弹性力学论文 2
弹性力学论文:石灰岩细观力学特性的颗粒流模拟
2010年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2010收稿日期:2010-07-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(No. 40972191);上海市教育委员会科研创新项目(No. 09YZ39)。
第一作者简介:徐金明,男,1963年生,博士、教授、博士生导师,主要从事岩土工程和工程地质计算技术的教学和科研工作。
Email: xjming@文章编号:1000-7598 (2010)增刊2-0390-06石灰岩细观力学特性的颗粒流模拟徐金明1,谢芝蕾1,贾海涛2(1. 上海大学 土木工程系,上海 200072;2. 上海自然博物馆工程建设指挥部,上海 200041)摘 要:岩体地区地质灾害的发生和发展取决于岩石细观组分的运动学行为。
研究岩石运动学行为时通常将岩石作为整体研究对象较多,而直接以细观组分为对象的研究较少。
以石灰岩为例,根据室内试验获得的岩石力学性质指标,使用基于非连续介质理论的颗粒流方法,将材料离散成刚性颗粒组成的模型,把颗粒细观变化与宏观力学特性联系起来,建立了石灰岩的细观结构模型,获得了颗粒接触力、颗粒接触模量、接触连接强度和连接刚度比等细观力学参数。
由于文中直接以细观成分为研究对象、反映了岩石和岩体组成的本质特点,所得结论不仅对含裂隙岩石本构关系研究具有广阔的应用前景,而且对岩体工程性质和地质灾害机制研究也具有重要的理论意义。
关 键 词:石灰岩;细观力学特性;颗粒流;模拟 中图分类号:TU 452 文献标识码:ASimulation of mesomechanical properties of limestone using particle flow codeXU Jin-ming 1,XIE Zhi-lei 1,JIA Hai-tao 2( 1. Department of Civil Engineering ,Shanghai University, Shanghai 200072,China;2. Shanghai Science and Technology Museum, Shanghai 200041,China)Abstract : The formation and development of geological disasters in rock area are dependant on the kinematic behaviors of rocks, especially of grains, fissures, and fillings in the rocks. In the conventional studies, rocks are generally treated as entireties and few concerns are concentrated on the individual meso-compositions in these rocks. Taking a limestone for example, macromechanical properties were obtained for the rock specimens of laboratory tests; and particle flow code in two-dimensions (PFC2D) was used for simulating the macromechanical properties of the rock material. In the simulation, the material was discretized as an assembly of rigid particles. The mesomechanical parameters, such as contact forces, contact modulus, normal contact strengths, and stiffness ratio, were obtained; and the mesostructural model was established for the limestone; connecting meso-level changes in particles with macromechanical properties. Because the individual compositions were taken as the direct objectives, reflecting the intrinsic features of rock materials or rock masses, the techniques presented herein may be of great significance in studying the constitutive law of fissured rocks, engineering properties of rock masses, and mechanism of geological disasters. Key words: limestone ;mesomechanical property ;particle flow ;simulation1 引 言岩体地区地质灾害的发生和发展取决于岩石的运动学行为、尤其是岩石中颗粒、裂隙、充填物等细观组分的变化情况,常规宏观分析方法以岩石整体为研究对象较多,直接以细观组分为对象进行研究较少。
建工系1130435张艳波——弹性力学小论文
混凝土路面伸缩缝最大间距及其最小宽度的研究同济大学土木工程学院建工系3班学号1130435姓名张艳波摘要钢筋混凝土的裂缝问题是建筑工程中很重要的问题之一。
裂缝的出现、扩展严重影响了混凝土结构的耐久性与安全性。
本文就是在首先介绍和分析了引起混凝土裂缝的主要原因后,从理论上研究混凝土路面等超长大体积混凝土结构伸缩缝最大间距及最小裂缝宽度,并简要介绍了大体积混凝土结构设计的原则。
关键词混凝土路面;伸缩缝;裂缝间距;裂缝宽度;大体积混凝土1概述1)大体积混凝土的定义过去大体积混凝土的定义是根据几何尺寸,主要是根据厚度定义的,国际上一般采用0.8m~1m作为界限。
