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岩石力学领域的研究性论文

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岩石力学领域的研究性论文

各专业委员会、工作委员会、各地方学会:顷接第11届国际岩石力学大会组委会通知,第11届国际岩石力学大会将于2007年7月9—13日在葡萄牙里斯本召开,会议主题为“岩石力学发展的后半个世纪”。专题为:(1)岩石工程与环境问题;(2)模拟岩石力学性质问题;(3)边坡、地基与露天采矿;(4)隧道、地下洞室及地下开采;(5)地震工程与岩石动力学;(6)石油工程与碳氢化合物(Hydrocarbon)地下储存;(7)安全评估与风险管理。近几年来学会已成为国际岩石力学界大国,本次大会分配给我国家小组的论文篇幅为62页,请学会各有关部门及各有关单位尽快发动本部门所属有关人员,依大会主题、分题撰写论文于2006年7月15日将所有撰写的论文提要汇总寄学会秘书处(100029,北京9825信箱,中国岩石力学与工程学会秘书处收),并注明作者的详细联系方式。提要经学会学术评委会评选后,通知被录取的作者正式撰写论文。论文收齐后再次组织专家评审把关,并以中国国家小组名义统一报送大会组委会(大会对个人报送论文,一律不予受理)。提交论文提要的同时,须同时交纳300元论文评审费。

岩石的变形特性及试验方法研究论文

岩石的变形特性是指岩石在外力作用下岩石中的应力与应变的关系特性,它是影响建筑物稳定的重要因素。岩石在较小的力的作用下首先发生变形,变形量随作用力增大而增大,当作用力和变形量超过一定的限度后就会发生破坏,在作用力不断增大的过程中,岩石的变形和破坏是一个统一的、连续的过程。工程岩体如果变形过大就会导致上面的建筑物失稳危及安全,因此工程勘察期间必须获得可靠的变形参数,才能据此在施工时采取适当措施防止其对工程的影响,保证建筑物的安全。下面分别从岩石的变形特性、变形阶段和试验方法等方面进行探究

1岩石变形的特性

岩石的变形性质通常用应力一应变曲线表不,它通过测量岩石试样受压时的应力一应变关系得到。山于岩石的组成成分及其结构与构造比较复杂,所以岩石的应力一应变关系也比较复杂,岩石变形过程中表现出弹性、塑性、勃性、脆性和延性等性质。

1. 1弹性

在一定应力范围内,物体受外力作用产生变形,去除外力后能够立即恢复原状的性质,这种变形称为弹性变形。

1.2塑性

物体受外力作用后发生变形,去除外力后不能完全复原状的性质,这种变形称为塑性变形或永久变形。

1.3勃性

物体在外力作用下变形不能立刻完成,应变速率随应力增大而增大的性质,这种变形称为流动变形。

1.4脆性

物体受力后,变形很小时就发生破裂的性质。

1.5延性

物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的'性质。

另外,岩石的变形和破坏的性质还会随着受力状态的变化而变化。岩石在三向受力状态下与单向受力状态下的应力一应变关系有很大的区别,随着围压增大,三向抗压强度增加,峰值变形增加,弹性极限增加,岩石山弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。

2岩石变形的阶段

根据单向无侧限逐级维持荷载法应力一应变关系曲线曲率的变化,可将岩石变形过程划分为四个阶段:

2. 1孔隙裂隙压密阶段

岩石中原有的微裂隙逐渐被压密,曲线呈上升形,岩石变形多为塑性变形,曲线斜率随应力增大而逐渐增大,表不微裂隙的变化开始较快,随后逐渐减慢,对于微裂隙发育的岩石,本阶段较明显,但致密坚硬的岩石很难划出这个阶段,此阶段末点对应的应力称为压密极限强度。

2. 2弹性变形至微破裂稳定发展阶段

岩石中的微裂隙进一步闭合,孔隙被压缩,原有裂隙基本上没有新的发展,也没有产生新的裂隙,应力与应变基本上呈线性关系,曲线近于直线,岩石变形以弹性为主。此阶段末点对应的应力称为弹性极限强度。

2. 3塑性变形至破坏峰值阶段

当应力超过弹性极限强度后,岩石中产生新的裂隙,同时已有裂隙也有新的发展,应变的增加速率超过应力的增加速率,应力一应变曲线的斜率逐渐降低呈下降形,体积变形山压缩转为膨胀,随着应力增加裂隙进一步扩展,岩石局部破损,且破损范围逐渐扩大形成贯通的破裂面,导致岩石破坏,岩石变形不再恢复,此段末点对应的应力称单轴极限抗压强度。

