工程力学小论文

第一篇：工程力学小论文

工程力学心得体会

大二学期，我们学习了工程力学这门学科，个人感觉这门学科有一定难度，有一些专业性。上学期成绩并不是很理想，这学期任然要继续努力。下面我谈谈对这门学科的看法。

首先，力学是基础科学，又是技术科学，其发展横跨理工，与各行业的结合是非常密切的。与力学相关的基础学科有数学、物理、化学、天文、地球科学及生命科学等，与力学相关的工程学科有机械、土木、航空航天、交通、能源、化工、材料、环境、船舶与海洋等等。

由于相关行业的发展与国民经济和科学技术的发展同步，使得力学在其中多项技术的发展中起着重要的甚至是关键的作用。力学专业的毕业生既可以从事力学教育与研究工作，又可以从事与力学相关的机械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程专业的设计与研究工作，还可以从事数学、物理、化学、天文、地球或生命等基础学科的教育与研究工作。从这个意义上讲，力学专业培养人才的对口是非常宽的，社会对力学人才的需求也是很多的。

随着力学学科的发展，在本世纪将产生一些新的学科结合点，如生物医学工程、环境与资源、数字化信息等。经典力学与纳米科技一起孕育了微纳米力学将力学知识应用于生物领域产生了生物力学和仿生力学；这些都是近年来力学学科发展的亮点。可以预料，随着社会的发展，力学学科与环境和人居工程等专业的学科交叉也将会进一步加强。

基于以上，可见工程力学这门学科应用广泛性和重要性，学好这门学科是很有必要的，以后工作中很可能用到相关知识。

下面说说我在工程力学具体学了什么。主体分为三个部分，静力学，动力学和材料力学。

静力学：主要研究物体（刚体模型）的受力和平衡规律，主要包括三方面内容：1）物体的受力分析（基础重点与难点）2力系的简化3）刚体的平衡条件。动力学：主要讲了物体（主要为刚体）在外力作用下的运动规律。材料力学：研究物体（变形体模型）在外力作用下的内力、应力、变形及失效规律。材料力学的任务——要求构件在外力作用下安全（正常工作），必须满足：1）强度条件： 2）刚度条件：3）稳定性条件：学习工程力学的目的是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为工程构件的力学设计提供必要的理论基础和分析方法，以便设计出既安全又经济的构件。

同时，在工程力学这门课程还做了一些实验，这锻炼了我的动手能力，理论联系实际，让知识得以应用是很愉快的，同时也让知识在脑海中更加记忆深刻。

工程力学这门课程，要学会抽象模型，受力分析，以及校核检验。期中受力分析比较关键，弯矩图，扭矩图都很重要。掌握基本原理，适量做一些题目，对学好这门学科是很有必要的。我也会更加努力，学习好这门课程。

第二篇：工程力学论文(学习心得)

工程力学论文

学习工程力学这门课不知不觉已经快一学期了，首先我想浅谈我学到了什么：工程力学理论性强且与专业课、工程实际紧密联系，是科学、合理选择或设计结构（或构件）的尺寸、形状、强度校核的理论依据。具有承上启下的作用。也就是说，学好工程力学，为后续专业课的应用和拓展奠定了很强的理论基础。学习到的主要内容： 静力学：主要研究物体（刚体模型）的受力和平衡规律，主要包括三方面内容：1）物体的受力分析（基础重点与难点）2）力系的简化3）刚体的平衡条件。

材料力学——研究物体（变形体模型）在外力作用下的内力、应力、变形及失效规律。材料力学的任务——要求构件在外力作用下安全（正常工作），必须满足：1）强度条件： 2）刚度条件：3）稳定性条件：学习工程力学的目的是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为工程构件的力学设计提供必要的理论基础和分析方法，以便设计出既安全又经济的构件