自80年代以后大体积混凝土的定义有了改变,新的定义是:“任意体量的混凝土,其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝,统称为大体积混凝土”。
2)大体积混凝土开裂的影响因素大体积混凝土的核心问题是产生裂缝,大体积混凝土在浇筑或平时养护过程中,要经受外界环境与其本身的各种因素的作用,使混凝土中任一点的位移和变形不断地产生应力,当应力超过混凝土的极限强度或应力变形超过混凝土的极限拉应变时,混凝土结构就会产生裂缝。
引起大体积混凝土开裂的主要因素有:(1)温差裂缝:由于混凝土内部与外部温差过大而产生的裂缝称温差裂缝。
水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面温差过大及外部环境气温变化等原因是产生裂缝的主要因素。
这是大体积混凝土产生裂缝最主要的因素。
(2)收缩裂缝:即由混凝土收缩所引起的裂缝称为收缩裂缝。
影响收缩的主要因素是在施工阶段混凝土中的用水量和水泥用量。
用水量和水泥用量越高则造成混凝土收缩的可能性越大。
采用的水泥种类的不同造成混凝土干缩、收缩量也相应不同。
混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺等,都对混凝土收缩有着影响。
在其施工阶段混凝土逐渐散热和硬化过程中引起混凝土的收缩,而产生很大的收缩应力。
如果产生的混凝土收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度就会产生收缩裂缝。
弹性力学论文
跳板中的弹性力学问题摘要本文从力学的角度分析跳水运动员起跳时跳板受力,以及运动员的跳水高度的影响因素。
建立简单的力学模型,利用弹性力学原理加以求解,得出跳板的静态受力及跳水运动员的起跳时机和角度。
关键词其中小论文弹性力学跳板合拍引言跳水是一项集力量与智慧于一体的竞技体育运动,也是世界级比赛的重要参赛项目之一,我国在跳水领域成绩非凡。
但随着该项运动的发展,跳水动作的翻转组合不断创新,难度不断加大,如何提高跳水运动员的水平已成为各国生物力学研究的重要课题。
一、问题描述运动员要想获得足够的起跳高度,必须使跳板获得足够的弹性势能。
由于跳板是有弹性的,运动员需要走板,与跳板协调并利用跳板的弹性力起跳,这是一个动态的力。
我先在静力状态下求解跳板的受力与变形。
二、分析与讨论我们先建立受力模型,将跳板看成悬臂梁,宽度为一个单位,高度为h,长为L,并假设跳板满足连续性、均匀性,各向同性且完全弹性。
跳板的重力以均布载荷q代替,端部受力F,建立坐标系如下:矩形截面梁弯曲变形,任一截面上的弯矩为,横截面对Z轴的惯性矩为,材料力学的结果给出应力为,截面上的剪力为,剪应力:y方向的应力为,由平衡方程可得:,将方程带入莱维方程得:,满足该方程。
在y = h/2和y =-h/2的边界上,边界条件为:,所以能满足条件。
在边界x=0上,,满足应力边界条件。
在边界x=L上,应用圣维南原理得:,同样满足应力边界条件。
我们讨论了跳板的静止受力情况,再来分析一下运动员走板的问题。
这时我把跳板简化为外伸梁,跳板的弹性模量为E,对截面中性轴的惯性矩为I,总长为L,伸出长度为L-a,跳板的变形为弹性小变形,运动员质量为m。
平稳走板时载荷为静载荷,跳板起跳点的挠度和转角为:,由此可以看出,跳板的挠度和转角与运动员的体重和外伸长度的平方成比例,运动员要获得大的起跳高度,就可以增大板的挠度来增加弹性应变能,但端部转角也会相应增大,过大的转角会影响起跳角度甚至使运动员滑落。
弹性力学论文
弹性力学论文篇一:弹性力学弹性力学的发展以及在实际当中的应用关键字:弹性力学发展过程应用摘要:文章简述了弹性力学的发展历程,介绍了弹性力学在各个领域当中的应用,并且在文章最后提到了弹性力学在未来可能的发展趋势。
弹性力学是研究弹性体在荷载等外来因素作用下所产生的应力、应变、位移和稳定性的学科。
弹性力学是固体力学的重要分支,它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力,也称为弹性理论。
它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础,广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
弹性体是变形体的一种,它的特征为:在外力作用下物体变形,当外力不超过某一限度时,除去外力后物体即恢复原状。
绝对弹性体是不存在的。
物体在外力除去后的残余变形很小时,一般就把它当作弹性体处理。
弹性力学的发展大体分为四个时期。
人类从很早时就已经知道利用物体的弹性性质了,只是简单地利用弹性原理,并没有完整的理论体系,比如弓箭的使用。
而人们建立系统的弹性力学研究体系是从17世纪开始的。
弹性力学的发展初期主要是通过实践,尤其是通过实验来探索弹性力学的基本规律。
在这个阶段除实验外,人们还用最粗糙的、不完备的理论来处理一些简单构件的力学问题。
这些理论存在着很多缺陷,有的甚至是完全错误的。
在17世纪末第二个时期开始时,人们主要研究梁的理论。
到19世纪20年代法国的纳维和柯西才基本上建立了弹性力学的数学理论,明确地提出了应变、应变分量、应力和应力分量的概念,建立了弹性力学的几何方程、运动(平衡)方程、各向同性以及各向异性材料的广义胡克定律,从而奠定了弹性力学的理论基础,打开了弹性力学向纵深发展的突破口。
第三个时期是线性各向同性弹性力学大发展的时期。
这一时期的主要标志是弹性力学广泛应用于解决工程问题。
同时在理论方面建立了许多重要的定理或原理,并提出了许多有效的计算方法。
从20世纪20年代起,弹性力学在发展经典理论的同时,广泛地探讨了许多复杂的问题,出现了许多边缘分支。
力学原理的应用论文
力学原理的应用论文摘要本论文简要介绍了力学原理的基本概念与应用,并探讨了在实际工程中力学原理的重要性和应用效果。
通过列举实际案例,展示了力学原理在各个领域的应用,包括结构设计、材料力学、机械运动与控制、流体力学等。
研究结果表明,合理应用力学原理可以提高工程设计的安全性和效率,满足工程要求。
引言力学原理是研究物体平衡、运动和变形的基本理论。
在工程领域中,力学原理的应用十分广泛。
