高等工程力学考试小结（5篇）

第一篇：高等工程力学考试小结

一．名词解释

多自由度振动用多个独立坐标就能确定位置的系统的振动。

共振干扰频率接近或等于固有频率时，振动系统动力响应显著放大的效应。

局部振动船体局部结构如板架，梁，板等对于整个船体所做的附加振动称为局部振动 声压的概念有声波作用时，介质中的压强超过静压力的值 吸声系数被吸收声能（包括透射声能）和入射声能之比

声阻抗率声场中某位置的声压与该位置的质点速度的比值为该位置的声阻抗率

固有振型结构受到扰动系统的质量任意瞬时的空间位置需要无限多个广义坐标来描述，称这样的系统为无限自由度系统。

上层建筑振动上层建筑振动指的是上层建筑的纵向振动和上层建筑局部结构件的振动。9）浮筏隔振系统是多机组双层隔振系统。它就是将船舶主要振源设备（如主机，辅机，柴油发电机组）通过上层隔振器弹性地安装在一个公共筏体上，然后再将该公共筏体通过下层隔振器弹性地安装在船体上。

10）叶厚效应桨叶有厚度，在流场中运动时，该场中某一点P处的压力将随着桨叶的接近和远离该点而发生周期性变化，由此形成对结构的脉动压力，这种效应称为叶厚效应。11)气动减振器是指在柔性密闭容器中加入压力气体（一般指空气），当气体弹簧变形时，利用内部气体压缩反力及因气体变形有效受压面积改变而增加的反力之和来提供弹性恢复力的一种减振器。

12）强迫振动振动系统在周期性的外力作用下，其所发生的振动称为受迫振动 二．判断题

工程共振现象时振幅无穷大（F）阻尼消耗能量，使振动衰弱（T）

无阻尼振动系统振动频率比有阻尼的小（T）

舰船的主要噪声源只有柴油机噪声，燃气轮机噪声，轴承噪声，液力机械噪声，电机噪声五种（F）

船舶是一种复杂的水上建筑物，其结构及质量分布很不规则，是等截面的空心梁。（F）船体振动所受到的力有干扰力，弹性恢复力，惯性力和阻尼力（T）节点就是船体总振动时振幅最大的点（F）

结构内阻尼力是因为系统本身结构缺陷而引起的（F）系统对初始激励的响应通常称为自由振动（T）

10）只有刚度和强度是衡量减振器用途的功能特性的参数（F）三．填空

振动微分方程为：

方程中第一项代表的意义为：惯性力第二项为：阻尼力第三项为：弹簧力第四项为：转子不平衡激发的激振力

2）结构的固有频率仅与结构的刚度和质量有关，与结构初始的振动状态以及干扰力无关。3）舷外水对船体总振动的影响可分为重力，阻尼，和惯性等三个方面。

4）内损耗功率通常由结构阻尼，结构声辐射损耗，和边界连接阻尼耗损等三个部分组成。5）船舶机械设备工作时将不可避免地引起振动，这种振动包括（设备本身的振动辐射到舱室）及（其作为激振源通过支承系统向船体结构传递）引起船体结构振动。6）减振器按其性能是否可控又可分为（可调式）和（不可调）减振器。6）在构造上气动减振器主要分为（囊式）和（膜式）。7）橡胶金属减振器即是利用（橡胶弹性）及（阻尼耗能）作用达到减振目的的一种减振装置。8）引起船体振动的主要振源是（螺旋桨和主机），它们在运转时将引起（周期性的干扰力），使船体发生稳态强迫振动。

9）在柴油机和螺旋桨干扰力作用下，轴承可能出现扭转、横向和纵向振动，这和（轴承座刚度）（轴的平衡）（双层底刚度）（推力轴承刚度）等有关。

10）按干扰力的频率，螺旋桨干扰力课分为两类：一类是（轴频干扰力），即螺旋桨的干扰频率等于浆轴转速的一阶干扰力；另一类是（叶频干扰力或倍叶频干扰力），即干扰频率等于浆轴转速n乘以桨叶数z或桨叶数倍数的高阶干扰力。12）表征舰船声隐蔽性的最基本参数是（声源级）。

