材料力學(xué)論文精選(九篇)

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第1篇：材料力學(xué)論文范文

1凝聚態(tài)物理學(xué)與材料概述

凝聚態(tài)物理學(xué)，是指研究凝聚態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)等之間的關(guān)系。簡(jiǎn)而言之，通過(guò)對(duì)構(gòu)成凝聚態(tài)物質(zhì)電子、離子等運(yùn)行形態(tài)、規(guī)律進(jìn)行探索，充分認(rèn)識(shí)物質(zhì)的物理性質(zhì)。隨著研究不斷深入，針對(duì)凝聚態(tài)物理學(xué)的研究已經(jīng)由初級(jí)層面朝著高級(jí)層面發(fā)展。如有固體形態(tài)向外拓展上升至液氮、熔鹽等液態(tài)物質(zhì)，甚至還有氣態(tài)物質(zhì)。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些全新的概念體系逐漸滲透，產(chǎn)生了更多新的研究成果，賦予材料新特點(diǎn)，在很大程度上幫助學(xué)者解決疑難問題提供了極大的支持。

就廣義角度來(lái)看，材料是幫助人類生產(chǎn)和生活，制造有用器件的物質(zhì)。隨著人類社會(huì)發(fā)展，自然資源和能源日益減少，對(duì)于材料概念的理解也發(fā)生了變化，因此材料是人類社會(huì)能夠接受、且經(jīng)濟(jì)性地創(chuàng)造有用器件的物質(zhì)，更加強(qiáng)調(diào)資源、環(huán)境等因素。從實(shí)用層面來(lái)劃分，材料分為金屬、無(wú)機(jī)及有機(jī)3種。

2凝聚態(tài)物理學(xué)與材料研究前沿問題分析

2.1表面與界面方面

表面與界面作為物理學(xué)與材料學(xué)交叉的重要領(lǐng)域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基礎(chǔ)之上。物體自身狀態(tài)直接決定材料熱力學(xué)效應(yīng)。作為重點(diǎn)研究領(lǐng)域，界面與表面是當(dāng)今該領(lǐng)域研究的一大難點(diǎn)。凝聚態(tài)物理學(xué)研究成果，在很大程度上為材料界面與表面理論發(fā)展提供了支持，如離子束的提出，使得人們自20世紀(jì)60年代開始運(yùn)用離子束，注入到材料表面，對(duì)材料表面特性進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使其在具體實(shí)踐中能夠更好地發(fā)揮積極作用，為人們生產(chǎn)和生活提供便利。

催化和腐蝕是表面控制的2個(gè)主要過(guò)程。截止到今天，催化和腐蝕機(jī)理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。如光的干涉效應(yīng)能夠引起透射和反射。表面與界面在為電子學(xué)方面也具有非常重要的作用，如半導(dǎo)體和金屬界面等，能夠?qū)ζ骷阅艿陌l(fā)揮產(chǎn)生不同程度的影響。綜合來(lái)看，表面和界面的研究處于前沿地位，且每個(gè)關(guān)鍵問題的有效解決都能夠給相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2微結(jié)構(gòu)方面

凝聚態(tài)物理學(xué)很多基本理論，如固體能帶理論、元級(jí)法理論等都是建立在粒子數(shù)無(wú)限大基礎(chǔ)之上。這些理論證明了銅、鋁具有導(dǎo)電性，為實(shí)踐生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。現(xiàn)如今，運(yùn)用能帶理論，能夠?qū)w的參量進(jìn)行計(jì)算，并獲取準(zhǔn)確的結(jié)果。由于該項(xiàng)理論非常成熟，要想進(jìn)一步突破難度非常大。對(duì)此要想發(fā)現(xiàn)全新的結(jié)果，需要從不同的道路著手。正如R.Feynman曾指出當(dāng)我們得以對(duì)細(xì)微尺度的事物進(jìn)行操控，將會(huì)在很大程度上拓展我們獲得的范圍，其所要強(qiáng)調(diào)的是未來(lái)新材料的發(fā)展和研究動(dòng)向，即通過(guò)設(shè)計(jì)和控制材料在細(xì)節(jié)上的差異性，從而在現(xiàn)有材料中探索出意想不到的物理性能。

2.3理論與模型方面

理論與模型對(duì)材料科學(xué)貢獻(xiàn)較大。計(jì)算物理學(xué)是材料科學(xué)家運(yùn)用的主要工具，定量模型的發(fā)展是物理學(xué)與材料科學(xué)交叉的產(chǎn)物，通過(guò)構(gòu)建模型能夠?qū)ξ锲返奈锢硇再|(zhì)等進(jìn)行分析和了解。目前，很多物理學(xué)概念在材料研究中應(yīng)用較廣。如相變、裂變等，與之相對(duì)應(yīng)的儀器設(shè)備也層出不窮。如今空間分辨率能夠在特定環(huán)境下觀察到單個(gè)原子，因此可以說(shuō)，沒有這些研究成果，材料科學(xué)就不能夠獲得更大的進(jìn)步。但是微結(jié)構(gòu)的定量描述始終是材料科學(xué)的主要課題，也是物理學(xué)家和材料學(xué)家合作的重點(diǎn)方向。

2.4材料方面

凝聚態(tài)理論日漸完善，使得我們能夠更加明確材料的物理特性，但是隨著人類社會(huì)的發(fā)展，仍然面臨著很多疑難問題。如強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中的材料寶藏。電子關(guān)聯(lián)，是電子之間形成的庫(kù)侖作用。就現(xiàn)有理論研究成果來(lái)看，處理固體電子系統(tǒng)時(shí)，需要適當(dāng)忽略電子之間的相互作用，在理想條件下進(jìn)行研究。但得出的結(jié)論依舊不能夠掩蓋這一缺陷，且不能夠適用于實(shí)踐當(dāng)中。可見，電子之間的庫(kù)倫作用關(guān)聯(lián)重要性受到了廣泛關(guān)注。

通常來(lái)說(shuō)，強(qiáng)關(guān)聯(lián)物質(zhì)存在于特定范圍當(dāng)中，如金屬與絕緣體界限附近，即電子處于完全離域化拓展?fàn)顟B(tài)。因此要想實(shí)現(xiàn)對(duì)電子具體狀態(tài)的有效判斷，研究人員需要從其他方面入手，分析各個(gè)元素之間的關(guān)系，然后對(duì)其形態(tài)進(jìn)行排序，最后獲取到相應(yīng)的規(guī)則。值得關(guān)注的是，現(xiàn)階段，我們針對(duì)強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的認(rèn)知水平處于初級(jí)階段，無(wú)論是理論、還是實(shí)踐方面都有待進(jìn)一步深入。而從材料方面來(lái)說(shuō)，多元復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氧化物尚未得到開發(fā)和研究，因此，可以將此作為未來(lái)全新的研究課題，并利用強(qiáng)關(guān)聯(lián)理論，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)新材料的勘探和開發(fā)，為人類社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展提供更多支持和參考。

2.5工藝方面

凝聚態(tài)物理學(xué)發(fā)展建立在新技術(shù)及傳統(tǒng)工藝優(yōu)化進(jìn)程當(dāng)中。如上文提到的離子束技術(shù)，能夠?qū)Σ牧媳砻娴南嗷プ饔眠M(jìn)行分析。針對(duì)處于溫度較低的條件下，能夠建設(shè)成為不同的材料。因此可以廣泛應(yīng)用于高性能、功能豐富的薄膜當(dāng)中，從而形成全新的材料。另外，激光技術(shù)的提出為科學(xué)研究帶來(lái)了諸多發(fā)展契機(jī)。如激光拉曼光譜與XRD技術(shù)的有機(jī)整合，能夠幫助我們重新認(rèn)識(shí)晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為半導(dǎo)體的進(jìn)一步探索提供相應(yīng)的技術(shù)支持。外延作為一種制作單晶薄膜的技術(shù)，其之所以能夠發(fā)展起來(lái)，究其根本是在凝聚態(tài)物理學(xué)的支持存在密不可分的聯(lián)系。隨著社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)技術(shù)將會(huì)提出更高要求。因此還應(yīng)加大對(duì)全新工藝的研究，與此同時(shí)，加大對(duì)現(xiàn)有工藝不足和缺陷的優(yōu)化和改正，進(jìn)而為實(shí)踐研究做好充分的準(zhǔn)備。

第2篇：材料力學(xué)論文范文

[關(guān)鍵詞]材料力學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 綜合實(shí)驗(yàn)

《材料力學(xué)》課程在土木工程專業(yè)中是一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)課,相對(duì)于其它專業(yè)課來(lái)說(shuō)知識(shí)比較抽象,其理論性較強(qiáng),其基本理論知識(shí)是往后課程學(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運(yùn)用材料力學(xué)理論和計(jì)算方法去分析、計(jì)算解決實(shí)際工作中遇到的一些工程問題。實(shí)際教學(xué)中,由于本門課程具有理論性強(qiáng)、概念知識(shí)多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴(yán)密等特點(diǎn),使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識(shí)與實(shí)際情況結(jié)合起來(lái),有助于建立完整的材料力學(xué)知識(shí)體系,另外實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生自學(xué)學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),在教學(xué)改革中應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

