力学实习报告

东北石油大学

实习总结报告

实习类型工程力学认识实习

实习单位东北石油大学油田科技馆

实习起止时间 2014年6月30日至2014年7月4日指导教师

所在院（系）机械科学与工程学院

班级

学生姓名

学号

2014 年 7 月 4 日

工程力学认识实习报告

一实习目的

通过这五天的实习，让我学到了很多课堂上学不到得东西，宏观、理性的认识了工程力学在机械、土木建筑、航天航空以及新材料研制中的应用情况。同时结合与石油有关的专业，了解了工程力学专业在钻井机械、采油机械、修井设备等方面的应用情况。通过在校内和校外参观抽油机、钻井机等机械设备和有特点的刚性桁架建筑，熟悉了在油田和建筑领域中的一些力学问题和原理；参观大庆油田科技馆、铁人纪念馆和油田历史陈列馆。我了解了力学在石油行业中的重要作用，增强了对知识的渴望性和探求知识的好奇心，认识了理论和时间相结合的重要性。更重要的是激发了学习的热情，锻炼了自己实践的能力。

二实习项目

1 实习安全教育

2 观看力学应用视频

3参观大庆科技馆、铁人纪念馆和历史陈列馆

三实习内容

1校内实习

1.1力学在机械工程中的应用

（一）承载能力设计

机械零件或构件的习用强度计算法,是按工作状态最大载荷进行静强度计算;按非工作状态最大载荷及特殊载荷(安装载荷、运输载荷及冲击载荷等)进行静强度验算,对于受变载荷作用的机械零件或构件,应力变化循环次数足够多时,应按工作状态正常载荷(等效载荷)进行疲劳强度计算。

在服役期间，飞机不断重复着起飞、飞行与降落这一过程，而在每次起飞、飞行与降落过程中，飞机的结构都承受着各种各样反复作用是疲劳载荷。这些疲劳载荷主要包括：

（1）跑道上颠簸的地面滑行载荷；

（2）行中大气紊流(乱流)引起的“突风载荷”；

（3）飞机作仰俯、偏航以及侧身等动作时的机动载荷；

（4）飞机着陆时的撞击载荷：

5气密座舱飞机舱内增压一卸压的所谓“地—空—地”循环载荷；

（二）机械振动力学

机械振动对于大多数的工业机械、工程结构及仪器仪表是有害的，它常常是造成机械和结构恶性破坏和失效的直接原因。例如，1940年美同的Tacoma Narrow 吊桥在中速风载下，因卡门漩涡引起桥身扭转振动和上下振动而坍塌。1972年日本海南电厂的一台66万千瓦汽轮发电机组，在试车中因发生异常振动而全机毁坏，长达51米的主轴断裂飞散，联轴节及汽轮机叶片竟穿透厂房飞落至百米以外。

图1-塔科马大桥毁坏

固有振动——无激励时系统所有可能的运动的集舍。固有振动不是现实的振动，它仪反映系统关于振动的固有属性。

随机振动——系统在非确定性的随机激励下所作的振动。行驶在公路上的汽车的振动就是随机振动的典型例子。另外，物理参数恩有随机性质的系统发生的振动也属于随机振动。

自激振动——系统受到由其自身运动诱发出来的激励作用而产生和维持的振动。一般说来，这时系统包含有补充能量的能源。演奏捉琴所发出的乐声，就是琴弦作自激振动所致。车床切削加工时在某种切削用量下所发生的激烈的高频振动，架空电缆在风作用下所发生的与风向垂直的上下振动以及飞机机翼的颤振等。

(三)机械构造运动设计

具体内容为在确定结构件的材料、公差、热处理的方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及的与其它的零件相互的之间关系等问题。

为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于单自由度的机械系统，用等效力和等效质量的概念，可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题；对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。

合理力流结构---力流在构件中不会中断，任何一条力线都不会突然消失，

必然是从一处传入，从另一处传出。力流的另一个特性是它倾向于沿最短的路线传递，从而在最短路线附近力流密集，形成高应力区。其它部位力流稀疏，甚至没有力流通过，从应力角度上讲，材料未能充分利用。因此，若为了提高构件的刚度，应该尽可能按力流最短路线来。

图 2-大桥力学模型

设计零件的形状，减少承载区域，从而累积变形越小，提高了整个构件的刚度，使材料得到充分利用。

1.2 力学在土木工程中的应用

力学与土木专业课程的建构

土木工程主导专业课程的建构是基于几大力学课来实现的．若缺乏对几大力学的基本概念、物理意义和求解方法的深入理解，想真正掌握好相关专业课程。做好有关工程设计、施工、监理乃至可想象的．按照所开设力学课程的两类划分(结构力学类和弹性类)，相应的专业课两类分支也相应出现．基于结构力学类(结

图3-梁的受力图

构工程方向)的包括；钢砼结、砌体结构钢结构、高层建筑设计、建筑抗震设计、桥梁结构、组合结构、建筑施工技术；基于弹性力学类(岩土工程方向)的包括：地基处理与加固、基础工程、挡土结构与基坑工程、地下结构、道路勘测与结构“弹性力学类”的思维方式类似于高等数学体系的建构，由微单元体(高等数学为微分体)人手分析，基本不引入(也难以引入)计算假设，计算思想和理论

具有普适特征．在此基础上引入某些针对岩土材料的计算假设则构建了土力学和岩石力学．“结构力学类”(包括理论、材料学和结构力学)则具有更强烈的工程特征，其简化的模型是质点或杆件，在力学体系建立之前就给出了诸如平截面假设等众多计算假设，然后建立适宜工程计算的宏观荷载和内力概念，给出其特有的计算方法和设计理论，力学体系的建构过程与弹性力学类截然不同．弹性力学由于基本不引入计算假定，得出解答更为精确，可以用来校核某些材料力学解答；但由于其假定少，必须求助于偏微分方程组来寻求解答，能够真正得出解析解的题目少之又少，不如材料力学和结构力学的计算灵活性高和可解性强；弹性力学的理论性和科研性更强，是真正的科学体系，而结构力学类的实践性和工程性更强，更多偏重于求解的方法和技巧等。

1940年秋天。当时，美国在华盛顿州的塔科马峡谷上建造了一座跨度为853m 的悬索桥。建成方四个月，就碰到了八级风，虽然风速还不到20m/s，但是桥却发生了剧烈的振动，且振幅越来越大，直至桥面倾斜到45度左右。最终，因吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而解体，并坠落到峡谷之中。1963年，美国斯坎伦教授提出了钝体断面的分离流自激颤振理论，才成功地解释了造成塔科马桥风毁的致振机理，并由此奠定丁桥梁颤振的理论幕础。加拿大教授达文波特Davenport)则利用随机振动理论，建立了一套桥梁抖振分析方法。该方法经斯坎伦于1977年的修正后，更加完备，可以说，斯坎伦和达文波特奠定了桥梁风振的理论基础。

1.3 力学在航天航空工程中的应用

机翼理论和边界层的发展

20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展，期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题，这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初，以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗特等为代表的科学家，开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论，阐明了机翼怎样会受到举力，从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性，使人们重新认识无粘流体的理论，肯定了它指导工程设计的重大意义。

图 4-飞机受力简图