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。簡而言之，通過對構(gòu)成凝聚態(tài)物質(zhì)電子、離子等運行形態(tài)、規(guī)律進行探索，充分認識物質(zhì)的物理性質(zhì)。隨著研究不斷深入，針對凝聚態(tài)物理學(xué)的研究已經(jīng)由初級層面朝著高級層面發(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，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)。隨著人類社會發(fā)展，自然資源和能源日益減少，對于材料概念的理解也發(fā)生了變化，因此材料是人類社會能夠接受、且經(jīng)濟性地創(chuàng)造有用器件的物質(zhì)，更加強調(diào)資源、環(huán)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(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。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(yōu)化和調(diào)整，使其在具體實踐中能夠更好地發(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(lǐng)域研究的重點。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。綜合來看，表面和界面的研究處于前沿地位，且每個關(guān)鍵問題的有效解決都能夠給相關(guān)領(lǐng)域帶來巨大的經(jīng)濟價值。

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、元級法理論等都是建立在粒子數(shù)無限大基礎(chǔ)之上。這些理論證明了銅、鋁具有導(dǎo)電性，為實踐生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今，運用能帶理論，能夠?qū)w的參量進行計算，并獲取準(zhǔn)確的結(jié)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(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(diào)的是未來新材料的發(fā)展和研究動向，即通過設(shè)計和控制材料在細節(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

理論與模型對材料科學(xué)貢獻較大。計算物理學(xué)是材料科學(xué)家運用的主要工具，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，通過構(gòu)建模型能夠?qū)ξ锲返奈锢硇再|(zhì)等進行分析和了解。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)境下觀察到單個原子，因此可以說，沒有這些研究成果，材料科學(xué)就不能夠獲得更大的進步。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，但是隨著人類社會的發(fā)展，仍然面臨著很多疑難問題。如強關(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侖作用。就現(xiàn)有理論研究成果來看，處理固體電子系統(tǒng)時，需要適當(dāng)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(jié)論依舊不能夠掩蓋這一缺陷，且不能夠適用于實踐當(dāng)中?？梢姡娮又g的庫倫作用關(guān)聯(lián)重要性受到了廣泛關(guān)注。

通常來說，強關(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)。因此要想實現(xiàn)對電子具體狀態(tài)的有效判斷，研究人員需要從其他方面入手，分析各個元素之間的關(guān)系，然后對其形態(tài)進行排序，最后獲取到相應(yīng)的規(guī)則。值得關(guān)注的是，現(xiàn)階段，我們針對強關(guān)聯(lián)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(fù)雜結(jié)構(gòu)的氧化物尚未得到開發(fā)和研究，因此，可以將此作為未來全新的研究課題，并利用強關(guān)聯(lián)理論，進而實現(xiàn)對新材料的勘探和開發(fā)，為人類社會進一步發(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行分析。針對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)研究帶來了諸多發(fā)展契機。如激光拉曼光譜與XRD技術(shù)的有機整合，能夠幫助我們重新認識晶體結(jié)構(gòu)，進而為半導(dǎo)體的進一步探索提供相應(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，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。隨著社會進步，人們對技術(shù)將會提出更高要求。因此還應(yīng)加大對全新工藝的研究，與此同時，加大對現(xiàn)有工藝不足和缺陷的優(yōu)化和改正，進而為實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) 實驗教學(xué) 設(shè)計實驗 綜合實驗

《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,相對于其它專業(yè)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(xué)習(xí)和以后工程設(shè)計和工程實踐中最基本的理論根據(jù)之一,涉及眾多工程領(lǐng)域。學(xué)生通過學(xué)習(xí),了解和掌握材料力學(xué)研究方法,能運用材料力學(xué)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(xué)中,由于本門課程具有理論性強、概念知識多、內(nèi)容抽象、邏輯嚴密等特點,使教與學(xué)都頗具困難,因此,需要教學(xué)老師在教學(xué)實踐中不斷探索研究,提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)方法。材料力學(xué)的實驗教學(xué)能使學(xué)生學(xué)到的抽象理論知識與實際情況結(jié)合起來,有助于建立完整的材料力學(xué)知識體系,另外實驗教學(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)該重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。