2. 4破坏后峰值跌落阶段至残余强度阶段

岩石破坏后,经过较大的变形,应力下降到一定程度开始保持常数,此段末端对应的应力称为残余强度。

3岩石变形的试验方法

3. 1单轴压缩变形试验

这是室内测定岩石变形参数最常用的方法,是指试件在轴向压力下产生轴向压缩、横向膨胀,最后导致破坏的试验。适用于能制成圆柱体(高径比2~2:1)试件的各类岩石,可在不同含水状态下进行试验,同一含水状态下每组试件应为3个。可采用电阻应变片法或千分表法,坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法,较软岩和软岩宜采用千分表法。一般采用一次连续加载法或逐级一次循环法,最大循环载荷为预估极限载荷的50%,试验时以每秒0. 5~1. 0Pa的速度逐级加载,施加一级载荷后立即测读相应载荷下的纵向和横向变形值,一分钟后再读一次,再施加下一级载荷,读数不少于10组。用电阻应变片法时轴向或径向的应变片的数量可采用2片或吐片且应牢固地贴在试件上;用千分表法时轴向和径向的千分表各采用2只或吐只且应分别安装在试件直径的对称位置上。测试完成后根据测得的应力和应变值绘制应力应变关系曲线,可分别计算岩石的弹性模量、变形模量和泊松比等变形参数。

3. 2三轴压缩变形试验

这是室内测定岩石变形参数较少用的方法,一般在测定三轴压缩强度的同时测读三轴压缩变形数据。适用于能制成圆柱体试件的各类岩石(高径比2 ~ 2. 5:1),同一含水状态下每组不少于5个试件,5个试件分别在5级(一般按等差数列来分)不同的侧压下做试验。试验时将岩石试件放在密闭容器内,先以每秒0. 05MPa的速度同步施加侧压和轴压至预定的侧压值,并在试验过程中保持不变,再以每秒0. 5~1. OMPa的速度连续施加轴向荷载,直至试件破坏。在加压过程中同时测定不同荷载下的轴向变形值,每个试件测值不少于10组。测试完成后绘制轴向与侧向应力差与轴向应变的关系曲线,可根据需要分别计算弹性模量、变形模量等三轴压缩变形参数。

4岩石变形参数的确定

4. 1弹性模量

应力应变曲线上直线段的斜率,对同一岩石在极限弹性范围内接近常数,反映的是岩石在弹性变形范围内的平均弹性模量,是最常用的变形参数。

4. 2割线模量(变形模量)

应力应变曲线上任意一点与原点的连线的斜率,工程勘察通常取抗压强度50%处的点来计算,也叫割线弹性模量。

4. 3泊松比

应力应变曲线上任意一点横向应变跟纵向应变的比值,对同一岩石在极限弹性范围内接近常数,工程勘察通常用抗压强度50%处的点来计算,反映的是岩石在弹性变形范围内的平均泊松比,这也是常用的变形参数。

4. 4初始模量

应力应变曲线在原点处的切线的斜率。

4. 5切线模量

应力应变曲线上任意一点的切线的斜率。

5岩石变形试验的改进

在普通柔性试验机上做岩石压缩试验时,绝大多数试件破坏时突然崩溃、碎块四射,只能测得峰值前的应力一应变曲线,无法记录下峰值后的情况,其根本原因是试验机的刚度不够大,为了获得包括峰值后变形在内的全过程应力应变曲线,就需要提高试验机的刚度,同时降低岩石试件的刚度。这可从以下四个方面来改进:

1架构的截面积并减小其长度;2增加液压柱的截面积并减小其长度;3减小岩石试件的截面积并增加其长度;4增加伺服控制系统,控制岩石变形速度恒定。

6结语

综上所述,岩石的变形特性虽然很复杂,但在实际工程中,建筑物作用于岩石的应力远低于单轴极限抗压强度,岩石所处变形多为弹性变形状态,因此可在一定程度上将岩石看作准弹性体,用弹性模量来表不其变形特征,一般只需测定抗压强度50%处的弹性模量和泊松比就可以了。另外在弹性极限压力之内单轴压缩变形和三轴压缩变形试验结果参数值基本接近,而单轴压缩试验更简单易行,故一般采用单轴压缩试验来测定岩石的变形指标。

岩石力学领域的顶级期刊

1、结构工程、防灾减灾及防护工程、现代结构理论学科

2、岩土工程学科

3、桥梁与隧道工程学科

4、土木工程建造与管理学科

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土木工程顶级期刊排名:

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《岩土工程学报》于1979年创刊,主要刊登土力学和岩石力学领域中能代表我国理论和实践水平 的论文、报告、实录等。被中国学术期刊文摘、中国科学引文数据库、中国科技论文统计与分析数据库等收录,被美国工程索引(Ei Page One)等海外文摘收录。已加入中国学术期刊光盘版及中国期刊网。获国家自然科学基础性高科技学术期刊经费资助。