一、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀

1.實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊、單一

一般來(lái)說(shuō),材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少且較為單一,主要有是對(duì)鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的材料力學(xué)性能測(cè)試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),內(nèi)容形式固定,與工程實(shí)際情況聯(lián)系不強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒?yàn)操作,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上也沒有預(yù)留多少讓學(xué)生有自主創(chuàng)造的空間,這樣不但影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造思維。

2.實(shí)驗(yàn)條件不充足

隨著高校擴(kuò)招政策實(shí)施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無(wú)法投入大量的人力物力不斷擴(kuò)張實(shí)驗(yàn)室面積、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無(wú)奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在要五六人一組做實(shí)驗(yàn)。這樣形成了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中個(gè)別人操作,多數(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對(duì)實(shí)驗(yàn)敷衍的心理。

二、材料力學(xué)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1.引入綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中,老師不設(shè)定具體實(shí)驗(yàn)方法方式。開展實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生幾個(gè)人自由組成以實(shí)驗(yàn)小組,分工合作,要閱讀實(shí)驗(yàn)大綱要求、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒘私鈱?shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,跟老師討論實(shí)施實(shí)驗(yàn)可行方案,最后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告或?qū)嶒?yàn)小論文。

綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),在確定大致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提供相應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)對(duì)象不限于單一的金屬材料,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)的工具也不限于實(shí)驗(yàn)室里的儀器設(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長(zhǎng),可以自主設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易儀器設(shè)備,可以采用計(jì)算機(jī)編程、數(shù)值模擬試驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間也不限于正常上課時(shí)間,一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以在幾天至兩個(gè)星期內(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時(shí)間調(diào)研、討論和實(shí)驗(yàn),同時(shí)也可以達(dá)到分流學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室資源的效果。

比如,學(xué)生要測(cè)量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書后,給老師檢查,經(jīng)過(guò)討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會(huì)學(xué)生各種儀器設(shè)備的實(shí)驗(yàn)原理、操作方法和注意事項(xiàng),學(xué)習(xí)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、材料力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)、各種傳感器、百分表等儀器設(shè)備的使用,掌握應(yīng)變儀的操作、電阻應(yīng)變片的粘貼方法,了解電測(cè)法基本原理等,在學(xué)生熟悉整個(gè)過(guò)程后就可以開始獨(dú)立自主開始實(shí)驗(yàn)了。實(shí)驗(yàn)完成后按照要求編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)生自己掌握了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主動(dòng)性,自己動(dòng)手、自己動(dòng)腦、自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時(shí)掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.加大開放實(shí)驗(yàn)、開放基金課題項(xiàng)目與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合的程度

開放性實(shí)驗(yàn)室包括時(shí)間的開放、資源的開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放、管理方式的開放,學(xué)生可利用課余時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn),有利于學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng),能充分利用實(shí)驗(yàn)室資源。開放性實(shí)驗(yàn)室的開放程度應(yīng)結(jié)合院校自身?xiàng)l件,以學(xué)生為本,立足于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、和實(shí)際操作能力的,充分利用實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源。我校為促進(jìn)開放性實(shí)驗(yàn)室建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,設(shè)立了多種開放基金,鼓勵(lì)本科生進(jìn)行課外科研活動(dòng),比如:“實(shí)驗(yàn)室室開放基金項(xiàng)目”,“創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”,其面向全校教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室,基金項(xiàng)目支持各實(shí)驗(yàn)室提供的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實(shí)驗(yàn)課題,項(xiàng)目?jī)?nèi)容要有一定的新意,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動(dòng)作用。由于學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的大力支持,使得學(xué)院在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間安排、結(jié)合自己的興趣來(lái)實(shí)驗(yàn)室開展自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還可以向?qū)W校實(shí)驗(yàn)室開放基金管理處申請(qǐng)立項(xiàng),獲得經(jīng)費(fèi)支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思想,提高自身能力和素質(zhì)。這些制度和政策,極大的推動(dòng)我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制的建設(shè)。

三、總結(jié)

在教學(xué)中院校應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)搭建一個(gè)良好的服務(wù)平臺(tái),讓學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)上充分發(fā)揮自主能動(dòng)性和創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生通過(guò)材料力學(xué)的自主實(shí)驗(yàn),為專業(yè)基礎(chǔ)課打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),有利于學(xué)生實(shí)踐能力提高,培養(yǎng)了獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

參考文獻(xiàn):

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第3篇：材料力學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；雙語(yǔ)教學(xué)；課程改革與實(shí)踐；教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）05-0052-03

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家教育部出臺(tái)了一系列倡導(dǎo)高等院校開展雙語(yǔ)教學(xué)、引進(jìn)原版教材的政策，對(duì)于加快我國(guó)高等教育改革的步伐，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高水平技術(shù)人才，發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用。比如，教育部在教高[2001]4號(hào)文《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中提出，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化和科技革命的挑戰(zhàn)，本科教育要?jiǎng)?chuàng)造條件，使用英語(yǔ)等外語(yǔ)進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)。雙語(yǔ)教學(xué)作為提高學(xué)生外語(yǔ)學(xué)習(xí)和教師外語(yǔ)教學(xué)水平的一種現(xiàn)實(shí)選擇，是指在學(xué)科領(lǐng)域中使用母語(yǔ)和和一門外語(yǔ)如英語(yǔ)等做為書面和口頭媒介的教學(xué)活動(dòng)，其明顯優(yōu)點(diǎn)在于可以將學(xué)生對(duì)外語(yǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)有機(jī)地進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)也為加快培養(yǎng)高校雙語(yǔ)教學(xué)的師資力量提供了戰(zhàn)略契機(jī)，十分有利于加速推進(jìn)我國(guó)高校的國(guó)際化水平。東南大學(xué)作為一所以工科為主要特色的綜合性大學(xué)，材料力學(xué)是全校各工科專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課之一，每年修習(xí)該課程的學(xué)生多達(dá)千人。從國(guó)內(nèi)和國(guó)際化層面來(lái)看，材料力學(xué)是一門徹底的國(guó)際性課程，世界各國(guó)所有高校的工科專業(yè)都在開設(shè)這門課，因?yàn)椴牧狭W(xué)課程是幾乎所有工科專業(yè)的一門共有專業(yè)基礎(chǔ)課，只不過(guò)各國(guó)采用的課程教材和講授語(yǔ)言不同而已。在上述國(guó)內(nèi)和國(guó)際背景下，我們近年來(lái)對(duì)東南大學(xué)的材料力學(xué)課程進(jìn)行了較為徹底的雙語(yǔ)教學(xué)研究和實(shí)踐，采用了和美英著名高校同步的經(jīng)典英文材料力學(xué)教材，組織編制了相應(yīng)的英文教學(xué)大綱、全英文電子課件，運(yùn)用雙語(yǔ)和全英文實(shí)施作業(yè)布置和考核，制作了專門的雙語(yǔ)課程教學(xué)網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)了全部教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)化，并以我校部分專業(yè)為試點(diǎn)實(shí)踐了該課程的全英文講授，受到了學(xué)生的積極響應(yīng)和好評(píng)。幾年來(lái)，該課程的雙語(yǔ)教學(xué)研究成果和實(shí)踐有力地提高了我校本科學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)和應(yīng)用水平，幫助推動(dòng)了東南大學(xué)的系列雙語(yǔ)教學(xué)改革與實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)了東南大學(xué)的課程教學(xué)國(guó)際化水平建設(shè)。