学习心得：这学期我们开了工程力学的课，我开始试着调整自己的心态，不管它多难，都得学，最起码上课先认真听好老师讲的课。抱着想学、要学的心理，我试着听好每一节课。自己最大的弱点就是畏难，害怕做难题！这也许才是真正导致我工程力学学不好的原因。上课听不懂，到了下课，空余时间，因为觉得难，所以也就不想碰它，这样恶性循环下去。就自身而言，要想学好这门课，最主要的就是要克服我的畏难心理，否则我永远得不到提高。凡事都是说起来容易做起来难，我不可能一下子就能完全克服我的毛病，总得有个变化的过程，但我会尽自己最大的努力缩短这个过程的！不得不说听顾老师的课是一种享受。顾老师以自己丰富的人生经历告诉我们该怎么样学会工程力学，不仅仅是丰富的课程知识，还有许多做人的道理，顾老师往往以一些幽默却不失哲理的话告诉我们工程力学对将来工作生活的重要性。我记得这样一句话：你现在做错一题才扣几分的问题，将来就是坐几年牢的事情了。初听我们大家一笑而过，可是细细想想，就会发现我们学到了很多，这大概就是润物无声吧。虽然工程力学是一门很复杂很深奥的科学，但在顾老师以交流、谈心为方式的授课模式下，让我接受的是很坦然，很轻松。完全没有对复杂模型、对冗长数据的恐惧。反而能够更好的扩展自己狭窄、有限的知识面；能够更好的去认知社会，去剖析自己，以自我改善与提高。我想这才是我们学习的更高层次的目的。

授课建议：在学习工程力学的时候，我发现只要在课堂上认真的听老师的讲解，课后能够及时复习本节课所学的知识，就能够跟上课程的要求。但有时候所学的知识比较抽象，难以想象与理解，这就需要自己在课后能够多花些时间来巩固所学的知识。工程力学是专业基础课，只有将工程力学的知识掌握牢固，才能更好的学习之后的知识。理科的课程往往需要大量的练习才能真正的理解，希望老师上课时能多给我们出一些从简单到复杂的典型题目给我们练习，更加注重教会我们怎么分析题型。

第三篇：工程力学认识实习论文

工程力学认识实习论文

按照惯例，我们工程力学这个专业每到了大三上半学期的期末就会进行一次认识实习，实习的目的就是让我们从实践中对这门自己即将从事的专业获得一个感性认识，为今后专业课的学习打下坚实的基础,为今后书本与实践的结合打下基础。实习中，将所学知识和实习内容互相验证，并对一些实际问题加以分析和讨论，使学生对建筑工程专业的基本知识有一个良好的感性认识，了解专业概况，为后续专业理论知识的学习奠定一个良好的基础，同时，使学生对本行业的工作性质有一个初步的了解，培养学生对本专业的热爱，强化学生的事业心和责任感，巩固专业思想。通过实习让我们对建筑物的规模,作用及特点有了初步的了解。

由于一些原因，我们今年的实习就没有安排老师进行带我们，就是让我们自己去参观学校里的一些建筑，结合自己专业的专业知识写一篇论文，我和我的同学去参观了我们学校的建筑馆，建筑馆原来是一个加工车间，但是由于技术落后的原因，没能够经营下去，于是在2009年5月进行改进和重新设计，使它变成了现在的建筑馆，它是一座地上三层局部两层的建筑，用地面积5200平方米，总建筑面积5900平方米，经过改进设计，它既保留了原来车间的标志性建筑，又在其中加入了现代化元素，使其现在成为一座非常受欢迎的一座建筑，当你走进建筑馆的大门时，你会看到在它的小院里矗立着一个非常大的烟囱，据我们的观察，它应该是锅炉的烟囱，旁边还有一个类似于小房子的建筑，那个应该就是放锅炉的，在它的侧面还有两个比较大的用铁板拦着的窟窿，这个应该是锅炉加煤的入口，建筑馆的正门是用钢架搭起来的，上面和四周都是用有机玻璃组合而成，正门的地面是用竹板搭起来的，就是在地面上又拔高了一定的高度，在夏天时里面会有放有水，里面还会种植一些植物，这样就是非常的美观。

