材料力學論文精選(九篇)

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第1篇：材料力學論文范文

1凝聚態物理學與材料概述

凝聚態物理學，是指研究凝聚態物質的物理性質、微觀結構等之間的關系。簡而言之，通過對構成凝聚態物質電子、離子等運行形態、規律進行探索，充分認識物質的物理性質。隨著研究不斷深入，針對凝聚態物理學的研究已經由初級層面朝著高級層面發展。如有固體形態向外拓展上升至液氮、熔鹽等液態物質，甚至還有氣態物質。另外，隨著技術的發展，一些全新的概念體系逐漸滲透，產生了更多新的研究成果，賦予材料新特點，在很大程度上幫助學者解決疑難問題提供了極大的支持。

就廣義角度來看，材料是幫助人類生產和生活，制造有用器件的物質。隨著人類社會發展，自然資源和能源日益減少，對于材料概念的理解也發生了變化，因此材料是人類社會能夠接受、且經濟性地創造有用器件的物質，更加強調資源、環境等因素。從實用層面來劃分，材料分為金屬、無機及有機3種。

2凝聚態物理學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與材料學交叉的重要領域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基礎之上。物體自身狀態直接決定材料熱力學效應。作為重點研究領域，界面與表面是當今該領域研究的一大難點。凝聚態物理學研究成果，在很大程度上為材料界面與表面理論發展提供了支持，如離子束的提出，使得人們自20世紀60年代開始運用離子束，注入到材料表面，對材料表面特性進行優化和調整，使其在具體實踐中能夠更好地發揮積極作用，為人們生產和生活提供便利。

催化和腐蝕是表面控制的2個主要過程。截止到今天，催化和腐蝕機理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成為該領域研究的重點。如光的干涉效應能夠引起透射和反射。表面與界面在為電子學方面也具有非常重要的作用，如半導體和金屬界面等，能夠對器件性能的發揮產生不同程度的影響。綜合來看，表面和界面的研究處于前沿地位，且每個關鍵問題的有效解決都能夠給相關領域帶來巨大的經濟價值。

2.2微結構方面

凝聚態物理學很多基本理論，如固體能帶理論、元級法理論等都是建立在粒子數無限大基礎之上。這些理論證明了銅、鋁具有導電性，為實踐生產奠定了理論基礎。現如今，運用能帶理論，能夠對晶體的參量進行計算，并獲取準確的結果。由于該項理論非常成熟，要想進一步突破難度非常大。對此要想發現全新的結果，需要從不同的道路著手。正如R.Feynman曾指出當我們得以對細微尺度的事物進行操控，將會在很大程度上拓展我們獲得的范圍，其所要強調的是未來新材料的發展和研究動向，即通過設計和控制材料在細節上的差異性，從而在現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

理論與模型對材料科學貢獻較大。計算物理學是材料科學家運用的主要工具，定量模型的發展是物理學與材料科學交叉的產物，通過構建模型能夠對物品的物理性質等進行分析和了解。目前，很多物理學概念在材料研究中應用較廣。如相變、裂變等，與之相對應的儀器設備也層出不窮。如今空間分辨率能夠在特定環境下觀察到單個原子，因此可以說，沒有這些研究成果，材料科學就不能夠獲得更大的進步。但是微結構的定量描述始終是材料科學的主要課題，也是物理學家和材料學家合作的重點方向。

2.4材料方面

凝聚態理論日漸完善，使得我們能夠更加明確材料的物理特性，但是隨著人類社會的發展，仍然面臨著很多疑難問題。如強關聯體系中的材料寶藏。電子關聯，是電子之間形成的庫侖作用。就現有理論研究成果來看，處理固體電子系統時，需要適當忽略電子之間的相互作用，在理想條件下進行研究。但得出的結論依舊不能夠掩蓋這一缺陷，且不能夠適用于實踐當中。可見，電子之間的庫倫作用關聯重要性受到了廣泛關注。

通常來說，強關聯物質存在于特定范圍當中，如金屬與絕緣體界限附近，即電子處于完全離域化拓展狀態。因此要想實現對電子具體狀態的有效判斷，研究人員需要從其他方面入手，分析各個元素之間的關系，然后對其形態進行排序，最后獲取到相應的規則。值得關注的是，現階段，我們針對強關聯體系的認知水平處于初級階段，無論是理論、還是實踐方面都有待進一步深入。而從材料方面來說，多元復雜結構的氧化物尚未得到開發和研究，因此，可以將此作為未來全新的研究課題，并利用強關聯理論，進而實現對新材料的勘探和開發，為人類社會進一步發展提供更多支持和參考。

2.5工藝方面

凝聚態物理學發展建立在新技術及傳統工藝優化進程當中。如上文提到的離子束技術，能夠對材料表面的相互作用進行分析。針對處于溫度較低的條件下，能夠建設成為不同的材料。因此可以廣泛應用于高性能、功能豐富的薄膜當中，從而形成全新的材料。另外，激光技術的提出為科學研究帶來了諸多發展契機。如激光拉曼光譜與XRD技術的有機整合，能夠幫助我們重新認識晶體結構，進而為半導體的進一步探索提供相應的技術支持。外延作為一種制作單晶薄膜的技術，其之所以能夠發展起來，究其根本是在凝聚態物理學的支持存在密不可分的聯系。隨著社會進步，人們對技術將會提出更高要求。因此還應加大對全新工藝的研究，與此同時，加大對現有工藝不足和缺陷的優化和改正，進而為實踐研究做好充分的準備。

第2篇：材料力學論文范文

[關鍵詞]材料力學 實驗教學 設計實驗 綜合實驗

《材料力學》課程在土木工程專業中是一門重要的基礎專業課,相對于其它專業課來說知識比較抽象,其理論性較強,其基本理論知識是往后課程學習和以后工程設計和工程實踐中最基本的理論根據之一,涉及眾多工程領域。學生通過學習,了解和掌握材料力學研究方法,能運用材料力學理論和計算方法去分析、計算解決實際工作中遇到的一些工程問題。實際教學中,由于本門課程具有理論性強、概念知識多、內容抽象、邏輯嚴密等特點,使教與學都頗具困難,因此,需要教學老師在教學實踐中不斷探索研究,提高教學質量、改善教學方法。材料力學的實驗教學能使學生學到的抽象理論知識與實際情況結合起來,有助于建立完整的材料力學知識體系,另外實驗教學有利于學生自學學習能力和創新能力的培養,在教學改革中應該重視實驗教學環節。