一、材料力學(xué)教材和課程內(nèi)容體系

在對(duì)國(guó)外著名材料力學(xué)教材[1-3]與國(guó)內(nèi)高校所使用的主流中文材料力學(xué)教材[4-6]進(jìn)行比對(duì)研究，并綜合考慮我校材料力學(xué)的教學(xué)要求后，我們采用了由Ferdinand Beer教授等編寫的Mechanics of Materials（1981年出版第一版，現(xiàn)為第六版，2012）[1]，該書是美國(guó)高校采用的最多的三本“材料力學(xué)”著名教材之一，與James Gere和Russell Hibbeler編寫的另外兩本經(jīng)典材料力學(xué)教材[2-3]相比，該書是一本較現(xiàn)代的教材，內(nèi)容能夠滿足我校的材料力學(xué)教學(xué)要求，但在論述和編排上又有自己的獨(dú)特風(fēng)格。該書以應(yīng)力張量為基本元素，以構(gòu)件變形為主線，概念清晰，內(nèi)容緊跟材料力學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿，論述由淺入深、簡(jiǎn)明易懂，重視工程實(shí)際應(yīng)用，習(xí)題豐富，是一本十分優(yōu)秀的材料力學(xué)教材，符合國(guó)內(nèi)高校教材改革的主流方向。具體來(lái)講，作為材料力學(xué)的初等教材，本書重視培養(yǎng)學(xué)生以簡(jiǎn)單而邏輯的方式去分析問題和應(yīng)用若干基本原理去解決問題的能力，強(qiáng)調(diào)對(duì)基本概念、基本原理和基本方法的正確理解和掌握，然后通過(guò)例題講述工程應(yīng)用和解題技巧。作者Ferdinand Beer生前在里海大學(xué)長(zhǎng)期從事一線教學(xué)工作，具有十分豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，其組織編寫的幾本基礎(chǔ)力學(xué)教材在工程教育領(lǐng)域處于絕對(duì)領(lǐng)先的地位。中英文教材的比對(duì)研究表明，各材料力學(xué)英文教材[1-3]均花費(fèi)了較大篇幅介紹應(yīng)力和應(yīng)變張量及其坐標(biāo)變換，各應(yīng)力和應(yīng)變分量的符號(hào)規(guī)則與彈性力學(xué)中的相應(yīng)元素的符號(hào)規(guī)定是完全一致的，這一點(diǎn)是與主流中文材料力學(xué)教材[4-6]差別較大的地方，我們認(rèn)為，張量及其坐標(biāo)變換必須在材料力學(xué)的教學(xué)中得到足夠重視，不能存在任何與彈性力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的矛盾之處，只有這樣才能真正的做到站在彈性力學(xué)的高度來(lái)進(jìn)行材料力學(xué)的教學(xué)，充分發(fā)揮其做為本科學(xué)生修習(xí)的第一門可變形固體力學(xué)課程的基礎(chǔ)性作用，從而能夠?yàn)閷W(xué)生進(jìn)入下一階段學(xué)習(xí)彈性力學(xué)、塑性力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)等后續(xù)力學(xué)課程夯實(shí)基礎(chǔ)。有鑒于此，并且在充分考慮了傳統(tǒng)中文材料力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的前提下，我們確立的材料力學(xué)的雙語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容體系包含如下模塊：Introduction to mechanics of materials；Axial loading；Shear stress；Torsion；Bending internal forces；Bending stresses；Bending deflections；Statically indeterminate structures；Stress and strain transformation；Strength theory；Combined loading；Stability of columns；Energy methods；Dynamic loading；Cyclic loading。

二、教學(xué)理念和教學(xué)目標(biāo)

在該課程的雙語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐中，我們堅(jiān)持以學(xué)生做為教學(xué)活動(dòng)的主體，在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。具體做法包括：①重視學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)、狀況、進(jìn)步和發(fā)展。教學(xué)不僅僅是教師的施教活動(dòng)，更是學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，必須明確學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，從學(xué)生的角度來(lái)對(duì)教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。②重視教學(xué)策略、方法和手段的可測(cè)性和可量化性。盡可能做到明確與具體，但又不能過(guò)于量化，科學(xué)地對(duì)待定量與定性、過(guò)程與結(jié)果的之間的辯證關(guān)系。③重視反思意識(shí)。不斷地反思自己的日常教學(xué)行為，不斷總結(jié)，善于總結(jié)，勤于改善。④重視教學(xué)效益。努力培養(yǎng)明確的時(shí)間與效益觀念，教學(xué)效益不取決于教了多少內(nèi)容，而是取決于單位時(shí)間內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)收益。通過(guò)材料力學(xué)課程的雙語(yǔ)教學(xué)，我們基本實(shí)現(xiàn)了以下具體的教學(xué)目標(biāo)：注重鞏固學(xué)生的工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上注重提高學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)能力；寓教于樂，教學(xué)互動(dòng)，注重激發(fā)學(xué)生的專業(yè)和英語(yǔ)學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)融合；綜合運(yùn)用講、問、思、議，啟發(fā)教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維；引導(dǎo)學(xué)生跟蹤材料力學(xué)學(xué)術(shù)前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，注重拓展學(xué)生的專業(yè)國(guó)際化視野。

三、教學(xué)方法和手段

教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了完成教學(xué)任務(wù)，傳授與學(xué)習(xí)課程內(nèi)容所運(yùn)用的所有途徑的總和，是特定的教學(xué)理念和教學(xué)價(jià)值觀的具體表現(xiàn)，又是實(shí)現(xiàn)特定教學(xué)目標(biāo)的具體實(shí)施手段，受參與課程的學(xué)生、教師、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒介和教學(xué)環(huán)境所影響。針對(duì)材料力學(xué)雙語(yǔ)課程的教學(xué)特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐過(guò)程中重點(diǎn)采用了以下幾種教學(xué)方法和手段。①普遍運(yùn)用雙重語(yǔ)言模式進(jìn)行教學(xué)，針對(duì)少數(shù)專業(yè)進(jìn)行全英文教學(xué)試點(diǎn)：使用雙語(yǔ)的目的在于實(shí)現(xiàn)力學(xué)專業(yè)知識(shí)和英語(yǔ)語(yǔ)言知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，具體做法為在課堂上綜合運(yùn)用中文和英文兩種語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)，以英文為主要溝通語(yǔ)言，對(duì)難點(diǎn)、疑點(diǎn)和不易解釋清楚的知識(shí)點(diǎn)輔之以中文，并且隨著課程內(nèi)容的推進(jìn)，逐步提高英文的使用比率，最終實(shí)現(xiàn)全英文教學(xué)情境，循序漸進(jìn)的提高學(xué)生的英語(yǔ)應(yīng)用能力。全英文或雙語(yǔ)課程教學(xué)工作中需要考慮的另一個(gè)重要問題是必須認(rèn)識(shí)到英文作為高校本科教學(xué)的輔助地位和功能，歸根結(jié)底，英語(yǔ)只是學(xué)生理解和掌握專業(yè)知識(shí)的重要工具，這主要是由英文的國(guó)際語(yǔ)言和多數(shù)先進(jìn)學(xué)科理論的寫作語(yǔ)言地位所決定的，為此，我們一直注重對(duì)課程的脈絡(luò)、重點(diǎn)章節(jié)、章節(jié)重點(diǎn)和關(guān)鍵詞語(yǔ)的中文對(duì)應(yīng)注解，并特地編制了材料力學(xué)專業(yè)術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照表，供學(xué)生學(xué)習(xí)掌握。此外，在作業(yè)和考核中均采用雙語(yǔ)并逐漸向全英文轉(zhuǎn)變，以幫助學(xué)生在掌握專業(yè)英語(yǔ)的同時(shí)，切實(shí)掌握課程專業(yè)知識(shí)，不至于舍本逐末。我們的教學(xué)實(shí)踐表明，這些措施和手段對(duì)于激發(fā)學(xué)生對(duì)雙語(yǔ)課程的參與興趣、與前后續(xù)課程或其它學(xué)習(xí)考試環(huán)節(jié)的銜接都大有裨益。②講問思議，啟發(fā)教學(xué)：使用目的在于徹底摒棄僵硬的灌輸式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教師學(xué)生雙邊互動(dòng)的啟發(fā)式教學(xué)，做到知識(shí)的講授、問題的提問、思考的引導(dǎo)和討論的組織等幾個(gè)環(huán)節(jié)的契合。基于我們的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為實(shí)現(xiàn)此目的的關(guān)鍵之處在于處理好以下幾方面的關(guān)系，首先是必須處理好講授與接受的關(guān)系，教學(xué)進(jìn)度要依據(jù)學(xué)生的接受程度而定，中心目標(biāo)是要保證學(xué)生的注意力集中，思維能隨教學(xué)的進(jìn)度而運(yùn)轉(zhuǎn)，課堂秩序井然，只有這樣才能談到好的教學(xué)質(zhì)量和效果；其次，處理好回顧與推進(jìn)的關(guān)系。每次課開始我們都會(huì)花專門時(shí)間回顧上次課或上一章節(jié)所授內(nèi)容，以將學(xué)生引導(dǎo)到一個(gè)連貫的知識(shí)體系中來(lái)，而不是一開始就講授新的內(nèi)容，誘發(fā)學(xué)生的突兀感；再者，處理好理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，材料力學(xué)是理論性很強(qiáng)的學(xué)科，因此必須堅(jiān)持理論的主導(dǎo)地位，適當(dāng)?shù)卣故緦?shí)驗(yàn)結(jié)果，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和對(duì)理論的理解；第四，處理好提問與回答的關(guān)系，注意點(diǎn)式提問、鏈?zhǔn)教釂枴?duì)回答的追問、和自問自答相結(jié)合的多種方式，其目的是深化學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的理解或者拓展知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性；第五，處理好討論與點(diǎn)評(píng)的關(guān)系，正確引導(dǎo)學(xué)生就某一主題進(jìn)行分組討論，并對(duì)各組的結(jié)論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，做到有始有終。③多媒體課件教學(xué)法與傳統(tǒng)板書教學(xué)法相結(jié)合：近十年來(lái)，多媒體PPT課件的廣泛采用已經(jīng)表明了這種教學(xué)媒介的優(yōu)越性，對(duì)于圖表、公式和動(dòng)畫，特別是對(duì)于較為繁瑣和復(fù)雜不利于通過(guò)板書表達(dá)的，通過(guò)事先制作，課堂講解可以節(jié)省寶貴的課堂時(shí)間，但對(duì)于大部分知識(shí)點(diǎn)，簡(jiǎn)單的播放和解說(shuō)，缺乏逐步的推導(dǎo)過(guò)程，將講課推向?qū)W術(shù)報(bào)告的形式，毫無(wú)疑問是不利于學(xué)生對(duì)講授內(nèi)容的理解的。實(shí)際上，這一問題也集中反映在我國(guó)高校眾多教學(xué)名師的教學(xué)研究論著中，為了糾正這一問題，傳統(tǒng)板書法對(duì)多媒體PPT課件的補(bǔ)充作用就變得至關(guān)重要，并成為教學(xué)互動(dòng)不可或缺的環(huán)節(jié)，教學(xué)實(shí)踐中，我們的多媒體PPT課件做到并不是什么都有，事無(wú)巨細(xì)，而是只列出綱要和大致環(huán)節(jié)，有意留有一定的跳躍，通過(guò)課堂板書推導(dǎo)完成，這種方式可以有效吸取PPT和板書這兩種基本教學(xué)媒介的長(zhǎng)處，教學(xué)效益明顯提高。④建立有效教學(xué)保障體系：實(shí)施雙語(yǔ)和全英文教學(xué)，對(duì)學(xué)生和教師雙方來(lái)說(shuō)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，要求學(xué)生具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)和英語(yǔ)水平，對(duì)教師而言，必須具備堅(jiān)實(shí)的專業(yè)水平、豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、良好的普通英語(yǔ)口語(yǔ)聽力和專業(yè)英語(yǔ)水平，因此必須建立有效雙語(yǔ)教學(xué)的保障體系。實(shí)踐中，我們采用教師反思、總結(jié)完善、專家咨詢、學(xué)生民意調(diào)查和評(píng)教等手段，及時(shí)更正問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、體驗(yàn)頓悟并融入到課件講義和后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中。