《建筑结构学报》是由中国科学技术协会主管,中国建筑学会主办的学术性刊物,创刊于1980年,2010年起为月刊,大16开,112页,至2010年已出版了31卷。

宗旨在报道和交流建筑结构领域中代表我国学术水平的最新研究成果,反映本学科发展最新动态和趋势,推动国内外的学术交流,主要刊登建筑结构、抗震防振、地基基础等学科的基础理论研究、应用研究和科学实验技术的学术论文,研究报告及最新进展动态,为我国建筑科学技术研究的发展服务。

岩石力学领域中科院一区期刊

《城市建设》、《建筑与文化》、《建筑》、《建筑知识》等等

相对来说 ,两者中《岩石力学与工程学报》更好一些哦, 但这个领域更好的是综合性的《岩石学报》,属于SCI收录。 应该是:《岩石力学与工程学报》属于EI收录Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering学报是中国岩石力学与工程学会主办的国内物理力学与工程类影响因子最高的国家矿业工程、建筑科学与水利工程类核心期刊;2006~今为月刊,为中文核心期刊,现被EI和国内外较多收录机构收录。本刊收录在: 中文核心期刊要目总览(2011年版) 提示: 排序:建筑科学类 - 第1位 《岩土工程学报》也属于EI收录是由中国科学技术协会主管,由中国水利学会、中国土木工程学会、中国力学学会、中国建筑学会、中国水力发电工程学会、中国振动工程学会六个全国性学会联合主办的学术性科技期刊。《岩土工程学报》创办于1979年,在江苏南京登记,由南京水利科学研究院承办《岩土工程学报》已是我国岩土工程领域中具有重要影响的学术期刊,是岩土工程理论和实践的重要论坛,是我国从事水利、建筑和交通事业的勘测、设计、施工、研究和教学人员发表学术观点、交流实践经验的重要园地。《岩土工程学报》为我国培养了一大批水利、建筑和交通事业战线上岩土工程学科的带头人,为我国的基础性工程设施建设事业,特别是水利工程建设事业做出了贡献。本刊收录在: 中文核心期刊要目总览(2011年版) 提示: 排序:建筑科学类 - 第2位

《岩石力学与工程学报》和《岩土工程学报》(包括《岩土力学》)是岩土界的3大王牌期刊。据我投稿经验:录用难易程度《岩土力学》<《岩石力学与工程学报》<《岩土工程学报》;《岩土工程学报》是本行业最权威的学报。

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压力对岩石导电性的影响研究论文

近些年来,随着地球科学的进展,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。这是因为固体地球物理学研究的结果告诉我们,大陆岩石圈的导电性除了与它的物质成分有关以外,还取决于许多因素,如大陆岩石圈内部的结构、构造、温度、压力、以及物质成分的物理状态等等。因此,有关大陆岩石圈导电性的研究有可能为当前地球科学各领域的进展提供重要的物理依据,其涉及的范围,从地壳运动过程及其动力学机制、地球层圈相互作用对全球变化的影响、以及地球演化理论等重大科学命题,到地质灾害、环境变迁、矿床成因研究,油气、矿产和水资源评价等等与人们社会生活密切相关的地学研究方向。

人们早已认识到,随着深度增大,地球内部的温度和压力都将随之增大,因此,地壳和上地幔中干燥岩石变得更具导电性。研究结果表明,压力对大陆地壳深部和上地幔顶部岩石导电性的影响小于温度的影响;这主要是因为温度升高引起地壳深部及上地幔顶部岩石发生化学反应,使造岩矿物中的化学束缚水析出,从而降低岩石的电阻率。在正常状况下,岩石圈的电阻率与温度有极为密切的关系(图6.1),其电性结构特征主要取决于地下热状态。

对于前寒武纪稳定地台区,地下热流密度约40~45 m W/m2,其地温随深度增大而缓慢上升,并逐渐趋于稳定,但岩石圈内各个深度的地温始终低于对应深度上岩石的“熔点”。因此,在“冷”的地台区,随深度增大,岩石圈的电阻率呈线性下降趋势(图6.2),不大可能出现局部熔融的“软流圈”。

然而,对于年轻的火山岛弧区和构造活动区,地下热状态与稳定地台区有很大差别,其地下热流密度可能等于或大于90 m W/m2,相应的地温分布随深度增大上升较快,在大约70~200km的深度范围内,地温超出该深度范围岩石的“熔点”,因而有可能存在上地幔局部熔融体(л·л·万扬,2001)。这结果使“热”的构造活动区的岩石圈电阻率明显低于“冷”的地台区岩石圈电阻率;在70km深度以下,岩石圈电阻率急剧下降,于70~200km深度范围内出现极小;当深度大于200km时,岩石圈电阻率回升,并趋于稳定地台区同一深度的电阻率(图6.2),这显然说明在200km深度以下,上地幔范围内地温分布规律趋于一致,基本不受岩石圈尺度的地质构造运动的影响。但恰恰相反,软流圈、上地幔盖层,以致整个地壳的电性结构特征在很大程度上受到地质构造因素的制约,尤其是岩石圈尺度的构造运动有更明显的控制作用。