建筑馆的房顶钢架由主次梁构成，主梁横向，次梁纵向，次梁搭在主梁上，主次梁结构简单，受力合理，增强了建筑的整体稳定性，主梁是由类似于人字行钢架组成，在其里面又多焊入了几根工字钢，这样就是组成了超静定结构，这样就大大增加了人字梁的稳定性和耐用性，这样即使是有一根梁达到了塑性极限，其它的梁还是可以正常工作去维持这个建筑的稳定性。建筑馆内有18根用工字钢做成的柱子，为了增加它的牢固性，在一楼的柱子内又加入了混凝土，这就大大提高了它的牢固性，而上面的楼层不会受到太多的压力所以其内部不用加入混凝土，这样总体来说，既增加了牢固性，又节约了钱财。室内也有几根柱子是原来留下来的，这些柱子都是由混凝土浇注而成，它们也是被浇注成了工字型，因为工字型不但能够节约花销，还能够保证强度。

室内的楼梯大部分是用钢架搭建而成，上面再放上大理石即可，这就大大节省了材料，但是又达到了楼梯的效果，其中还有一个楼梯是直接可以从一楼通到三楼的，我们站在下面往上看，就像搭建成一部天梯，大大的彰显了它的艺术效果，楼梯的下面全是由四根工字钢焊接在一起而顶在下面的，这里之所以要用到工字钢还是和上面提到的一样，既经济有符合设计要求，还省地方，在下面留有了大量的空间，可以利用这些空间做些其他的事情。

在一楼的右手边是一间咖啡厅，当人们累的时候可以进去喝上一杯咖啡，可以坐在那里歇歇脚，这也体现出了建筑馆的人性话，在二楼和三楼是建筑学院的学生的绘画室，还有土木的绘画室，这些房间都是在后来改造是重新加进去的，是用钢架把上面支起来，再在上面建造的，这些都是由钢架支撑的，在窗户里也是由工字钢进行十字交叉顶在墙的两边，一增加它的牢固性。

通过这一次认识实习，我对相关的专业知识有更进一步的了解，也学到了很

多之前未曾接触的东西，受益颇丰。深入一线的参观，使我能够将所学理论的知识与实践相结合，系统地巩固所学的理论知识，深化了对所学理论知识的理解，初步体会到建筑工程的设计与施工的工作特点，熟悉了工程设计与施工现场的各种技术和管理工作，在实习中，我发觉自己的分析解决问题的能力得到了很好的锻炼和培养，为未来走向工作岗位做好思想准备。此外，通过实习，我开阔了视野，增加了对建筑施工的理性认识。最后我要非常感谢学校提供这样一次机会让我们去了解这些。

第四篇：高等工程力学结课论文

有关弹塑性力学理论在实际工程中应用的论述

摘要：弹塑性力学的理论基础得到了不断完善和补充，其理论体系日渐完善。同时，弹塑性力学的工程应用领域也在迅速扩大，一些原先纸上谈兵的理论已经变成工程师手中不可缺少的工具。弹塑性力学在工程方面的应用已经十分广泛，相信随着理论的不断充实完善以及新的施工设备及施工方法的不断涌现，弹塑性力学理论会在实际工程中得到越来越广泛的应用。

Abstract：Elastic-plastic mechanics theory foundation has been constantly improving and supplement，its theoretical system is increasingly perfect.At the same time，the elastic and plastic mechanical engineering application fields are also expanding rapidly，some of the original academic theory has become a indispensable tool engineer.Elastic-plastic mechanics has been widely applied in engineering，believe that the theory constantly enrich and perfect the new construction equipment and construction method，the elastic-plastic mechanics theory will get more and more widely used in actual engineering.关键词：弹性力学；塑性力学；数值模拟。

引言

弹性力学和塑性力学是现代固体力学的分支、是固体力学的两个重要部分，固体力学是研究固体材料及其构成的物体结构在外部干扰（载荷、温度交化等）下的力学响应的科学，按其研究对象区分为不同的学科分支。

弹性力学和塑性力学的任务，一般就是在实验所建立的关于材料变形的力学基础上，用严谨的数学方法来研究各种形状的变形固体在外荷载作用下的应力、应变和位移。弹性力学又称弹性理论，是固体力学最基本也是最主要的内容，从宏观现象规律的角度，利用连续数学的工具研究任意形状的弹性物体受力后的变形、各点的位移、内部的应变与应力的一门科学，它的研究对象是“完全弹性体”。