四、課程網(wǎng)站

自上世紀(jì)90年代中期以來(lái)，隨著我國(guó)高招規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張，多數(shù)高校都在所在城市的市郊建設(shè)了新校區(qū)，任課教師每日不得不奔波于新老校區(qū)之間，這從客觀上大大縮減了老師與學(xué)生之間的相處機(jī)會(huì)和時(shí)間，甚至使得課堂成了師生相處的唯一機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生把握課程知識(shí)體系和身心成長(zhǎng)都造成了不利影響。為此，從我校材料力學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)改革的啟動(dòng)之日，我們就著手創(chuàng)建了一個(gè)材料力學(xué)課程的專門網(wǎng)站[7]，目標(biāo)明確地將其定位為課程的第二課堂，使其成為師生在課堂以外的最重要交流平臺(tái)，網(wǎng)站主要包括課程描述、任課教師簡(jiǎn)介、教學(xué)大綱、教學(xué)課件、作業(yè)、補(bǔ)充材料、有用鏈接、課程聊天室、網(wǎng)絡(luò)提問平臺(tái)等模塊，教學(xué)實(shí)踐中，一切教學(xué)材料如課件、講義、課后作業(yè)等均通過(guò)網(wǎng)站平臺(tái)，通過(guò)課程聊天室和網(wǎng)絡(luò)提問模塊，任一學(xué)生的任意問題均可以在第一時(shí)間推送到任課教師的個(gè)人郵箱，作為反饋，教師既可以登錄網(wǎng)站平臺(tái)，也可以直接回復(fù)郵件到網(wǎng)站平臺(tái)，教師答復(fù)既可以直接針對(duì)提問學(xué)生個(gè)人，也可以到平臺(tái)供所有學(xué)生共享，這一模式有效地借助當(dāng)今發(fā)達(dá)的因特網(wǎng)技術(shù)，大大提高了師生交流的機(jī)會(huì)和效率，深得我校師生的喜愛，顯示了其在新的時(shí)代背景下的強(qiáng)大生命力。

本文系統(tǒng)總結(jié)了近年來(lái)我們?cè)跂|南大學(xué)開展材料力學(xué)課程雙語(yǔ)教學(xué)研究和實(shí)踐的心得和經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，在對(duì)國(guó)內(nèi)外主流材料力學(xué)教材進(jìn)行比對(duì)研究后，我們確定了由Ferdinand Beer等編寫的Mechanics of Materials第五版作為我校雙語(yǔ)和全英文教學(xué)的教材，針對(duì)我校力學(xué)和土木交通等專業(yè)的基本特點(diǎn)確立了課程的模塊化教學(xué)內(nèi)容體系，對(duì)于少學(xué)時(shí)的課程則在此基礎(chǔ)上適當(dāng)刪減，確立了以學(xué)生為主體和教師為主導(dǎo)的基本教學(xué)理念以及把教學(xué)效益始終放在首位的教學(xué)目標(biāo)，并就新的時(shí)代背景下材料力學(xué)的教學(xué)方法和手段進(jìn)行了深入研究，著重強(qiáng)調(diào)了課程專門網(wǎng)站的建設(shè)和其作為最重要的課外師生交流平臺(tái)的基礎(chǔ)性地位，網(wǎng)站內(nèi)容百分之百采用英文編寫。我們殷切地期望我們開展的材料力學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)研究和實(shí)踐活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)能夠?yàn)樾值茉盒５牟牧狭W(xué)和其他課程的雙語(yǔ)教學(xué)改革提供借鑒，為我國(guó)高等教育的課程雙語(yǔ)化和國(guó)際化貢獻(xiàn)綿薄之力。

參考文獻(xiàn)：

[1]F.P. Beer，E.R. Johnston，and J.T. Dewolf，Mechanics of Materials，5th Ed.2009，McGraw Hill Higher Education.

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[3]R.C. Hibbeler，Mechanics of Materials，8th Ed.，2010，Prentice Hall.

[4]孫訓(xùn)方.材料力學(xué)（I、II）第5版[M].北京：高等教育出版社，2009.

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[6]單輝祖.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[7]http：//em2.省略/.

第4篇：材料力學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：多媒體；板書；力學(xué)典故；師生互動(dòng)

中圖分類號(hào)：G424　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-3198(2009)14-0195-01

1 力學(xué)課程的重要性與獨(dú)特性

力學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程主要包括理論力學(xué)、材料力學(xué)與工程力學(xué)(由理論力學(xué)的靜力學(xué)部分和材料力學(xué)構(gòu)成)。其中，理論力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，是力學(xué)類各專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論，是培養(yǎng)工科技術(shù)人才必修的基礎(chǔ)課程，其基本理論可以直接用于解決某些工程問題，也可與其它專門知識(shí)結(jié)合解決較復(fù)雜的工程問題。而材料力學(xué)是固體力學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是工科高校機(jī)械、土建、土木工程等專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容緊密聯(lián)系工程實(shí)際，實(shí)用性很強(qiáng)，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)校門后最早接觸工程領(lǐng)域的課程之一。力學(xué)課程，尤其是理論力學(xué)，其內(nèi)容較多，公式推導(dǎo)比較繁瑣，計(jì)算結(jié)果比較復(fù)雜，常常導(dǎo)致學(xué)生對(duì)此課程產(chǎn)生厭學(xué)情緒，以致上課感到“害怕”，最終大量同學(xué)考試不及格。

如何將這門課程講活。引起學(xué)生的興趣，是一個(gè)難度很大的問題，也給高校力學(xué)教師提出了更高的要求。

2　提高學(xué)生的力學(xué)興趣

“興趣是最好的老師”，興趣也是進(jìn)行積極思維活動(dòng)，探索事物真諦的動(dòng)力源泉。學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的大小，直接影響到學(xué)習(xí)的效果。在學(xué)習(xí)力學(xué)之前，多數(shù)學(xué)生不了解力學(xué)的內(nèi)容，基本沒有什么興趣。因此，教師在講授緒論時(shí)，要采用板書和多媒體相結(jié)合的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)力學(xué)的主題思想、總體內(nèi)容有一個(gè)清楚的了解，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。在教學(xué)過(guò)程中，要多講一些工程實(shí)例，采用多種教學(xué)手段，保持并增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

(1)采用多媒體與板書相結(jié)合的方法。

多媒體技術(shù)為現(xiàn)代教育提供了便利。利用多媒體技術(shù)對(duì)文本、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫進(jìn)行綜合處理，能夠創(chuàng)造出一個(gè)生動(dòng)逼真的教學(xué)環(huán)境，為教師教學(xué)的順利實(shí)施提供良好的保障；利用多媒體技術(shù)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大量地減輕教師板書的工作量，使教師能騰出更多的時(shí)間，采用靈活的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)；一定程度上突破時(shí)間和空間的限制，充實(shí)直觀內(nèi)容，豐富感知材料，能夠較徹底地分解知識(shí)技能信息的復(fù)雜度，減少信息在大腦中從形象到抽象。再由抽象到形象的加工轉(zhuǎn)換過(guò)程，充分傳達(dá)教學(xué)意圖，并可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的豐富表現(xiàn)手段突出教學(xué)重點(diǎn)。