一、材料力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)狀

1.實驗課內(nèi)容陳舊、單一

一般來說,材料力學(xué)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(xué)性能測試,包括拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎矩等主應(yīng)力的驗證性實驗,內(nèi)容形式固定,與工程實際情況聯(lián)系不強。在實驗中,學(xué)生都是按指定標(biāo)準(zhǔn)化程序?qū)嶒灢僮?實驗內(nèi)容設(shè)計上也沒有預(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.實驗條件不充足

隨著高校擴招政策實施,在校學(xué)生數(shù)量不斷增多,導(dǎo)致現(xiàn)有的儀器設(shè)備臺套數(shù)遠遠不能滿足現(xiàn)有學(xué)生人數(shù)的使用需求,而學(xué)校短期內(nèi)又無法投入大量的人力物力不斷擴張實驗室面積、實驗儀器數(shù)量。這樣,迫于現(xiàn)狀許多院校作出無奈選擇,以前學(xué)生三兩人一組做實驗,現(xiàn)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(shù)學(xué)生觀摩和記錄的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致了許多學(xué)生抄襲以及對實驗敷衍的心理。

二、材料力學(xué)綜合設(shè)計型實驗教學(xué)方法

1.引入綜合設(shè)計型實驗內(nèi)容

結(jié)合經(jīng)典材料力學(xué)實驗方法的基礎(chǔ)上,調(diào)整實驗內(nèi)容增加設(shè)計綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容,為學(xué)生提供寬松、開放的實驗環(huán)境,讓學(xué)生根據(jù)自己的意愿和能力靈活開展實驗。在實驗中,老師不設(shè)定具體實驗方法方式。開展實驗前,學(xué)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?zāi)康?、了解實驗室現(xiàn)有條件、自主查閱資料等,然后設(shè)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?qū)嶒炐≌撐摹?/p>

綜合設(shè)計型實驗要求老師始終以輔助的角色從旁指導(dǎo)學(xué)生實驗,在確定大致的實驗內(nèi)容、提供相應(yīng)實驗環(huán)境和保證學(xué)生實驗安全的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性。實驗對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)計自己的實驗方案。實驗的工具也不限于實驗室里的儀器設(shè)備,學(xué)生充分發(fā)揮所長,可以自主設(shè)計簡易儀器設(shè)備,可以采用計算機編程、數(shù)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(nèi)完成,讓學(xué)生有充分時間調(diào)研、討論和實驗,同時也可以達到分流學(xué)生充分利用實驗室資源的效果。

比如,學(xué)生要測量某種材料的力學(xué)性能,在完成資料調(diào)研和設(shè)計好實驗計劃書后,給老師檢查,經(jīng)過討論交流,確定方案可行。然后老師就組織學(xué)生講解和教會學(xué)生各種儀器設(shè)備的實驗原理、操作方法和注意事項,學(xué)習(xí)電子萬能試驗機、壓力試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機、材料力學(xué)試驗臺、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,了解電測法基本原理等,在學(xué)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(xué)方式,老師不再是主要的角色,學(xué)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(fā)現(xiàn)問題和解決問題。學(xué)生可以現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,及時掌握鞏固所學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.加大開放實驗、開放基金課題項目與課程實驗結(jié)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(nèi)容的開放、管理方式的開放,學(xué)生可利用課余時間來實驗室開展實驗,有利于學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng),能充分利用實驗室資源。開放性實驗室的開放程度應(yīng)結(jié)合院校自身條件,以學(xué)生為本,立足于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、和實際操作能力的,充分利用實驗室教學(xué)資源。我校為促進開放性實驗室建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)人才,設(shè)立了多種開放基金,鼓勵本科生進行課外科研活動,比如:“實驗室室開放基金項目”,“創(chuàng)新性實驗計劃”,其面向全校教學(xué)、科研實驗室,基金項目支持各實驗室提供的開放實驗教學(xué)課題和學(xué)生自擬的實驗課題,項目內(nèi)容要有一定的新意,對培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力要有推動作用。由于學(xué)校對實驗室建設(shè)的大力支持,使得學(xué)院在設(shè)計實驗項目、學(xué)生進行實驗在操作上變得可以更加靈活。學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排、結(jié)合自己的興趣來實驗室開展自己的實驗項目,優(yōu)秀的實驗項目還可以向?qū)W校實驗室開放基金管理處申請立項,獲得經(jīng)費支持。學(xué)生也可以參與教師的科研實驗,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,極大的推動我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制的建設(shè)。