随着相对声振动源的距离的增大，其振幅不断减小。原因是（一是一部分振动能量被结构吸收；二是散波波前的扩大）。

吸声材料包括（多吸孔吸声材料）和（共振吸声材料）。

船舶上层建筑舱室噪声的传播有（空气介质）和（船体结构）两种确定的途径。对船舶上层建筑舱室的噪声进行预测的比较可行的方法是（灰色预测方法）。17）根据舱室噪声的来源，可将舱室噪声分为：（机械噪声）（气流动力噪声）（脉冲冲击噪声）（舰载飞机噪声）等。

18）次声的防护可从声源、传播途径和接收三方面采取相应的措施进行防护。其中，在传播途径方面，可在次声的传播途径上采取（隔声）（吸声）（消声）技术。19）螺旋桨（静力）平衡和（动力）平衡统称为螺旋桨的机械平衡。20）浮筏隔振系统一般由（机械设备）（上层隔振器）（公共筏体）（下层隔振器）组成。21）海船振动评价衡准包含了（结构强度衡准）（人员舒适性衡准）两部分 四．简答

1）船体总振动的分类及影响总振动的因素？

a垂向振动（在船体的纵中剖面内的垂向弯曲振动）

b水平振动（在船体的水线面内的水平方向的弯曲振动）这两者的振动方向均垂直于船体纵向轴线，故又称横振动（铅垂方向的横振动和水平方向的横振动）c扭转振动（船体横剖面绕纵向轴线扭转的振动）

d纵向振动（船体横剖面沿其纵向轴线作纵向拉压的往复振动）影响因素：激振力，阻尼，质量，刚度。

结合所学知识，从设计的角度谈一谈如何减少螺旋桨和机舱设备引起的振动和噪声。（各答三条）螺旋桨：

A,改良船体尾部的线性 B，在螺旋桨外面安装一导流管可明显减小振动和噪音。C，加大螺旋桨和船体的间隙。D，增加螺旋桨桨叶数。E 敷设阻尼材料。机舱：

A,增加基座的尺寸和刚性 B，采用弹性支撑和弹性连接 C，敷设阻尼材料 D，选用低噪音的机器设备 E，采用隔声罩。

船体产生振动过大的原因可归纳为哪几个方面？

A设计时考虑不周或计算的错误，如主机选择、船舶主尺度、螺旋桨与船体、附属体隙以及与尾部线型的配合、船体结构尺寸、布置和结构的连续性等；

B建造质量问题，如螺旋桨制造质量差、轴线不对中、结构连续性被破坏、焊接残余应力与初挠度等； C营运时航行条件及操作管理水平的影响，如浅水或狭窄航道、装（压）载不当、轴系变形、螺旋桨受损、主机各缸燃烧不均匀、更换机和浆不当及个别结构机件磨损、松动等。船舶减振装置的主要用途有哪些？

a减振，减少船舶机械设备的声振动，降低船舶的水下噪声辐射。b抗冲击，减小来自船体的冲击振动对设备的影响 c既减振又抗冲击

d减少设备所受的来自船体支承结构及由螺旋桨旋转产生的强烈低频振动的影响。理想流体介质中波动方程的基本假设 a媒质为理想流体；

b没有声扰动时，媒质在宏观上是静止的

c声波传播时，媒质中稠密和稀疏的过程是绝热的

d没之中传播的是小振幅声波，各声学参量都是一级微量。6）有限元法求解声学问题的基本假定

a假定流体是可压的，但只允许压力与平均压力相比有较小的变化，流体是各向同性、均匀的。

b声波动过程是绝热的。

c假定流体为非流动并且无黏性的（黏性不引起耗散作用）d假定流体平均密度和平均压力不变，计算中求解的压力是偏离平均压力的相对压力而不是绝对压力

7）对上层建筑和船体及尾部的耦合分析采取哪4种三维模型。A,上层建筑单独从船体主甲板处于船体分离，并加以固定

B,将上层建筑与机舱同时考虑，与主船体加以分离，并在机舱前后两段加以固定。C，采用上层建筑-尾部-机舱同时考虑的三维模型，在机舱前段加以固定。D，采用全船的三维有限元模型。

