工程力学课件(范文十四篇)

工程力学课件(范文十四篇)。

❈ 工程力学课件

许多人对力学认识不太清楚，力学其实就如数学，它就是解决工程问题的工具。关于华南理工大学的力学专业，较侧重道桥工程与建筑工程的结构分析和计算，注重培养学生解决与力学有关的工程技术问题多的理论分析能力和实验技能。

学生具有深厚的专业基础、良好的科技素养和娴熟的工程技能，特别擅长面对和解决大量复杂工程中的非标准的、无规范参考的技术与科学问题。

大一阶段开始以通识教育为主，开设高等数学、大学物理、政治、英语等，那时候还没感觉到专业知识的学习。高数这是大部分专业要学的，比较重要的就是高数和理论力学了，这两门没学好，下面不用学了。所以大一相对清闲一些，刚上大学，也会稍微放纵一下自己，但在学校怎样都是以学习为主要任务，娱乐也不能忘了考试。

大二就会稍微忙点，要学材料学、数值分析、Java语言、结构力学、弹性力学等专业课了，还有一些杂七杂八的课，有些课很难，计算复杂，或者根本就难理解，像弹性力学、材料力学等专业基础课，后面许多课的知识都是以这些课程为基础。

除了学习之外，当然得参加课外活动，如学院的各种体育比赛，虽然我很少参加。当然还有一些什么结构设计大赛、力学竞赛那些，我们都可以参加的。还有就是做些科研项目，跟老师做，可能会遇到很多问题，但会学到很多东西。

大三刚开始，就被塑性力学、计算力学两门课吓到了，这些课都是很抽象的，许多知识需要我们钻研。第二学期课程排的满满的，这又是一个炼狱般的过程。

进入大四后，每晚的时间一般均由学生自行支配，根据个人保研、读研、就业、出国深造的路向不同，进行不同的努力。

3学习本专业的能力提升

本专业对学生最突出的提升是科研能力。大一时我们班便已通过三个项目的申请，总计获得拟定方案、解决问题、总结问题的能力。

另外，作为工程力学专业为学生，首先应具备扎实的专业基础，主要包括两方面技能，分别为人工自行计算、工程软件使用(主要为Ansys)。这些都是要通过日常在学习中的勤奋苦练才能运用得游刃有余。

其次在具备扎实专业技能的基础上，在具备充足时间的条件下，应广泛涉猎相近专业的知识。因为工程力学专业既有工科性质也有理科性质，在学科课程上偏向理论方向，所以学生可根据个人以后发展的规划，自行选择修习偏实践应用方向的课程(如工民建、道路桥梁、地下结构等)，向着复合型学科人的方向发展也不失为一条好路。

三、专家提醒

工程力学与一般的工程学科和理论学科都是有区别的，它更偏重理论研究，在工程上已经成熟的技术不是它研究的对象;与一般的理论学科相比，它又偏重于工程实际，其主要目的是解决实际工程问题，介于理科和工科之间。喜爱理论研究和工程实际的学生均能在本学科找到自己的结合点。

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关于工程力学建模技术研究

一直以来，人们对建模方法学进行了大量的研究，具有代表性的是元建模技术和以功能为核心的产品建模技术，下面是小编搜集整理的一篇探究工程力学建模技术的论文范文，欢迎阅读借鉴。

【摘 要】工程力学建模技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术等有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，根据用户的项目需求，利用系统模型对已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护等活动的一门多学科的综合性技术，建模技术在制造生产中有着重要作用，本文就这一技术进行研究，以作技术交流。

【关键词】工程力学;建模技术;研究

近年来，随着计算机辅助技术不断的应用到机械设计当中，制造业传统的生产模式发生了翻天覆地的变化，其专业技术体系已经日趋形成。目前， 建模与仿真技术正向“数字化、虚拟化、网络化、智能化、集成化、协同化”为方向发展。我国建模技术尤其在复杂系统建模技术、智能系统建模技术和基于智能科学的建模技术、定性与定量组合的实体建模技术、复杂分布建模环境等方面取得了较大的进展。在建模与仿真支撑系统技术研发方面， 我国在实时仿真算法、各类系统的并行算法、视化算法与软件、分布仿真运行支撑平台、虚拟样机工程支撑平台、仿真网格等方面取得了一批高水平研究成果。相继研制和生产了多种型号的模拟计算机、混合模拟计算机及混合计算机系统、全数字并行仿真计算机，并正从局部、分散的研究向实用化、自动化、规范化、集成化发展。工程力学建模在我国现阶段的制造业中得到了广泛的应用，可以有效的缩短产品生命周期，提高产品的性能、多样化、高质量、人性化，很大程度上满足了现在多元化的竞争市场。加强对工程力学建模是我国制造业的一大重要任务，也是满足多元化市场增加竞争力的必然要求。