为了满足不同工程应用的需求,人们研究和发展了各种力学原理和方法,如静力学、动力学、弹性力学、塑性力学等。
本文旨在探讨力学原理在实际工程中的应用,以便更好地理解力学原理的重要性和效果。
力学原理在结构设计中的应用1.静力平衡原理:结构设计中,静力平衡是一个基本要求。
通过静力平衡原理,我们可以确定结构各部分的受力情况,从而进行合理的结构设计。
2.弹性力学原理:弹性力学原理主要用于结构的变形计算。
通过弹性力学原理,可以计算结构在受力时产生的变形,并确定结构的刚度和变形情况,以优化结构设计和满足工程要求。
3.破坏力学原理:在结构设计中,破坏力学原理用于预测结构的破坏状态和承载能力。
通过破坏力学原理,我们可以评估结构的安全性,从而防止结构在使用过程中出现破坏。
力学原理在材料力学中的应用1.应力应变关系:材料力学研究材料的应力和应变关系。
通过力学原理,我们可以得到类似胡克定律的应力应变关系,从而预测材料在受力时的变形情况。
2.破裂力学:破裂力学研究材料在受力时的破裂行为。
通过破裂力学原理,我们可以预测材料破裂的位置和破坏模式,帮助工程师选择合适的材料。
力学原理在机械运动与控制中的应用1.运动学原理:运动学原理用于研究物体的运动规律。
通过运动学原理,我们可以确定机械系统的位置、速度和加速度,并设计合适的运动轨迹和控制方案。
2.动力学原理:动力学原理用于研究物体的力学相互作用。
通过动力学原理,我们可以计算机械系统在受力时的运动状态和力学性能,帮助优化机械系统的设计和运行控制。
弹性力学在工程中的应用和挑战
弹性力学在工程中的应用和挑战引言:弹性力学是材料力学的重要分支,它研究的是物体在受力作用下发生形变后能够恢复到初始状态的能力。
在工程领域,弹性力学的应用广泛且重要,它不仅能帮助工程师设计出更加稳固和可靠的结构,还能为工程项目的寿命评估和材料性能改善提供依据。
然而,弹性力学在工程中的应用也面临着一些挑战,如应力集中、材料非线性等问题。
本文将探讨弹性力学在工程中的应用和挑战,并提出相应的解决方案。
1. 弹性力学在结构设计中的应用在工程领域,弹性力学被广泛应用于结构设计中。
通过分析和计算受力结构的应力分布和变形情况,工程师能够确定合适的结构尺寸和强度,保证结构在受到外力作用时不会发生破坏。
弹性力学在桥梁、建筑物、飞机等领域的应用,为工程项目的安全性和可靠性提供了坚实的基础。
2. 弹性力学在材料性能评估中的应用工程材料的性能评估是保证工程项目质量的重要环节。
弹性力学可以通过测量材料的应力-应变关系曲线,确定材料的弹性模量、屈服强度等重要参数。
这些参数对于材料的选择和工程项目的设计具有重要意义。
弹性力学在材料性能评估中的应用,能够帮助工程师选择适当的材料,提高工程项目的质量和可靠性。
3. 弹性力学在寿命评估中的应用工程项目的寿命评估是预测和评估工程结构或材料在使用过程中的寿命和性能退化情况。
弹性力学可以通过研究材料的疲劳行为和应力变化规律,进行寿命预测和评估。
弹性力学在寿命评估中的应用,能够帮助工程师制定合理的维修和更换计划,延长工程项目的使用寿命。
4. 弹性力学在材料性能改善中的应用材料的性能改善是工程领域追求的目标之一。
通过研究和应用弹性力学,工程师可以分析材料的变形和破坏机理,设计和改进材料的组分和结构,提高材料的力学性能和使用寿命。
弹性力学在材料性能改善中的应用,能够帮助工程师开发出更加高效和可持续的材料,推动工程技术的进步和发展。
挑战:尽管弹性力学在工程中有着广泛的应用,但也面临着一些挑战。
1. 应力集中问题在实际工程中,结构往往存在着应力集中问题。
弹性力学论文精选
弹性力学论文篇一:弹性力学弹性力学的开展以及在实际当中的应用关键字:弹性力学开展过程应用摘要:文章简述了弹性力学的开展历程,介绍了弹性力学在各个领域当中的应用,同时在文章最后提到了弹性力学在今后可能的开展趋势。
弹性力学是研究弹性体在荷载等外来要素作用下所产生的应力、应变、位移和稳定性的学科。
弹性力学是固体力学的重要分支,它研究弹性物体在外力和其它外界要素作用下产生的变形和内力,也称为弹性理论。
它是材料力学、构造力学、塑性力学和某些穿插学科的根底,广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
弹性体是变形体的一种,它的特征为:在外力作用下物体变形,当外力不超过某一限度时,除去外力后物体即恢复原状。
绝对弹性体是不存在的。
物体在外力除去后的剩余变形特别小时,一般就把它当作弹性体处理。
弹性力学的开展大体分为四个时期。
人类从特别早时就已经明白利用物体的弹性性质了,只是简单地利用弹性原理,并没有完好的理论体系,比方弓箭的使用。
而人们建立系统的弹性力学研究体系是从17世纪开始的。
弹性力学的开展初期主要是通过实践,尤其是通过实验来探究弹性力学的根本规律。
在这个阶段除实验外,人们还用最粗糙的、不完备的理论来处理一些简单构件的力学征询题。
这些理论存在着特别多缺陷,有的甚至是完全错误的。
在17世纪末第二个时期开始时,人们主要研究梁的理论。
到19世纪20年代法国的纳维和柯西才根本上建立了弹性力学的数学理论,明确地提出了应变、应变分量、应力和应力分量的概念,建立了弹性力学的几何方程、运动(平衡)方程、各向同性以及各向异性材料的广义胡克定律,从而奠定了弹性力学的理论根底,打开了弹性力学向纵深开展的打破口。
第三个时期是线性各向同性弹性力学大开展的时期。
这一时期的主要标志是弹性力学广泛应用于处理工程征询题。
同时在理论方面建立了许多重要的定理或原理,并提出了许多有效的计算方法。
从20世纪20年代起,弹性力学在开展经典理论的同时,广泛地讨论了许多复杂的征询题,出现了许多边缘分支。
弹性力学论文
弹塑性力学中有关泊松比的讨论赵衍摘要本文在塑性变形体积不可压缩的条件下导出了以塑性应变εp定义的塑性泊松比εp和以弹塑性总应变εep定义的弹塑性泊松比μep的计算式, 指出在小变形范围内可以看作μp = 0. 5, 而μep则总是小于0. 5; 当变形较大时, 无论是μp还是μep均远小于0. 5。
关键词:材料弹塑性泊松比大应变1 引言泊松比是材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值,是材料的一个弹性常数。
当材料进入弹塑性变形阶段后, 泊松比不再是常量而成为应变的函数。
一般认为随着塑性变形的增加, 泊松比渐趋于0. 5。