一、材料力學實驗教學內容的現狀

1.實驗課內容陳舊、單一

一般來說,材料力學實驗課的實驗項目少且較為單一,主要有是對鑄鐵和低碳鋼兩種金屬材料進行簡單的材料力學性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉、彎矩等主應力的驗證性實驗,內容形式固定,與工程實際情況聯系不強。在實驗中,學生都是按指定標準化程序實驗操作,實驗內容設計上也沒有預留多少讓學生有自主創造的空間,這樣不但影響學生的學習熱情,還扼殺了學生的創造思維。

2.實驗條件不充足

隨著高校擴招政策實施,在校學生數量不斷增多,導致現有的儀器設備臺套數遠遠不能滿足現有學生人數的使用需求,而學校短期內又無法投入大量的人力物力不斷擴張實驗室面積、實驗儀器數量。這樣,迫于現狀許多院校作出無奈選擇,以前學生三兩人一組做實驗,現在要五六人一組做實驗。這樣形成了實驗過程中個別人操作,多數學生觀摩和記錄的現象,這樣就導致了許多學生抄襲以及對實驗敷衍的心理。

二、材料力學綜合設計型實驗教學方法

1.引入綜合設計型實驗內容

結合經典材料力學實驗方法的基礎上,調整實驗內容增加設計綜合設計性實驗內容,為學生提供寬松、開放的實驗環境,讓學生根據自己的意愿和能力靈活開展實驗。在實驗中,老師不設定具體實驗方法方式。開展實驗前,學生幾個人自由組成以實驗小組,分工合作,要閱讀實驗大綱要求、明確實驗目的、了解實驗室現有條件、自主查閱資料等,然后設計實驗方案,跟老師討論實施實驗可行方案,最后獨立完成實驗,完成實驗研究報告或實驗小論文。

綜合設計型實驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導學生實驗,在確定大致的實驗內容、提供相應實驗環境和保證學生實驗安全的基礎上,讓學生充分發揮主觀能動性。實驗對象不限于單一的金屬材料,學生可根據自己的興趣設計自己的實驗方案。實驗的工具也不限于實驗室里的儀器設備,學生充分發揮所長,可以自主設計簡易儀器設備,可以采用計算機編程、數值模擬試驗等。實驗的時間也不限于正常上課時間,一個實驗項目可以在幾天至兩個星期內完成,讓學生有充分時間調研、討論和實驗,同時也可以達到分流學生充分利用實驗室資源的效果。

比如,學生要測量某種材料的力學性能,在完成資料調研和設計好實驗計劃書后,給老師檢查,經過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學生講解和教會學生各種儀器設備的實驗原理、操作方法和注意事項,學習電子萬能試驗機、壓力試驗機、扭轉試驗機、材料力學試驗臺、各種傳感器、百分表等儀器設備的使用,掌握應變儀的操作、電阻應變片的粘貼方法,了解電測法基本原理等,在學生熟悉整個過程后就可以開始獨立自主開始實驗了。實驗完成后按照要求編寫實驗報告或小論文。這樣的實驗教學方式,老師不再是主要的角色,學生自己掌握了實驗過程中的主動性,自己動手、自己動腦、自己發現問題和解決問題。學生可以現學現用,及時掌握鞏固所學,激發學生學習積極性。

2.加大開放實驗、開放基金課題項目與課程實驗結合的程度

開放性實驗室包括時間的開放、資源的開放、實驗內容的開放、管理方式的開放,學生可利用課余時間來實驗室開展實驗,有利于學生素質培養,能充分利用實驗室資源。開放性實驗室的開放程度應結合院校自身條件,以學生為本,立足于培養學生的技術應用能力、和實際操作能力的,充分利用實驗室教學資源。我校為促進開放性實驗室建設,培養高素質人才,設立了多種開放基金,鼓勵本科生進行課外科研活動,比如:“實驗室室開放基金項目”,“創新性實驗計劃”,其面向全校教學、科研實驗室,基金項目支持各實驗室提供的開放實驗教學課題和學生自擬的實驗課題,項目內容要有一定的新意,對培養學生的素質和能力要有推動作用。由于學校對實驗室建設的大力支持,使得學院在設計實驗項目、學生進行實驗在操作上變得可以更加靈活。學生可以根據自己的時間安排、結合自己的興趣來實驗室開展自己的實驗項目,優秀的實驗項目還可以向學校實驗室開放基金管理處申請立項,獲得經費支持。學生也可以參與教師的科研實驗,培養學生科學研究的思想,提高自身能力和素質。這些制度和政策,極大的推動我校創新人才培養機制的建設。

三、總結

在教學中院校應加強實驗環節的,為學生實驗搭建一個良好的服務平臺,讓學生在這個平臺上充分發揮自主能動性和創造性思維,讓學生通過材料力學的自主實驗,為專業基礎課打下堅實基礎,有利于學生實踐能力提高,培養了獨立思考能力和團隊協作能力。

參考文獻:

[1]牟萍,謝曉梅,文寧.材料力學設計性實驗的設計與實現[J].實驗技術與管理, 2007,24(4).

[2] 夏祁寒.力學實驗教學改革對大學生實踐能力和創新能力的培養.科技信息,2008.

第3篇：材料力學論文范文

關鍵詞：材料力學；雙語教學；課程改革與實踐；教學法

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）05-0052-03

進入新世紀以來，國家教育部出臺了一系列倡導高等院校開展雙語教學、引進原版教材的政策，對于加快我國高等教育改革的步伐，培養具有國際競爭力的高水平技術人才，發揮了積極的促進作用。比如，教育部在教高[2001]4號文《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》中提出，為適應經濟全球化和科技革命的挑戰，本科教育要創造條件，使用英語等外語進行公共課和專業課教學。雙語教學作為提高學生外語學習和教師外語教學水平的一種現實選擇，是指在學科領域中使用母語和和一門外語如英語等做為書面和口頭媒介的教學活動，其明顯優點在于可以將學生對外語知識和專業知識的學習有機地進行結合，同時也為加快培養高校雙語教學的師資力量提供了戰略契機，十分有利于加速推進我國高校的國際化水平。東南大學作為一所以工科為主要特色的綜合性大學，材料力學是全校各工科專業的必修專業基礎課之一，每年修習該課程的學生多達千人。從國內和國際化層面來看，材料力學是一門徹底的國際性課程，世界各國所有高校的工科專業都在開設這門課，因為材料力學課程是幾乎所有工科專業的一門共有專業基礎課，只不過各國采用的課程教材和講授語言不同而已。在上述國內和國際背景下，我們近年來對東南大學的材料力學課程進行了較為徹底的雙語教學研究和實踐，采用了和美英著名高校同步的經典英文材料力學教材，組織編制了相應的英文教學大綱、全英文電子課件，運用雙語和全英文實施作業布置和考核，制作了專門的雙語課程教學網站，實現了全部教學資源的網絡化，并以我校部分專業為試點實踐了該課程的全英文講授，受到了學生的積極響應和好評。幾年來，該課程的雙語教學研究成果和實踐有力地提高了我校本科學生的專業英語學習和應用水平，幫助推動了東南大學的系列雙語教學改革與實踐活動，促進了東南大學的課程教學國際化水平建設。