三、總結(jié)

在教學(xué)中院校應(yīng)加強實驗環(huán)節(jié)的,為學(xué)生實驗搭建一個良好的服務(wù)平臺,讓學(xué)生在這個平臺上充分發(fā)揮自主能動性和創(chuàng)造性思維,讓學(xué)生通過材料力學(xué)的自主實驗,為專業(yè)基礎(chǔ)課打下堅實基礎(chǔ),有利于學(xué)生實踐能力提高,培養(yǎng)了獨立思考能力和團隊協(xié)作能力。

參考文獻:

[1]牟萍,謝曉梅,文寧.材料力學(xué)設(shè)計性實驗的設(shè)計與實現(xiàn)[J].實驗技術(shù)與管理, 2007,24(4).

[2] 夏祁寒.力學(xué)實驗教學(xué)改革對大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).科技信息,2008.

第3篇：材料力學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；雙語教學(xué)；課程改革與實踐；教學(xué)法

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)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(dǎo)高等院校開展雙語教學(xué)、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(yǎng)具有國際競爭力的高水平技術(shù)人才，發(fā)揮了積極的促進作用。比如，教育部在教高[2001]4號文《關(guān)于加強高等學(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)濟全球化和科技革命的挑戰(zhàn)，本科教育要創(chuàng)造條件，使用英語等外語進行公共課和專業(yè)課教學(xué)。雙語教學(xué)作為提高學(xué)生外語學(xué)習(xí)和教師外語教學(xué)水平的一種現(xiàn)實選擇，是指在學(xué)科領(lǐng)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(xué)活動，其明顯優(yōu)點在于可以將學(xué)生對外語知識和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)有機地進行結(jié)合，同時也為加快培養(yǎng)高校雙語教學(xué)的師資力量提供了戰(zhàn)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(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)生多達千人。從國內(nèi)和國際化層面來看，材料力學(xué)是一門徹底的國際性課程，世界各國所有高校的工科專業(yè)都在開設(shè)這門課，因為材料力學(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，只不過各國采用的課程教材和講授語言不同而已。在上述國內(nèi)和國際背景下，我們近年來對東南大學(xué)的材料力學(xué)課程進行了較為徹底的雙語教學(xué)研究和實踐，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，運用雙語和全英文實施作業(yè)布置和考核，制作了專門的雙語課程教學(xué)網(wǎng)站，實現(xiàn)了全部教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)化，并以我校部分專業(yè)為試點實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。幾年來，該課程的雙語教學(xué)研究成果和實踐有力地提高了我校本科學(xué)生的專業(yè)英語學(xué)習(xí)和應(yīng)用水平，幫助推動了東南大學(xué)的系列雙語教學(xué)改革與實踐活動，促進了東南大學(xué)的課程教學(xué)國際化水平建設(shè)。

一、材料力學(xué)教材和課程內(nèi)容體系

在對國外著名材料力學(xué)教材[1-3]與國內(nèi)高校所使用的主流中文材料力學(xué)教材[4-6]進行比對研究，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、簡明易懂，重視工程實際應(yīng)用，習(xí)題豐富，是一本十分優(yōu)秀的材料力學(xué)教材，符合國內(nèi)高校教材改革的主流方向。具體來講，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，強調(diào)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(yīng)用和解題技巧。作者Ferdinand Beer生前在里海大學(xué)長期從事一線教學(xué)工作，具有十分豐富的教學(xué)經(jīng)驗，其組織編寫的幾本基礎(chǔ)力學(xué)教材在工程教育領(lǐng)域處于絕對領(lǐng)先的地位。中英文教材的比對研究表明，各材料力學(xué)英文教材[1-3]均花費了較大篇幅介紹應(yīng)力和應(yīng)變張量及其坐標(biāo)變換，各應(yīng)力和應(yīng)變分量的符號規(guī)則與彈性力學(xué)中的相應(yīng)元素的符號規(guī)定是完全一致的，這一點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)的高度來進行材料力學(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，從而能夠為學(xué)生進入下一階段學(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)