塑性力学又称塑性理论，是研究物体塑性的形成及其应力和变形规律的一门科学，它是继弹性力学之后，对变形体承载能力认识的发展深化。弹塑性理论研究的对象是弹性体，指的是一种物体在每一种给定的温度下，存在着应力和应变的单值关系，与时间无关。通常这一关系是线性的，当外力取消后，应变随即消失，物体能够恢复原来的状态，同时物体内的应力也完全消失。弹塑性理论在工程上有着广泛的应用，经常结合有限元软件分析结构及杆件产生的内力、位移、变形等条件判断结构是否满足安全性、耐久性等其他方面的要求。

1.塑性力学和弹性力学的区别和联系

固体力学是研究固体材料及其构成的物体结构在外部干扰（荷载、温度变化等）下的力学响应的科学，按其研究对象区分为不同的科学分支。塑性力学、弹性力学正是固体力学中的两个重要分支。

弹性力学是研究固体材料及由其构成的物体结构在弹性变形阶段的力学行为，包括在外部干扰下弹性物体的内力(应力)、变形(应变)和位移的分布，以及与之相关的原理、理论和方法；塑性力学则研究它们在塑性变形阶段的力学响应。

大多数材料都同时具有弹性和塑性性质，当外载较小时，材料呈现为弹性的或基本上是弹性的；当载荷渐增时，材料将进入塑性变形阶段，即材料的行为呈现为塑性的。所谓弹性和塑性，只是材料力学性质的流变学分类法中两个典型性质或理想模型；同一种材料在不同条件下可以主要表现为弹性的或塑性的。因此，所谓弹性材料或弹性物体是指在—定条件下主要呈现弹性性态的材料或物体。塑性材料或塑性物体的含义与此相类。如上所述。大多数材料往往都同时具有弹性和塑性性质，特别是在塑性变形阶段，变形中既有可恢复的弹性变形，又有不可恢复的塑性变形，因此有时又称为弹塑性材料。

塑性力学和弹性力学的区别在于，塑性力学考虑物体内产生的永久变形，而弹性力学不考虑；和流变学的区别在于，塑性力学考虑的永久变形只与应力和应变的历史有关，而不随时间变化，而流变学考虑的永久变形则与时间有关。

1.1基本假定

1、弹性力学：

（1）假设物体是连续的。就是说物体整个体积内，都被组成这种物体的物质填满，不留任何空隙。这样，物体内的一些物理量，例如：应力、应变、位移等，才可以用坐标的连续函数表示。

（2）假设物体是线弹性的。就是说当使物体产生变形的外力被除去以后，物体能够完全恢复原来形状，不留任何残余变形。而且，材料服从虎克定律，应力与应变成正比。

（3）假设物体是均匀的。就是说整个物体是由同一种质地均匀的材料组成的。这样，整个物体的所有部分才具有相同的物理性质，因而物体的弹性模量和泊松比才不随位置坐标而变。

（4）假设物体是各向同性的。也就是物体内每一点各个不同方向的物理性质和机械性质都是相同的。

2、塑性力学：

（1）材料是连续的，均匀的。

（2）平均正应力（静水压力）不影响屈服条件和加载条件。

（3）体积的变化是弹性的。

（4）不考虑时间因素对材料性质的影响。

1.2基本内容

（一）弹性力学

弹性力学问题的求解主要是基于以下几个理论基础。1.Newton定律

弹性力学是一门力学，它服从Newton所提出的三大定律，即惯性定律﹑运动定律，以及作用与反作用定律。质点力学和刚体力学是从Newton定律演绎出来的，而弹性力学不同于理论力学，它还有新假设和新定律。

2.连续性假设

所谓连续性假设，就是认定弹性体连续分布于三维欧式空间的某个区域之内，与此相伴随的，还认定弹性体中的所有物理量都是连续的。也就是说，我们将假定密度、位移、应变、应力等物理量都是空间点的连续变量，而且也将假定空间的点变形前与变形后应该是一一对应的。