1.建模技术的基本原则

传统的优化技术需要工程设计人员将设计问题用数学方程的形式全面准确地描述，即确定设计变量、目标函数和约束函数， 因此要求设计人员不但要熟悉产品的设计， 还要掌握一定的优化理论和数值计算方法。对大多数的机械产品设计人员来说，做到这一点是很困难的。这在一定程度上影响了优化设计的应用。对于复杂机械产品来说，数学模型建立的好坏对优化设计成功与否起着决定性的作用。多学科产品建模的总体原则可分为：①支持产品的更新。无论是开发新产品，还是对老产品的改进，建模技术必须考虑到产品的更新设计，这就要求建立基于参数驱动的产品模型。②支持产品设计的进程。一般的设计进程包括功能设计、原理设计、详细设计和施工设计等多个阶段。在每个阶段都包括概念设计、详细设计、分析评价到重设计等一系列反复过程。建模就是要支持产品从整体设计到局部设计、从概念设计到详细设计的不断反复、迭代的进程。③支持产品模型转换的全过程。机械产品的多学科优化建模的最终目标是生成优化任务数学模型。产品模型是对产品物理结构的真实反映， 而计算机能对优化任务的数学模型进行寻优计算。全性能优化建模不仅要实现产品全系统和全性能的描述，还要根据不同的要求转换为不同的优化任务数学模型， 实现物理模型和数学模型的自动转变。

2.建模技术分析与处理间的相互关系

完美的设计已成为当今制造行业追求的关键问题，为了达到这一境界人们提出了多学科建模技术。多学科优化建模应综合考虑产品多方位的全系统结构和产品技术性、经济性和社会性等各方面性能的统一，以及全面考察从设计、制造、使用到回收整个产品的全生命周期过程。工程力学建模是后期计算的基础，所建立的模型既要保证后期的分析计算结果不失真，也要保证后期的分析计算能够在实际中可以实施，就要同时把握两个原则“可靠性”和“经济性”。建模技术研究的具体内容包括：功能方案、产品建模、优化规划、优化算法、寻优搜索和结果处理等。计算精度能够达到工程要求，它直接影响工程能否正常运行。以工作规范以及国家标准系列等为依据，保障力学分析计算的可靠性。可以把其中占主导作用的内容归纳为：初步建模、寻优搜索和耦合分析与处理三方面，它们构成了建模设计优化的主体，也是产品设计优化不同于传统优化的关键所在，而其它方面的内容则是该主体的延伸及支撑。这三方面的内容是相互依存、相互统一不可分割的，不同的建模方式导致了相关技术领域间不同耦合关系的产生，而不同的耦合关系又需要不同的搜索策略和方法，不同的搜索策略和方法又必须有合适的优化数学模型与之相匹配。

3.现代建模方法介绍

3.1元建模技术和产品建模技术

一直以来，人们对建模方法学进行了大量的研究，具有代表性的是元建模技术和以功能为核心的产品建模技术。基于产品物理本质的元建模技术，认为各种应用模型难以沟通的原因在于不同的领域所涉及的知识域不同，而现有的模型缺乏这些知识域之间的联系，因此无法进行信息的重用与共享。他们把产品中那些反映物理本质的信息如质量、力等属性作为信息元，用符号来描述不同抽象程度、不同粒度、不同近似度以及不同对应关系上各信息元之间的物理依赖关系，用由这些信息元及其依赖关系构成的元模型来建立起知识域之间的联系，最后通过定性推理从元模型中导出各应用分析模型，而各应用模型的变化也能通过元模型传播到其它应用模型。但建立基于物理本质的元模型需要开发人员对产品的各种物理规律有清楚的了解， 这在产品开发过程的初始阶段是十分困难的。用功能单元来描述产品既可以使设计人员避免从设计一开始就面临着对设计对象物理规律的抽象，又可以满足概念设计的需要。然而，多学科建模需要解决的任务是多方位的'，随着产品开发过程的推进“功能单元”描述需要不断深化。如何由基础的功能单元衍生出各种应用所需要的新的功能模型，保证多学科建模各阶段模型一致性、可扩充性、可集成性以及可重用性是各种建模方法所需解决的核心内容。

3.2现代网络协同建模技术

高水平建模工具开发平台是实施多学科建模技术的基础，它需要把计算机、网络、操作系统、分布式数据库和一些专用方法、工具集成起来，构建一个适应并行工作方式的计算机环境;把不同地点， 使用不同学科的多学科小组成员集成起来构建一个分布式协同建模平台，各个学科小组成员通过共享产品信息模型进行信息交互和协同设计。这种产品建模方式是基于网络、支持异地并行、协同及面向产品全生命周期的设计模式。这样各个研究机构或公司可以利用自己的学科或产品领域优势，按照标准创建自己的设计问题模型，并在网络上发布相应的设计模块。设计人员在面对一个复杂的设计问题时，不需要关注自己不了解的学科领域，只需在网络上寻找到相关的设计模块，然后将他们与自己创建的本地设计模块连接起来， 就可以形成一个集成设计系统。这不仅可以大大缩短产品的开发时间，降低产品开发成本，同时也可以使设计人员集中于自己关注的领域，从而更好地进行产品的创新设计。基于网络协同和UG NX 实现的框架平台是一种高水平的建模工具平台，它是并行、协同及分布式产品开发的模式与CAD 软件集成的具体体现。