在該課程的雙語教學(xué)實踐中，我們堅持以學(xué)生做為教學(xué)活動的主體，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)動態(tài)、狀況、進步和發(fā)展。教學(xué)不僅僅是教師的施教活動，更是學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，必須明確學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，從學(xué)生的角度來對教學(xué)活動的各個方面進行評價。②重視教學(xué)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(xué)地對待定量與定性、過程與結(jié)果的之間的辯證關(guān)系。③重視反思意識。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，而是取決于單位時間內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)收益。通過材料力學(xué)課程的雙語教學(xué)，我們基本實現(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，在此基礎(chǔ)上注重提高學(xué)生的專業(yè)英語能力；寓教于樂，教學(xué)互動，注重激發(fā)學(xué)生的專業(yè)和英語學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)兩者的有機融合；綜合運用講、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)展動態(tài)，注重拓展學(xué)生的專業(yè)國際化視野。

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)容所運用的所有途徑的總和，是特定的教學(xué)理念和教學(xué)價值觀的具體表現(xiàn)，又是實現(xiàn)特定教學(xué)目標(biāo)的具體實施手段，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。針對材料力學(xué)雙語課程的教學(xué)特點，我們在教學(xué)實踐過程中重點采用了以下幾種教學(xué)方法和手段。①普遍運用雙重語言模式進行教學(xué)，針對少數(shù)專業(yè)進行全英文教學(xué)試點：使用雙語的目的在于實現(xiàn)力學(xué)專業(yè)知識和英語語言知識的有機結(jié)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(xué)，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(nèi)容的推進，逐步提高英文的使用比率，最終實現(xiàn)全英文教學(xué)情境，循序漸進的提高學(xué)生的英語應(yīng)用能力。全英文或雙語課程教學(xué)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(xué)的輔助地位和功能，歸根結(jié)底，英語只是學(xué)生理解和掌握專業(yè)知識的重要工具，這主要是由英文的國際語言和多數(shù)先進學(xué)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(luò)、重點章節(jié)、章節(jié)重點和關(guān)鍵詞語的中文對應(yīng)注解，并特地編制了材料力學(xué)專業(yè)術(shù)語中英文對照表，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并逐漸向全英文轉(zhuǎn)變，以幫助學(xué)生在掌握專業(yè)英語的同時，切實掌握課程專業(yè)知識，不至于舍本逐末。我們的教學(xué)實踐表明，這些措施和手段對于激發(fā)學(xué)生對雙語課程的參與興趣、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)，實現(xiàn)教師學(xué)生雙邊互動的啟發(fā)式教學(xué)，做到知識的講授、問題的提問、思考的引導(dǎo)和討論的組織等幾個環(huán)節(jié)的契合?；谖覀兊慕虒W(xué)實踐經(jīng)驗，我們認為實現(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)的進度而運轉(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，處理好回顧與推進的關(guān)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(jié)所授內(nèi)容，以將學(xué)生引導(dǎo)到一個連貫的知識體系中來，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，處理好理論與實驗的關(guān)系，材料力學(xué)是理論性很強的學(xué)科，因此必須堅持理論的主導(dǎo)地位，適當(dāng)?shù)卣故緦嶒灲Y(jié)果，以增加學(xué)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(guān)系，注意點式提問、鏈?zhǔn)教釂?、對回答的追問、和自問自答相結(jié)合的多種方式，其目的是深化學(xué)生對于知識點的理解或者拓展知識點之間的關(guān)聯(lián)性；第五，處理好討論與點評的關(guān)系，正確引導(dǎo)學(xué)生就某一主題進行分組討論，并對各組的結(jié)論進行點評，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，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，對于圖表、公式和動畫，特別是對于較為繁瑣和復(fù)雜不利于通過板書表達的，通過事先制作，課堂講解可以節(jié)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(dǎo)過程，將講課推向?qū)W術(shù)報告的形式，毫無疑問是不利于學(xué)生對講授內(nèi)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(xué)名師的教學(xué)研究論著中，為了糾正這一問題，傳統(tǒng)板書法對多媒體PPT課件的補充作用就變得至關(guān)重要，并成為教學(xué)互動不可或缺的環(huán)節(jié)，教學(xué)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(huán)節(jié)，有意留有一定的跳躍，通過課堂板書推導(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)媒介的長處，教學(xué)效益明顯提高。④建立有效教學(xué)保障體系：實施雙語和全英文教學(xué)，對學(xué)生和教師雙方來說都是一個挑戰(zhàn)，要求學(xué)生具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)和英語水平，對教師而言，必須具備堅實的專業(yè)水平、豐富的教學(xué)經(jīng)驗、良好的普通英語口語聽力和專業(yè)英語水平，因此必須建立有效雙語教學(xué)的保障體系。實踐中，我們采用教師反思、總結(jié)完善、專家咨詢、學(xué)生民意調(diào)查和評教等手段，及時更正問題、總結(jié)經(jīng)驗、體驗頓悟并融入到課件講義和后續(xù)的教學(xué)過程中。