針對(duì)力學(xué)課程，建議采用多媒體與板書相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。針對(duì)重要的公式，用板書進(jìn)行相應(yīng)的公司推導(dǎo)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行同步思考。即使學(xué)生以前相關(guān)的內(nèi)容忘記了，也能進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充。針對(duì)具體概念，相關(guān)工程實(shí)例，可以采用多媒體的方式進(jìn)行播放，向?qū)W生提供聲、像、圖、文等綜合性刺激信息。這樣學(xué)生不會(huì)感覺太抽象。相反會(huì)在大腦中針對(duì)具體的力學(xué)概念留下深刻的印象。

(2)貫徹力學(xué)大師的典故。

力學(xué)史的書籍已經(jīng)給我們提供了大量的素材。然后我們要在課程適當(dāng)?shù)牡胤綄⑦@些素材去。這些例子會(huì)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些大科學(xué)家的偉大，同時(shí)也感受到學(xué)科交叉的必要性，從而受到人文氣息與科學(xué)精神的雙重熏陶。例如，講材料的最大剪應(yīng)力破壞準(zhǔn)則時(shí)，可以講述整個(gè)歷史的來(lái)龍去脈：最早對(duì)材料的強(qiáng)度破壞問題產(chǎn)生興趣的是文藝復(fù)興時(shí)期的巨人達(dá)?芬奇，雖然他對(duì)材料的破壞做了一些實(shí)驗(yàn)，但是并未提出合理的強(qiáng)度準(zhǔn)則。隨后，意大利文藝復(fù)興后期偉大的天文學(xué)家、力學(xué)家、哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，也是近代實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的開拓者，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”的伽利略進(jìn)行了進(jìn)一步研究。他對(duì)于材料進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)，但是得到的破壞準(zhǔn)則是錯(cuò)誤的。直到1864年，由法國(guó)的工程師屈雷斯加(Tresca)提出了“最大剪應(yīng)力”準(zhǔn)則。才與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。這個(gè)理論也稱為“Tresca準(zhǔn)則”，也就是材料力學(xué)上講到的第三強(qiáng)度理論。

在講述破壞準(zhǔn)則的發(fā)展歷史時(shí)，也可適當(dāng)增加一些歷史學(xué)者的簡(jiǎn)介，比如達(dá)?芬奇。他是世界上最偉大的藝術(shù)家之一，他的兩幅畫《蒙納利莎》和《最后的晚餐》是人類文化的瑰寶；是世界上最早設(shè)計(jì)飛機(jī)的人。要強(qiáng)調(diào)我國(guó)學(xué)者在強(qiáng)度理論方面做出的大量工作，例如，西安交通大學(xué)的俞茂宏教授提出了“雙剪切理論”，已經(jīng)被寫進(jìn)教科書。總之，聽了這些力學(xué)史料，學(xué)生將會(huì)被故事所吸引，既增加了力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，又增強(qiáng)了民族自豪感。

雖然理論力學(xué)偏重于基礎(chǔ)，注重于推導(dǎo)公式，但是可以補(bǔ)充史料。例如在講動(dòng)量、動(dòng)能時(shí)，可以講述笛卡兒與萊布尼茲學(xué)派之爭(zhēng)。順便簡(jiǎn)介一下萊布尼茲：他比牛頓小四歲，是那個(gè)時(shí)代最博學(xué)的人；精通法律、外交、數(shù)學(xué)、物理、哲學(xué)、化學(xué)、冶金以及曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)計(jì)算機(jī)；最早區(qū)分了動(dòng)量與動(dòng)能，認(rèn)為用“活力”mv2來(lái)表征動(dòng)能更加合適。在講流體動(dòng)量的時(shí)候，也可以聊聊歐拉：歐拉是有史以來(lái)四大數(shù)學(xué)家之一，晚年雙目失明。但還是非常刻苦地工作，一共寫了1000多篇論文。有人稱贊他做計(jì)算，“就像鳥在空中飛翔，像魚在水里游泳，像人的呼吸一樣自然。”而與歐拉同時(shí)代的拉格朗日則將理論力學(xué)的研究推上了高峰。他的《分析力學(xué)》一書沒有一個(gè)圖形，全部是公式的推導(dǎo)。鑒于拉格朗日的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，他被拿破侖稱贊為“一座聳立的高峰”。

(3)增加課堂的互動(dòng)性。

互動(dòng)式教學(xué)不是單向灌輸，而是對(duì)話、理解的過(guò)程、創(chuàng)新能力形成的過(guò)程，在力學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)多采用問題導(dǎo)人、案例討論、自學(xué)習(xí)題課等方式能有效的實(shí)踐互動(dòng)式教學(xué)方法，比如講到材料力學(xué)均勻性假設(shè)時(shí)，可以這樣類比：體檢抽血5 ml化驗(yàn)，化驗(yàn)的結(jié)果能代表全身血液的性狀。引導(dǎo)學(xué)生思考，加深對(duì)均勻性假設(shè)的理解。講到泊松比，引導(dǎo)學(xué)生思考；材料的泊松比能否取負(fù)數(shù)?這樣會(huì)出現(xiàn)什么樣的反常現(xiàn)象?然后舉例子；碳納米管類“負(fù)泊松比材料，在拉伸過(guò)程中出現(xiàn)體積膨脹的反常現(xiàn)象。總之。才用互動(dòng)式教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)自然的能力，培養(yǎng)力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性思考問題。

第5篇：材料力學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：高聳鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪；爆破拆除；數(shù)值模擬；本構(gòu)關(guān)系；有限元模型

1.引言

隨著城市化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的不斷推進(jìn)，在城市建設(shè)和企業(yè)技術(shù)改造中，經(jīng)常要開展煙囪、水塔等廢棄高聳建筑物的控制性拆除爆破工作。拆除爆破既要達(dá)到預(yù)定拆除目的，又必須有效控制爆破振動(dòng)影響、飛石拋擲距離和破壞范圍等，以保障周圍環(huán)境安全[1]。目前，國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用爆破方法拆除高聳建筑物，定向爆破拆除煙囪的高度已達(dá)210米[2]。

本文基于彈塑性力學(xué)和有限元基本理論，針對(duì)一150m高聳鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪定向爆破拆除工程，對(duì)該煙囪爆破拆除的力學(xué)條件、煙囪爆破傾覆時(shí)間、煙囪爆破傾覆時(shí)的支座內(nèi)力以及煙囪爆破傾覆時(shí)的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行研究，并采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA，通過(guò)分離式共節(jié)點(diǎn)建模，建立高聳鋼筋混凝土煙囪有限元模型，對(duì)煙囪爆破拆除過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬。

2.爆破拆除方案

煙囪爆破拆除的原理是在煙囪傾倒一側(cè)的煙囪支承筒壁底部炸開一個(gè)爆破缺口，破壞煙囪結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和重心外移，使煙囪在自重作用下形成傾覆力矩，進(jìn)而使煙囪按預(yù)定方向傾倒。若煙囪爆破缺口長(zhǎng)度過(guò)短，上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩可能小于下部支撐結(jié)構(gòu)可以承受的彎矩，爆破時(shí)結(jié)構(gòu)不易發(fā)生破壞；若煙囪爆破缺口尺寸過(guò)長(zhǎng)，下部支撐結(jié)構(gòu)不能承受上部結(jié)構(gòu)的自重，上部結(jié)構(gòu)將直接壓塌下部結(jié)構(gòu)，影響煙囪倒塌方向，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此煙囪爆破缺口尺寸對(duì)煙囪控制爆破拆除至關(guān)重要。

某電廠一個(gè)150m高度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪，煙囪底部壁厚400mm，外徑為5.83m、內(nèi)徑為5.43m；110m高度處煙囪璧厚為180mm，外徑為3.68m、內(nèi)徑為3.5m；煙囪頂部壁厚200mm，外徑為2.905m、內(nèi)徑為2.705m；煙囪體積為1299.87m3，質(zhì)量為3.37966×106Kg，煙囪自重為33121KN。圖1為該電廠150m高度的鋼筋混凝土煙囪。

在爆破缺口中部長(zhǎng)度7.5m范圍內(nèi)，采用137發(fā)瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管，總裝藥量8.22kg；第二段起爆雷管布置在爆破缺口余下的炮孔，采用140發(fā)導(dǎo)爆管毫秒延期雷管，總裝藥量8.4kg。此外，為保證煙囪順利倒塌，在煙囪爆破缺口兩端各開設(shè)了1個(gè)高1.46m、長(zhǎng)4m的三角形作為定向窗。