4.结束语

综上所述，工程力学建模是一项根据产品设计基本原理，结合现代计算机技术，以市场需求的多元性与高性能产品为要求的先进技术。我们要加强对工程建模技术的研究，不断研发更多先进技术，以生产出更多人性化、高质量、绿色环保产品，更好的促进人们生活水平的提高以及国民经济的可持续发展。

❈ 工程力学课件

（ √   ）1、合力不一定比分力大。

（ √   ）2、二个力在同一坐标系上的投影完全相等，则这二个力不一定相等。

（ √   ）3、约束反力的方向一定与被约束体所限制的运动方向相反。

（ √   ）4、力平移，力在坐标轴上的投影不变。

（ ×   ）5、力偶在坐标轴上有投影。

（ ×   ）6、力沿作用线移动，力对点之矩不同。

（ ×   ）7、力平行于某轴，力在该轴上投影为零。

（  ×  ）8、合力一定比分力大。

（  ×  ）9、二个力在同一坐标系上的投影完全相等，则这二个力一定相等。

（ √   ）10、力的作用线通过矩心，力矩为零。

（  ×  ）11、力偶可以用一个合力来平衡。

（ √   ）12、力沿作用线移动，力对点之矩不变。

（ √   ）13、力垂直于某轴，力在该轴上投影为零。

（  ×  ）14、约束是限制物体运动的装置。

（ √  ）15、作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。

（ √   ）16、力矩与力偶矩的单位相同，常用的单位为牛·米，千牛·米等。

（  ×  ）17、只要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。

（ √    ）18、力的可传性原理只适用于刚体。

（ √    ）19、力矩的大小和转向与矩心位置有关，力偶矩的大小和转向与矩心位置无关。

（ ×   ）20、可动铰支座的约束反力有两个。

（ ×   ）21、力矩的大小与距心的位置无关。

（ ×   ）22、力偶对物体既产生转动效应，又产生移动效应。

（ ×   ）23、两物体间相互作用的力，总是大小相等、方向相反、沿同一直线，作用在同一物体上。

（ ×   ）24、作用在任何物体上的.力沿着作用线移动时，均不改变其作用效应。

（ ×   ）25、平面一般力系简化的结果是主矢和主矩，主矩的计算与简化中

心无关。

（ √   ）26、平面一般力系简化的结果是主矢和主矩，主矢的计算与简化中心无关。

（ √   ）27、作用在刚体上的力可以沿作用线移动，对刚体的作用效果不变。

（ ×   ）28、力偶在任一轴上投影为零，故写投影平衡方程时不必考虑力偶。

（ √   ）29、内力是由于外力作用构件内引起的附加力。

（ ×   ）30、简支梁在跨中受集中力P作用时，跨中的剪力一定最大。

（ √   ）31、弯矩使梁段上部受拉下部受压为负。

（ √   ）32、简支梁在跨中受集中力P作用时，跨中弯矩一定最大。

（ √   ）33、弯矩图应画在梁受拉一侧。

（  ×  ）34、当杆件受拉而伸长时，轴力背离截面，轴力取负号。

（  ×  ）35、用截面法求内力时，同一截面上的内力，由于所取对象不同，得到的内力大小和正负号也不相同。

（  ×  ）36、梁支座处的弯矩必为零。

（ √   ）37、纯弯曲与剪切弯曲的区别在于梁内是否有剪力。

（ ×   ）38、二力杆一定是直杆。

（ √    ）39、梁上加个集中力偶作用，对剪力图的形状无影响。

（ ×   ）40、悬臂梁或外伸梁的自由端处，弯矩必为零。

（ ×   ）41、弯矩图上的极值，就是梁内最大的弯矩。

（ √    ）42、有集中力作用处，剪力图有突变，弯矩图有尖点。

（ √    ）43、梁上任一截面的弯矩等于该截面任一侧所有外力对形心之矩的代数和。

（ √    ）44、桁架结构是指各杆两端都是铰相连接的结构。

（ √   ）45、平面图形的静矩与坐标系有关。

（ ×   ）46、弯矩越大梁的弯曲应力也一定越大。

（ √   ）47、平面弯曲时，所有的荷载作用在纵向对称面内，且各力的作用线垂直于轴线。

（ √   ）48、当剪力不为零时，离中性轴越远，弯曲剪应力的绝对值越小。

（  × ）50、内力越大应力一定越大。

（ √   ）51、脆性材料的抗压能力一般大于抗拉能力。

（ √   ）52、图形面积A与该图形形心到某轴坐标的乘积称对该轴的静矩。

（ √   ）53、图形对形心轴的静矩恒为零。

（ √   ）54、胡克定律表明，在弹性受力范围内，应力与应变成正比。

（ √   ）55、应力集中会严重降低脆性材料构件的承载能力。

（  ×  ）56、中性轴上正应力与剪应力均为零。

（ √  ）57、若截面对某轴的静矩为零，则该轴一定为形心轴。

（  ×  ）58、梁在负弯矩作用下，中性轴以上部分截面受压。

（ √   ）59、断面收缩率是衡量材料塑性的指标。

（ √   ）60、杆件受到的轴力F愈大，横截面不变时，正应力σ愈大。