8）橡胶金属减振器，与金属弹簧相比有哪些特征。（答5点）

A,橡胶金属减振器中硫化橡胶的弹性范围非常大，弹性模量较金属材料下降许多。

B，硫化橡胶形状选择较为自由，可在相当宽的频带范围内对减振器各方向的弹性系数加以调整，并可获得弯曲，扭曲，翘曲的弹簧作用。C，硫化橡胶的损耗特性远大于金属材料，其材料的振动减率性较好，可减小系统共振频率。D，可较容易地得到非线性弹簧特性。

E, 橡胶可与金属牢固粘合，减振装置的安装部分与橡胶能够设计成为一个整体，可以获得结构紧凑的减振装置。

F，通过橡胶的柔软性还可以减小减振装置与构件结合部分的装配尺寸误差，具有不开脱的优点。

G，耐热，耐寒，耐油等方面比金属弹簧差，因此需注意使用的环境条件，同时应充分注意橡胶材质的选择。

9）引起上层建筑纵向振动的主要激励有哪些？

A，螺旋桨产生的叶频激励（其频率为螺旋桨转速乘以桨叶数），通过推力轴承和主船体传递到上层建筑。

B，由柴油机产生的作用在曲轴上的径向力，引起轴系的纵向振动，通过推力轴承和主船体传递到上层建筑。

C，由柴油机产生的作用在曲轴上的切向力，引起曲轴扭转振动，从而引起轴系扭转-纵向振动，通过推力轴承和主船体传递到上层建筑。

D，由螺旋桨激励力或轴系纵振与扭振的二次激励力引起机架纵向振动，通过双层底传递到上层建筑。

三、论述题

1）.论述船舶振动的控制措施。

一、防止共振

1、频率储备船体发生低阶共振时，振动阻尼减小，共振特性曲线峰值高而陡，减小船体总振动的有效措施是避开共振区

2、改变结构的固有频率通过改变结构的刚性进而改变固有频率使之离开共振区是一种有效的减振措施

3、改变激励频率改变激励频率是避免共振的有效措施之一

4、改变激励源的作用位置。当发生第i阶共振时将产生的不平衡激励源移至第i阶主振动的节点或节线上，将产生的不平衡力矩移至第i阶震动的腹点上

二、减小激励的幅值

当船体或其局部结构振动响应超过评价基准时，有其对高频振动响应，有效的方法是减小激励的幅值

三、减小激励的传递

1、采用隔振装置将激励源和接受者分开隔离振动的传递

2、采用吸振的装置例如在螺旋桨上方船底板处设置避振穴以减小螺旋桨的脉动压力对船体的干扰。

四、减小主机激励

1、选择平衡性较好的主机柴油机是引起船体振动的主要激励源之一选择具有较小不平衡力和不平衡力矩的柴油机做主机至关重要。

2、主机的位置

当主机有不平衡惯性力或力矩时时将主机布置在与船体相对应协调振动的腹点上。

3、安装平衡补偿采用有效的平衡和减振措施减小激振力对船体的干扰。

五、船机轴浆的合理配合

1、柴油机螺旋桨轴系是船舶振动的激振源，合理选择配合至关重要

2、注意轴系较中减小由轴系引起的轴频激励

3、对长冲程超长冲程柴油机，可在主机架的两个方向上设置支撑，改变机架的固有频率

六、合理设计船体结构提高结构刚度，也是降低结构相应的有效办法应注意以下几个方面

1、保证纵向构建的连续性

2、增加上层建筑的抗剪刚度

3、避免设计大面积的板架和大面积的梁

4、对于大开口船舶应注意提高抗扭刚度

5、对尾尖舱和尾悬体结构应注意减小肋板扶强材的跨距

6、注意避免和缓和盈利集中

七、采用阻尼材料和装设消振装置

2)对“MOL Comfort”轮断船原因进行分析。使用新型材料高张力钢

高张力钢以成型性好、强度高等优点，理论上能使船的纵向强度提高20%，但是高张力钢在船上的应用在当时并不多，算是第一个吃螃蟹的人，没有丰富的经验。恶劣海况，大浪毁船