四、課程網(wǎng)站

自上世紀90年代中期以來，隨著我國高招規(guī)模的持續(xù)擴張，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)生之間的相處機會和時間，甚至使得課堂成了師生相處的唯一機會，對學(xué)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(xué)雙語教學(xué)改革的啟動之日，我們就著手創(chuàng)建了一個材料力學(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，網(wǎng)站主要包括課程描述、任課教師簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)課件、作業(yè)、補充材料、有用鏈接、課程聊天室、網(wǎng)絡(luò)提問平臺等模塊，教學(xué)實踐中，一切教學(xué)材料如課件、講義、課后作業(yè)等均通過網(wǎng)站平臺，通過課程聊天室和網(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(wǎng)站平臺，也可以直接回復(fù)郵件到網(wǎng)站平臺，教師答復(fù)既可以直接針對提問學(xué)生個人，也可以到平臺供所有學(xué)生共享，這一模式有效地借助當(dāng)今發(fā)達的因特網(wǎng)技術(shù)，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(tǒng)總結(jié)了近年來我們在東南大學(xué)開展材料力學(xué)課程雙語教學(xué)研究和實踐的心得和經(jīng)驗體會，在對國內(nèi)外主流材料力學(xué)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(xué)的教材，針對我校力學(xué)和土木交通等專業(yè)的基本特點確立了課程的模塊化教學(xué)內(nèi)容體系，對于少學(xué)時的課程則在此基礎(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)，并就新的時代背景下材料力學(xué)的教學(xué)方法和手段進行了深入研究，著重強調(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)雙語教學(xué)研究和實踐活動的經(jīng)驗總結(jié)能夠為兄弟院校的材料力學(xué)和其他課程的雙語教學(xué)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.

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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.

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

[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

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

1 力學(xué)課程的重要性與獨特性

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)系工程實際，實用性很強，是學(xué)生進入大學(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，計算結(jié)果比較復(fù)雜，常常導(dǎo)致學(xué)生對此課程產(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”，興趣也是進行積極思維活動，探索事物真諦的動力源泉。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，要采用板書和多媒體相結(jié)合的教學(xué)，使學(xué)生對力學(xué)的主題思想、總體內(nèi)容有一個清楚的了解，從而培養(yǎng)學(xué)生對力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。在教學(xué)過程中，要多講一些工程實例，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)對文本、聲音、圖形、圖像和動畫進行綜合處理，能夠創(chuàng)造出一個生動逼真的教學(xué)環(huán)境，為教師教學(xué)的順利實施提供良好的保障；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間，采用靈活的教學(xué)方法進行教學(xué)；一定程度上突破時間和空間的限制，充實直觀內(nèi)容，豐富感知材料，能夠較徹底地分解知識技能信息的復(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)換過程，充分傳達教學(xué)意圖，并可以通過計算機的豐富表現(xiàn)手段突出教學(xué)重點。