（ √   ）61、在垂直于杆轴的外力作用下，杆件会产生弯曲变形。

（  ×  ）62、矩形截面梁不论平放还是立放，其承载能力是相同的。

（ √    ）63、塑性材料取屈服极限σS作为极限应力σ0。

（ ×   ）64、脆性材料取屈服极限σS作为极限应力σ0。

（ √    ）65、弹性模量E与材料有关。

（ √    ）66、只要平面有图形存在，该图形对某轴的惯性矩大于零。

（ ×   ）67、应力集中对构件强度的影响与组成构件的材料无关。

（ ×   ）68、在拉（压）杆中，轴力最大的截面一定是危险截面。

（ √    ）69、弯曲应力有正应力和剪应力之分。一般正应力由弯矩引起，剪应力由剪力引起。

（  ×  ）70、杆件两端受等值、反向、共线的一对力作用，杆件一定发生地是轴向拉（压）变形。

（  √  ）71、标准试件扎起常温、静载作用下测定的性能指标，作为材料测定力学性能指标。

（  √  ）72、当挤压面为圆柱形侧面时，挤压面的计算面积按该圆柱侧面的正投影面积算。

（  ×  ）73、由于空心轴的承载能力大且节省材料，所以工程实际中的传动轴多采用空心截面。

（   √ ）74、梁的横截面上作用有负值弯矩，其截面中性轴上侧各点受到压应力作用，下侧各点受到拉应力作用。

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在实验教学环节，首先让学生做好实验课前预习，根据每次实验的目的、实验要求、实验重点、难点以及容易忽视的问题，课程主讲教师要以任务书的形式下达给学生，引导学生去阅读教材和实验指导书。在实验课中采用提问的方式，由主讲教师和学生共同分析、讨论，最后经过学生自己动手操作，完成实验。实验过程中学生积极、主动参与实验设备的操作使用，愿动脑、动手的学生大大增加，在学生学习兴趣不断提高的同时，实验技能也得到了很大的提高。对提高学生的认识能力、动手能力、实践能力都是大有帮助的。让学生自己进行实验，主讲教师对实验内容的可行性进行审查，必要时给予一定的指导。同时，由于每位学生亲自操作实验，自然涉及的问题就多，向老师提出的问题的次数及问题的多样性显著增大，对老师的知识面要求增加，使老师主动加强知识的更新。

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本书是教育科学“十五”国家规划课题研究成果,根据“高等学校工科本科工程力学基本要求”编写而成,涵盖了理论力学和材料力学的主要内容。

本书共18章,包括静力学基础、平面汇交力系、力矩与平面力偶系、平面一般力系、重心和形心、内力和内力图、拉伸和压缩、扭转、弯曲、应力状态分析和强度理论、压杆的稳定性、点的`运动、刚体的基本运动、点的复合运动、刚体的平面运动、质点的运动微分方程、动力学普遍定理、动静法。本书在讲述某些概念和方法的同时,给出了相关的思考题,供课堂讨论之用。本书具有很强的教学适用性,有助于培养工程应用型人才。

本书可作为高等学校工科本科非机、非土类各专业中、少学时工程力学课程的教材,也可供高职高专与成人高校师生及有关工程技术人员参考。

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改革教学内容的同时，也要注意教学方法的改革，传统的教学方式是老师一人的独角戏，形式单调，内容枯燥，特别是力学这种理论性很强的学科，教授的结果往往是学生只会死记硬背，缺乏学习的主动性与创新精神，要想办法提高学生主动学习的积极性，发挥学生的内在潜力，培养学生对事物的综合认知能力。首先教师要依据教学计划，让学生在课前预习，在课堂上随机抽查学生对知识预习的情况，并在讲授本部分内容过程中对学生预习中出现的错误进行纠正，这样不仅活跃了课堂的气氛，还激发了学生学习的主动性，这种对话式的教学，能让师生形成互动关系，有利于学生成为学习的主动者，让学生从知识的接受者变成学习的研究者，教师不但要教给学生知识，还应该教给学生获取新知识、创造新成果的思维方式和思想方式，要使学生的思维活跃起来，求知欲强烈起来。

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工程力学是土木工程中一门重要的基础课，是后续专业课的必备知识，课程主要包括理论力学(静力学)和材料力学两部分内容，具有理论性强、概念多、内容抽象、教学内容繁杂的特点，学生感到枯燥无味月.很难与工程实际联系起来，容易产生厌学的情绪，对教学效果产生不利影响。而本课程又与很多后续课程密切相关，学习的好坏直接影响学生以后对专业课的学习，所以有必要对以往的教学进行适当改革，从而使学生由“厌学”变为“爱学”，进一步提高教学质量。为了实现高等教育从传授型向应用型的培养目标转变，教学改革势在必行。

❈ 工程力学课件

Dear sir/Madam：

Hello!I sincerely thank you, in the busy taking the time to read my cover letter.