海上出现大浪托空(舯垂及舯拱；集装箱船正常装载情況下，均呈现舯拱现象)的现象。船舶结构的原设计可承受最大弯曲负荷无法承受外在海域及自身装载所产生的巨大负荷时，就会自行折断。造船厂设计制造

三菱重工长崎造船厂以打造军舰为主，2003年才开始转型集装箱业务，只接受小型船订单，第二年就接了“MOL Comfort”的大订单。造船厂的经验不足。4)．详细描述预防主机激起振动的措施。

1.改变频率

改变主机频率（重新选择主机或营运转速）；

改变船舶固有频率（重新设计船，变化船质量、刚度而改变垂向弯曲振动固有频率）2.调整主机安装位置

对大于衡准的“不平衡矩”，主机安装位置尽量远离两频率相同或相近的相关振型曲线的节点（特别对尾机型船）。初步设计时，绘船舶振型曲线，合理决定主机安装位置 3.加装平衡补偿装置

目的：减少不平衡力矩（是普遍应用的措施）。平衡补偿装置（平衡器）：使偏心质量以和主机激振频相同的转速旋转，产生力或力矩以抵消主机不平衡矩、减少其对振动的影响。

第二篇：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.

第三篇：工程力学课程小结

HCIT-QF-JW027

课程小结

课程名称：工程力学 课程负责人：王鹏程 实施班级：210940、210950 实施时间：2009—2010学第2学期

实施情况：根据每一门课程的教学反馈结果：如考核成绩、听课评价、学生/教师座谈会意见（如教学内容、条件、方法、手段、考试考核等）。

1、成效

成效显著，学生学习工程力学的兴趣大增，平时上课认真，出勤率高，作业完成质量较好，期末考试及格率较高。

2、存在的问题

1)实验实践教学环节欠缺。

2)学生数学、物理等基础知识薄弱，不善于思考，学习不能持之以恒，普遍感到工程力学难学。

3)习题课时较少，学生难以在课堂里对知识进行消化。

3、改进建议

1)精心设计与理论知识相对应的实验实践教学项目，利用现代科学技术建设虚拟仿真力学实验室与数字化资源教学素材库，加强直观教学，弥补实验实践教学环节的欠缺。

2)《工程力学》课程在教学上注重理论与实践相结合，多引入工程实例进行教学，同时注重讲练结合，师生互动，适当运用启发式、讨论式等方法，通过习题及作业讲评等环节加深理解知识，突破难点，提高应用知识能力。

3)注重过程考核，将过程考核贯穿于整个教学过程，考核形式多样化.学生最终的总成绩=平时成绩(考勤+作业+课堂练习+提问答辩)×30%+考试成绩(期中+期末))×70%。同时强调评分公平、公正、公开原则，使成绩真正反映学生的学习情况，充分调动学生的积极性。

第四篇：工程力学 约束力小结

§约束小结•一．概念•1.自由体、非自由体、主动力（P、F）•••••2.约束：阻碍非自由体运动的一切装置称之3.约束反力：约束给被约束物体的力约束反力的大小：取决于主动力的大小。方向：与被阻碍的物体运动的方向相反。符号：F••二.几种常见的约束1.光滑接触面约束：（1）面接触：（2）线接触：（3）点接触：FNFNFN•一个约束反力，只能是压力，方向沿接触面的公法线（法向反力）用“FN”表示。•2.柔性体约束：柔绳、链条、胶带构成的约束。表示。3.光滑铰链约束一个约束反力，拉力，方向沿柔索中心线。用“F”T•（1）向心轴承（或称径向轴承、普通轴承）•约束反力：作用线⊥轴线并过轴心，正交两分力。FAyA轴承轴FAx（2）圆柱铰链（简称铰链）•约束反力：二个正交的分力，力的作用线与轴线在同一平面上。FyFx轴线 •（3）固定铰链支座（固定铰链）约束反力：二个正交的分力，力的作用线与轴线在同一平面上。FyFx轴线4.其它约束（1）滚动支座（辊轴支座）（可动铰链）•一个约束反力，作用线⊥支承面，方向可指向或离开支承面。FF（2）球铰链：约束反力：三个正交分力FBzFByFBx（3）止推轴承：约束反力：三个正交分力止推轴承FyAFxFz轴 例2已知：主动力F；试画出拱AC、CB的受力图。解：1.取拱CB为分离体2.取拱AC为分离体孔带销钉FCB例3•解：1.取CB为分离体FCxFCyFB•2.取ABD为分离体FB3.取整体为分离体FCxFCyFAxFAxFAyFAy