一、材料力學教材和課程內容體系

在對國外著名材料力學教材[1-3]與國內高校所使用的主流中文材料力學教材[4-6]進行比對研究，并綜合考慮我校材料力學的教學要求后，我們采用了由Ferdinand Beer教授等編寫的Mechanics of Materials（1981年出版第一版，現為第六版，2012）[1]，該書是美國高校采用的最多的三本“材料力學”著名教材之一，與James Gere和Russell Hibbeler編寫的另外兩本經典材料力學教材[2-3]相比，該書是一本較現代的教材，內容能夠滿足我校的材料力學教學要求，但在論述和編排上又有自己的獨特風格。該書以應力張量為基本元素，以構件變形為主線，概念清晰，內容緊跟材料力學領域的學術前沿，論述由淺入深、簡明易懂，重視工程實際應用，習題豐富，是一本十分優秀的材料力學教材，符合國內高校教材改革的主流方向。具體來講，作為材料力學的初等教材，本書重視培養學生以簡單而邏輯的方式去分析問題和應用若干基本原理去解決問題的能力，強調對基本概念、基本原理和基本方法的正確理解和掌握，然后通過例題講述工程應用和解題技巧。作者Ferdinand Beer生前在里海大學長期從事一線教學工作，具有十分豐富的教學經驗，其組織編寫的幾本基礎力學教材在工程教育領域處于絕對領先的地位。中英文教材的比對研究表明，各材料力學英文教材[1-3]均花費了較大篇幅介紹應力和應變張量及其坐標變換，各應力和應變分量的符號規則與彈性力學中的相應元素的符號規定是完全一致的，這一點是與主流中文材料力學教材[4-6]差別較大的地方，我們認為，張量及其坐標變換必須在材料力學的教學中得到足夠重視，不能存在任何與彈性力學教學內容的矛盾之處，只有這樣才能真正的做到站在彈性力學的高度來進行材料力學的教學，充分發揮其做為本科學生修習的第一門可變形固體力學課程的基礎性作用，從而能夠為學生進入下一階段學習彈性力學、塑性力學和連續介質力學等后續力學課程夯實基礎。有鑒于此，并且在充分考慮了傳統中文材料力學教學內容的前提下，我們確立的材料力學的雙語教學內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、教學理念和教學目標

在該課程的雙語教學實踐中，我們堅持以學生做為教學活動的主體，在此基礎上充分發揮教師的主導作用。具體做法包括：①重視學生的學習動態、狀況、進步和發展。教學不僅僅是教師的施教活動，更是學生的學習活動，必須明確學生在教學活動中的主體地位，從學生的角度來對教學活動的各個方面進行評價。②重視教學策略、方法和手段的可測性和可量化性。盡可能做到明確與具體，但又不能過于量化，科學地對待定量與定性、過程與結果的之間的辯證關系。③重視反思意識。不斷地反思自己的日常教學行為，不斷總結，善于總結，勤于改善。④重視教學效益。努力培養明確的時間與效益觀念，教學效益不取決于教了多少內容，而是取決于單位時間內學生的學習收益。通過材料力學課程的雙語教學，我們基本實現了以下具體的教學目標：注重鞏固學生的工程力學基礎知識，在此基礎上注重提高學生的專業英語能力；寓教于樂，教學互動，注重激發學生的專業和英語學習興趣，實現兩者的有機融合；綜合運用講、問、思、議，啟發教學，注重培養學生的創新思維；引導學生跟蹤材料力學學術前沿發展動態，注重拓展學生的專業國際化視野。