I am a Civil Engineering Hohai University, Nanjing Institute of Engineering Mechanics Graduate Professional session will be graduating in June 2007 and would like to become South Africa Institute of survey and design one, would like to recommend their own.

Four years in undergraduate and graduate students sent a three-year period, the spirit of “hard work and plain living, seek truth from facts and strict requirements, the courage to explore the” motto of the strict demands on themselves, study hard, work conscientiously, outstanding performance, year after year scholarship, and actively participate in social practice. Systematic study of a wide range of expertise to engage in a lot of books, continually expand the knowledge and social experience and actively participate in production and research.

Myputer and a good standard of English.puter through theputer two countries can be skilled to use VB, VC, Fortran programming language, and the preparation of students and their many practical procedures; can skilled use of AutoCAD, ANSYS, Flac, Abaqus and other specialized software. English through the College English Test 4, the reading proficiency can bepared to industry data.

While studying at the school learning and life, so I know how to truth-seeking, innovation, unity, and is a career ahead of the first prerequisite. If fortunate enough to become a member of your organization, I will work diligently, get down to work, continuous learning in practice, give full play to their initiative and creativity to make every effort for the development.

Again, thank you for reading this letter and look forward to your early reply, thank you!

Business unitsthriving achievements!

Sincerely,

Salute!

届机电系大学生英文求职信、

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一、填空题(每空1分，共44分)

1. 作用 反作用

2. 主矢 F′=F=10kN 主矩m0(F)=5kN·m

3. x 垂直 不相交

4. 常量 拉伸 压缩

5. mA=7024× =401.4N·m mB=150.5N·m mC=250.86N·m

6. xA=0 YA=0 mA=Pa

7. 图(a)为一次静不定 图(b)为静定 图(c)为静定

8. 刚体 变形体 内效应

9. 主轴 形心主轴 主轴

10. QC=P MC=2Pa

11. 以外部分 变量 中性轴

12. EIy″=-RAx+12qx2 yA=0 yB=λ=

13. 互相垂直 均匀 互相平行

14. 弯曲变形 压、弯、扭变形 拉、弯、扭变形

15. 弹性 λ1

16.时间 时间 胡克

二、单项选择题(每小题1分，共16分)

1.A 2.B 3.D 4.D 5.B

6.B 7.B 8.C 9.B 10.B

11.B 12.B 13.B 14.D 15.D 16.A

三、计算题(每小题5分，共40分)

1.YA=G/2=1kN YB=1kN

xB=3.32kN

xA=3.32kN

2.θ=P/5=40kN Pbs=P/5=40kN

d≥ =19.1mm σbs=≤〔σbs〕=320

d≥15.63mm 取d=20mm

3.N1=15.1 N2=0.79P

N2=P/19.1

P=1214.3kN

σ钢=90MPa

4.RBX=0 RBy=35kN

RA=25kN

S1=-30kN S2=25.98kN≈26kN

5.

6.ε=5×10-4

σ=εE=5×10-4×2×105×106=100MPa

100×106

q=

=10.05KN/m

7.fBq=

fBRB=

fBq+fBRB=0

RB= qa

8.σ = MPa

σ1=81.23MPa, σ2=0, σ3=-1.23MPa

σr3=82.46MPa

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飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一。航空航天材料科学是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器的设计不断地向材料科学提出新的课题，推动航空航天材料科学向前发展；各种新材料的出现也给飞行器的设计提供新的可能性，极大地促进了航空航天技术的发展。

航空航天材料的进展取决于下列3个因素:①材料科学理论的新发现：例如，铝合金的时效强化理论导致硬铝合金的发展；高分子材料刚性分子链的定向排列理论导致高强度、高模量芳纶有机纤维的发展。②材料加工工艺的进展：例如，古老的铸、锻技术已发展成为定向凝固技术、精密锻压技术，从而使高性能的叶片材料得到实际应用；复合材料增强纤维铺层设计和工艺技术的发展，使它在不同的受力方向上具有最优特性，从而使复合材料具有“可设计性”，并为它的应用开拓了广阔的前景；热等静压技术、超细粉末制造技术等新型工艺技术的成就创造出具有崭新性能的一代新型航空航天材料和制件，如热等静压的粉末冶金涡轮盘、高效能陶瓷制件等。③材料性能测试与无损检测技术的进步：现代电子光学仪器已经可以观察到材料的分子结构；材料机械性能的测试装置已经可以模拟飞行器的载荷谱，而且无损检测技术也有了飞速的进步。材料性能测试与无损检测技术正在提供越来越多的、更为精细的信息，为飞行器的设计提供更接近于实际使用条件的材料性能数据，为生产提供保证产品质量的检测手段。一种新型航空航天材料只有在这三个方面都已经发展到成熟阶段，才有可能应用于飞行器上。因此，世界各国都把航空航天材料放在优先发展的地位。中国在50年代就创建了北京航空材料研究所和北京航天材料工艺研究所，从事航空航天材料的应用研究。