关于大陆岩石圈导电性的这些认识主要来源于两方面研究数据,一方面是岩石导电性的高温、高压实验室测量数据;另一方面则是岩石圈电性结构的野外实际探测结果,即宽频带大地电磁测深的结果。

图6.1 超基性岩的电阻率与温度的关系

(据л·л·万扬,2001)

1—c.c.列伊和M.r.曼扬的数据;2—不同研究者实验结果的范围

图6.2 对于3种不同热流量密度得出的大陆电阻率模型

(据л·л·万扬,2001)

地层条件举雹下岩石电学性质与常温常压下有很大差别,因此必须了解温度和压力对电阻率的影响。因为储集岩石的导电作用是通过孔隙液体中的离子在电场作用下的定向移动而实现的,而温度升高使离子的移动速度加快,因而增强岩石的导电能力;而压力的增大使岩石的导电通道被压缩,降低导电能力。总的来说,温度的影响更大一些。

在一定范围内,温度对岩石导电性的影响与矿化度的影响关系一致,因为温度升高使导电离子的运动速度加快,与溶液中离子数目增多(即矿化度升高)具有一定的等效作用,都能使其导电能力增强。从图4-4a和图4-4b可以看出,电阻率随温度变化关系为非线性,而电导率与温度近似线性关系。

图4-4 岩石电阻率和电导率随温度变化规律

岩石受压发生形变,会压缩岩石中的孔隙空间,并改变孔隙通道的形状,使其弯曲度增加。所以,随着压力的增加,岩石电阻率增猜答拍大,地层因素F也就增大。如图4-5、图4-6所示。

图4-5 岩石电导率随压力变化的例子(引自Freund,1987)

从这两幅图可以看出,电导率与压力的关系,以及电导率与压力穗羡于压力的关系都是非线性的,而在取对数后,lgF与lgP的关系则近似为线性,或者说lgF与Pg近为线性。

图4-6 岩石地层因素与岩石承压的关系(引自Palmer et al.,1991)

Palmer和Pallet研究了取自北海和阿拉斯加的储集层岩石的地层因素与压力的关系,发现实际地层的地层因素在用400psi(相当于)压力下的地层因素F400归一化后,与压力的对数具有线性关系:

储层岩石物理学

对于图4-5中的例子,有

储层岩石物理学

利用指数关系式可得到

储层岩石物理学

式中压力的单位是psi。

工程力学的研究领域论文

要的话请联系我邮箱(点我可见)。13 【篇名】 偏微分方程组的对称群及其在弹性力学方程组中应用 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 张鸿庆. 朝鲁. 唐立民. 【刊名】 大连理工大学学报 1997年03期 编辑部Email 《中文核心期刊要目总览》来源期刊 “中国期刊方阵”入选期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊 【机构】 大连理工大学数学科学研究所. 大连理工大学工程力学研究所. 【关键词】 偏微分方程. 弹性力学. 对称群/不变向量场. 符号运算. 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 给出了非退化线性偏微分方程组及二次型泛函对称群的不变向量场的一般形式和一类特殊形式非线性偏微分方程组对称群的简化计算条件;利用以上结论及作者以往工作,借助符号运算语言MathematicaTM计算了平面弹性力学方程组一阶Lie-Bactlund对称群的不变向量场,以及应力函数对应的三维弹性力学方程组的Lie代数.为构造弹性力学方程组的一类广泛精确解及守恒律提供了必要的基础,并说明了结论对计算偏微分方程组对称群时的简化作用 【光盘号】 SCTC9706 14 【篇名】 力学中一类变系数微分方程可调参数模型解法 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 赵文福. 封营儒. 连星耀. 黎明安. 【刊名】 西安理工大学学报 1995年02期 编辑部Email CJFD收录期刊 【机构】 西安理工大学机械工程系. 【关键词】 可调参数. 变系数微分方程. 非均匀控制参数. 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 结合一种非均匀控制参数,提出了一种变系数微分方程的可调整参数模型解法,可以很方便地处理由于物理上、几何上的非均匀、非线性而导致数学上的变系数微分方程,应用这种模型可以用非常少的单元得到较满意的数值结果。 【光盘号】 SCTC9508 31 【篇名】 材料力学弯曲问题中集中量与分布量的统一处理 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 周锡勤. 张存道. 【刊名】 现代电力 1995年02期 编辑部Email CJFD收录期刊 【机构】 北京动力经济学院. 【关键词】 集中量. 分布量. 弯曲变形. 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 介绍了利用δ函数统一处理集中量与分布量的一般方法。着重讨论了这种方法在建立含集中量的杆件弯曲时的平衡微分方程的应用,从而推广了材料力学中杆件弯曲时的平衡微分方程。该方程更全面更精确地反映了杆件弯曲这一物理现象。作者把它称为梁弯曲时的广义平衡微分方程。 【光盘号】 SCTC95S5 38 【篇名】 双相材料空间中平片界面裂纹问题的超奇异积分-微分方程 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 乐金朝. 汤任基. 【刊名】 科学通报 1996年15期 编辑部Email 《中文核心期刊要目总览》来源期刊 “中国期刊方阵”入选期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊 【机构】 郑州工学院道路检测与CAE技术研究中心. 上海交通大学工程力学系 郑州 450002 . 上海 200030. 【关键词】 双相材料. 平片界面裂纹. 超奇异积分-微分方程. 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 <正> 随着复合材料的广泛应用,界面断裂力学成为国际断裂界的前沿研究课题,该领域的研究工作引起了国内外力学家、金属物理学家及材料科学家的广泛关注,并取得了许多新进展。据作者所知,目前的工作主要是研究二维问题,由于数学和力学等方面的困难,三维界面断裂力学方面的研究工作报道较少。本文利用双相材料空间在集中力作用下的弹性力学基本解,使用边界元法,在有限部积分的意义下将任意形状的平片界面裂纹问题归结为一组以裂纹面上的位移间断为未知函数的超奇异积分-微分方程。此组方程对于进一步开展三维界面断裂力学问题的研究具有重要意义。 【光盘号】 SCTA96S4 39 【篇名】 常微分方程的不变式在量子力学中的应用 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 杨进. 【刊名】 大学物理 1998年08期 编辑部Email 《中文核心期刊要目总览》来源期刊 CJFD收录期刊 【机构】 成都气象学院基础科学系. 【关键词】 常微分方程. 不变式. 库仑场. 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 利用常微分方程的不变式,非常方便地求解了一些量子力学问题. 【光盘号】 SCTA9809 40 【篇名】 保守力系的变形拉格朗日方程及其应用 CAJ原文下载 PDF原文下载 【作者】 梁志强. 【刊名】 泰安师专学报 2000年06期 编辑部Email CJFD收录期刊 【机构】 泰安师专物理系!山东泰安271000. 【关键词】 Lagrandge方程. 轨道微分方程. 轨道方程. 【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献 【摘要】 从保守力系的拉格朗日方程出发 ,导出一种用于求解保守系统轨道微分方程的变形拉格朗日方程。并将其应用于有心力问题及抛体问题 ,导出了有心力问题的轨道微分方程Binet公式及抛体轨道方程。保守力系的变形拉格朗日方程提供了求解运动物体轨道方程的新方法 ,同时也丰富了分析力学的教学内容。 【光盘号】 SOCI0105

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力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。下文是我为大家整理的关于物理学力学论文的范文,欢迎大家阅读参考!

浅析物理力学的产生及其发展

摘 要:物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科。研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上。本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础。

关键词:物理力学;产生;发展

一、物理力学发展需要解决的问题分析

在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题。物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础。关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等。为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值。

在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的。而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值。我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法。

针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子。物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的。这时,对于宏观物态的参数已经不适用了。因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述。像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解。

在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展。其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解。另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量。虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步。

还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究。对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因。分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象。在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述。因此,这也是一个远离平衡的问题。

二、新技术不断推动物理力学的发展

物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段。自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题。我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果。

人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件。纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步。1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究。1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展。近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展。上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展。其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段。另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等。新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件。

本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨。通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中。只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展。

参考文献:

[1]范继美.理论力学与普通物理力学的关系[J].云南师范大学学报(自然科学版),2009,(02).

[2]钱学森.从原子分子物理出发,经由物理力学的思路和方法搞发明创造[J].原子与分子物理学报,2007,(02).

[3]干洪.力学学科的发展现状与21世纪展望[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2001,(02)。

[4]陈卫平.现代力学发展趋势及研究课题[J].台州师专学报,2007,(06).