3.煙囪爆破傾覆時(shí)間歷程

煙囪爆破傾覆時(shí)間是煙囪爆破過(guò)程控制的一個(gè)重要因素，煙囪爆破傾覆時(shí)間可由煙囪傾覆過(guò)程的角加速度ε與煙囪傾覆過(guò)程的角速度求得，即：

在公式（1）中，dt為煙囪爆破傾覆時(shí)間。針對(duì)論文中150m高度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪，其爆破傾覆時(shí)間為：

4.煙囪爆破拆除過(guò)程有限元模擬

4.1有限元模型

鑒于鋼筋混凝土煙囪由鋼筋和混凝土兩種不同性能的材料組成，采用分離式共節(jié)點(diǎn)有限元建模，可事先分別計(jì)算混凝土和鋼筋的單元?jiǎng)偠染仃嚕缓蠼y(tǒng)一集成到結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣中，可按實(shí)際配筋劃分單元，并可在鋼筋混凝土之間嵌入粘結(jié)單元。因此，論文針對(duì)該150m高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪，基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件[11]，采用分離式有限元建模方法建立鋼筋混凝土煙囪有限元模型。論文建立的煙囪有限元整體模型如圖3所示。

建模過(guò)程時(shí)，為模擬煙囪傾覆過(guò)程，通過(guò)在特定時(shí)間定義爆破缺口處材料失效的方法來(lái)模擬爆破缺口的形成。筒體之間以及筒體與地面之間采用自動(dòng)單面接觸，鋼筋與地面之間采用點(diǎn)面接觸模擬煙囪傾覆觸地。其中在ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件環(huán)境下可通過(guò)在K文件中加入使材料失效的命令流來(lái)模擬爆破形成缺口，并可修改K文件使煙囪筒體和缺口處的材料具有失效準(zhǔn)則功能。

4.2數(shù)值模擬結(jié)果

圖4為煙囪爆破傾覆歷程數(shù)值模擬結(jié)果，圖5為實(shí)際煙囪爆破傾覆歷程圖，圖6和圖7為有限元計(jì)算得到的煙囪頂部、質(zhì)心及缺口等不同部位在爆破傾覆過(guò)程中的位移、運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化曲線，圖8為有限元計(jì)算得到的煙囪爆破傾覆歷程不同時(shí)刻的煙囪等效應(yīng)力場(chǎng)分布圖。

由圖4和圖5可知，煙囪爆破傾覆歷程數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際煙囪爆破傾覆過(guò)程吻合較好。由圖6和圖7可知，計(jì)算得到的煙囪頂部、質(zhì)心及缺口等不同部位在爆破傾覆過(guò)程中的位移、運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化情況較符合實(shí)際。圖7中煙囪頂部、質(zhì)心及缺口部位在爆破傾覆過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化出現(xiàn)振動(dòng)是因?yàn)楸苾A覆初期煙囪筒體出現(xiàn)晃動(dòng)，圖7中煙囪頂部、質(zhì)心及缺口部位運(yùn)動(dòng)速度在5.8秒出現(xiàn)突變是因?yàn)闊焽璞苾A覆過(guò)程中爆破缺口發(fā)生閉合，圖7中煙囪頂部、質(zhì)心及缺口部位運(yùn)動(dòng)速度在5.8秒出現(xiàn)躍變是因?yàn)闊焽璞苾A覆觸地造成的。

5.結(jié)論

（1）采用數(shù)值模擬方法對(duì)煙囪爆破拆除過(guò)程進(jìn)行模擬分析，可較全面地研究煙囪傾覆歷程、煙囪傾覆歷程的應(yīng)力、位移、煙囪傾覆時(shí)間和速度、煙囪爆破傾覆時(shí)的支座內(nèi)力等，可開展煙囪模擬爆破拆除實(shí)驗(yàn)，以指導(dǎo)煙囪爆破拆除設(shè)計(jì)。

（2）采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA可模擬煙囪控制爆破拆除過(guò)程，采用分離式共節(jié)點(diǎn)有限元建模方法建模，實(shí)際煙囪傾覆歷程、傾覆方位、傾覆長(zhǎng)度與有限元數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好。

（3）論文提出的煙囪爆破傾覆歷程的本構(gòu)關(guān)系符合實(shí)際；論文采用的材料塑性隨動(dòng)硬化模型以及可Cowper-Symonds材料應(yīng)變率模型可較好地反應(yīng)煙囪爆破傾覆過(guò)程的鋼筋及混凝土材料力學(xué)性能。

（4）數(shù)值模擬結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果存在一定差別的主要原因是理論計(jì)算所采用的模型沒有考慮煙囪爆破過(guò)程形成的塑性鉸對(duì)煙囪傾覆運(yùn)動(dòng)的影響作用。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際煙囪爆破傾覆過(guò)程存在一定差別的主要原因是數(shù)值模擬所用材料參數(shù)與實(shí)際煙囪爆破傾覆過(guò)程材料力學(xué)性能存在偏差。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：材料力學(xué)論文范文

材料：華佗是我國(guó)歷史上的一位名醫(yī)。有一次，府吏倪尋和李延兩人均頭痛發(fā)熱，同請(qǐng)華佗看病。經(jīng)華佗望色、診脈后，給李延開了解表發(fā)散藥，給倪尋開的是瀉藥。正當(dāng)二人疑惑之際，華佗解釋道：李延是因受涼，病在外，故應(yīng)當(dāng)吃解表藥。倪尋是因飲食過(guò)多引起，病在內(nèi)，故應(yīng)當(dāng)服用瀉藥。二人雖病狀相似，但病因不同，所治療方法也不同。二人信服，各自拿藥服用，很快痊愈。

1、指出材料中所蘊(yùn)含的唯物辯證法的哲學(xué)范疇并分析內(nèi)涵。（70分）

2、請(qǐng)理論聯(lián)系實(shí)際，如何理解“具體問題具體分析”？（30分）

參考答案：

華佗對(duì)癥下藥治頭痛發(fā)熱的故事所涉及的唯物辯證法基本范疇主要有：

第一，現(xiàn)象和本質(zhì)的辯證關(guān)系。現(xiàn)象和本質(zhì)是揭示客觀事物的外部表現(xiàn)和內(nèi)部聯(lián)系相互關(guān)系的范疇。現(xiàn)象是事物的外部聯(lián)系和表面特征。本質(zhì)是深藏于現(xiàn)象背后并制約現(xiàn)象的內(nèi)部聯(lián)系。本質(zhì)和現(xiàn)象既有區(qū)別，又相互統(tǒng)一。華佗對(duì)癥下藥是透過(guò)頭痛發(fā)熱的現(xiàn)象，運(yùn)用科學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)了疾病的本質(zhì)。

第二，原因和結(jié)果的辯證關(guān)系。原因和結(jié)果是揭示事物的前后相繼、彼此制約的關(guān)系范疇。唯物辯證法把這種引起與被引起的關(guān)系，稱為因果關(guān)系或因果聯(lián)系。其中，引起某種現(xiàn)象的現(xiàn)象叫原因，而被某種現(xiàn)象所引起的現(xiàn)象叫結(jié)果。因果聯(lián)系的特點(diǎn)是：因果聯(lián)系是有時(shí)間順序的聯(lián)系，總是原因在前結(jié)果在后，但并不是任何前后相繼的現(xiàn)象都存在著因果聯(lián)系。原因和結(jié)果的關(guān)系是辯證的：原因和結(jié)果的區(qū)分既是確定的，又是不確定的；原因和結(jié)果是相互依存、相互作用、相互轉(zhuǎn)化的；原因和結(jié)果的關(guān)系是復(fù)雜多樣的。引起頭痛發(fā)熱這一結(jié)果的病因是復(fù)雜多樣的，華佗運(yùn)用科學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)了不同的病因，才做到了對(duì)癥下藥。

矛盾特殊性原理和矛盾普遍性和特殊性的辨證關(guān)系原理都要求具體問題具體分析，具體問題具體分析是活的靈魂。所謂具體問題具體分析，是指在矛盾普遍性原理的指導(dǎo)下，具體地分析矛盾的特殊性，并找出解決矛盾的正確方法。

首先，必須要在矛盾普遍性原理的指導(dǎo)下，也就是說(shuō)要承認(rèn)事事有矛盾，時(shí)時(shí)有矛盾。如果不承認(rèn)這一點(diǎn)，那就意味著世界是一個(gè)沒有矛盾的世界，因而也就談不上去分析矛盾的特殊性了。所以，具體分析矛盾的特殊性應(yīng)在承認(rèn)矛盾普遍性的前提下才能進(jìn)行。

其次，我們具體分析矛盾特殊性的最終目的是要找到正確、合適的方法，從而解決矛盾。僅僅停留在認(rèn)識(shí)的層面上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，哲學(xué)理論必須在實(shí)際運(yùn)用中實(shí)現(xiàn)自身的價(jià)值。所以，具體問題具體分析應(yīng)在認(rèn)識(shí)事物矛盾特殊性的基礎(chǔ)上真正解決矛盾。