简况 18世纪60年代发生的欧洲工业革命使纺织工业、冶金工业、机器制造工业得到很大的发展，从而结束了人类只能利用自然材料向天空挑战的时代。1903年美国莱特兄弟制造出第一架装有活塞式航空发动机的飞机,当时使用的材料有木材(占47％),钢（占35％）和布（占18％）,飞机的飞行速度只有16公里/时。1906年德国冶金学家发明了可以时效强化的硬铝，使制造全金属结构的飞机成为可能。40年代出现的全金属结构飞机的承载能力已大大增加，飞行速度超过了600公里/时。在合金强化理论的基础上发展起来的一系列高温合金使得喷气式发动机的性能得以不断提高。50年代钛合金的研制成功和应用对克服机翼蒙皮的“热障”问题起了重大作用，飞机的性能大幅度提高,最大飞行速度达到了3倍音速。40年代初期出现的德国 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料烧蚀防热理论的出现以及烧蚀材料的研制成功，解决了弹道导弹弹头的再入防热问题。60年代以来,航空航天材料性能的不断提高,一些飞行器部件使用了更先进的复合材料，如碳纤维或硼纤维增强的环氧树脂基复合材料、金属基复合材料等，以减轻结构重量。返回型航天器和航天飞机在再入大气层时会遇到比弹道导弹弹头再入时间长得多的空气动力加热过程，但加热速度较慢，热流较小。采用抗氧化性能更好的碳-碳复合材料陶瓷隔热瓦等特殊材料可以解决防热问题。

分类 飞行器发展到80年代已成为机械加电子的高度一体化的产品。它要求使用品种繁多的、具有先进性能的结构材料和具有电、光、热和磁等多种性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用对象不同可分为飞机材料、航空发动机材料、火箭和导弹材料和航天器材料等；按材料的化学成分不同可分为金属与合金材料、有机非金属材料、无机非金属材料和复合材料。

材料应具备的条件 用航空航天材料制造的许多零件往往需要在超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀等极端条件下工作，有的则受到重量和容纳空间的限制，需要以最小的体积和质量发挥在通常情况下等效的功能，有的需要在大气层中或外层空间长期运行，不可能停机检查或更换零件，因而要有极高的可靠性和质量保证。不同的工作环境要求航空航天材料具有不同的特性。

高的比强度和比刚度 对飞行器材料的基本要求是：材质轻、强度高、刚度好。减轻飞行器本身的结构重量就意味着增加运载能力，提高机动性能，加大飞行距离或射程，减少燃油或推进剂的消耗。比强度和比刚度是衡量航空航天材料力学性能优劣的重要参数：

比强度＝/

比刚度＝/式中[kg2][kg2]为材料的强度，为材料的弹性模量，为材料的比重。

飞行器除了受静载荷的作用外还要经受由于起飞和降落、发动机振动、转动件的高速旋转、机动飞行和突风等因素产生的交变载荷，因此材料的疲劳性能也受到人们极大的重视。

优良的耐高低温性能 飞行器所经受的高温环境是空气动力加热、发动机燃气以及太空中太阳的辐照造成的。航空器要长时间在空气中飞行，有的飞行速度高达3倍音速,所使用的高温材料要具有良好的高温持久强度、蠕变强度、热疲劳强度，在空气和腐蚀介质中要有高的抗氧化性能和抗热腐蚀性能，并应具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。火箭发动机燃气温度可达3000[2oc]以上，喷射速度可达十余个马赫数，而且固体火箭燃气中还夹杂有固体粒子，弹道导弹头部在再入大气层时速度高达20个马赫数以上，温度高达上万摄氏度，有时还会受到粒子云的侵蚀，因此在航天技术领域中所涉及的高温环境往往同时包括高温高速气流和粒子的冲刷。在这种条件下需要利用材料所具有的熔解热、蒸发热、升华热、分解热、化合热以及高温粘性等物理性能来设计高温耐烧蚀材料和发冷却材料以满足高温环境的要求。太阳辐照会造成在外层空间运行的卫星和飞船表面温度的交变，一般采用温控涂层和隔热材料来解决。低温环境的形成来自大自然和低温推进剂。飞机在同温层以亚音速飞行时表面温度会降到-50[2oc]左右,极圈以内各地域的严冬会使机场环境温度下降到-40[2oc]以下。在这种环境下要求金属构件或橡胶轮胎不产生脆化现象。液体火箭使用液氧(沸点为-183[2oc])和液氢(沸点为-253[2oc])作推进剂，这为材料提出了更严峻的环境条件。部分金属材料和绝大多数高分子材料在这种条件下都会变脆。通过发展或选择合适的材料，如纯铝和铝合金、钛合金、低温钢、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和全氟聚醚等，才能解决超低温下结构承受载荷的能力和密封等问题。