三、教學方法和手段

教學方法是教師和學生為了完成教學任務，傳授與學習課程內容所運用的所有途徑的總和，是特定的教學理念和教學價值觀的具體表現，又是實現特定教學目標的具體實施手段，受參與課程的學生、教師、教學內容、教學媒介和教學環境所影響。針對材料力學雙語課程的教學特點，我們在教學實踐過程中重點采用了以下幾種教學方法和手段。①普遍運用雙重語言模式進行教學，針對少數專業進行全英文教學試點：使用雙語的目的在于實現力學專業知識和英語語言知識的有機結合，具體做法為在課堂上綜合運用中文和英文兩種語言進行教學，以英文為主要溝通語言，對難點、疑點和不易解釋清楚的知識點輔之以中文，并且隨著課程內容的推進，逐步提高英文的使用比率，最終實現全英文教學情境，循序漸進的提高學生的英語應用能力。全英文或雙語課程教學工作中需要考慮的另一個重要問題是必須認識到英文作為高校本科教學的輔助地位和功能，歸根結底，英語只是學生理解和掌握專業知識的重要工具，這主要是由英文的國際語言和多數先進學科理論的寫作語言地位所決定的，為此，我們一直注重對課程的脈絡、重點章節、章節重點和關鍵詞語的中文對應注解，并特地編制了材料力學專業術語中英文對照表，供學生學習掌握。此外，在作業和考核中均采用雙語并逐漸向全英文轉變，以幫助學生在掌握專業英語的同時，切實掌握課程專業知識，不至于舍本逐末。我們的教學實踐表明，這些措施和手段對于激發學生對雙語課程的參與興趣、與前后續課程或其它學習考試環節的銜接都大有裨益。②講問思議，啟發教學：使用目的在于徹底摒棄僵硬的灌輸式教學，實現教師學生雙邊互動的啟發式教學，做到知識的講授、問題的提問、思考的引導和討論的組織等幾個環節的契合。基于我們的教學實踐經驗，我們認為實現此目的的關鍵之處在于處理好以下幾方面的關系，首先是必須處理好講授與接受的關系，教學進度要依據學生的接受程度而定，中心目標是要保證學生的注意力集中，思維能隨教學的進度而運轉，課堂秩序井然，只有這樣才能談到好的教學質量和效果；其次，處理好回顧與推進的關系。每次課開始我們都會花專門時間回顧上次課或上一章節所授內容，以將學生引導到一個連貫的知識體系中來，而不是一開始就講授新的內容，誘發學生的突兀感；再者，處理好理論與實驗的關系，材料力學是理論性很強的學科，因此必須堅持理論的主導地位，適當地展示實驗結果，以增加學生的感性認識和對理論的理解；第四，處理好提問與回答的關系，注意點式提問、鏈式提問、對回答的追問、和自問自答相結合的多種方式，其目的是深化學生對于知識點的理解或者拓展知識點之間的關聯性；第五，處理好討論與點評的關系，正確引導學生就某一主題進行分組討論，并對各組的結論進行點評，做到有始有終。③多媒體課件教學法與傳統板書教學法相結合：近十年來，多媒體PPT課件的廣泛采用已經表明了這種教學媒介的優越性，對于圖表、公式和動畫，特別是對于較為繁瑣和復雜不利于通過板書表達的，通過事先制作，課堂講解可以節省寶貴的課堂時間，但對于大部分知識點，簡單的播放和解說，缺乏逐步的推導過程，將講課推向學術報告的形式，毫無疑問是不利于學生對講授內容的理解的。實際上，這一問題也集中反映在我國高校眾多教學名師的教學研究論著中，為了糾正這一問題，傳統板書法對多媒體PPT課件的補充作用就變得至關重要，并成為教學互動不可或缺的環節，教學實踐中，我們的多媒體PPT課件做到并不是什么都有，事無巨細，而是只列出綱要和大致環節，有意留有一定的跳躍，通過課堂板書推導完成，這種方式可以有效吸取PPT和板書這兩種基本教學媒介的長處，教學效益明顯提高。④建立有效教學保障體系：實施雙語和全英文教學，對學生和教師雙方來說都是一個挑戰，要求學生具有一定的專業基礎和英語水平，對教師而言，必須具備堅實的專業水平、豐富的教學經驗、良好的普通英語口語聽力和專業英語水平，因此必須建立有效雙語教學的保障體系。實踐中，我們采用教師反思、總結完善、專家咨詢、學生民意調查和評教等手段，及時更正問題、總結經驗、體驗頓悟并融入到課件講義和后續的教學過程中。

四、課程網站

自上世紀90年代中期以來，隨著我國高招規模的持續擴張，多數高校都在所在城市的市郊建設了新校區，任課教師每日不得不奔波于新老校區之間，這從客觀上大大縮減了老師與學生之間的相處機會和時間，甚至使得課堂成了師生相處的唯一機會，對學生把握課程知識體系和身心成長都造成了不利影響。為此，從我校材料力學雙語教學改革的啟動之日，我們就著手創建了一個材料力學課程的專門網站[7]，目標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，網站主要包括課程描述、任課教師簡介、教學大綱、教學課件、作業、補充材料、有用鏈接、課程聊天室、網絡提問平臺等模塊，教學實踐中，一切教學材料如課件、講義、課后作業等均通過網站平臺，通過課程聊天室和網絡提問模塊，任一學生的任意問題均可以在第一時間推送到任課教師的個人郵箱，作為反饋，教師既可以登錄網站平臺，也可以直接回復郵件到網站平臺，教師答復既可以直接針對提問學生個人，也可以到平臺供所有學生共享，這一模式有效地借助當今發達的因特網技術，大大提高了師生交流的機會和效率，深得我校師生的喜愛，顯示了其在新的時代背景下的強大生命力。

本文系統總結了近年來我們在東南大學開展材料力學課程雙語教學研究和實踐的心得和經驗體會，在對國內外主流材料力學教材進行比對研究后，我們確定了由Ferdinand Beer等編寫的Mechanics of Materials第五版作為我校雙語和全英文教學的教材，針對我校力學和土木交通等專業的基本特點確立了課程的模塊化教學內容體系，對于少學時的課程則在此基礎上適當刪減，確立了以學生為主體和教師為主導的基本教學理念以及把教學效益始終放在首位的教學目標，并就新的時代背景下材料力學的教學方法和手段進行了深入研究，著重強調了課程專門網站的建設和其作為最重要的課外師生交流平臺的基礎性地位，網站內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雙語教學研究和實踐活動的經驗總結能夠為兄弟院校的材料力學和其他課程的雙語教學改革提供借鑒，為我國高等教育的課程雙語化和國際化貢獻綿薄之力。

參考文獻：

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

[2]J.M. Gere and B.J. Goodno，Mechanics of Materials，7th Ed.，2008，CL-Engineering.

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

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

[5]劉鴻文.材料力學（I、II）第5版[M].北京：高等教育出版社，2010.

[6]單輝祖.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2002.

[7]http：//em2.省略/.

第4篇：材料力學論文范文

關鍵詞：多媒體；板書；力學典故；師生互動

中圖分類號：G424　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3198(2009)14-0195-01

1 力學課程的重要性與獨特性

力學專業的基礎課程主要包括理論力學、材料力學與工程力學(由理論力學的靜力學部分和材料力學構成)。其中，理論力學是經典力學的基礎，是力學類各專業的一門重要基礎理論，是培養工科技術人才必修的基礎課程，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結合解決較復雜的工程問題。而材料力學是固體力學專業學生必修的專業基礎課，也是工科高校機械、土建、土木工程等專業學生必修的技術基礎課，其內容緊密聯系工程實際，實用性很強，是學生進入大學校門后最早接觸工程領域的課程之一。力學課程，尤其是理論力學，其內容較多，公式推導比較繁瑣，計算結果比較復雜，常常導致學生對此課程產生厭學情緒，以致上課感到“害怕”，最終大量同學考試不及格。

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

2　提高學生的力學興趣

“興趣是最好的老師”，興趣也是進行積極思維活動，探索事物真諦的動力源泉。學生學習興趣的大小，直接影響到學習的效果。在學習力學之前，多數學生不了解力學的內容，基本沒有什么興趣。因此，教師在講授緒論時，要采用板書和多媒體相結合的教學，使學生對力學的主題思想、總體內容有一個清楚的了解，從而培養學生對力學學習的興趣。在教學過程中，要多講一些工程實例，采用多種教學手段，保持并增加學生的學習興趣，進而提高學生的學習效果。