3.广义Hooke定律

所谓广义Hooke定律，就是认为弹性体受外载后其内部所生成的应力和应变具有线性关系。对于大多数真实材料和人造材料，在一定的条件下，都符合这个实验定律。线性关系的Hooke定律是弹性力学特有的规律，是弹性力学区别于连续介质力学其他分支的标识。

Newton定律、连续性假设和广义Hooke定律，这三方面构成了弹性力学的理论基础。

（二）塑性力学

人们对塑性变形基本规律的认识主要来自于实验。从实验中找出在应力超出弹性极限后材料的特性，将这些特性进行归纳并提出合理的假设和简化模型，确定应力超过弹性极限后材料的本构关系，从而建立塑性力学的基本方程。解出这些方程，便可得到不同塑性状态下物体内的应力和应变。

塑性力学研究的基本试验有两个。一是简单拉伸实验，另一是静水压实验。从材料简单拉伸的应力-应变曲线可以看出，塑性力学研究的应力与应变之间的关系是非线性的，它们的关系也不是单值对应的。而静水压可使材料可塑性增加，使原来处于脆性状态的材料转化为塑性材料。

为了便于计算，人们往往根据实验结果建立一些假设。比如：材料是各向同性和连续的；材料的弹性性质不受影响；只考虑稳定材料；与时间因素无关等。对于不同的材料，不同的应用领域，我们可以采用不同的变形体的模型，这种模型必须符合材料的实际性质。不同的材料有不同的拉伸曲线，但它们具有一些共同性质。

总而言之，弹性与塑性有着密切的联系，同时又有着各自的定义及方法。随着生产和科学研究不断发展的要求，弹性力学和塑性力学也必将得到进一步的发展。

2.弹塑性力学在实际工程中的应用

弹塑性力学在桩基础、浅基础、边坡、码头、隧道、桥梁等工程方面的应用十分广泛。下面就列举一下有关弹塑性力学的工程应用实例。

大梁隧道(DK328+820～DK335+370)为兰新铁路第二双线甘青段关键性工程，全长6550m，为双线铁路隧道，位于青海省门源县，轨面最高海拔3907m，地处祁连山中高山区，平均海拔3600～4200m，最高海拔为4430m。洞内线路纵坡为6‰－10‰的人字坡。隧道设一斜井，斜井长度1070m，进入正洞里程DK331+866处。针对大梁隧道工程地质特点，开展隧洞开挖后围岩大变形现场监测与分析，得知隧洞变形具有变形速度快、持续时间长和变

[1]形量大的特点，最大下沉量可达55cm，最大变形速率为1.69cm/d。通过开展岩石试样单轴、三轴压缩破坏试验，采用广义Hoek-Brown准则，确定岩体常规弹塑性力学参数；结合隧洞变形监测数据，将隧洞围岩视为具有弹塑性流变行为的连续介质，采用经验流变模型，开展有限元反演分析，得到岩体流变力学参数。根据数值仿真结果，分析隧道围岩位移、应力及损伤区分布规律，从而为支护方案修改设计和参数调整提供依据。在上述研究基础上，应用新奥法施工力学原理，提出加大预留变形量，拱顶超前注浆加固围岩，打拱脚长锚杆控制拱架整体下沉，并采用钢拱架(拱架之间采用型钢连接)+锚杆+钢筋网协同支护，构成软岩大变形洞段联合支护方案，成功解决了大梁隧道破碎、软弱围岩地段的施工与支护难题，经施工后巷道稳定性良好。