耐老化和耐腐蚀 各种介质和大气环境对材料的作用表现为腐蚀和老化。航空航天材料接触的介质是飞机用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推进剂（如浓硝酸、四氧化二氮、肼类）和各种润滑剂、液压油等。其中多数对金属和非金属材料都有强烈的腐蚀作用或溶胀作用。在大气中受太阳的辐照、风雨的侵蚀、地下潮湿环境中长期贮存时产生的霉菌会加速高分子材料的老化过程。耐腐蚀性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料应该具备的良好特性。

适应空间环境 空间环境对材料的作用主要表现为高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射线辐照的影响。金属材料在高真空下互相接触时，由于表面被高真空环境所净化而加速了分子扩散过程，出现“冷焊”现象；非金属材料在高真空和宇宙射线辐照下会加速挥发和老化，有时这种现象会使光学镜头因挥发物沉积

而被污染，密封结构因老化而失效。航天材料一般是通过地面模拟试验来选择和发展的，以求适应于空间环境。

寿命和安全 为了减轻飞行器的结构重量，选取尽可能小的安全余量而达到绝对可靠的安全寿命，被认为是飞行器设计的奋斗目标。对于导弹或运载火箭等短时间一次使用的飞行器，人们力求把材料性能发挥到极限程度。为了充分利用材料强度并保证安全，对于金属材料已经使用“损伤容限设计原则”。这就要求材料不但具有高的比强度，而且还要有高的断裂韧性。在模拟使用的条件下测定出材料的裂纹起始寿命和裂纹的扩展速率等数据，并计算出允许的裂纹长度和相应的寿命，以此作为设计、生产和使用的重要依据。对于有机非金属材料则要求进行自然老化和人工加速老化试验，确定其寿命的保险期。复合材料的破损模式、寿命和安全也是一项重要的研究课题。

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关于软岩工程力学相关问题的探讨

软岩是指在工程力学作用下能够产生显著的变形的工程岩体，下面是小编搜集整理的一篇探究软岩工程力学问题的论文范文，供大家阅读参考。

　　摘要：随着人类社会的经济的发展，人类采矿活动不断深入，软岩也随之不断增加。因此所遇到的困难也越来越复杂多变。本文主要分析了软岩工程力学中的相关问题，以及简要的介绍了隧道大变形问题的处理方法和措施。

关键词：软岩;软岩工程;工程力学;措施

一，软岩工程力学

(一)软岩的概念

软岩工程是一个相对的概念，在不同的地区、不同的埋藏深度，都会使软岩工程所表现出来的特性发生不确定性的变化，甚至使软岩工程发生根本性的彻底变化。软岩是指在工程力学作用下能够产生显著的变形的工程岩体。软岩的特性主要表现在两个方面，―是一种工程岩体，二是具有显著塑性变形。

软岩是一种工程岩体，与建筑工程密切相关，没有工程作参考，就无软岩可谈。软岩的岩体在工程力学作用下均能产生显著得塑性变形。这种变形，部分是有利于工程岩体维护的，但是另外部分则是有害于工程岩体的维护，在没有显著变形作参考地前提下，也难以搞清楚什么是软岩。

在传统意义上，软岩是指存在于硬岩和土体之间的一种介质。例如，在我国大西北地区存在着大量的黄土窑洞，其工程介质是黄土，但它既没有支护，也没有显著的变形，因此不可能称之为软岩，只能将其称之为硬岩。因此软岩是一种特殊的工程介质。

事实上，目前国内外对硬岩、软岩和土之间尚且没有严格的区分界限。但是有一种标准可以明确区分其介质是属于硬岩、软岩还是土。硬岩和土的工程问题，均可以采用传统的力学方法来描述和解决，但是软岩的工程问题，是很难采用传统力学方法加以解决的。

(二)软岩的两个基本力学属性

软岩主要拥有两个基本的力学属性，一是软化临界荷载，二是软化临界深度。

随着科学技术的发展和应用水平的不断提高，特别是围压的增大，软岩所产生的塑性变形明显有所增加，这使得在低应力水平作用下表现为硬岩特性的岩石，在提高了应力水平的前提下会显示出了明显的塑性变形。对于已经给定的工程软岩，均由弹性变形为主的工程状态向以塑性变形为主的工程状态转化的临界点，将其称之为软化的突变点，而与之相对应的应力水平称之为软化临界荷载。

软化临界深度与软化临界荷载也是交相对应的，岩石亦存在着一个软化临界深度。对已经给定的矿区，其中软化临界深度也是一个客观的变量。

(三)软岩工程的分类

软岩的变形和流动型式对于软岩支护作用及其优化作用具有极其重要的影响意义。因此，软岩工程的分类主要依据它的变形流动型式，软岩工程的分类主要包括以下几个方面：一是连续变形型软岩，二是不连续流动型软岩，三是复合型软岩。其中连续变形型软岩又可以分为塑变形型软岩和流变性软岩，而不连续流动型软岩可以划分为松散流动型软岩和节理滑移型软岩。由此可见，软岩根据不同的标准可以分为很多种类。