例4••解：1.取ACD（包括滑轮D）为分离体。FAxFAyFAxFBxFTFByFAyFCxFCyFCxFT•2.取BCE为分离体。3.取整体为分离体。FBxFByFCy

第五篇：903_工程力学考试大纲

附件2：

工程力学科目考试大纲

一、考试性质

工程力学是高等学校材料、石油、储运等诸多专业的重要技术基础课，也是相应专业硕士研究生入学考试科目之一。工程力学考试是教育部授权各招生院校自行命题的选拔性考试，其目的是测试考生利用工程力学基础知识分析问题、解决问题的能力。本大纲根据教育部高等工科本科理论力学课程（中学时）中静力学的要求和材料力学课程（中学时）基本要求及教育部工科力学课程教学指导委员会面向21世纪工科力学课程教学改革的要求，结合我校工科各专业对工程力学基本知识的要求而制订。本大纲力求反映普通一般院校工科本科专业的特点，以科学、公平、准确、规范的尺度去测评考生的工程力学相关基础知识掌握水平，考生运用工程力学基础知识分析问题和解决问题的能力。应考人员应根据本大纲的内容和要求自行组织学习相关内容和掌握有关知识。

二、评价目标

(1)要求考生具有较全面的关于工程力学的基础知识；(2)要求考生具有一定的力学建模的能力；

(3)要求考生具有较高的分析问题和解决问题的能力；(4)要求考生具有较强的综合知识运用能力。

三、考试内容

（一）静力学

1、静力学基础 1）基本要求

掌握力、力矩的基本概念及其性质，能熟练地计算力对点之矩和力对轴之矩；掌握力偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质，能熟练地计算力偶矩；掌握力系主矢和主矩的基本概念及其性质，能熟练计算各类力系的主矢和主矩；理解和掌握力系等效定理和平衡力系定理；掌握各种常见约束及其约束力性质，能熟练画出单个刚体和刚体系的受力图。

2）考试内容

1.1 力的概念 1.2力矩的概念 1.3 主矢和主矩

1.4 力系等效定理和平衡力系定理 1.5力偶和力偶矩矢 1.6

约束和约束力 1.7 物体的受力分析及受力图

2、力系简化 1）基本要求

掌握力系的简化方法和简化结果以及简化结果的相关应用；理解平行力系的中心，了解物体重心、质心和形心的确定方法，能熟练计算平面图形的形心。

2）考试内容

2.1 一般力系简化结果 2.2 固定端约束

2.3 物体的重心、质心和形心 2.4 平面图形的形心计算 2.5 分布力的相关计算

3、静力学平衡问题 1）基本要求

掌握各种力系的平衡条件和平衡方程，并能熟练地求解单个刚体和刚体系统的平衡问题；掌握桁架的概念及其理想化力学模型，掌握平面静定桁架内力计算；掌握滑动摩擦和摩擦角的概念，了解滚动摩阻的概念，能熟练地求解考虑滑动摩擦时的单个刚体和刚体系的平衡问题。

2）考试内容

3.1 力系的平衡条件和平衡方程 3.2 平面问题平衡方程的应用 3.3 空间问题平衡方程的应用 3.4 平面静定桁架的内力计算 3.5 考虑摩擦时的物体平衡问题

（二）材料力学

4、材料力学的基本假设和基本概念 1）基本要求

熟悉变形固体的基本假设以及内力、应力、应变、变形等材料力学的基本概念，掌握内力计算的截面法。

2）考试内容

4.1 内力与截面法 4.2 应力的概念 4.3 应变的概念 4.4 变形的概念

5、轴向拉伸与压缩 1）基本要求

掌握轴力的概念与计算方法以及轴力图的绘制，掌握直杆横截面及斜截面的应力，熟悉圣维南原理，了解应力集中的概念。熟悉材料拉伸及压缩时的力学性能及应力—应变曲线；熟练掌握拉压杆的强度计算，了解安全因数及许用应力的确定。掌握拉压杆变形计算及胡克定律。掌握拉压超静定问题的求解，熟悉温度及装配应力的计算。了解剪切与挤压的实用计算。