塑性变形的泊松比到底是多大? 若是0. 5, 其条件又是什么? 本文对上述问题进行了探讨, 在塑性变形体积不可压缩条件下的结论是: 小变形时, 以塑性应变定义的塑性泊松比μp= 0. 5, 以弹塑性总应变定义的弹塑性泊松比μep 则总是小于0. 5; 大变形时, 无论是μp还是μep均远小于0. 5。
这个结论澄清了长期存在的一些模糊认识。
在材料科学和加工手段飞速发展的今天, 高塑性和超塑性等大变形工程问题大量出现,迫切的需要对这些问题进行深入的研究。
2塑性泊松比μp以μp表示材料的弹性泊松比, 它是常数。
简单应力状态下进入弹塑性变形阶段后的总应变包括弹性应变和塑性应变这时三个方向的应变可表示为设研究对象初始体积为V0,则变形后体积为由塑性变形体积不可压缩,即仅有弹性应变εe影响体积的改变,故又有由以上二式可解得若略去弹性应变εe,可得简化式根据(1)式和(2)式进行计算的结果表明,材料的弹性性质即μe和εe对μp的影响微乎其微,可以忽略不计。
如当εe<0.005时, (2)式相对(1)式的误差小于0.7%;当εe=0.01 时,误差不超过1.3%,故用简化式(2)代替式(1)是可行的。
表1给出了一些计算结果。
从表中看到在小变形(ε<0.01)条件下可以认为μp=0.5,但变形较大时这一结论不再成立。
弹性体力学模型论文素材
弹性体力学模型论文素材一、引言弹性体力学是研究固体在外力作用下发生形变,然后恢复到原始状态的力学学科。
它在工程、材料科学、地质学等领域中有着广泛的应用。
本文旨在探讨现有的弹性体力学模型,为进一步的研究提供素材。
二、背景弹性体力学模型通常基于材料的力学行为和微观结构来构建。
其中最常用的模型有胡克弹性模型、柯西弹性模型和Maxwell弹性模型。
胡克弹性模型是最简单的线性弹性模型,适用于线性弹性固体的研究。
柯西弹性模型则考虑到材料的剪切变形,在胡克弹性模型的基础上引入剪切弹性模量。
Maxwell弹性模型则通过串联多个弹簧和阻尼器来建立材料的应力-应变关系。
三、实验方法为了验证弹性体力学模型的准确性,研究者一般会通过实验来获取实际的应力-应变数据。
常见的实验方法包括拉伸试验、压缩试验、剪切试验等。
通过这些实验,可以得到材料在不同应力条件下的应变性能,然后将实验数据与弹性体力学模型进行对比。
四、模型适用性评估弹性体力学模型的适用性评估是确定模型的局限性和适用范围的过程。
常见的方法包括通过残差分析、F统计量和AIC准则来评估模型的拟合程度和预测能力。
此外,还可以通过与其他已有实验结果的对比来验证模型的准确性。
五、应用案例弹性体力学模型在工程和科学领域有着广泛的应用。
例如,在材料工程中,研究者可以通过弹性体力学模型来评估材料的机械性能和可靠性。
在地质学中,利用弹性体力学模型可以预测地震波传播、地壳变形等现象。
此外,弹性体力学模型还可以应用于生物力学、医学工程等领域。
六、研究挑战与未来展望弹性体力学模型的研究仍然存在一些挑战,例如非线性效应的建模、复杂材料的研究等。
未来,研究者可以采用更复杂的模型,结合实验和数值方法来深入探究材料的弹性性能。
此外,还可以将弹性体力学模型与其他学科的模型相结合,提高模型的预测能力和适用性。
七、结论通过对弹性体力学模型的理论及应用进行论述,本文提供了研究过程中所需的素材。
弹性体力学模型是研究固体材料力学性质的重要工具,可以应用于各个领域。
弹性力学论文
弹性力学论文基于弹塑性理论基础上的混凝土本构模型摘要:本文介绍了几种类型的混凝土本构模型,分析比较了经典力学的几种本构模型,并指出了各种模型的适用条件及其优缺点。
关键字:混凝土;本构模型;弹性;塑性0 前言随着科学技术水平的提高和生产力的发展,混凝土的应用模式,应用环境已由单纯房屋建筑等简单结构渐扩大到像海洋石油钻井平台、高拱坝以及核电站预应力混凝土保护层等复杂应用环境下的复杂结构。
混凝土是以水泥为胶凝材料的多组分多相非匀质的复合材料,对混凝土强度的形成,破损的过程与机理以及如何设计和计算强度,都是非常复杂的问题。
因此,获得工程中使用方便的混凝土本构模型有重要意义。
1 线弹性本构模型线弹性本构模型是迄今发展最成熟的材料本构模型,该模型假定混凝土为理想弹性体,应力与应变成正比,应变在加卸载时沿同一直线变化,完全卸载后无残余变形,应力与应变有确定的唯一关系,弹性模量为常量。
考虑混凝土材料性能的方向性差异,尚可建立不同复杂程度的线弹性本构模型,如各向异性本构模型、正交异性本构模型、各向同性本构模型等。
线弹性本构模型能较好地描述混凝土受拉和低应力受压时的性能,也适于描述混凝土其它受力情况下的初始阶段,这类模型运用到有限元分析中也已有很多成功的例子。
由于混凝土的变形特征具有非线性,尤其是在受压状态下。
因此只能在一些特定的条件下使用线弹性本构模型的,如:混凝土的应力发展水平很低,内部微裂缝和塑性变形还未发展到明显的阶段;预应力或受约束结构在开裂以前;对形体复杂结构的近似计算或初步分析。
2 弹性非线性本构模型该模型的基本特征是应力与应变不成正比,应变在加卸载时沿同一路线变化,没有残余变形,应力与应变也有确定的唯一关系,但弹性模量是应力水平的函数,不再是常量。
弹性非线性本构模型突出了混凝土非线性变化的特点。
弹性非线性模型假设混凝土的弹性非线性可以通过不断变化的切线模量(增量理论)或割线模量(全量理论)来描述。
它具有精度好,数值计算简单,算法稳定等特点,在计算一次性单调加载时会得到比较准确的结果。
《纳米薄膜材料弹性力学理论研究》范文
《纳米薄膜材料弹性力学理论研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,纳米薄膜材料因其独特的物理和化学性质,在众多领域中展现出巨大的应用潜力。
弹性力学作为研究材料力学性质的重要分支,对于纳米薄膜材料的研究具有重要意义。
本文旨在深入探讨纳米薄膜材料的弹性力学理论,为相关研究和应用提供理论支持。
二、纳米薄膜材料概述纳米薄膜材料是指厚度在纳米尺度范围内的薄膜材料。
由于其尺寸效应,纳米薄膜材料具有许多优异的性能,如高强度、高韧性、优良的导电性、热稳定性和生物相容性等。
这些特性使得纳米薄膜材料在微电子、生物医疗、能源等领域具有广泛的应用前景。
三、弹性力学基本理论弹性力学是研究物体在外力作用下产生变形和应力分布的学科。
在弹性力学中,材料的弹性模量、泊松比等参数是描述材料力学性质的重要参数。