二、软岩工程力学在应用中存在的主要问题

(一)特殊的时间效应问题

软岩工程力学的方法和传统的固体力学方法，在变形以及时间因素的关系描述方面具有很大的异同。软岩工程力学中应该考虑的变形是最多的，它不仅需要考虑传统固体力学中所研究的各种变形的分量，而且还有一些是软岩工程中所特有的。这些独特的变形分量与时间有密切关系的变形也是软岩大变形、大位移的根源。

(二)非光滑变形的问题

目前，大多数软岩工程存在着诸多的非光滑性变形的问题，对于如何解决这样的问题，不同的工程单位可能会采取不同的措施。但是大部分都会首先对软岩的岩体进行具体的分析处理，并且在此基础上针对不同的介质。采取各自相应的措施来解决。但是在做岩体的连续性概化之前，首先应该根据软岩岩体的具体情况，综合运用相应的措施和方法来进行概化，决对不能沿用传统的方式，只是采用固体力学的方式来衡量工程软岩。

(三)软岩的大变形问题

软岩的大变形问题主要是指，非线性力学问题，其中主要包括几何和物理非线性问题。在实际生活中出现的岩体工程力学问题是大变形问题，如采矿沉陷、软岩巷道的收帮等问题。显然，软岩工程力学目前一直沿用的还是弹塑性理论，虽然在应用过程中考虑了材料基本特性，但是严格意义上讲，却仍然是小的变形近似与理论。因此，软岩工程力学面临的状况是依靠弹塑性理论来企图解决软岩大变形的问题。

(四)工程岩体力学设计理论和设计方法问题

软岩工程的变形具有高度非线性的特点，工程的力学设计主要是采用非线性的大变形工程力学设计技术。在国内，目前研究岩体非线性力学问题的很多，但是最关键的一点就是对如何进行非线性力学设计的研究却少之又少，甚至根本没有这方面的研究。因此，到目前为止，工程岩体力学设计任然是依据小变形的力学参数设计方法。然而，对于那些大变形的软岩工程力学而言，只有采用塑性变形技术手段，其设计方法必须是依据非线性的大变形力学理论，否则可能会影响工程的整体质量。

三、软岩隧道大变形

(一)软岩大变形原因分析

1.地应力场对隧道变形的影响

隧道通过易变形的页岩，容易发生严重的流塑性变形，从而导致岩体被破坏。因此，高的应力是隧道发生大变形的重要条件，也是隧道大变形的诱因。

2.地下水对隧道变形的影响

地下水的存在和运动对隧道的影响至关重要，岩体颗粒由此会产生动力作用，由于水体对岩体会造成损伤，导致岩体的强度可能降低，岩体的孔隙率会增大。因此，地下水的发育是隧道发生大变形的内在因素，也是重要诱因之一。

3.围岩强度对隧道变形的影响

不同岩体的抗压强度是不相同的，在软岩上施工围岩变形程度的差异较大，根据岩体变形破坏的理论，当围岩压力超过岩体的抗压强度的时候，岩体将会发生强烈的变形和破坏。

4.初期支护对隧道变形的影响

通过对锚杆的监测和分析可以得知，锚杆如果没有被打入稳定岩体中形成可靠的.围岩加固圈，因此不能起到充分控制围岩流塑性变形的作用。

5.施工方法对隧道变形的影响

施工方法也对隧道的变形有着非常重要的影响。软岩变形除了与上述的四项因素有关之外，还与施工方法也是有非常重要的关系时。其中的影响因素有很多，主要可能有以下原因造成工期紧、现场管理复杂等，这些都直接影响到了软岩的变形。

(二)防治技术措施

1.施工方面

对于开挖后的软岩必须进行适当的应力释放作用，当应力释放到一定的程度时，就要及时采取有效的支护措施，要尽一切可能保证隧道结构的安全和可行。对于造成隧道大变形的原因，从施工角度可以从以下几个方面解决。

首先，减少对围岩的开挖和破坏。在建筑施工时要尽量减少诱发围岩变形的不利因素，控制围岩变形的恶性发展。对软弱围岩要进行支护，加固破碎的围岩，加固围岩的变形。保护隧道的安全。

其次，多重支护相结合使用。不仅要利用长锚杆，而且还要利用其它一些列可以加固软岩的工具，用以加固软岩的应力，防止软岩隧道出现故障等问题。

最后，在施工过程中采用短台阶开挖的方法。这样可以有效的减缓围岩变形的速率，使初期锚喷支护和钢架能够及早封闭成环，与围岩一起形成拱，控制软岩大变形。

2.设计方面

在隧道的施工过程中采用新技术新方法，有助于隧道的安全和加固操作。隧道的结构设计理念主要是“先柔后刚，以柔克刚”。也就是指隧道开挖后首先设置柔性支护，允许软弱围岩有一定的变形，充分发挥围岩的自承的作用，使围岩和初期支护的组合体共同承受围岩荷载和变形，隧道在设计中主要贯彻以下的设计方针：

―是，优化洞型，选择合理断面;

二是，措施得当，控制变形;

三是，先柔后刚，以柔克刚;

四是，预留变形，谨防侵入净空;

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