針對力學(xué)課程，建議采用多媒體與板書相結(jié)合的方式進行教學(xué)。針對重要的公式，用板書進行相應(yīng)的公司推導(dǎo)，帶領(lǐng)學(xué)生進行同步思考。即使學(xué)生以前相關(guān)的內(nèi)容忘記了，也能進行相應(yīng)的補充。針對具體概念，相關(guān)工程實例，可以采用多媒體的方式進行播放，向?qū)W生提供聲、像、圖、文等綜合性刺激信息。這樣學(xué)生不會感覺太抽象。相反會在大腦中針對具體的力學(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。這些例子會讓學(xué)生認識到這些大科學(xué)家的偉大，同時也感受到學(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，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(chǎn)生興趣的是文藝復(fù)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(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，也是近代實驗物理學(xué)的開拓者，被譽為“近代科學(xué)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(zhǔn)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(yīng)力”準(zhǔn)則。才與實驗結(jié)果一致。這個理論也稱為“Tresca準(zhǔn)則”，也就是材料力學(xué)上講到的第三強度理論。

在講述破壞準(zhǔn)則的發(fā)展歷史時，也可適當(dāng)增加一些歷史學(xué)者的簡介，比如達?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)計飛機的人。要強調(diào)我國學(xué)者在強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)被寫進教科書?？傊?，聽了這些力學(xué)史料，學(xué)生將會被故事所吸引，既增加了力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，又增強了民族自豪感。

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(xué)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(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)計過計算機；最早區(qū)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(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?！倍c歐拉同時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)》一書沒有一個圖形，全部是公式的推導(dǎo)。鑒于拉格朗日的學(xué)術(shù)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(xué)不是單向灌輸，而是對話、理解的過程、創(chuàng)新能力形成的過程，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踐互動式教學(xué)方法，比如講到材料力學(xué)均勻性假設(shè)時，可以這樣類比：體檢抽血5 ml化驗，化驗的結(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數(shù)?這樣會出現(xiàn)什么樣的反?，F(xiàn)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(xiàn)體積膨脹的反?，F(xiàn)象?？傊?。才用互動式教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生認識自然的能力，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

隨著城市化進程和產(chǎn)業(yè)升級的不斷推進，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。拆除爆破既要達到預(yù)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(huán)境安全[1]。目前，國內(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210米[2]。

本文基于彈塑性力學(xué)和有限元基本理論，針對一150m高聳鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪定向爆破拆除工程，對該煙囪爆破拆除的力學(xué)條件、煙囪爆破傾覆時間、煙囪爆破傾覆時的支座內(nèi)力以及煙囪爆破傾覆時的本構(gòu)關(guān)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(jié)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(cè)的煙囪支承筒壁底部炸開一個爆破缺口，破壞煙囪結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致整個結(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，進而使煙囪按預(yù)定方向傾倒。若煙囪爆破缺口長度過短，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，爆破時結(jié)構(gòu)不易發(fā)生破壞；若煙囪爆破缺口尺寸過長，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)生嚴重后果。因此煙囪爆破缺口尺寸對煙囪控制爆破拆除至關(guān)重要。

某電廠一個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(jié)構(gòu)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(jié)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(tǒng)一集成到結(jié)構(gòu)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(jié)單元。因此，論文針對該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(huán)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(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(zhì)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(yīng)力場分布圖。

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(zhì)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(zhì)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(xiàn)振動是因為爆破傾覆初期煙囪筒體出現(xiàn)晃動，圖7中煙囪頂部、質(zhì)心及缺口部位運動速度在5.8秒出現(xiàn)突變是因為煙囪爆破傾覆過程中爆破缺口發(fā)生閉合，圖7中煙囪頂部、質(zhì)心及缺口部位運動速度在5.8秒出現(xiàn)躍變是因為煙囪爆破傾覆觸地造成的。

5.結(jié)論

（1）采用數(shù)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(yīng)力、位移、煙囪傾覆時間和速度、煙囪爆破傾覆時的支座內(nèi)力等，可開展煙囪模擬爆破拆除實驗，以指導(dǎo)煙囪爆破拆除設(shè)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(jié)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(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)系符合實際；論文采用的材料塑性隨動硬化模型以及可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)果與理論計算結(jié)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(shù)值模擬結(jié)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(shù)值模擬所用材料參數(shù)與實際煙囪爆破傾覆過程材料力學(xué)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(shè)中拆除爆破安全管理的幾點做法[J].采礦技術(shù)，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(shù).工程爆破，2011.17（2）：53-55.