弹性模量反映了材料抵抗变形的能力,泊松比则描述了材料在受压时的横向变形程度。
四、纳米薄膜材料弹性力学理论研究1. 理论模型:针对纳米薄膜材料的特殊性,建立合适的理论模型是研究其弹性力学性质的关键。
目前,常用的理论模型包括连续介质模型、离散模型和量子力学模型等。
这些模型可以描述纳米薄膜材料的力学行为,为进一步研究提供理论依据。
2. 弹性模量:弹性模量是描述材料抵抗变形能力的重要参数。
针对纳米薄膜材料,其弹性模量受材料成分、结构、厚度等因素的影响。
通过实验和理论计算,可以研究这些因素对纳米薄膜材料弹性模量的影响,为优化材料性能提供指导。
3. 泊松比:泊松比描述了材料在受压时的横向变形程度。
对于纳米薄膜材料,其泊松比受材料结构和应力状态的影响。
通过研究不同应力状态下纳米薄膜材料的泊松比,可以深入了解其力学行为和变形机制。
4. 疲劳性能:纳米薄膜材料在长期受力过程中可能发生疲劳失效。
研究纳米薄膜材料的疲劳性能,包括疲劳寿命、裂纹扩展等,对于评估其在实际应用中的可靠性具有重要意义。
五、研究方法与实验技术1. 实验方法:通过原子力显微镜、纳米压痕仪等实验设备,可以测量纳米薄膜材料的力学性能,如弹性模量、硬度等。
弹性力学有限论文
弹性力学有限元论文系别:土木工程系专业:建筑工程姓名:何鑫哲学号:143109086弹性力学有限元位移法原理一、有限单元法的起源有限单元法的形成可以追溯到20世纪50年代甚至更早些时间,基本思路来源于固体力学中矩阵位移法的发展和工程师对结构相似性的直觉判断。
对不同结构的杆系、不同的载荷,用矩阵位移法求解都可以得到统一的公式。
在1952-1953年期间,R·W·Clough和M·J·Turner在分析飞机三角翼振动问题时,提出了把平面应力三角形或矩形板组合起来表达机翼刚度的方法,当时被称为直接刚度法。
1956年M·J·Turner,R·W·Clough,H·C·Martin,L·J·Topp在纽约举行的航空学会年会上发表论文《Stiffness and deflection analysis of complex structures》(复杂结构的刚度和变形分析)介绍了这种新的计算方法,从而将矩阵位移法推广推广到求解弹性力学平面应力问题。
它们把平面板壳结构划分为一个个三角形和矩形的“单元”,利用单元中近似位移函数,求得单元节点力与结点位移关系的单元刚度矩阵。
1960年,R·W·Clough在论文《The finite element in plane stress analysis》(平面应力分析的有限元法)中首次提出了有限单元(Finite Element)这一术语,他也因此被称为“有限单元之父”二、有限元法的基本思想有限元法是一种结构分析的方法,正如O·C·Zienkiewicz所说的:“人类思维的限制在于不能通过一步运算就掌握复杂环境和事物的行为。
因此,先把所有系统分解为它们的元件或单元,这些元件的行为已经被充分的了解,再把元件重新组装成原来的系统来研究系统的行为”。
弹性力学的实验研究与应用探索
弹性力学的实验研究与应用探索弹性力学是力学的一个重要分支,研究物体在受力作用下的形变和恢复过程。
它在工程学、材料科学、地质学等领域具有广泛的应用价值。
本文将探讨弹性力学的实验研究和应用,并分析其在不同领域中的重要性和挑战。
一、实验研究弹性力学的实验研究是探索其基本原理和性质的重要手段。
通过实验,可以观察和测量物体在受力作用下的形变和恢复情况,从而得到有关弹性力学的定量数据和实验规律。
实验研究的关键是设计合理的实验方案和仪器装置。
在弹性力学实验中,常用的实验装置有弹簧振子、悬臂梁、拉伸试验机等。
通过改变外力的大小和方向,可以观察到物体的形变和恢复过程。
实验数据的处理和分析是实验研究的重要环节,可以通过拟合曲线、计算应力应变等参数来研究材料的弹性性能。
二、应用探索弹性力学的应用涉及多个领域,其中最重要的包括工程学和材料科学。
在工程学中,弹性力学的应用主要用于结构设计和材料选择。
通过研究物体在受力作用下的形变和恢复规律,可以确定结构的稳定性和安全性,并选择合适的材料来满足工程需求。
在材料科学中,弹性力学的应用主要用于材料性能的评估和改进。
通过实验研究和理论分析,可以确定材料的弹性模量、屈服强度等重要参数,并根据这些参数来改进材料的制备工艺和性能。
弹性力学的应用还可以帮助研究人员理解材料的微观结构和变形机制。
除了工程学和材料科学,弹性力学在地质学、生物学等领域也有重要的应用。
在地质学中,弹性力学可以用于研究地壳的变形和地震的传播。
在生物学中,弹性力学可以用于研究生物组织的力学性质和生物力学过程。
三、重要性和挑战弹性力学的研究和应用对于工程学和材料科学的发展具有重要意义。
它可以帮助工程师和科学家设计更安全、更可靠的结构和材料,提高工程项目的质量和效率。
同时,弹性力学的应用也可以促进新材料的研发和创新,推动材料科学的进步。
然而,弹性力学的研究和应用也面临一些挑战。
首先,弹性力学的理论基础较为复杂,需要深入的数学和物理知识。
弹性力学论文
无粘结预应力筋的极限应力分析姓名:王旭光学号:M110771摘要:基于等效变形区长度提出了极限状态下混凝土梁跨中挠度的简化计算方法,继而根据梁的跨中挠度推导了体内和体外无粘结预应力筋极限应力增量的通用计算公式.以受力钢筋的配筋率、预应力筋布置形式、预应力度、跨高比、荷载形式等为参数,对无粘结预应力混凝土梁的受力性能进行了参数分析,依据分析结果,提出了以综合配筋指标和预应力度为参数的等效变形区长度的计算公式.结果表明:所提出的无粘结预应力筋极限应力增量的计算方法及公式具有较好的适用性;多种荷栽形式作用时的等效变形区长度,可取为各种荷栽单独作用时等效变形区长度的加权平均值,权值为各类荷栽产生的跨中弯矩.