎合这一需求,有些厂商推出了具有所谓“强韧”发质功效的洗发水,但其实并不清楚是否真能使头发变“强韧”。为此,针对市场上常见的一种标称具有“强韧”功效的洗发水,通过拉伸力学实验对头发洗护前后的力学性能进行了对比研究。结果表明,用洗发水处理后的头发,屈服应力下降,意味着头发更容易过早进入塑性变形;抗拉强度、最大应变减小,意味着头发抵抗外力拉断的能力下降;杨氏模量下降,说明头发抵抗弹性变形的能力变差。综上,所研究的洗发水对“强韧”发质没有帮助。 关键词: 头发,洗发水,力学性能,强度,韧性     

A VIEWPOINT OF THE TENSORAL PROPERTY OF COORDINATE TRANSFORMATION COEFFICIENT AND ANALYSISON THE CONCEPT OF HYBRID TENSOR1)

本文致力于澄清一个十分基本的问题：坐标变换系数是否为张量?传统观念认为,坐标变换系数不是张量。为了揭示坐标变换系数的本质,本文采用“从一般到特殊”的研究策略,重塑了张量的内涵和外延,引入了杂交张量概念,进而颠覆了坐标变换系数不是张量的传统观念,确切地讲,它就是度量张量的杂交分量。这一结果扩张了张量概念的集合,提升了张量分析学内在的统一性、对称性和不变性,减少了连续介质力学的运算量。     

关于科氏加速度与科氏力理论力学札记之十一

理论力学的运动学部分有加速度合成定理：点的绝对加速度等于相对加速度、牵连加速度与科氏加速度的矢量和。在相对运动动力学部 分有牵连惯性力和科氏惯性力。一般都说,科氏加速度和科氏力由科里奥利(Coriolis GG, 1792—1843)于1835年首先提出。本文简述科氏力的历史与发展。     

清华大学钱学森班的理论力学教学实践

扼要介绍了给清华大学钱学森班讲授8年的 理论力学课及其升级课程``动力学与控制基础'的教学实践情况,分析了新时代学生基础差异化、教学要求多样化、学生成长需求个性化对教学的挑战,对新建课程的教学内容、体系、教材、考核等安排做了说明。     

COURSE EXPANSION FOR FATIGUE PROBLEM IN THE COURSE OF MECHANICS OF MATERIALS BASED ON ONLINE COURSE

随着网络化的发展,在线课程平台正起着举足轻重的作用。在课程学时被大量压缩的情况下,基于在线课程平台,以扩展阅读的形式对书本知识 进行拓展正受到广泛重视。本文以工科专业重要学习内容——疲劳问题为例,基于在线课程平台将教材中金属材料在稳定交变载荷下的疲劳问 题,拓展到不稳定载荷下金属材料疲劳及非金属材料的疲劳问题,并通过实例给出疲劳寿命估算公式。利用在线平台整合资源、拓展知识,对培 养学生分析和解决问题能力具有重要作用。     

DISCUSSION ON THE APPLICATION OF NUMERICAL EXPERIMENT IN EXPERIMENTAL TEACHING OF FLUID MECHANICS

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的“参与感”,有效地提高了教学水平和教学质量。     

《钱学森——在创建力学所的日子里》

为了纪念我国近代力学奠基人、中国科学院力学研究所(简称力学所)第一任所长钱学森先生诞辰100周年,力学所组织相关人员编撰此书,以缅怀钱先生对发展我国近代力学和建设力学所所做的贡献.本书主要介绍钱学森的工程科学思想,钱学森的建所理念和办所方针,应用力学学科发展与实验室建设和钱学森的挚友、亲人对他的回忆,以及50年前在力学所工作的老一代科学家和工作者与钱学森之间的感人故事等几个方面的内容,着力反映力学所在钱学森工程科学思想的指导下     

A SURFACE SUBSIDENCE MODEL OF COAL SEAM MINING IN MOUNTAIN AREA BASED ON PLATE BENDING DEFORMATION1)