華佗對(duì)癥下藥治頭痛發(fā)熱的故事說(shuō)明，要在實(shí)踐中真正做到“具體問題具體分析”。啟示有：

第一，一切要從實(shí)際出發(fā)；

第二，我們能夠通過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，同時(shí)又要求人們透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，透過(guò)現(xiàn)象揭示本質(zhì)是科學(xué)研究的任務(wù)。

第7篇：材料力學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：剛度，工作負(fù)荷，彈性形變，胡克定律

 

1.設(shè)計(jì)概況

通常的沖壓設(shè)備都有其特定的用途和使用方法及其相配套的成型機(jī)床和設(shè)備，但是隨著工藝的改進(jìn)，設(shè)備的功能會(huì)隨之增加。。。根據(jù)生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)一種沖壓的自動(dòng)卸料裝置，包括在沖床正面設(shè)置與沖床同步運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)，自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)包括固定在沖床工作臺(tái)面凹模水平中心線所在的工作支承臺(tái)上的卸料架。本裝置能實(shí)現(xiàn)沖床沖壓自動(dòng)卸料，工作準(zhǔn)確定位，安全可靠，能有效地防止人身傷害事故的發(fā)生，并避免損壞設(shè)備。。

2.工件結(jié)構(gòu)及計(jì)算

2.1工件結(jié)構(gòu)

如圖：圖中1-1鉸鏈下模示意圖 1限位 2 凹模 3 擋板 4支架 5 彈簧（其中4、5構(gòu)成卸料裝置）。

1-1 鉸鏈下模示意圖

4 5

2.2卸料裝置的結(jié)構(gòu)及計(jì)算

如圖1-1鉸鏈下模示意圖中的結(jié)構(gòu)可看出彈簧的性能是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵，彈簧性能要求的求解過(guò)程。

1）、根據(jù)實(shí)際工作假定最大負(fù)荷、最小負(fù)荷及工作行程：

工作行程：h=10mm

查找資料的求得：

4）、內(nèi)、外彈簧有效圈數(shù)：

5）、內(nèi)、外彈簧最小負(fù)荷：

6）、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸：

7）、內(nèi)、外彈簧剛度要求：

3.結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)工作環(huán)境的舒適性的要求也越來(lái)越高，在設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，在考慮設(shè)備的性能以及精度等重要的技術(shù)指標(biāo)外，人們更加關(guān)注操作者的舒適性，這樣可以大大減輕勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度。至此，在現(xiàn)今的設(shè)備設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，人性化設(shè)計(jì)更加受人們的青睞。

參考文獻(xiàn)

[1]薛啓翔著.沖壓模具與制造.化學(xué)工業(yè)出版社，2004,4.

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[5]劉鴻文編.材料力學(xué).高等教育出版社，2003,3.

第8篇：材料力學(xué)論文范文

論文摘要：根據(jù)材料力學(xué)理論，推導(dǎo)出多支座臥式壓力容器支座彎矩、支座反力的計(jì)算公式，給出釜件應(yīng)力的校核方法，編制了基于matlab的計(jì)算程序，并附有五鞍座蒸壓釜的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算實(shí)例。

蒸壓釜是化工、建材行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的一種具有多支座的臥式壓力容器。GB150—89《鋼制壓力容器》只給出了雙支座對(duì)稱布置臥式容器的剪力、彎矩和應(yīng)力計(jì)算方法，而對(duì)多支座臥式容器的計(jì)算方法僅在文[2]中有一般性說(shuō)明。HGJ16—89《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》只給出了三支座臥式容器的設(shè)計(jì)和計(jì)算。本文從三彎矩方程出發(fā)結(jié)合臥式容器的特點(diǎn)，基于材料力學(xué)理論基礎(chǔ)，比照文[2，3]的推導(dǎo)過(guò)程，導(dǎo)出了相應(yīng)的彎矩和剪力計(jì)算公式，按齊克法給出應(yīng)力校核式，并基于matlab編制了相應(yīng)的計(jì)算及校核程序。

圖1 n支座連續(xù)外伸梁受力圖

1 公式推導(dǎo)

多支座臥式蒸壓釜可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁，假設(shè)共有2n-1個(gè)支座，見圖1。圖中L為圓筒兩封頭切線之間長(zhǎng)度;h為封頭內(nèi)壁曲面深度;A為邊支座中心線到近端封頭切線的距離;q為單位長(zhǎng)度上的載荷。

1.1 支座截面彎矩的計(jì)算

為求出臥式容器的各項(xiàng)應(yīng)力，首先求得各截面的剪力和彎矩，多支座臥式容器屬靜不定結(jié)構(gòu)，需用三彎矩方程求解其剪力和彎矩。對(duì)于n支座，三彎矩方程一般性公式為[2]：

(1)

在對(duì)多支座臥式容器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為使其受力狀況較好，通常將支座設(shè)計(jì)成等距布置。即有l(wèi)1= l2= l3 =? = l2n-2=l，其值為：

(2)

故公式(1)簡(jiǎn)化為

(3)

在支座n左右，由于對(duì)稱 ，故

(4)

首先需要計(jì)算封頭及其內(nèi)裝物料重量和作用于封頭上的靜載荷對(duì)封頭切線與軸線交點(diǎn)的等效力矩：

(5)

根據(jù)文[4]有

(6)

由公式(4) 、(5) 、(6)組成連立方程如下：

(7)

令 ， ，則上述方程組可以寫成：

(8)

其中：

由此方程組可解得各支座截面彎矩Mi(i=1，2，…，n)，并由對(duì)稱性得

(i=1，2，…，n-1)

(9)

1.2

支座反力的計(jì)算

圖2 連續(xù)外伸梁分解圖

當(dāng)求得各支座截面彎矩之后，把該連續(xù)梁分解為2n-2個(gè)靜定梁，如圖2所示。左右端為均布載荷外伸梁、中間為均布載荷簡(jiǎn)支梁，從而求得支座反力。封頭及其內(nèi)裝物料重量為：

并由對(duì)稱性得

(i=1，2，…，n-1)

1.3

梁內(nèi)剪力的計(jì)算

根據(jù)剪支梁的剪力計(jì)算公式可求出梁內(nèi)的剪力，如下：

（13)

求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由對(duì)稱性可得。

1.4

彎矩的計(jì)算

首先根據(jù)剪支梁彎矩的計(jì)算公式即可求出梁內(nèi)彎矩，然后采用數(shù)學(xué)方法求出彎矩的最大值。

1.4.1梁內(nèi)彎矩的計(jì)算

(14)

求出A段以及1~n-1段的彎矩，其它各段由對(duì)稱性可得。

1.4.2最大彎矩的計(jì)算

對(duì)方程組 (14) 求一階導(dǎo)數(shù)，以求最大彎矩所在點(diǎn)，如方程組（15）。把求得的x值代入原方程組 (14) ，即可求得各段的最大彎矩。

在求得多支座臥式容器各支座處支反力和彎矩后 ，可作出其剪力圖和彎矩圖，本文不詳細(xì)敘述。

(15)

1.5釜體應(yīng)力計(jì)算和校核

多支座臥式容器的應(yīng)力計(jì)算可以按照齊克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文獻(xiàn)[1]進(jìn)行應(yīng)力校合。

1.5.1 筒體軸向應(yīng)力計(jì)算

(1) 兩支座中間處的橫截面上:

按各跨中點(diǎn)處的最大彎矩Mmax作用點(diǎn)處，計(jì)算橫截面的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的軸向應(yīng)力：

最高點(diǎn)：

(16)

最低點(diǎn)：

(17)

式中，p為設(shè)計(jì)壓力，Mpa；Rm為釜體平均半徑，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 支座處橫截面上

筒體被加強(qiáng)的最高點(diǎn)或筒體不被加強(qiáng)的靠近中間水平平面處：

最高點(diǎn)：

(18)

最低點(diǎn)：

(19)

式中K1、K2為計(jì)算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8—5、式8—6計(jì)算，

。

(3) 筒體軸向應(yīng)力的驗(yàn)算

(20)

式中K3為計(jì)算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8—21進(jìn)行計(jì)算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

如τ

1.5.3 圓筒周向應(yīng)力計(jì)算

按支座處無(wú)加強(qiáng)圈，先按鞍座墊板不起加強(qiáng)作用進(jìn)行計(jì)算。

(1) 支座處橫截面最低點(diǎn)：

(21)

式中K5為計(jì)算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8-20計(jì)算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 鞍座邊角處

(22)

式中K6為計(jì)算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻(xiàn)[2]式8-36計(jì)算，

， =max{ |i=1，2，……，n}。

(3) 周向應(yīng)力驗(yàn)算

σ7

2、matlab程序的編制

根據(jù)上述推導(dǎo)公式，基于matlab語(yǔ)言編寫計(jì)算程序。本文利用matlab強(qiáng)大的矩陣計(jì)算功能進(jìn)行方程組的求解，大大的簡(jiǎn)化的計(jì)算的復(fù)雜性，且利用matlab的繪圖功能可以很方便的繪制出剪力圖與彎矩圖。程序的PAD圖如圖3：