结合湖北随州两河口水库大坝防渗墙的工程实例，采用外掺膨润土技术将水胶比、膨润土掺量和砂率作为三因素进行混凝土配合比正交试验，研究各因素对塑性混凝土性能的影响，提出满足工程要求的混凝土配合比。结合湖北蕲春大同水库大坝防渗墙的工程实例，针对低弹塑性混凝土的特点，对混凝土的配合比及性能进行了研究，采用外掺膨润土、粘土、粉煤灰及土灰同掺的方法进行试验，研究各种外掺材料对低弹塑性混凝土的影响，提出满足工程要求的混凝土配合比。低弹塑性混凝土的具有抗压强度较低，弹性模量较低，渗透系数较小的力学性能，很适合于水利工程中作为大坝基础的防渗墙。文献[2]结合两个水利工程实例，在实验室采用掺加掺合料的方法及正交试验等方式对防渗墙低弹塑性混凝土综合试验，经过对配制的塑性混凝土力学性能进行分析，并且确定了防渗墙施工的配合比，经现场应用验证了施工的低弹塑性混凝土满足防渗墙设计要求。陈军明在文献[3]中通过分析我国现行《钢结构设计规范》GB50017-2003，对比美、欧规范，针对钢结构常用受力构件设计的强度问题和稳定问题涉及到的弹塑性理论应用，通过研究钢结构构件设计原理和弹塑性设计方法，深入分析弹性设计理论和弹塑性设计理论的差异，认识到弹塑性理论在钢结构设计中应用的必要性。

舟山国家石油储备基地位于宁波以东某岛，南邻东海，库区占地面积137公顷，设计总库容为500万m3，油罐共9组，每组油罐最多6座，油罐直径为80m，高度为21.8m，单个油罐储量达10万m3。为了考虑结构性软土的影响，引入结构损伤变量，在岩土损伤力学理论和经典的修正剑桥模型基础上建立扩展的弹塑性损伤模型，通过固结压缩试验和三轴剪切试验确定模型参数。在通用有限元软件ABAQUS平台上开发所建立的弹塑性损伤模型UMAT子程序。将所建立弹塑性损伤模型应用到室内固结压缩试验和现场堆载预压试验的数值模拟中，并与修正剑桥模型所得结果进行对比。结果表明[4]：当荷载较低时，弹塑性损伤模型计算所得沉降小于修正剑桥模型的结果;当荷载大于结构屈服压力时，弹塑性损伤模型计算所得沉降大于修正剑桥模型的结果，即弹塑性损伤模型能够反映软土结构性的特点。参考数值模拟结果进行工程设计，采用堆载预压法对舟山国家石油储备基地试验区进行地基加固。

在实际隧道施工过程中，隧道开挖引起地下岩体应力重分布使得围岩的微裂纹扩展损伤，并伴随有塑性流动变形。在地下水环境中对于孔隙和微裂隙围岩介质受到应力作用时，在内部将产生高孔隙水压力影响岩石的力学性质，也改变了围岩的破坏模式。吉林抚松隧道位于白山市靖宇县境内，里程桩号：左幅ZK275+170～ZK276+795，洞长为1 625 m，右幅RK275+180～RK276+780，洞长为1 600 m。隧道为分离式双洞隧道，两洞设计线间距为13～ 35 m，近直线展布。隧道最大开挖宽度约12.00 m，高度为7.60 m。隧道多数洞段埋藏较深，岩性为上侏罗系角砾凝灰岩、含钙质粉砂质泥岩、灰质泥岩岩质为较坚硬～较软岩，凝灰质细砂岩为坚硬岩。为了研究损伤引起的刚度退化和塑性导致的流动两种破坏机制的耦合作用，从弹塑性力学和损伤理论的角度出发，同时引入修正有效应力原理来考虑孔隙水压力的作用，建立基于Drucker-Prager 屈服准则的弹塑性损伤本构模型；针对该本构模型推导了孔隙水压力作用下弹塑性损伤本构模型的数值积分算法-隐式返回映射算法，分别对预测应力返回到屈服面的光滑圆锥面或尖点奇异处两种可能的情况给出了详细的描述，隐式返回映射算法具有稳定性和准确性的特点；大多数弹塑性损伤模型中涉及参数多且不易确定的问题，采用反分析方法获得损伤参数，解决了损伤参数不易确定的难题；采用面向对象的编程方法，使用C++语言编制了弹塑性损伤本构求解程序，并对所建立的弹塑性损伤模型和所编程序进行了试验和数值两个方面的验证；最后将其在吉林抚松隧道工程中进行应用，模拟了塑性区[5]和损伤区的发展变化。