2）考试内容

5.1 轴力与轴力图 5.2 轴向拉压杆的应力 5.3 材料的拉压力学性能 5.4 拉压强度条件及应用 5.5 轴向拉压时的变形和位移计算 5.6 拉压超静定问题，温度应力和装配应力

6、扭转 1）基本要求

掌握扭矩的计算及扭矩图的绘制，熟悉切应力互等定理和剪切胡克定律，掌握圆轴扭转时的应力与变形计算，熟练掌握圆轴扭转的强度及刚度条件的应用。

2）考试内容

6.1 扭矩和扭矩图

6.2 圆轴扭转时的应力分析和强度计算 6.3 圆轴扭转时的变形计算 6.4 圆轴扭转时的刚度条件 6.5 简单扭转超静定问题

7、弯曲内力 1）基本要求

熟悉对称弯曲的概念，掌握剪力、弯矩的计算和剪力方程、弯矩方程，熟练掌握剪力图、弯矩图的绘制，能熟练的利用微分关系绘制梁的剪力图、弯矩图。

2）考试内容

7.1 梁的内力—剪力和弯矩

7.2 剪力方程、弯矩方程、剪力图和弯矩图

7.3 利用剪力、弯矩与载荷集度的微分关系绘制剪力图和弯矩图

8、截面的几何性质 1）基本要求

熟练掌握静矩与形心、截面二次矩的概念及计算，能应用平行移轴公式，了解惯性主轴的概念。

2）考试内容

8.1 静矩

8.2 惯性矩、惯性积、极惯性矩和惯性半径 8.3 平行移轴公式

9、弯曲应力及弯曲强度 1）基本要求

掌握弯曲正应力和弯曲切应力公式的推导及应用，熟练掌握弯曲强度条件的应用，熟悉提高梁弯曲强度的措施。

2）考试内容

9.1 梁纯弯曲时的正应力 9.2 梁横力弯曲时的切应力 9.3 弯曲强度条件及其应用 9.4 提高梁弯曲强度的措施

10、弯曲变形 1）基本要求

熟悉挠曲线及其近似微分方程，掌握积分法求梁的位移，掌握叠加法求梁的位移，掌握梁的刚度校核，熟悉提高梁弯曲刚度的措施。掌握简单超静定梁的计算。

2）考试内容

10.1 积分法求梁的挠度和转角 10.2 叠加法求梁的位移 10.3 简单超静定梁的计算

10.4 梁的刚度条件与提高梁刚度的措施

11、应力状态分析和强度理论

1）基本要求

熟悉应力状态的概念，掌握二向应力状态下应力分析的解析法，熟悉二向应力状态下应力分析的图解法，了解三向应力状态，掌握广义虎克定律，了解体积应变、三向应力状态下应变能、体积改变能、畸变能的概念。

熟悉材料的破坏形式和强度理论的概念，熟练掌握四个经典强度理论及其应用，熟悉莫尔强度理论。

2）考试内容

11.1 一点处的应力状态的表示方法 11.2 平面应力状态分析 11.3 特殊三向应力状态分析 11.4 广义胡克定律 11.5 强度理论及其应用

12、组合变形杆件的强度计算

1）基本要求

理解组合变形的概念与实例，掌握梁在两个主轴平面内的弯曲、拉伸（或压缩）与弯曲的组合变形、弯扭组合变形的应力与强度计算。2）考试内容

12.1 梁在两个主轴平面内的弯曲 12.2 拉伸（或压缩）与弯曲的组合 12.3 弯扭组合

13、压杆稳定 1）基本要求

熟悉压杆稳定的概念，掌握计算细长压杆临界载荷的欧拉公式，掌握临界应力计算的相关公式及临界应力总图，熟悉压杆的稳定性校核的安全因数法，了解折减系数法，熟悉提高压杆稳定性的措施。