关键词:混凝土梁;体外预应力;体内无粘结预应力;极限应力;极限变形Abstract:A simple formula was developed for the ultimate mid —span deflection of concrete beams with theconcept of equivalent length of the deformation zone,then an analytical model was deduced tO analyze the ulti—mate stress increment in those concrete beams prestressed with external or internal unbonded tendons based onthe mid—span deflection.The nonlinear behavior of the beams prestressed with external or internal unbondedtendons were studied by the program developed.Such parameters as the percentage of ordinary reinforcment,amounts and configuration of unbounded prestressed tendons,the ratio of span to depth and the loadingpatternswere considered.It was shown that the predicted results from the analytical model were in good agreement with the test values and the results from the program.Based on the results,the equations for the eqivalent length ofdeformation gone on the beams at ultimate were developed,in which the aggregative indicator of reinforcementand index of prestressed tendons were selected for parameters.The equivalent length of those beams under multiple pattern loads could be determined by that of the beams under single pattern load using the weighted arith—metic average,where the moment at mid—span on the beams could be chosen as the weight coefficient.Key words:concrete beams;external prestress;internal unbonded prestress;ultimate stress;ultimate deflection1无粘结预应力技术无粘结预应力技术是将预应力筋(钢丝束或钢绞线束)挤压成型,在筋束表面涂抹一层润滑防锈油脂,再用聚乙烯材料包裹,制成专用的无粘结预应力筋,使其与周围的混凝土不发生粘结,它可以如同非预应力钢筋一样,按设计要求放入模板,然后浇注混凝土,待混凝土达到设计强度后,再张拉和锚固,预应力筋束与混凝土没有粘结,张拉力完全靠锚具传到混凝土上。
《纳米薄膜材料弹性力学理论研究》范文
《纳米薄膜材料弹性力学理论研究》篇一一、引言随着科技的进步,纳米薄膜材料以其独特的物理、化学性质在众多领域展现出广泛的应用前景。
这些薄膜材料不仅具有超强的力学性能,还在电子、生物医疗、能源等多个领域中发挥着重要作用。
因此,对纳米薄膜材料的弹性力学理论进行研究,对于理解其力学行为、优化其性能以及推动相关应用的发展具有重要意义。
本文将针对纳米薄膜材料的弹性力学理论进行深入探讨和研究。
二、纳米薄膜材料的概述纳米薄膜材料是指材料尺寸在纳米级别的薄膜材料。
由于其尺寸效应和表面效应,纳米薄膜材料具有许多独特的物理和化学性质,如高强度、高韧性、良好的导电性、优异的热稳定性等。
这些特性使得纳米薄膜材料在微电子、光电子、生物医疗、能源等多个领域有着广泛的应用。
三、弹性力学理论基础弹性力学是研究物体在外力作用下产生变形和内力的科学。
在弹性力学中,材料被视为连续介质,通过研究材料的应力、应变和位移等物理量,揭示材料的力学行为。
对于纳米薄膜材料而言,其弹性力学理论主要涉及薄膜的应力分布、应变行为以及弹性模量等基本参数的确定。
四、纳米薄膜材料的弹性力学理论分析(一)应力分布分析纳米薄膜材料的应力分布受多种因素影响,如薄膜的厚度、基底的材料和性质、制备工艺等。
通过对这些因素进行综合分析,可以得出薄膜在不同条件下的应力分布情况,为优化薄膜的性能提供理论依据。
(二)应变行为分析应变是描述材料在外力作用下变形程度的物理量。
对于纳米薄膜材料而言,其应变行为受材料本身的性质、外界环境以及加载方式等因素的影响。
通过对应变行为的深入研究,可以揭示纳米薄膜材料的力学行为和破坏机制。
(三)弹性模量研究弹性模量是描述材料抵抗变形能力的物理量。
对于纳米薄膜材料而言,其弹性模量受材料组成、结构以及制备工艺等因素的影响。
通过研究不同因素对弹性模量的影响,可以优化薄膜的力学性能,提高其应用价值。
五、实验与模拟研究方法为了更深入地研究纳米薄膜材料的弹性力学理论,实验与模拟研究方法被广泛采用。
研究生学位课《弹性力学及有限元》的创新教学研究论文(大全)
研究生学位课《弹性力学及有限元》的创新教学研究论文(大全)第一篇:研究生学位课《弹性力学及有限元》的创新教学研究论文(大全)针对研究生学位课《弹性力学及有限元》理论性强,逻辑严谨、直观性差、抽象、难理解等基本特点,该文在教学内容、教学方法、教学手段三方面进行教学模式创新探索。
将现代教学手段与传统教学模式有机结合起来,将专业知识与工程实例溶入到理论教学之中,使枯燥抽象的理论知识变得生动实际,从而激发学生的学习兴趣和创新能力。
研究生学位课程《弹性力学及有限元》是一门理论性兼应用性极强的课程:一方面,理论性上,弹性力学的研究方法严密,基本概念及理论内容十分抽象,公式严谨难以理解,即使对一些简化的模型问题进行求解,通常需要大量的运用高数知识与理论,涉及微积分和常微分方程,更多运用偏微分方程相关思想与知识;另一方面,应用性上,弹性力学及有限元主要分析各种工程材料和工程结构在受力过后的变形状况,需要研究生对工程实例实践有自己的感性认识,能够将理论知识的分析与工程实际的例子联系起来。
因此,该课程对研究生的高等数学的基础思想和工程背景要求高,属于研究生教学期间难度系数比较大的一门学科。