[3] 汪浩、鄭炳旭.拆除爆破綜合技術(shù)[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(shù)，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(shù)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(xué)論文范文

材料：華佗是我國歷史上的一位名醫(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、指出材料中所蘊含的唯物辯證法的哲學(xué)范疇并分析內(nèi)涵。（70分）

2、請理論聯(lián)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(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?，F(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?，F(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。華佗對癥下藥是透過頭痛發(fā)熱的現(xiàn)象，運用科學(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)系的特點是：因果聯(lián)系是有時間順序的聯(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，華佗運用科學(xué)的方法，發(fā)現(xiàn)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(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(yīng)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(xué)理論必須在實際運用中實現(xiàn)自身的價值。所以，具體問題具體分析應(yīng)在認識事物矛盾特殊性的基礎(chǔ)上真正解決矛盾。

華佗對癥下藥治頭痛發(fā)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(fā)；

第二，我們能夠通過現(xiàn)象認識事物的本質(zhì)，同時又要求人們透過現(xiàn)象看本質(zhì)，透過現(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，工作負荷，彈性形變，胡克定律

 

1.設(shè)計概況

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床和設(shè)備，但是隨著工藝的改進，設(shè)備的功能會隨之增加。。。根據(jù)生產(chǎn)的需要，設(shè)計一種沖壓的自動卸料裝置，包括在沖床正面設(shè)置與沖床同步運動的自動卸料機構(gòu)，自動卸料機構(gòu)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(xiàn)沖床沖壓自動卸料，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問題的關(guān)鍵，彈簧性能要求的求解過程。

1）、根據(jù)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(nèi)、外彈簧有效圈數(shù)：

5）、內(nèi)、外彈簧最小負荷：

6）、檢驗設(shè)計結(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，人們對工作環(huán)境的舒適性的要求也越來越高，在設(shè)備的設(shè)計和制造過程中，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者的工作強度。至此，在現(xiàn)今的設(shè)備設(shè)計制造過程中，人性化設(shè)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(xué)工業(yè)出版社，2004,4.

[2]王孝培著.適用沖壓技術(shù)手冊.機械工業(yè)出版社，2001,3.

[3]成大先著.機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，1999,8.

[4]蘇翼林編.材料力學(xué).高等教育出版社，1979,5.

[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、支座反力的計算公式，給出釜件應(yīng)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(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》只給出了雙支座對稱布置臥式容器的剪力、彎矩和應(yīng)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(guī)定》只給出了三支座臥式容器的設(shè)計和計算。本文從三彎矩方程出發(fā)結(jié)合臥式容器的特點，基于材料力學(xué)理論基礎(chǔ)，比照文[2，3]的推導(dǎo)過程，導(dǎo)出了相應(yīng)的彎矩和剪力計算公式，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化為受均布載荷的外伸梁，假設(shè)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(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(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(jié)構(gòu)設(shè)計時，為使其受力狀況較好，通常將支座設(shè)計成等距布置。即有l(wèi)1= 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(nèi)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(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)，并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

(9)

1.2

支座反力的計算

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(nèi)裝物料重量為：

并由對稱性得

(i=1，2，…，n-1)

1.3

梁內(nèi)剪力的計算

根據(jù)剪支梁的剪力計算公式可求出梁內(nèi)的剪力，如下：

（13)

求出A段以及1~n-1段的剪力，其它各段由對稱性可得。

1.4

彎矩的計算

首先根據(jù)剪支梁彎矩的計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(dǎo)數(shù)，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(yīng)力計算和校核