浅析力学在机械中的应用

[摘 要]力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。本文立足于力学,简要论述了力学的内涵及其发展历程,并对力学在机械中的应用进行了较为深入的探讨与分析。

[关键词]力学 弹性力学 断裂力学 工程力学 机械

力学是力与运动的科学,它的研究对象主要是物质的宏观机械运动,它既是一门基础科学,又是一门应用众多且广泛的科学。力学与天文学和微积分学几乎同时诞生,在经典物理的发展中起关键作用,推动了地球科学的发展进步,如大气物理、海洋科学等,同时力学也在机械中起着越来越重要的作用,且应用广泛。

一、力学

力学是一门独立的基础学科,主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系,可粗分为静力学、运动学和动力学三部分。

力学的发展历史悠久,古希腊时代力学附属于自然哲学,后来成为物理学的一个大分支,1687年,牛顿三大定律的提出标志着力学作为一门独立的学科开始形成。此后,随着资本主义生产的发展,到18世纪末,以动力学和运动学为主要特征的经典力学日益完善。19世纪,大机器生产促进了力学在工程技术和应用方面的发展,推动了结构力学、弹性固体力学和流体力学等主要分支的建立。19世纪末,力学已是一门相当发展并自成体系的独立学科。

二、力学在机械中的应用

力学在机械中的应用广泛,其典型应用主要有以下几种:

1.弹性力学在机械设计中的应用

弹性力学也称弹性理论,是固体力学的重要分支,主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移,从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。机械运动当中,许多机械运转速度较高、承载很大,机械的弹性变形对系统的影响不容忽视,必须将机械系统按弹性系统进行分析和设计。由此可见,弹性力学在机械设计中应用广泛。一般情况下,弹性力学在凸轮机构设计、齿轮机构设计、轴设计中应用较为广泛。

齿轮机构在设计时运用了弹性力学的知识,渐开线作为齿廓曲线存在诸多优点,但用弹性力学知识加以分析便可得出它存在的一些固有缺陷,即当两齿轮啮合传动时,根据弹性力学中的赫兹公式分析可得,在其它条件相同的情况下,要想降低两齿轮在接触处的最大接触力,就必须增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,对于渐开线齿轮传动来说,由于要增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,就需要增大齿轮机构的尺寸,而两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径增大的范围是有限的,所以难以进一步达到齿轮机构尺寸小、而承载能力大幅度提高的目的。同时,弹性力学在轴设计中也有众多应用。为避免共振现象,对高转速的轴,如汽轮机主轴、发动机曲轴等设计时振动计算尤其重要,此时必须运用弹性力学知识。

2.断裂力学在机械工程中的应用

断裂力学,是固体力学的一门新分支,主要研究含裂纹构件的强度与寿命,是结构损伤容限设计的理论基础。断裂力学主要可分为线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类,前者适用于裂纹尖端附近小范围屈服的情况;而后者适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。断裂力学发展迅速,在机械工程中应用广泛,并占据重要地位。断裂力学在机械工程中的有效应用,不仅可以提高机械的性能与功效,更能防止工程设备发生灾难性的断裂事故,以确保机械、设备的安全可靠与良好运行。

首先,我国在采用断裂力学方法制订结构缺陷评定标准及安全设计规范方面已取得了较好的成绩,如压力容器、小型但用量大的液化石油气钢瓶及汽轮一发电机组等。

其次,概率断裂力学在可靠性设计中应用较多。概率断裂力学在可靠性设计中的广泛应用推动了可靠性设计的快速发展。运用参量的分布及安全余度来反映常规设计中不能准确反映的客观实际和常规设计安全评定中用安全系数不能准确反映的真实安全性。由于安全余度考虑了应力和强度的二阶矩,较好地反映了结构可靠度的实质,既考虑了变异特性又考虑了平均值,因而与失效分布有较直接的关系,使安全设计更可靠。国外已较完整地应用于飞机结构,如概率损伤容限分析、飞机结构可靠性和事故分析、飞机结构的耐久性分析等方面。我国在这方面开展的典型性研究则是海洋石油平台导管架焊接管节点的疲劳强度分析。

再者,可用断裂力学方法进行机械产品的失效分析。失效分析是指事故或故障发生后所进行的检侧和分析,目的在于找到失效的部位、失效原因和机理,从而掌握产品应当改进的方向及修复的方法,防止同类问题再次发生,以推进技术不断前进。因此,失效分析技术受到了社会各界的重视。断裂力学在机械产品失效分析中具有着重要作用。机械产品的主要失效模式有: 断裂、蠕变、疲劳、腐蚀、磨损及热损伤等,它们都可以借助断裂力学方法及断裂分析技术予以解决,断裂力学方法是失效分析的有力工具。

最后,运用断裂力学可以指导改进工艺及合理选材,如模具、焊接工艺等方面,可以减少工人的劳动量。

3.工程力学在机械修理中的应用

工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科,工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。处理机械工程出现的大量破坏问题,绝大多数是根据力学方面的知识作出判断和分析的。例如,汽车修理中汽车零部件的破坏分析与修理也是如此,其中,判断汽车半轴套管断裂的原因与确定修复方案等,全部流程无一不体现着工程力学知识在汽修中的应用。

三、结语

当今社会,科学技术迅猛发展,作为一门基础学科,力学也一定会得到进一步的发展与进步,且在机械中获得更广更深的应用。

参考文献

[1]林同骥,浦群.现代力学的发展[J].力学进展,1990,(1).