该课程是机械工程专业必修的主干基础课程。
涉及弹性力学平面问题(平面应力与平面应变)基本理论、直角坐标及极坐标求解、差分法和变分法、有限单元法、空间问题的基本理论等方面的内容,综合性强[1]。
随着计算机技术的飞速发展,为弹性问题有限元法及弹塑性问题有限元法应用到机械工程的优化设计、制造分析提供了崭新途径和高效手段。
例如:采用先进的计算机数值模拟技术,人们可以在短短十几分钟之内完成手工作业需要花费数周时间才能完成的工作,大大缩短了设计和试制周期[2]。
如今几乎所有重要的机械产品和机械装备在研发阶段都必须采用数值方法进行计算分析,这已经成为探知复杂对象本质规律的定量分析手段。
数字化的“虚拟试验”在研发时做到了高效率与低成本的完美结合,其大规模巨容量的工程计算模拟在研发中起到核心支撑作用。
高中生关于物理中弹性碰撞的论文2
高中生关于物理中弹性碰撞的论文2一、引言物理学是一门研究物质运动和相互作用的科学,其中弹性碰撞是物理学中一种重要的现象和研究对象。
弹性碰撞是指两个或多个物体之间发生碰撞后能够恢复形状并且能量守恒的过程。
弹性碰撞在日常生活中随处可见,例如球类运动、汽车碰撞等。
本论文将着重研究高中生关于物理中弹性碰撞的相关知识和实验,旨在帮助高中生深入理解和应用弹性碰撞的原理。
二、基本概念1. 弹性碰撞的定义:弹性碰撞是指两个或多个物体之间发生碰撞后,能够恢复形状并且能量守恒的碰撞过程。
2. 碰撞中的动量守恒:碰撞中的动量守恒是指碰撞前后系统的总动量保持不变。
3. 碰撞中的动能守恒:碰撞中的动能守恒是指碰撞前后系统的总动能保持不变。
4. 弹性碰撞的特点:弹性碰撞具有形状恢复性好、碰撞物体不能产生变形或损毁以及能量守恒等特点。
三、弹性碰撞的实验方法1. 弹性碰撞实验装置:利用平面碰撞器可以进行弹性碰撞实验,该装置由两个可移动的平面板、弹簧和小球构成。
2. 实验过程:首先调整弹簧的张力,使两个平面板距离合适。
然后将小球放在平面板上,释放小球使其与平面板发生弹性碰撞。
通过测量碰撞前后小球的速度和位移等参数,计算碰撞过程中的动能和动量,验证弹性碰撞的特点。
四、动能守恒定律在弹性碰撞中的应用1. 动能守恒定律的表达式:碰撞前后系统的总动能保持不变,即m1v1^2 + m2v2^2 = m1v1'^2 + m2v2'^2,其中m1、m2分别为两个物体的质量,v1、v2为碰撞前物体的速度,v1'、v2'为碰撞后物体的速度。
2. 实际例子:以弹簧振子为例,当一个物体与振子发生弹性碰撞时,由于动能守恒定律的存在,物体的动能被转化为振子的动能,观察振子的振幅和频率的变化,可以验证动能守恒定律在弹性碰撞中的应用。
五、动量守恒定律在弹性碰撞中的应用1. 动量守恒定律的表达式:碰撞前后系统的总动量保持不变,即m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2',其中m1、m2分别为两个物体的质量,v1、v2为碰撞前物体的速度,v1'、v2'为碰撞后物体的速度。
弹性力学的应用于材料力学中的案例研究
弹性力学的应用于材料力学中的案例研究材料力学是研究物质的性质、结构及其变形和破坏的学科。
其中弹性力学是材料力学的重要分支,它研究物质在受力后的弹性变形以及恢复原状的能力。
弹性力学的应用广泛,对于不同材料的设计和工程实践具有重要意义。
本文将通过几个案例来探讨弹性力学在材料力学中的应用。
1. 案例一:弹簧的设计弹簧是一种常见的弹性元件,广泛用于机械、汽车、家电等领域。
弹簧的设计需要考虑其弹性恢复能力和承受力的平衡。
弹簧的刚度可以通过钢丝直径、材料种类、绕圈数等因素来调节。
根据弹性力学的原理,我们可以通过胡克定律来描述弹簧的应力和变形关系。
在设计弹簧时,需要根据所需的弹性系数来选择合适的参数,以保证弹簧的弹性变形具有适当的幅度。
2. 案例二:材料的弹性模量测定材料的弹性模量是衡量其抵抗形变的性能指标。
在实际工程中,需要准确测定材料的弹性模量以确定其适用范围和性能指标。
一种常见的测定方法是通过拉伸试验,利用胡克定律来计算应力和应变的关系以及该材料的弹性模量。
在实验中,需要将试样加以拉伸,测量应力和应变的变化,并绘制应力-应变曲线。
通过对曲线的分析,即可得到材料的弹性模量。
3. 案例三:结构体的变形分析在建筑领域中,对于结构体的变形分析至关重要。
以桥梁为例,当桥梁承受荷载时,会发生弹性变形。
弹性力学理论可以帮助工程师预测桥梁在不同荷载下的变形情况,以确保其稳定性和安全性。
例如,可以利用梁的刚度和荷载分布来计算梁的弯曲变形。
通过这样的分析,可以知道桥梁是否需要增加支撑或调整设计来提高其承载能力。
4. 案例四:压力容器的设计压力容器的设计需要考虑其在承受压力时的变形情况。
弹性力学理论可以帮助我们分析压力容器的应力和变形,并评估其安全性。
例如,通过应用杨氏模量和泊松比,可以计算出压力容器在受到压力时的应力分布,以及容器的变形情况。
这些分析结果对于优化压力容器的结构设计和确定材料的选择至关重要。
以上仅是弹性力学在材料力学中的案例研究的一部分。
弹性力学在工程实践中的应用
弹性力学在工程实践中的应用引言:弹性力学是一门研究物体在受力作用下产生弹性变形的学科,广泛应用于工程实践中。
本文将探讨弹性力学在工程中的应用,包括结构设计、材料选择和工程安全等方面。
一、结构设计中的弹性力学应用在工程结构设计中,弹性力学理论起着重要的作用。
通过弹性力学的分析,工程师可以预测和计算结构在受力作用下的变形和应力分布,从而确定结构的合理尺寸和材料。
例如,在桥梁设计中,弹性力学理论可以帮助工程师确定桥梁的承载能力,避免超载和结构破坏的风险。
二、材料选择中的弹性力学应用弹性力学理论对材料的弹性性能进行了深入研究,为工程师选择合适的材料提供了依据。
通过弹性模量、泊松比等参数的分析,工程师可以评估材料的强度、刚度和韧性等性能。
例如,在汽车制造中,弹性力学理论可以帮助工程师选择合适的材料用于车身和零部件的制造,以确保汽车在行驶过程中的安全性和舒适性。
三、工程安全中的弹性力学应用弹性力学理论在工程安全方面的应用也不可忽视。
通过对结构的弹性变形和应力分析,工程师可以预测和评估结构在受力作用下的稳定性和安全性。
例如,在建筑设计中,弹性力学理论可以帮助工程师确定建筑物的抗震性能,以避免地震等自然灾害对建筑物的破坏。