(1)采用多媒體與板書相結合的方法。

多媒體技術為現代教育提供了便利。利用多媒體技術對文本、聲音、圖形、圖像和動畫進行綜合處理，能夠創造出一個生動逼真的教學環境，為教師教學的順利實施提供良好的保障；利用多媒體技術可以提高學生的學習興趣，大量地減輕教師板書的工作量，使教師能騰出更多的時間，采用靈活的教學方法進行教學；一定程度上突破時間和空間的限制，充實直觀內容，豐富感知材料，能夠較徹底地分解知識技能信息的復雜度，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換過程，充分傳達教學意圖，并可以通過計算機的豐富表現手段突出教學重點。

針對力學課程，建議采用多媒體與板書相結合的方式進行教學。針對重要的公式，用板書進行相應的公司推導，帶領學生進行同步思考。即使學生以前相關的內容忘記了，也能進行相應的補充。針對具體概念，相關工程實例，可以采用多媒體的方式進行播放，向學生提供聲、像、圖、文等綜合性刺激信息。這樣學生不會感覺太抽象。相反會在大腦中針對具體的力學概念留下深刻的印象。

(2)貫徹力學大師的典故。

力學史的書籍已經給我們提供了大量的素材。然后我們要在課程適當的地方將這些素材去。這些例子會讓學生認識到這些大科學家的偉大，同時也感受到學科交叉的必要性，從而受到人文氣息與科學精神的雙重熏陶。例如，講材料的最大剪應力破壞準則時，可以講述整個歷史的來龍去脈：最早對材料的強度破壞問題產生興趣的是文藝復興時期的巨人達?芬奇，雖然他對材料的破壞做了一些實驗，但是并未提出合理的強度準則。隨后，意大利文藝復興后期偉大的天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數學家，也是近代實驗物理學的開拓者，被譽為“近代科學之父”的伽利略進行了進一步研究。他對于材料進行了彎曲試驗，但是得到的破壞準則是錯誤的。直到1864年，由法國的工程師屈雷斯加(Tresca)提出了“最大剪應力”準則。才與實驗結果一致。這個理論也稱為“Tresca準則”，也就是材料力學上講到的第三強度理論。

在講述破壞準則的發展歷史時，也可適當增加一些歷史學者的簡介，比如達?芬奇。他是世界上最偉大的藝術家之一，他的兩幅畫《蒙納利莎》和《最后的晚餐》是人類文化的瑰寶；是世界上最早設計飛機的人。要強調我國學者在強度理論方面做出的大量工作，例如，西安交通大學的俞茂宏教授提出了“雙剪切理論”，已經被寫進教科書。總之，聽了這些力學史料，學生將會被故事所吸引，既增加了力學的學習興趣，又增強了民族自豪感。

雖然理論力學偏重于基礎，注重于推導公式，但是可以補充史料。例如在講動量、動能時，可以講述笛卡兒與萊布尼茲學派之爭。順便簡介一下萊布尼茲：他比牛頓小四歲，是那個時代最博學的人；精通法律、外交、數學、物理、哲學、化學、冶金以及曾經設計過計算機；最早區分了動量與動能，認為用“活力”mv2來表征動能更加合適。在講流體動量的時候，也可以聊聊歐拉：歐拉是有史以來四大數學家之一，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。”而與歐拉同時代的拉格朗日則將理論力學的研究推上了高峰。他的《分析力學》一書沒有一個圖形，全部是公式的推導。鑒于拉格朗日的學術貢獻，他被拿破侖稱贊為“一座聳立的高峰”。

(3)增加課堂的互動性。

互動式教學不是單向灌輸，而是對話、理解的過程、創新能力形成的過程，在力學教學中，教師應多采用問題導人、案例討論、自學習題課等方式能有效的實踐互動式教學方法，比如講到材料力學均勻性假設時，可以這樣類比：體檢抽血5 ml化驗，化驗的結果能代表全身血液的性狀。引導學生思考，加深對均勻性假設的理解。講到泊松比，引導學生思考；材料的泊松比能否取負數?這樣會出現什么樣的反常現象?然后舉例子；碳納米管類“負泊松比材料，在拉伸過程中出現體積膨脹的反常現象。總之。才用互動式教學，可以激發學生認識自然的能力，培養力學的學習興趣，引導學生創新性思考問題。

第5篇：材料力學論文范文

關鍵詞：高聳鋼筋混凝土結構煙囪；爆破拆除；數值模擬；本構關系；有限元模型

1.引言

隨著城市化進程和產業升級的不斷推進，在城市建設和企業技術改造中，經常要開展煙囪、水塔等廢棄高聳建筑物的控制性拆除爆破工作。拆除爆破既要達到預定拆除目的，又必須有效控制爆破振動影響、飛石拋擲距離和破壞范圍等，以保障周圍環境安全[1]。目前，國內外已廣泛應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210米[2]。

本文基于彈塑性力學和有限元基本理論，針對一150m高聳鋼筋混凝土結構煙囪定向爆破拆除工程，對該煙囪爆破拆除的力學條件、煙囪爆破傾覆時間、煙囪爆破傾覆時的支座內力以及煙囪爆破傾覆時的本構關系進行研究，并采用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA，通過分離式共節點建模，建立高聳鋼筋混凝土煙囪有限元模型，對煙囪爆破拆除過程進行了有限元模擬。

2.爆破拆除方案

煙囪爆破拆除的原理是在煙囪傾倒一側的煙囪支承筒壁底部炸開一個爆破缺口，破壞煙囪結構穩定性，導致整個結構失穩和重心外移，使煙囪在自重作用下形成傾覆力矩，進而使煙囪按預定方向傾倒。若煙囪爆破缺口長度過短，上部結構產生的傾覆力矩可能小于下部支撐結構可以承受的彎矩，爆破時結構不易發生破壞；若煙囪爆破缺口尺寸過長，下部支撐結構不能承受上部結構的自重，上部結構將直接壓塌下部結構，影響煙囪倒塌方向，產生嚴重后果。因此煙囪爆破缺口尺寸對煙囪控制爆破拆除至關重要。

某電廠一個150m高度的鋼筋混凝土結構煙囪，煙囪底部壁厚400mm，外徑為5.83m、內徑為5.43m；110m高度處煙囪璧厚為180mm，外徑為3.68m、內徑為3.5m；煙囪頂部壁厚200mm，外徑為2.905m、內徑為2.705m；煙囪體積為1299.87m3，質量為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。

在爆破缺口中部長度7.5m范圍內，采用137發瞬發導爆管雷管，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發導爆管毫秒延期雷管，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了1個高1.46m、長4m的三角形作為定向窗。

