激发学习兴趣,鼓励学生参赛

第五届全国周培源大学生力学竞赛已经结束,本次竞赛共有164所高校参赛,为竞赛的成功付出了不懈的努力．在此,我们特邀请获得本次竞赛团体第一名的北京航空航天大学就其组织和开展学科竞赛的情况作一介绍,希望能够提供大家以借鉴．同时希望今后的力学竞赛能够取得更好的成绩,为力学课程建设和教学改革起到良好的促进作用．     

本刊首任主编卞荫贵先生逝世

中国科学院力学研究所早期归国专家、研究员、中国共产党党员卞荫贵先生,因突发大面积心肌梗塞,经全力抢救无效,于2005年6月7日凌晨4点56分在北京去世,享年88岁．     

Crack tip field in functionally gradient material with exponential variation of elastic constants in two directions

This paper presents an exact solution of the crack tip field in functionally gradient material with exponential variation of elastic constants. The dimensionless Poisson's ratios ν ₀ of the engineering materials (iron, glass . . .) are far less than one; therefore, neglecting them, one can simplify the basic equation and the exact solution is easy to obtain. Although the exact solution for the case ν ₀≠0 is also obtained, it is very complicated and the main result is the same with the case ν ₀=0 (it will be dealt with in Appendix VII). It has been found that the exponential term exp (ax+by) in the constitutive equations becomes exp (ax/2+by/2?kr/2) in the exact solution.     

壳装炸药殉爆实验和数值模拟

进行了壳装固黑铝炸药殉爆实验,通过观察残留炸药、壳体和见证板变形,判断被发炸药的爆炸情况,得到了炸药临界殉爆距离。建立了壳装炸药殉爆实验计算模型,采用非线性有限元计算方法,对壳装固黑铝炸药殉爆实验进行了数值模拟。计算中采用预设壳体单元破片方法描述主发炸药壳体破片的形成和破片对被发炸药的撞击起爆,炸药临界殉爆距离的计算结果与实验结果基本一致。主要是主发炸药中部的壳体破片撞击到被发炸药,被发炸药起爆位置也在装药中部。炸药壳体厚度主要影响破片速度和质量、被发炸药的防护性能,从而影响炸药临界殉爆距离。 更多还原     

一个有趣的力学实验

介绍一种由矿泉水瓶制作奇异转动的力学实验, 用两个互相垂直的简谐振动的合成来解释其转动的原理, 制作模型并进行验证, 得出木棒摩擦矿泉水瓶时, 瓶盖上的叶片同时参与了两个不同方向的振动, 这两个振动合成的结果使得瓶盖上的叶片发生转动的结论.     

磁场-重力悬浮力学振子的反馈冷却

悬浮力学振子是近年来发展起来的新型高灵敏的力学探测手段,相比于固态力学振子,悬浮系统由于和外部环境完全没有物理接触,有着非常高的品质因子,在弱力测量,波函数塌缩测量等方面非常具有潜力。讨论了反馈冷却的机制,利用NdFeB永磁体对乙二醇600液滴实现了抗磁悬浮,并且用一个微线圈对其两个振动模式进行了反馈冷却,在常温300 K和真空环境10^-5 mbar中达到了实现了几百mK量级的冷却。实验结果与理论预测的最低有效温度吻合,为将来深入研究宏观量子现象提供了一个良好的平台。     

利用液体炸药爆轰制备石墨烯薄片

强氧化性酸的环境下,石墨易形成石墨层间化合物(GICs),利用石墨这一特性,将天然石墨置于发烟硝酸中,并加入硝基甲烷,配制成液体炸药,使用塑料容器盛装后放入爆轰反应釜中引爆。收集爆轰产物,并利用XRD、EDX、SEM、TEM、Raman光谱、比表面积与孔隙度分析仪进行分析,结果显示:制备出的石墨烯具有良好的晶体特性并呈现极薄的片状结构,其比表面积达到天然石墨的9.16倍,平均厚度约为14.73 nm。     

密集颗粒体系的颗粒运动及结构测量技术

颗粒材料由大量粗颗粒堆积形成, 是复杂的多体相互作用体系, 呈现出颗粒尺度的结构不均匀和动力学不均匀性的基本特征, 这决定了颗粒材料具有很多独特的宏观性质. 借鉴学科历史的发展途径, 基于统计力学, 从颗粒结构和动力学开始建立颗粒材料体系的宏观连续介质力学理论框架是必然途径.但是, 颗粒材料的基本特征决定了从基本理论到实验手段上, 表征与建立颗粒材料结构与性能的相关性都极其困难.这是由于现有测试分析手段所描述的颗粒系统组织结构过于简单化, 缺乏对颗粒结构和动力学的真正认识, 从而制约了颗粒物质研究的发展.因此, 开展颗粒体系结构和动力学性质的测量, 是理解和认识颗粒材料重要物理和力学问题的基础和依据.笔者来自不同的科研院所, 近十年来开展了颗粒体系结构和动力学性质的测量研究, 主要集中于以下两个方向: (1)数字图像测速法、散斑能见度光谱法和X射线- CT等非侵入式测量技术在颗粒运动方面的应用; (2)体积响应谱、力学谱(有效质量和内耗等)和声速测量技术等直接或间接测量颗粒接触力和颗粒结构技术.本文综述了这些实验手段的基本原理及其特点、取得的主要成果, 以及国际最新进展和困难. 最后是对全文的总结, 结合笔者开展测量的经验和教训, 提出了自己的看法, 并试图展望颗粒材料测量技术研究的前景.      

基于先进生物材料的心肌细胞力——电微环境体外构建

心血管疾病是当前全球范围内导致人类死亡的首要原因, 心肌组织工程的发展为心血管疾病的治疗, 尤其是心肌组织再生修复提供了最有潜力的解决方案.心血管疾病的发生发展与细胞力--电微环境的变化密切相关. 近十几年, 随着先进生物材料和微纳生物制造技术的发展, 越来越多的研究表明, 细胞力--电微环境的调控对工程化心肌组织的成熟和功能化以及心肌组织再生修复具有重要意义. 本文首先阐明了在体心肌细胞所处力学微环境的生物学基础以及电信号的传导过程, 包括正常和疾病状态下心肌细胞所处的力--电微环境.其次调研了用于心肌组织工程的先进生物材料的研究现状.最后总结用于基底硬度与应力应变细胞微环境以及细胞电学微环境的构建和调控, 以及细胞对力--电微环境的生物学响应.%