四、弹性力学在工程实践中的挑战尽管弹性力学在工程实践中具有广泛的应用,但也面临一些挑战。
首先,实际工程中的结构往往复杂多变,需要考虑多种受力情况和材料特性。
其次,弹性力学理论在处理非线性和非均匀材料时存在一定的局限性。
此外,实际工程中的边界条件和约束条件也会对弹性力学分析的结果产生一定的影响。
因此,工程师需要结合实际情况进行综合分析和判断,以确保工程的安全性和可靠性。
结论:弹性力学在工程实践中具有重要的应用价值。
通过弹性力学的分析,工程师可以预测和计算结构的变形和应力分布,选择合适的材料,评估工程的安全性。
虽然面临一些挑战,但弹性力学仍然是工程设计和分析的重要工具,为工程实践提供了科学的依据。
弹性力学论文
弹塑性力学综述摘要:弹塑性力学是一门古老的力学,早在16世纪已经有人对其进行研究了,到19世纪才逐渐形成完整的力学体系。
在当代工程设计,施工中必须有坚实的力学基础,而弹塑性力学是力学基础的重要部分,是高等工程类人才只是结构中必不可少的部分,对于一些力学问题,他能给出比较精确的解。
对于研究生而言,弹塑性力学是力学模型受力分析,破坏分析的基础;在课题的研究中有很重要的位置。
关键字:弹性力学;塑性力学;发展史;应用Abstract: the elastic and plastic mechanics is an ancient mechanics, as early as the 16th century has been studied, until the 19th century gradually formed a complete system of mechanics. In modern engineering design and construction must have a solid mechanics foundation, the elastic and plastic mechanics is an important part of mechanical foundation, is the indispensable part of higher engineering talent just structure, for some mechanical problems, he can give a more accurate solution. For graduate students, the stress analysis of elastic-plastic mechanics is mechanical model the basis of analysis of the damage. In the research has very important position.Keywords: the elastic and plastic mechanics; The history of the mechanics; application0、引言:弹性力学和塑性力学是固体力学的两个重要部分,固体力学是研究材料及其构成的物体结构在外部干扰下的力学响应的科学对按其研究对象而区分为不同的学科分支。
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弹性力学论文
对矩形截面梁恒力弯曲时剪应力问题的弹性力学解释
问题:在材料力学里,曾得出矩形截面梁弯曲时横截面的正应力公式
为z
σ
I y x M x
)(=,试利用平衡方程导出横截面上的剪应力公式。
材料力学解法:
在下图中距左端为x 和x+dx 处横截面 m-m 和n-n 上的弯矩分别为M 和M+dM ,两截面上距中性轴为1y 处的正应力分别为1σ和2σ,于是,可得面上两端面上的法向内力1N F 和2N F 分别为:
Z
Z
A
z
A
A
z
N S I M dA y I M dA I
My dA σF ==
==
∫
∫
∫11
11 (1)
Z
Z
A
A
z
N S I dM
M dA I y dM M dA σF +=
)+(=
=
∫
∫
1
22 (2)
式中,Z S =dA y A
∫
1为截面上距中性轴为y 的横线以外部分的面积A 对中性轴的净距。
纵截面1AB 上由dA τ'所组成的是切向内力's
dF 。
由“横截面上距中性轴
等远各点处的切应力大小相等”这一假设和切应力互等定理可知,在纵截面上横线1AA 各点处的切应力'τ的大小相等。
而在微段dx 长度上,
'
τ
的变化为高阶微量可略去不计,从而认为'τ在纵截面1AB 上为一常
量。
于是得
bdx
τdF s '
'
= (3)
将式(1)(2)和(3)代入平衡方程
0=__,
0='
12∑s N N x
dF F F F
经化简后即得
b
I S dx
dM τz z ×
=
'
由弯矩与剪力微分关系
s F dx
dM =,上式即为
b
I S F τz z S =
'
由切应力互等定理可知,即得矩形截面等直梁在对称弯曲时横截面上任一点处切应力
b
I S F τz z S =
(a ),
式(a )中b I F z s ,,对某一截面而言均为常量,因此,横截面上的切应力τ沿截面高度的变化情况,由部分面积的静距z S 与坐标y 之间的关
系所反映。
若取1bdy 为面积元素dA ,可得)
_4
(2==22
211∫y h b bdy y S h
y z ,
代入式(a ),得
)_4
(2=
2
2
y h
I F τz
s
弹性力学解法: 有材料力学知,此时有0
====yz xz y x
ττσσ
由平衡方程 0=∂∂+∂∂y
τx
σxy x
可得
)
_4
(
2=|
)2
(
_
=∂)
(∂_=))((∂∂_=∂∂=2
2
2
_2
2
_2
_2
_∫∫
∫y h
I F y
I F dy I
y
x x M dy I y x M x dy x στz
s y h z
s y
h z
z y
h y
h
x
xy
对比以上两种结果,则两种解法的答案完全相同,只是材料力学里应用了一个假定“横截面上距中性轴等远各点处的切应力大小相
等”,由此可知,材料力学可以推出的结论,亦可以用弹性力学推出,并且在弹性力学里不用假设条件,得出的结果更精确。
参考文献:
孙训芳、方孝淑、关来泰《材料力学》北京:高等教育出版社,2009.7 徐芝纶《弹性力学简明教程》北京:高等教育出版社,2002.8。