3.煙囪爆破傾覆時間歷程

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

在公式（1）中，dt為煙囪爆破傾覆時間。針對論文中150m高度的鋼筋混凝土結構煙囪，其爆破傾覆時間為：

4.煙囪爆破拆除過程有限元模擬

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，采用分離式共節點有限元建模，可事先分別計算混凝土和鋼筋的單元剛度矩陣，然后統一集成到結構整體剛度矩陣中，可按實際配筋劃分單元，并可在鋼筋混凝土之間嵌入粘結單元。因此，論文針對該150m高度鋼筋混凝土結構煙囪，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。

建模過程時，為模擬煙囪傾覆過程，通過在特定時間定義爆破缺口處材料失效的方法來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單面接觸，鋼筋與地面之間采用點面接觸模擬煙囪傾覆觸地。其中在ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件環境下可通過在K文件中加入使材料失效的命令流來模擬爆破形成缺口，并可修改K文件使煙囪筒體和缺口處的材料具有失效準則功能。

4.2數值模擬結果

圖4為煙囪爆破傾覆歷程數值模擬結果，圖5為實際煙囪爆破傾覆歷程圖，圖6和圖7為有限元計算得到的煙囪頂部、質心及缺口等不同部位在爆破傾覆過程中的位移、運動速度隨時間的變化曲線，圖8為有限元計算得到的煙囪爆破傾覆歷程不同時刻的煙囪等效應力場分布圖。

由圖4和圖5可知，煙囪爆破傾覆歷程數值模擬結果與實際煙囪爆破傾覆過程吻合較好。由圖6和圖7可知，計算得到的煙囪頂部、質心及缺口等不同部位在爆破傾覆過程中的位移、運動速度隨時間的變化情況較符合實際。圖7中煙囪頂部、質心及缺口部位在爆破傾覆過程中的運動速度隨時間變化出現振動是因為爆破傾覆初期煙囪筒體出現晃動，圖7中煙囪頂部、質心及缺口部位運動速度在5.8秒出現突變是因為煙囪爆破傾覆過程中爆破缺口發生閉合，圖7中煙囪頂部、質心及缺口部位運動速度在5.8秒出現躍變是因為煙囪爆破傾覆觸地造成的。

5.結論

（1）采用數值模擬方法對煙囪爆破拆除過程進行模擬分析，可較全面地研究煙囪傾覆歷程、煙囪傾覆歷程的應力、位移、煙囪傾覆時間和速度、煙囪爆破傾覆時的支座內力等，可開展煙囪模擬爆破拆除實驗，以指導煙囪爆破拆除設計。

（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程，采用分離式共節點有限元建模方法建模，實際煙囪傾覆歷程、傾覆方位、傾覆長度與有限元數值模擬結果吻合較好。

（3）論文提出的煙囪爆破傾覆歷程的本構關系符合實際；論文采用的材料塑性隨動硬化模型以及可Cowper-Symonds材料應變率模型可較好地反應煙囪爆破傾覆過程的鋼筋及混凝土材料力學性能。

（4）數值模擬結果與理論計算結果存在一定差別的主要原因是理論計算所采用的模型沒有考慮煙囪爆破過程形成的塑性鉸對煙囪傾覆運動的影響作用。數值模擬結果與實際煙囪爆破傾覆過程存在一定差別的主要原因是數值模擬所用材料參數與實際煙囪爆破傾覆過程材料力學性能存在偏差。

參考文獻

[1] 張成化、羅惠敏、謝斌等.城市改造建設中拆除爆破安全管理的幾點做法[J].采礦技術，2001.11（5）：178-179.

[2] 王希之、謝興博、譚雪剛等.210m高煙囪爆破拆除技術.工程爆破，2011.17（2）：53-55.

[3] 汪浩、鄭炳旭.拆除爆破綜合技術[J].工程爆破，2003.9（1）：27-31.

[4] 葉海旺、薛江波、房澤法.基于LS-DYNA的磚煙囪爆破拆除模擬研究[J].爆破，2008.25（2）：39-42.

[5] 言志信、葉振輝、劉培林、曹小紅.鋼筋混凝土高煙囪定向爆破拆除倒塌過程研究[J].振動與沖擊，2011.30（9）：197-210.

[6] 王斌、趙伏軍、林大能、谷建新.筒形薄壁建筑物爆破切口形狀的的有限元分析[J].采礦技術，2005.9：95-97.123.

[7] 趙根、張文煊、李永池.鋼筋混凝土定向爆破參數與效果的DAA模擬[J].工程爆破，2006.12（3）：19-21.49.

第6篇：材料力學論文范文

材料：華佗是我國歷史上的一位名醫。有一次，府吏倪尋和李延兩人均頭痛發熱，同請華佗看病。經華佗望色、診脈后，給李延開了解表發散藥，給倪尋開的是瀉藥。正當二人疑惑之際，華佗解釋道：李延是因受涼，病在外，故應當吃解表藥。倪尋是因飲食過多引起，病在內，故應當服用瀉藥。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、指出材料中所蘊含的唯物辯證法的哲學范疇并分析內涵。（70分）

2、請理論聯系實際，如何理解“具體問題具體分析”？（30分）

參考答案：

華佗對癥下藥治頭痛發熱的故事所涉及的唯物辯證法基本范疇主要有：

第一，現象和本質的辯證關系。現象和本質是揭示客觀事物的外部表現和內部聯系相互關系的范疇。現象是事物的外部聯系和表面特征。本質是深藏于現象背后并制約現象的內部聯系。本質和現象既有區別，又相互統一。華佗對癥下藥是透過頭痛發熱的現象，運用科學的方法，發現了疾病的本質。

第二，原因和結果的辯證關系。原因和結果是揭示事物的前后相繼、彼此制約的關系范疇。唯物辯證法把這種引起與被引起的關系，稱為因果關系或因果聯系。其中，引起某種現象的現象叫原因，而被某種現象所引起的現象叫結果。因果聯系的特點是：因果聯系是有時間順序的聯系，總是原因在前結果在后，但并不是任何前后相繼的現象都存在著因果聯系。原因和結果的關系是辯證的：原因和結果的區分既是確定的，又是不確定的；原因和結果是相互依存、相互作用、相互轉化的；原因和結果的關系是復雜多樣的。引起頭痛發熱這一結果的病因是復雜多樣的，華佗運用科學的方法，發現了不同的病因，才做到了對癥下藥。