多支座臥式容器的應(yīng)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(yīng)力校合。

1.5.1 筒體軸向應(yīng)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(yīng)力：

最高點：

(16)

最低點：

(17)

式中，p為設(shè)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(yīng)力系數(shù)，根據(jù) 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(yīng)力的驗算

(20)

式中K3為計算應(yīng)力系數(shù)，根據(jù) 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(yīng)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(yīng)力系數(shù)，根據(jù) 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(yīng)力系數(shù)，根據(jù) 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(yīng)力驗算

σ7

2、matlab程序的編制

根據(jù)上述推導(dǎo)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(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 五鞍座蒸壓釜計算實例

一臺五鞍座蒸壓釜（結(jié)構(gòu)示意圖見圖4）。已知：支座個數(shù)2n-1=5，設(shè)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(nèi)壁曲面深度h=500mm，鞍座包角θ=150°，圓筒平均半徑Rm=1006mm，圓筒長度(兩封頭切線之間)L=26680mm，設(shè)計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(jié)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(shè)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(xiàn)，值得在設(shè)計與計算中廣泛推廣。

參考文獻

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

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[3] 中國武漢化工工程公司，HJG16—89，鋼稍化工容強度計算規(guī)定．北京：化工部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編輯中心，1990

第9篇：材料力學(xué)論文范文

巖石材料在動態(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，巖石材料的抗壓強度一般地隨應(yīng)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(tài)壓縮載荷作用下力學(xué)特性進行的實驗以及基于細觀力學(xué)以及斷裂力學(xué)進行的理論研究成果初步工作，力圖為巖石動力學(xué)的相關(guān)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(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。實驗設(shè)備為RDT－1000型巖石高壓動三軸實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理以及性能指標(biāo)見文[5,6]。實驗中，應(yīng)變速率范圍為10-4～100s-1，圍壓范圍為0～170MPa。

圖1描述了花崗巖在動單軸壓縮載荷作用下強度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律。可以看出，花崗巖的抗壓強度隨應(yīng)變速率的增加有較明顯的增加趨勢，當(dāng)應(yīng)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(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，而且結(jié)果比較發(fā)散。

圖1花崗巖單軸抗壓強度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律

Fig.1Changeofuniaxialcompressivestrengthwithstrainrateforgranite

圖2抗壓強度隨應(yīng)變速率的變化規(guī)律

Fig.2Changeofcompressivestrengthwithstrainrate

圖2、3描述了花崗巖抗壓強度在動三軸壓應(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，花崗巖的抗壓強度隨應(yīng)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(yīng)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(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?；谶@些認識，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)合裂紋的動態(tài)擴展準(zhǔn)則模擬了花崗巖材料的動態(tài)抗壓強度隨應(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)果與實驗結(jié)果較一致。

文[7,8]的結(jié)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(guān)特性是花崗巖單軸抗壓強度隨應(yīng)變速率增加而增加的內(nèi)在原因，同時，由于圍壓阻止了拉伸裂紋的擴展導(dǎo)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(yīng)變速率關(guān)系(單軸)

Fig.7Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(uniaxialcompression)

圖8模擬強度與應(yīng)變速率關(guān)系(三軸)

Fig.8Changeofsimulatedstrengthwithstrainrate(triaxialcompression)

四、結(jié)語

隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，我國將迎來新一輪的基礎(chǔ)建設(shè)，如青藏鐵路以及南水北調(diào)西線工程，在這些工程的實施中，普遍存在強烈地震作用下隧道以及邊坡巖體的穩(wěn)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(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、爆破荷載作用下巖石結(jié)構(gòu)振動安全等問題。另外，在新的戰(zhàn)爭態(tài)勢下與國防安全相關(guān)的巖石結(jié)構(gòu)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(tài)力學(xué)特性進行系統(tǒng)的研究。因此，深入開展巖石材料動態(tài)力學(xué)特性研究不僅是巖石動力學(xué)科發(fā)展的需要，也是國家建設(shè)和國家安全的迫切需要。

圖9模擬強度與圍壓關(guān)系(三軸)

Fig.9Changeofsimulatedstrengthwithconfiningpressure(triaxialcompression)

參考文獻

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