弹塑性力学理论在水利方面也有着广泛的应用。下面就举例说明水利工程中有关高边坡稳定的问题。三峡船闸由双线连续5级船闸在山体中开挖修建，两线船闸间有60m宽的中间隔墩，形成最大开挖深度达170m的双向岩质高边坡，如此高深边坡成为世界上罕见的高边坡工程，其高难度的工程开挖与加固技术问题也是世上少见的。三峡船闸高边坡工程具有极其复杂的技术问题：(1)高边坡的高度大，边坡延伸长；(2)轮廓复杂以及深切开挖岩体地应力突变；(3)边坡岩体作为闸室墙体结构的组成部分，要求边坡达到足够的稳定，并控制墙体的变形，从而要求合理的开挖形态和进行恰当的加固支护。有关船闸高边坡的研究与争论主要涉及到对边坡稳定性的评估。有的计算结果认为高边坡的变形在天然情况下，为35 mm左右，工程设计可能满足要求；但另一种计算结果认为边坡的开挖变形高达1500mm。根本不能建造船闸工程。这样一来，说明三峡船闸根本不可能建成。以上2种分析结果存在明显的差异，其根本原因在于岩体开挖后岩体本构关系的差异。以上船闸的边坡稳定问题，是一个颇为复杂的研究课题，应该着重研究岩体结构的模型以及岩体失稳的模式。采用多种计算方法，如块体稳定、弹塑性体稳定及有限元计算等，运用较为先进的计算手段，清华大学脆性课题组在当时得出了第一个研究成果，认为船闸可建成，其成果和目前实测结果非常吻合。龙羊峡拱坝位于黄河上游，坝高165m，设计为重力拱坝。大坝坐落在绿岩上。大坝基岩有相当不少的裂隙。大坝具有倾向下游的滑坡构造，大坝两岸按滑坡安全度计算，其安全系数K≈0.9。可按纯摩擦力计算，即K=fN/F。式中：f为摩擦因数，N为垂直坡力，F为顺坡力。由上式可知，由于K≈0.9，达不到有关规范所要求的工程稳定性。奥地利专家穆勒认为这里不能修坝，但在潘家铮教授的坚持下，经过模型试验，后来加上很多加固措施仍进行建坝。结果显示，大坝运行30a仍然安全。这是一场颇引人注目的稳定安全分析问题。

[6]大坝的稳定分析在当时中国拱坝设计中仍然是难度极大的工作。

3.总结

近年来，塑性力学的面貌有了很大改观。一方面，塑性本构关系的研究日渐深入，从理性力学、不可逆过程热力学以及细观、微观等不同层次、不同角度提出了许多学说，形成了热烈争鸣的局面。另一方面，塑性力学的工程应用领域正在迅速扩大，一些原先纸上谈兵的理论现正变成工程师手中不可缺少的武器[7]。弹塑性力学在工程方面的应用已经十分广泛，相信随着理论的不断充实完善以及新的施工设备及施工方法的不断涌现，弹塑性力学理论会在实际工程中得到越来越广泛的应用。

参考文献：

[1]戴永浩,陈卫忠,田洪铭,杨建平,孟祥军,邓小林.大梁隧道软岩大变形及其支护方案研究[J].岩石力学与工程学报,2015,S2:4149-4156.[2]何润芝,何丽娟.防渗墙低弹塑性混凝土的试验研究与应用[J].混凝土,2006,09:7-10.[3]陈军明,廖桢颖,陈应波,李秀才.钢构件设计中的弹塑性力学问题[J].力学与实践,2015,04:533-535.[4]李金柱,朱向荣,刘用海.结构性软土弹塑性损伤模型及其应用[J].浙江大学学报(工学版),2010,04:806-811.[5]王军祥,姜谙男.岩石弹塑性损伤本构模型建立及在隧道工程中的应用[J].岩土力学,2015,04:1147-1158.[6]周维垣.岩体工程结构的稳定性[J].岩石力学与工程学报,2010,09:1729-1753.[7]余同希.工程塑性力学的研究领域和若干动向[J].力学与实践,1988,03:9-12.

第五篇：工程力学

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。