矛盾特殊性原理和矛盾普遍性和特殊性的辨證關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下，也就是說要承認事事有矛盾，時時有矛盾。如果不承認這一點，那就意味著世界是一個沒有矛盾的世界，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在承認矛盾普遍性的前提下才能進行。

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。僅僅停留在認識的層面上是遠遠不夠的，哲學理論必須在實際運用中實現自身的價值。所以，具體問題具體分析應在認識事物矛盾特殊性的基礎上真正解決矛盾。

華佗對癥下藥治頭痛發熱的故事說明，要在實踐中真正做到“具體問題具體分析”。啟示有：

第一，一切要從實際出發；

第二，我們能夠通過現象認識事物的本質，同時又要求人們透過現象看本質，透過現象揭示本質是科學研究的任務。

第7篇：材料力學論文范文

關鍵詞：剛度，工作負荷，彈性形變，胡克定律

 

1.設計概況

通常的沖壓設備都有其特定的用途和使用方法及其相配套的成型機床和設備，但是隨著工藝的改進，設備的功能會隨之增加。。。根據生產的需要，設計一種沖壓的自動卸料裝置，包括在沖床正面設置與沖床同步運動的自動卸料機構，自動卸料機構包括固定在沖床工作臺面凹模水平中心線所在的工作支承臺上的卸料架。本裝置能實現沖床沖壓自動卸料，工作準確定位，安全可靠，能有效地防止人身傷害事故的發生，并避免損壞設備。。

2.工件結構及計算

2.1工件結構

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構成卸料裝置）。

1-1 鉸鏈下模示意圖

4 5

2.2卸料裝置的結構及計算

如圖1-1鉸鏈下模示意圖中的結構可看出彈簧的性能是解決這個問題的關鍵，彈簧性能要求的求解過程。

1）、根據實際工作假定最大負荷、最小負荷及工作行程：

工作行程：h=10mm

查找資料的求得：

4）、內、外彈簧有效圈數：

5）、內、外彈簧最小負荷：

6）、檢驗設計結構尺寸：

7）、內、外彈簧剛度要求：

3.結論

隨著經濟的騰飛和產品制造業的蓬勃發展以及人民生活水平的提高，人們對工作環境的舒適性的要求也越來越高，在設備的設計和制造過程中，在考慮設備的性能以及精度等重要的技術指標外，人們更加關注操作者的舒適性，這樣可以大大減輕勞動者的工作強度。至此，在現今的設備設計制造過程中，人性化設計更加受人們的青睞。

參考文獻

[1]薛啓翔著.沖壓模具與制造.化學工業出版社，2004,4.

[2]王孝培著.適用沖壓技術手冊.機械工業出版社，2001,3.

[3]成大先著.機械設計手冊.化學工業出版社，1999,8.

[4]蘇翼林編.材料力學.高等教育出版社，1979,5.

[5]劉鴻文編.材料力學.高等教育出版社，2003,3.

第8篇：材料力學論文范文

論文摘要：根據材料力學理論，推導出多支座臥式壓力容器支座彎矩、支座反力的計算公式，給出釜件應力的校核方法，編制了基于matlab的計算程序，并附有五鞍座蒸壓釜的受力分析和強度計算實例。

蒸壓釜是化工、建材行業中應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》只給出了雙支座對稱布置臥式容器的剪力、彎矩和應力計算方法，而對多支座臥式容器的計算方法僅在文[2]中有一般性說明。HGJ16—89《鋼制化工容器強度計算規定》只給出了三支座臥式容器的設計和計算。本文從三彎矩方程出發結合臥式容器的特點，基于材料力學理論基礎，比照文[2，3]的推導過程，導出了相應的彎矩和剪力計算公式，按齊克法給出應力校核式，并基于matlab編制了相應的計算及校核程序。

圖1 n支座連續外伸梁受力圖

1 公式推導

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

1.1 支座截面彎矩的計算

為求出臥式容器的各項應力，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構，需用三彎矩方程求解其剪力和彎矩。對于n支座，三彎矩方程一般性公式為[2]：

(1)

在對多支座臥式容器進行結構設計時，為使其受力狀況較好，通常將支座設計成等距布置。即有l1= l2= l3 =? = l2n-2=l，其值為：

(2)

故公式(1)簡化為

(3)

在支座n左右，由于對稱 ，故

(4)

首先需要計算封頭及其內裝物料重量和作用于封頭上的靜載荷對封頭切線與軸線交點的等效力矩：

(5)

根據文[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)，并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

(9)

1.2

支座反力的計算

圖2 連續外伸梁分解圖

當求得各支座截面彎矩之后，把該連續梁分解為2n-2個靜定梁，如圖2所示。左右端為均布載荷外伸梁、中間為均布載荷簡支梁，從而求得支座反力。封頭及其內裝物料重量為：

并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

1.3

梁內剪力的計算

根據剪支梁的剪力計算公式可求出梁內的剪力，如下：

（13)

求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由對稱性可得。

1.4

彎矩的計算

首先根據剪支梁彎矩的計算公式即可求出梁內彎矩，然后采用數學方法求出彎矩的最大值。

1.4.1梁內彎矩的計算

(14)

求出A段以及1~n-1段的彎矩，其它各段由對稱性可得。

1.4.2最大彎矩的計算

對方程組 (14) 求一階導數，以求最大彎矩所在點，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，本文不詳細敘述。

(15)

1.5釜體應力計算和校核

多支座臥式容器的應力計算可以按照齊克方法，依次求解σ1、σ2、σ3……σ8及τ，并按文獻[1]進行應力校合。

1.5.1 筒體軸向應力計算

(1) 兩支座中間處的橫截面上:

按各跨中點處的最大彎矩Mmax作用點處，計算橫截面的最高點和最低點的軸向應力：

最高點：

(16)

最低點：

(17)

式中，p為設計壓力，Mpa；Rm為釜體平均半徑，mm； =max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 支座處橫截面上

筒體被加強的最高點或筒體不被加強的靠近中間水平平面處：

最高點：

(18)

最低點：

(19)

式中K1、K2為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8—5、式8—6計算，

。

(3) 筒體軸向應力的驗算

(20)

式中K3為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8—21進行計算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

如τ

1.5.3 圓筒周向應力計算

按支座處無加強圈，先按鞍座墊板不起加強作用進行計算。

(1) 支座處橫截面最低點：

(21)

式中K5為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8-20計算，

=max{ |i=1，2，……，n}。

(2) 鞍座邊角處

(22)