[2]李彦军.工程力学在汽修中的应用与对策[J].科技向导,2012,(32).

[3]侯岩滨.弹性力学在机械设计中的应用[J].辽宁师专学报,2005,(1).

[4]吴清可,刘元杰,张毓槐.断裂力学在机械工程中的应用[J].机械强度,1988,(6).

一、 热能与动力工程示范性专业理论与实践项目的意义1.能源及环境是目前世界各国头等重大的社会问题。我国现有能源利用效率和环境保护存在着很多问题。实现能源、经济、环境的可持续发展是我国面临的重要选择。如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类专业人才,是每个大学相关专业以及每位从事能源类专业教育工作者需要解决的重要问题。 2。钢铁工业的快速发展,使能源资源和环境面临着重大压力。使能源消耗和冶金技术进步相协调,是在发展中首要解决的重点问题之一。因此适用于我国钢铁工业快速发展的高质量的热能与动力工程专业人才培养尤为重要。本专业在我国高等教育和国家经济建设中的重要地位。 3.热能与动力工程专业涉及到传统工业,同时使环境科学、生命科学、信息科学、材料科学等相融合,相交叉,相渗透,揭示了专业交叉的优势,也突出了特色和创新。能源和资源的开发转化,利用水平和应用技术与本专业发展息息相关。建设好热能与动力工程专业,是我们的一项重要任务。 4.在我省高校中,除东北大学、大连理工大学外,我校热能与动力工程专业具有较长办学历史。在专业建设过程中,得到热能院、东大、北科大及鞍钢等企业的支持和协助。本专业的发展迅速,在省内有很好的学术声誉。本专业具有年龄结构合理的师资队伍;具有热能工程、动力工程、制冷与低温技术及热工测量及自动化4个专业方向,面向能源资源和环境发展的现代化工业建设。 5.热能与动力工程专业是辽宁科大重点建设专业之一。该专业在教育部下发的教字(2000)10号文件的“关于公布国家管理的专业点名单的通知”中,被列入国家管理专业。在专业基础上,现有2个硕士点,研究方向不断拓宽,现有的冶金热工技术、系统节能、热工过程自动化、能源及环保工程、低温技术等方向引入本专业,使研究方向突出特色。6.热能与动力工程专业的特点:(1)专业与环境问题的密切相关性;(2)不同学科间的高度交叉性。(3)对国家政策法规及发展计划的依赖性。(4)基础知识的广泛适用性。(5)专业方向的对口性。示范性专业的理论和实践,对指导专业建设具有重要的意义。 随着热能与动力工程专业建设的不断深入和扩展,越加显示出本专业在我国高等教育和国家经济建设中的重要地位。热能与动力工程专业不仅涉及到传统工业,同时使环境科学、生命科学、信息科学、材料科学等相融合,相交叉,相渗透,揭示了专业交叉的优势,也突出了特色和创新,具有重要意义。热能与动力工程专业的发展和建设对人类社会进步和经济发展及人类的生活质量具有重要影响,能源和资源的开发转化,利用水平和应用技术与本专业发展息息相关。我国热能与动力工程专业发展水平不均,与国际先进国家相比,存在一定的差距,发展和建设好热能与动力工程专业,是我们面临的重要任务。我校地处全国工业大省的钢都,热能与动力工程专业在研究领域有广阔的应用基地和服务对象。面对辽宁重工业基地的振兴和大中国有企业的技术改造和技术创新,热能与动力工程专业发展建设也具有特殊的意义。因为本科涉及到冶金、机械、化工、轻工、航空、电子、能源、交通等各行业,在这些行业中。本专业的方向和领域对其发展起着重要的促进作用。在我省高校学科布局中,除东北大学、大连理工大学的热能与动力工程专业之外,在普通高校中,我校热能与动力工程专业,是具有较长办学历史的专业。在专业建设过程中,得到中钢集团鞍山热能研究院、东北大学、北京科技大学及鞍钢等企业的支持和协助。我校热能与动力工程专业的发展迅速,在省内得到了很好的学术声誉,并取得较大的成就。本学科具有年龄结构合理的师资队伍,形成以老带新,以中青年为主体的学术梯队队伍。本专业具有热能工程、动力工程、制冷与低温技术及热工测量及自动化4个专业方向,面向能源资源和环境发展的现代化工业建设。热能与动力工程专业是鞍山科大重点建设和新兴的特色专业之一。热能与动力工程专业在教育部下发的教字(2000)10号文件的“关于公布国家管理的专业点名单的通知”中,被列入国家管理专业。在热能与动力工程专业基础上,现有2个能源动力类硕士点,研究方向不断拓宽,现在除保留原有的冶金热工技术和热工数值模拟的研究方向外,还将系统节能、热工过程自动化、能源及环保工程、低温技术等方向引入本学科,使研究方向具有实际意义和理论价值。热能与动力工程的专业建设。近年来专业方向调整及招生规模的扩大,教学和科技水平也相应进一步提高。热能与动力工程专业在辽宁省地区和冶金行业具有较高的声誉,本学科专业的发展能极大的促进地方经济建设和行业及企业的科技进步。