SHAPE \* MERGEFORMAT

圖 3 matlab程序PAD圖

3 五鞍座蒸壓釜計(jì)算實(shí)例

一臺(tái)五鞍座蒸壓釜（結(jié)構(gòu)示意圖見圖4）。已知：支座個(gè)數(shù)2n-1=5，設(shè)計(jì)壓力P=1.40Mpa，邊支座中心線到近端封頭切線的距離A=740mm，封頭內(nèi)壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圓筒平均半徑Rm=1006mm，圓筒長(zhǎng)度(兩封頭切線之間)L=26680mm，設(shè)計(jì)溫度下容器材料的許用應(yīng)力[σ]t=170Mpa，筒體有效厚度δ0=11mm，容器殼體及充滿介質(zhì)時(shí)的總重量（包括殼體、內(nèi)件、物料及保溫層）W=1.05×106N。

圖 4 五鞍座蒸壓釜結(jié)構(gòu)示意圖

將已知參數(shù)輸入matlab程序，得計(jì)算結(jié)果如下：

支座彎矩

支座反力

跨間最大彎矩 應(yīng)力校核

（N，mm）

(N)

（N，mm）

（MPa）

M1=-1.32×107

R1=144631

M12max=1.161×108 σ1=60.7

M2=-1.663×107

R2=284397

M23max=5.847×107

σ2=67.3

M3=-1.153×107

R3=235810

M34max=5.847×108

σ3=66.3

M4=-1.663×107

R4=284397

M45max=1.161×108 σ4=93.5

M5=-1.32×107

R5=144631

Mimax=1.161×108

σ5=-10.6

Mmax=-1.32×107 Rmax=284397

σ6=-151.2

σ1、σ2、σ3、σ4、σ5 、σ6

τ=10.86

各項(xiàng)盈利校核均合格

并且程序可以自動(dòng)生成剪力圖和彎矩圖，如圖5、圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所給出的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算方法，雖然是針對(duì)具體的蒸壓斧設(shè)計(jì)而得，但是具有非常普遍的意義，廣泛適用于其他多支座臥式容器。同時(shí)，在本文中，matlab強(qiáng)大的計(jì)算功能與繪圖功能得到充分體現(xiàn)，值得在設(shè)計(jì)與計(jì)算中廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，GB150—89，鋼制壓力容器(一)．北京：學(xué)院出版社，l989

[2] 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，GB150—89，鋼制壓力容器(三)．北京：學(xué)院出版杜，1989

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第9篇：材料力學(xué)論文范文

巖石材料在動(dòng)態(tài)壓縮載荷作用下的力學(xué)特性是研究巖石結(jié)構(gòu)如隧道、巖質(zhì)邊坡在爆炸荷載以及地震荷載作用下的響應(yīng)的重要參數(shù)。這一課題的研究始于20世紀(jì)中期，如文[1-6]的工作。這些研究結(jié)果表明，巖石材料的力學(xué)特性表現(xiàn)出較明顯的率相關(guān)特性，例如，巖石材料的抗壓強(qiáng)度一般地隨應(yīng)變速率的增加有增加趨勢(shì)。

本文概述了作者近年來(lái)對(duì)花崗巖材料在動(dòng)態(tài)壓縮載荷作用下力學(xué)特性進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)以及基于細(xì)觀力學(xué)以及斷裂力學(xué)進(jìn)行的理論研究成果初步工作，力圖為巖石動(dòng)力學(xué)的相關(guān)研究提供借鑒。

2實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)所用巖樣取自新加坡BukitTimah地區(qū)鉆孔取出的巖芯，在室內(nèi)用套鉆加工成f30´60mm的圓柱體試樣。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為RDT－1000型巖石高壓動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理以及性能指標(biāo)見文[5,6]。實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)變速率范圍為10-4～100s-1，圍壓范圍為0～170MPa。

圖1描述了花崗巖在動(dòng)單軸壓縮載荷作用下強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律。可以看出，花崗巖的抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的增加有較明顯的增加趨勢(shì)，當(dāng)應(yīng)變速率從10－4s-1增加到100s-1時(shí)，花崗巖的抗壓強(qiáng)度約增加15％。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，花崗巖的彈性模量和泊松比隨應(yīng)變速率的增加沒有明顯的變化趨勢(shì)，而且結(jié)果比較發(fā)散。

圖1花崗巖單軸抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律

Fig.1Changeofuniaxialcompressivestrengthwithstrainrateforgranite

圖2抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律

Fig.2Changeofcompressivestrengthwithstrainrate

圖2、3描述了花崗巖抗壓強(qiáng)度在動(dòng)三軸壓應(yīng)力作用下隨應(yīng)變速率以及圍壓的變化規(guī)律，可以看出。不同圍壓下，花崗巖的抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的增加有增加趨勢(shì)，同時(shí)，強(qiáng)度的增加幅度隨圍壓的增加有明顯的減小趨勢(shì)。在不同應(yīng)變速率下，巖石的抗壓強(qiáng)度隨圍壓的增加明顯地增加，而且，強(qiáng)度隨圍壓的增加幅度在不同應(yīng)變速率下基本上相同。

三、理論研究

巖石是一種較典型的非均質(zhì)材料，普遍包含著不同尺度的缺陷。在壓縮載荷作用下，微裂紋將在這些缺陷的周圍產(chǎn)生并且擴(kuò)展聚合，導(dǎo)致巖石材料的破壞，影響巖石材料的宏觀力學(xué)行為。基于這些認(rèn)識(shí)，一些裂紋模型被應(yīng)用于研究巖石材料在壓縮載荷作用下的強(qiáng)度以及變形特性。結(jié)合斷裂斷裂力學(xué)的相關(guān)理論，這些研究架起了巖石材料細(xì)觀和宏觀力學(xué)特性之間的橋梁，也成為目前巖石材料力學(xué)特性研究的熱點(diǎn)方向。在這些模型中，滑移型裂紋模型最廣泛地應(yīng)用于研究脆性材料在壓縮載荷作用下的力學(xué)特性。

圖3抗壓強(qiáng)度隨圍壓的變化規(guī)律

Fig.3Changeofcompressivestrengthwithconfiningpressure

圖4單軸情況下的裂紋模型

Fig.4Slidingcrackarrayunderuniaxialcompression

文[7,8]采用圖4、5所示的裂紋模型模擬花崗巖材料在動(dòng)單軸壓縮載荷作用下的劈裂破壞模式以及三軸作用下的剪切破壞模式，并結(jié)合裂紋的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展準(zhǔn)則模擬了花崗巖材料的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律，如圖6、7、8所示。圖7-8的結(jié)果表明，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較一致。

文[7,8]的結(jié)果還表明，裂紋的擴(kuò)展速率以及巖石材料的斷裂韌度的率相關(guān)特性是花崗巖單軸抗壓強(qiáng)度隨應(yīng)變速率增加而增加的內(nèi)在原因，同時(shí)，由于圍壓阻止了拉伸裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致了巖石材料的抗壓強(qiáng)度隨圍壓的增加而增加。

圖6三軸情況下的裂紋模型

Fig.6Slidingcrackarrayundertriaxialcompression

圖7模擬強(qiáng)度與應(yīng)變速率關(guān)系(單軸)

Fig.7Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(uniaxialcompression)

圖8模擬強(qiáng)度與應(yīng)變速率關(guān)系(三軸)

Fig.8Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(triaxialcompression)

四、結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)將迎來(lái)新一輪的基礎(chǔ)建設(shè)，如青藏鐵路以及南水北調(diào)西線工程，在這些工程的實(shí)施中，普遍存在強(qiáng)烈地震作用下隧道以及邊坡巖體的穩(wěn)定性問題。同時(shí)隨著工程爆破在巖礦開采、地下洞室的營(yíng)建以及場(chǎng)平開挖等工程中的廣泛應(yīng)用，也將存在諸如大型水利及能源工程基礎(chǔ)爆破開挖中基巖的保護(hù)、爆破荷載作用下巖石結(jié)構(gòu)振動(dòng)安全等問題。另外，在新的戰(zhàn)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下與國(guó)防安全相關(guān)的巖石結(jié)構(gòu)防護(hù)工事防護(hù)性能評(píng)估也是目前需要解決的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。上述問題的解決，在一定程度上要求對(duì)巖石材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究。因此，深入開展巖石材料動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究不僅是巖石動(dòng)力學(xué)科發(fā)展的需要，也是國(guó)家建設(shè)和國(guó)家安全的迫切需要。

圖9模擬強(qiáng)度與圍壓關(guān)系(三軸)

Fig.9Changeofsimulatedstrengthwithconfiningpressure(triaxialcompression)

參考文獻(xiàn)

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Abriefintroductionfortheexperimentalandtheoreticalstudyondynamiccompressivemechanicalpropertiesofagranite