式中K6為計算應力系數，根據 A／Rm>1／2和支座包角θ按文獻[2]式8-36計算，

， =max{ |i=1，2，……，n}。

(3) 周向應力驗算

σ7

2、matlab程序的編制

根據上述推導公式，基于matlab語言編寫計算程序。本文利用matlab強大的矩陣計算功能進行方程組的求解，大大的簡化的計算的復雜性，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 五鞍座蒸壓釜計算實例

一臺五鞍座蒸壓釜（結構示意圖見圖4）。已知：支座個數2n-1=5，設計壓力P=1.40Mpa，邊支座中心線到近端封頭切線的距離A=740mm，封頭內壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圓筒平均半徑Rm=1006mm，圓筒長度(兩封頭切線之間)L=26680mm，設計溫度下容器材料的許用應力[σ]t=170Mpa，筒體有效厚度δ0=11mm，容器殼體及充滿介質時的總重量（包括殼體、內件、物料及保溫層）W=1.05×106N。

圖 4 五鞍座蒸壓釜結構示意圖

將已知參數輸入matlab程序，得計算結果如下：

支座彎矩

支座反力

跨間最大彎矩 應力校核

（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

各項盈利校核均合格

并且程序可以自動生成剪力圖和彎矩圖，如圖5、圖6所示。

4 結語

本文所給出的受力分析和強度計算方法，雖然是針對具體的蒸壓斧設計而得，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，在本文中，matlab強大的計算功能與繪圖功能得到充分體現，值得在設計與計算中廣泛推廣。

參考文獻

[1] 全國壓力容器標準化委員會，GB150—89，鋼制壓力容器(一)．北京：學院出版社，l989

[2] 全國壓力容器標準化委員會，GB150—89，鋼制壓力容器(三)．北京：學院出版杜，1989

[3] 中國武漢化工工程公司，HJG16—89，鋼稍化工容強度計算規定．北京：化工部工程建設標準編輯中心，1990

第9篇：材料力學論文范文

巖石材料在動態壓縮載荷作用下的力學特性是研究巖石結構如隧道、巖質邊坡在爆炸荷載以及地震荷載作用下的響應的重要參數。這一課題的研究始于20世紀中期，如文[1-6]的工作。這些研究結果表明，巖石材料的力學特性表現出較明顯的率相關特性，例如，巖石材料的抗壓強度一般地隨應變速率的增加有增加趨勢。

本文概述了作者近年來對花崗巖材料在動態壓縮載荷作用下力學特性進行的實驗以及基于細觀力學以及斷裂力學進行的理論研究成果初步工作，力圖為巖石動力學的相關研究提供借鑒。

2實驗研究

實驗所用巖樣取自新加坡BukitTimah地區鉆孔取出的巖芯，在室內用套鉆加工成f30´60mm的圓柱體試樣。實驗設備為RDT－1000型巖石高壓動三軸實驗系統，該系統的工作原理以及性能指標見文[5,6]。實驗中，應變速率范圍為10-4～100s-1，圍壓范圍為0～170MPa。

圖1描述了花崗巖在動單軸壓縮載荷作用下強度隨應變速率的變化規律。可以看出，花崗巖的抗壓強度隨應變速率的增加有較明顯的增加趨勢，當應變速率從10－4s-1增加到100s-1時，花崗巖的抗壓強度約增加15％。

實驗結果還表明，花崗巖的彈性模量和泊松比隨應變速率的增加沒有明顯的變化趨勢，而且結果比較發散。

圖1花崗巖單軸抗壓強度隨應變速率的變化規律

Fig.1Changeofuniaxialcompressivestrengthwithstrainrateforgranite

圖2抗壓強度隨應變速率的變化規律

Fig.2Changeofcompressivestrengthwithstrainrate

圖2、3描述了花崗巖抗壓強度在動三軸壓應力作用下隨應變速率以及圍壓的變化規律，可以看出。不同圍壓下，花崗巖的抗壓強度隨應變速率的增加有增加趨勢，同時，強度的增加幅度隨圍壓的增加有明顯的減小趨勢。在不同應變速率下，巖石的抗壓強度隨圍壓的增加明顯地增加，而且，強度隨圍壓的增加幅度在不同應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生并且擴展聚合，導致巖石材料的破壞，影響巖石材料的宏觀力學行為。基于這些認識，一些裂紋模型被應用于研究巖石材料在壓縮載荷作用下的強度以及變形特性。結合斷裂斷裂力學的相關理論，這些研究架起了巖石材料細觀和宏觀力學特性之間的橋梁，也成為目前巖石材料力學特性研究的熱點方向。在這些模型中，滑移型裂紋模型最廣泛地應用于研究脆性材料在壓縮載荷作用下的力學特性。

圖3抗壓強度隨圍壓的變化規律

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，并結合裂紋的動態擴展準則模擬了花崗巖材料的動態抗壓強度隨應變速率的變化規律，如圖6、7、8所示。圖7-8的結果表明，模擬結果與實驗結果較一致。

文[7,8]的結果還表明，裂紋的擴展速率以及巖石材料的斷裂韌度的率相關特性是花崗巖單軸抗壓強度隨應變速率增加而增加的內在原因，同時，由于圍壓阻止了拉伸裂紋的擴展導致了巖石材料的抗壓強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模擬強度與應變速率關系(單軸)

Fig.7Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(uniaxialcompression)

圖8模擬強度與應變速率關系(三軸)

Fig.8Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(triaxialcompression)

四、結語

隨著國家西部大開發戰略的實施，我國將迎來新一輪的基礎建設，如青藏鐵路以及南水北調西線工程，在這些工程的實施中，普遍存在強烈地震作用下隧道以及邊坡巖體的穩定性問題。同時隨著工程爆破在巖礦開采、地下洞室的營建以及場平開挖等工程中的廣泛應用，也將存在諸如大型水利及能源工程基礎爆破開挖中基巖的保護、爆破荷載作用下巖石結構振動安全等問題。另外，在新的戰爭態勢下與國防安全相關的巖石結構防護工事防護性能評估也是目前需要解決的焦點和熱點問題。上述問題的解決，在一定程度上要求對巖石材料的動態力學特性進行系統的研究。因此，深入開展巖石材料動態力學特性研究不僅是巖石動力學科發展的需要，也是國家建設和國家安全的迫切需要。

圖9模擬強度與圍壓關系(三軸)

Fig.9Changeofsimulatedstrengthwithconfiningpressure(triaxialcompression)

參考文獻

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Abriefintroductionfortheexperimentalandtheoreticalstudyondynamiccompressivemechanicalpropertiesofagranite