从促进社会发展和科技进步的角度看,热能与动力工程专业建设具有重要意义。本专业的建设具有教学科研和社会服务等功能,它的建设具有创新性和地域特色,能为我国经济建设起到促进作用。专业适应经济结构的调整、社会的全面进步和振兴老工业基地的需要,有利于促进先进生产力和先进文化的发展和建设新型国家的需求,能反映出专业的先进教育理念。二、热能与动力工程示范性专业理论与实践项目解决的关键问题 热能与动力工程专业示范性专业建设项目的提出和实践过程,针对专业建设过程中出现的专业方向、专业定位、专业特色、专业师资队伍和教学基本建设等普遍存在的共性问题,结合现行的示范性专业标准和建设实践,旨在理清思路明确方向,处理好各种矛盾,做好评建工作,切实落实专业建设。 热能与动力工程专业示范性专业建设项目的提出和实践过程,拟解决和协调下述关系:1. 热能与动力工程专业与环境问题间的密切相关性。 常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一,而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电,这会带来一系列严重的环境问题,比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。因此,对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制,实现其环境友好化,才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。2. 不同学科间的高度交叉性。能源动力学科的技术基础课程和专业课程涉及到多学科领域的知识,热能动力工程专业涉及到热学学科、力学学科、机械制造学科、自动控制及计算机学科和化学学科。为适应21世纪初我国能源学科发展的需要,应当在各专业课程的设置中,适当安排各个有关学科的知识。3.基础知识的广泛适用性。节能是我国能源发展战略的重要组成部分,关于节能的知识不仅能源动力学科的学生应当掌握,也是几乎所有工科学生应当掌握的内容。这就要求不仅要做好本学科专业人才的培养,而且也应当承担起向所有工程专业的学生进行节能技术教学的任务。4.专业方向的对口性。目前,我国的能源动力学科的不同专业方向服务于不同的工程技术领域,还多少带有产品专业的烙印。不仅在冷的方向与热的方向中,主导专业的工作机械与系统差别巨大(例如制冷机与发电厂),就是在同一个专业方向,例如热方向中,锅炉与气轮机就有很大的差别。因此对于旨在以零距离模式培养学生的专业与学校,密切关注当前经济发展以及行业发展的需要,使得学生能到对口的专业单位工作,及时充分发挥其专业特长,具有重要意义。急需解决以能源动力类宽口径专业人才培养与目前我国能源动力类大部分企业对专业人才的知识结构强调专门化要求之间的矛盾。三、热能与动力工程示范性专业理论与实践项目的特色与创新 热能与动力工程专业示范性专业理论与实践的研究的特色是基于热能与动力工程专业示范性专业理论与实践的研究教学改革实践,将本专业人才培养的定位和培养模式的理论相结合,通过调查研究、比较研究、综合研究和解析研究的方法,构造适合专业培养环境的和社会经济发展需求的新的培养模式人才培养体系和框架结构,找出专业建设的差距。 热能与动力工程专业的人才培养模式是以应用型人才培养为主。注重厚基础和宽口径结合重实践重创新。社会不同领域、不同分工对本专业人才有着不同的需求,国家需要多层次、多类型的人才培养规格和模式。具体情况形成我校集中冶金领域特色辐射全国各个行业领域。专业培养规格主要分“研究型”和“应用型”两大类。我校重点培养“应用型”人才,培养计划的学时分配适当向传授专门应用技术的专业课倾斜,实践教育环节注重培养学生用专业知识的能力。考虑学生在宽厚基础上的专业发展,我校热能与动力工程专业分成以冶金等工业生产为重点,以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向;以制氧动力机械和空调系统为主的制冷与低温技术方向;以电能转换机械工程为主的锅炉动力与流体机械方向;以热工测试调节和自动化控制为主的热工测试及自动化工程方向。这些专业方向突出了我校专业特色。按照专业规范要求在培养学生的素质方面要求思想素质、专业素质、文化素质、身心素质协调发展;在能力方面要求要有获取知识的能力、应用知识的能力、实践能力和创新能力齐备;在知识结构方面要求具有较好的工具性知识、人文社会科学知识、经济管理知识、自然科学知识、学科技术基础知识和专业知识。

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