分析了长壁工作面采煤上覆岩层破坏、移动的 “三带” 理论,认为地表的下沉变形受控于弯曲下沉带,且地表的最大下沉量远小于弯曲带岩层的厚度,弯曲带岩层的变形符合板的小挠度弯曲问题。在此基础上,根据山区地形地貌的特征及山体坡向与煤层倾向的关系,将地表山体简化为顺向坡、反向坡、沟槽、山岭四种情况,用薄板理论中的半逆解法分别建立了四种地貌情形下的地表下沉盆地模型。模型虽然作了一些简化假设,但体现了煤层倾角、埋深、岩层物理力学性质、地貌形状等影响开采沉陷的主要因素。     

THE DETERMINATION OF THE COMPUTATIONAL DEGREES OF FREEDOM OF BAR SYSTEMS1)

为了简化和统一结构力学教材中杆件体系计算自由度$W$的算法,本文提出了“直接法”。该方法以相邻节点间的杆件和结点为分析对象,对于含$m$根杆件、$g$ 个单刚结点和$h$个单铰结点的平面杆件体系,直接法给出计算自由度公式$W=3m-(3g+2h$)。相比于已有方法,直接法研究对象清晰,数学运算统一,适合于编程计算,便于初学者准确而快速计算复杂体系的$W$;也为结构超静定次数的确定提供了一种简单有效的数值算法。     

SIMILARITY LAWS OF HYPERVELOCITY PENETRATION EFFECTS OF CONCRETE1)

为了研究混凝土超高速侵彻效应的相似规律,总结相似关系基本理论并开展1.4~3.9 km/s 的混凝土侵彻实验,综合本文实验和相关文献实验结果确定关键相似准数并得到归一化侵彻深度的变化规律。结果表明,归一化侵彻深度主要取决于Johnson 数、弹靶密度比和弹体长径比,弹靶强度比和弹头形状系数等因素影响不大;归一化侵彻深度随归一化撞击速度增加而先增后减;当撞击速度接近混凝土纵波声速时,存在以侵彻深度突降为主要现象的“跨声速效应”。     

研究型大学工科专业力学课程教学方法创新与实践

素质教育、能力培养的教育理念对传统教学方法的创新提出了要求.基础力学课程教学在研究型大学工科专业学生的培养中举足轻重.作者在近十年的基础力学教学实践中,以"学生学"为中心,在完成教学大纲授课内容的同时以培养学生具有概念清晰的知识储备、主动思考习惯、质疑和创新思维的素质教育为目标,不断探索教学新方法.本文介绍了同伴教学法、作业面批以及质疑等教学新方法及其应用.     

工科专业背景下材料力学建模能力的培养与实践1)

为了培养学生运用材料力学解决复杂工程问题的能力,在授课时要注重理论分析与试验的结合. 文章在试验观测的基础上,提出基本假定,对梁截面进行受力分析,通过截面的几何关系、材料的物理关系和梁的静力平衡关系,建立钢筋混凝土梁开裂载荷的力学模型,并通过试验对计算公式的准确性进行验证. 力学模型的建立过程体现了运用材料力学解决工程问题的一般方法,提高了学生的学习、科研兴趣,增强了学生的动手能力和试验观测、分析能力,也加深了学生对材料力学基本理论知识的理解,进而培养学生灵活运用材料力学知识解决复杂工程问题的能力.     

ON THE ROTATION-RELEASE METHOD IN STRUCTURAL MECHANICS1)

换铰法是结构力学中用于判定独立线位移未知量的一种方法,但经典的换铰法对约束的考虑并不全面,从而导致该方法在使用时存在一定的局限性。针对换铰法的局限性,提出了修正的换铰法,该方法考虑了各种约束以及无穷刚性杆的影响,从而在原理上更全面地体现了“铰化”和受弯直杆假定。算例表明,修正的换铰法可正确应用于复杂情形下独立线位移未知量的判定,并且在考虑参与质量后,该方法还可应用于较复杂的振动自由度判定问题。     

材料力学 教学中的编程实践1)——————应力状态分析

介绍了利用Excel中的VBA语言进行材料力学教学中的编程实践,制作交互式的动画,让抽象的概念和枯燥的理论知识变得形象和生动化。 通过动画及其工程应用展示,能够帮助学生培养解决复杂工程问题的能力。 此外,由于该编程入门简单,也可以通过实践性的大作业帮助学生提升编程能力和计算机的应用水平,从而能够更好地适应科技的发展和复合型工科人才培养的需求。