2）考试内容

13.1 细长压杆的临界压力 13.2 欧拉公式的适用范围 13.3 临界应力总图 13.4 压杆的稳定性计算 13.5 提高压杆稳定性的措施

四、参考教材

陶春达，黄云主编.工程力学.北京：科学出版社，2011.8。

五、考试形式和试卷结构

（一）考试时间 考试时间为180分钟。

（二）答题方式

答题方式为闭卷、笔试。

试卷由试题和答题纸组成。答案必须写在答题纸相应的位置上。

（三）试卷满分及考查内容分数分配

试卷满分为150分。静力学部分约占总分的25％，材料力学部分约占总分的75％。

（四）试卷题型比例

1、选择题（20％）：根据题目要求选择正确答案。

2、计算题（80％）：通过已知参数计算或推导出结果。

六、样卷

一、选择题（本题共6道小题，每小题5分，共计30分）

1、平面力系的最终简化结果不可能的是（）。A.零力系； B.合力； C.合力偶； D.力螺旋。

2、一物块重量为FP，置于倾角为30的粗糙斜面上，如图所示，物块上作用一力F。斜面与物块间的摩擦角为m25。物块能平衡的情况是（）。

A.F=0，即（a）图；

B.F水平向右，且F=FP，即（b）图； C.F沿斜面向上，且F=FP，即（c）图； D.无法判定。

FPF30°（a）FPF30°FP30°（b）（c）

3.21图

3、三种材料的—曲线如图所示，强度最高的材料是（）。

A.1；

B.2；

C.3。

σ12C1302mBmFε

A4、图示等直圆轴，已知截面B相对于截面则外力偶题M题5.19图A的扭角BA0，5.21图M2的1与关系为（）。

A.M1M2；

B.M12M2；

C.2M1M2；

D.M13M2。

M1M2AaC题7.16图aB

5、图示的两个梁的抗弯刚度EI相同，载荷q相同，关于这两个梁的下列四种关系中正确的关系是（）。

qAa(a)题11.20图

qBAa(b)Cql/2aBCa A.内力和挠度相同； B.内力和挠度不相同；

C.内力相同，挠度不同；

D.内力不同，挠度相同。

6、矩形截面梁受载荷如图所示，则在梁中的四个位置中，应力状态描述错误的是（）。

aABFDCFaABστ题12.3图CDσ ττ

二、计算题（本题20分）

图示结构，由曲梁ABCD和杆CE、BE、GE构成。A、B、C、E、G均为光滑铰链。已知F20kN，q10kN/m，M=20kNm，a2m，假设各构件自重不计，求A、G处约束力及杆BE、CE所受力。

FqABMGaEaCDaa题3.32图

三、计算题（本题20分）

阶梯形圆杆，AE段为空心轴，外径D140mm，内径d100mm；BC段为实心，直径d100mm。外力偶矩MeA18kNm，MeB32kNm，MeC14kNm。已知：[]80MPa，[]1.2()/m，G80GPa。试校核轴的强度和刚度。

MeAMeBMeCDddAE题7.24图BC

四、计算题（本题20分）

图示结构，梁BD为刚体。

1、2杆的横截面面积相同，材料相同。试求两杆的轴力。

2aB

a 3l1aBCa2l

C

FDF习题5.19图

习题5.18图

五、计算题（本题20分）

一外伸梁所受载荷如图所示，已知材料为Q235钢，其弯曲许用正应力σ170MPa，梁为实心圆截面。试画该梁的剪力图和弯矩图并设计实心圆截面的直径d。

l

b2m2m2m习题10.7图

六、计算题（本题20分）h

q=10kN/mF=40kN习题10.8图水平面内直角折杆，直径d20 mm，受铅直荷载F作用，已知材料许用应力[]170 MPa。试按第三强度理论确定长度尺寸a的许可值。

BdAF=0.2kN习题13.12图习题13.13图a2aCAKaCDaBaF

七、计算题（本题20分）

图示三角形桁架，两杆均为Q235钢制成的圆截面杆。已知直径d20mm，F15kN，材料的弹性模量E200GPa，比例极限p200MP，a屈服极限

A11ms235MPa，强度安全因数n2.0，稳定安全因数nst2.5。试检查结构能否安全工作。

245°600F习题14.11图