第一篇：工程力學小論文

工程力學心得體會

大二學期，我們學習了工程力學這門學科，個人感覺這門學科有一定難度，有一些專業性。上學期成績并不是很理想，這學期任然要繼續努力。下面我談談對這門學科的看法。

首先，力學是基礎科學，又是技術科學，其發展橫跨理工，與各行業的結合是非常密切的。與力學相關的基礎學科有數學、物理、化學、天文、地球科學及生命科學等，與力學相關的工程學科有機械、土木、航空航天、交通、能源、化工、材料、環境、船舶與海洋等等。

由于相關行業的發展與國民經濟和科學技術的發展同步，使得力學在其中多項技術的發展中起著重要的甚至是關鍵的作用。力學專業的畢業生既可以從事力學教育與研究工作，又可以從事與力學相關的機械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程專業的設計與研究工作，還可以從事數學、物理、化學、天文、地球或生命等基礎學科的教育與研究工作。從這個意義上講，力學專業培養人才的對口是非常寬的，社會對力學人才的需求也是很多的。

隨著力學學科的發展，在本世紀將產生一些新的學科結合點，如生物醫學工程、環境與資源、數字化信息等。經典力學與納米科技一起孕育了微納米力學將力學知識應用于生物領域產生了生物力學和仿生力學；這些都是近年來力學學科發展的亮點。可以預料，隨著社會的發展，力學學科與環境和人居工程等專業的學科交叉也將會進一步加強。

基于以上，可見工程力學這門學科應用廣泛性和重要性，學好這門學科是很有必要的，以后工作中很可能用到相關知識。

下面說說我在工程力學具體學了什么。主體分為三個部分，靜力學，動力學和材料力學。

靜力學：主要研究物體（剛體模型）的受力和平衡規律，主要包括三方面內容：1）物體的受力分析（基礎重點與難點）2力系的簡化3）剛體的平衡條件。動力學：主要講了物體（主要為剛體）在外力作用下的運動規律。材料力學：研究物體（變形體模型）在外力作用下的內力、應力、變形及失效規律。材料力學的任務——要求構件在外力作用下安全（正常工作），必須滿足：1）強度條件： 2）剛度條件：3）穩定性條件：學習工程力學的目的是在滿足強度、剛度和穩定性的要求下，為工程構件的力學設計提供必要的理論基礎和分析方法，以便設計出既安全又經濟的構件。

同時，在工程力學這門課程還做了一些實驗，這鍛煉了我的動手能力，理論聯系實際，讓知識得以應用是很愉快的，同時也讓知識在腦海中更加記憶深刻。

工程力學這門課程，要學會抽象模型，受力分析，以及校核檢驗。期中受力分析比較關鍵，彎矩圖，扭矩圖都很重要。掌握基本原理，適量做一些題目，對學好這門學科是很有必要的。我也會更加努力，學習好這門課程。

第二篇：工程力學論文(學習心得)

工程力學論文

學習工程力學這門課不知不覺已經快一學期了，首先我想淺談我學到了什么：工程力學理論性強且與專業課、工程實際緊密聯系，是科學、合理選擇或設計結構（或構件）的尺寸、形狀、強度校核的理論依據。具有承上啟下的作用。也就是說，學好工程力學，為后續專業課的應用和拓展奠定了很強的理論基礎。學習到的主要內容： 靜力學：主要研究物體（剛體模型）的受力和平衡規律，主要包括三方面內容：1）物體的受力分析（基礎重點與難點）2）力系的簡化3）剛體的平衡條件。

材料力學——研究物體（變形體模型）在外力作用下的內力、應力、變形及失效規律。材料力學的任務——要求構件在外力作用下安全（正常工作），必須滿足：1）強度條件： 2）剛度條件：3）穩定性條件：學習工程力學的目的是在滿足強度、剛度和穩定性的要求下，為工程構件的力學設計提供必要的理論基礎和分析方法，以便設計出既安全又經濟的構件

學習心得：這學期我們開了工程力學的課，我開始試著調整自己的心態，不管它多難，都得學，最起碼上課先認真聽好老師講的課。抱著想學、要學的心理，我試著聽好每一節課。自己最大的弱點就是畏難，害怕做難題！這也許才是真正導致我工程力學學不好的原因。上課聽不懂，到了下課，空余時間，因為覺得難，所以也就不想碰它，這樣惡性循環下去。就自身而言，要想學好這門課，最主要的就是要克服我的畏難心理，否則我永遠得不到提高。凡事都是說起來容易做起來難，我不可能一下子就能完全克服我的毛病，總得有個變化的過程，但我會盡自己最大的努力縮短這個過程的！不得不說聽顧老師的課是一種享受。顧老師以自己豐富的人生經歷告訴我們該怎么樣學會工程力學，不僅僅是豐富的課程知識，還有許多做人的道理，顧老師往往以一些幽默卻不失哲理的話告訴我們工程力學對將來工作生活的重要性。我記得這樣一句話：你現在做錯一題才扣幾分的問題，將來就是坐幾年牢的事情了。初聽我們大家一笑而過，可是細細想想，就會發現我們學到了很多，這大概就是潤物無聲吧。雖然工程力學是一門很復雜很深奧的科學，但在顧老師以交流、談心為方式的授課模式下，讓我接受的是很坦然，很輕松。完全沒有對復雜模型、對冗長數據的恐懼。反而能夠更好的擴展自己狹窄、有限的知識面；能夠更好的去認知社會，去剖析自己，以自我改善與提高。我想這才是我們學習的更高層次的目的。

授課建議：在學習工程力學的時候，我發現只要在課堂上認真的聽老師的講解，課后能夠及時復習本節課所學的知識，就能夠跟上課程的要求。但有時候所學的知識比較抽象，難以想象與理解，這就需要自己在課后能夠多花些時間來鞏固所學的知識。工程力學是專業基礎課，只有將工程力學的知識掌握牢固，才能更好的學習之后的知識。理科的課程往往需要大量的練習才能真正的理解，希望老師上課時能多給我們出一些從簡單到復雜的典型題目給我們練習，更加注重教會我們怎么分析題型。

第三篇：工程力學認識實習論文

工程力學認識實習論文

按照慣例，我們工程力學這個專業每到了大三上半學期的期末就會進行一次認識實習，實習的目的就是讓我們從實踐中對這門自己即將從事的專業獲得一個感性認識，為今后專業課的學習打下堅實的基礎,為今后書本與實踐的結合打下基礎。實習中，將所學知識和實習內容互相驗證，并對一些實際問題加以分析和討論，使學生對建筑工程專業的基本知識有一個良好的感性認識，了解專業概況，為后續專業理論知識的學習奠定一個良好的基礎，同時，使學生對本行業的工作性質有一個初步的了解，培養學生對本專業的熱愛，強化學生的事業心和責任感，鞏固專業思想。通過實習讓我們對建筑物的規模,作用及特點有了初步的了解。

由于一些原因，我們今年的實習就沒有安排老師進行帶我們，就是讓我們自己去參觀學校里的一些建筑，結合自己專業的專業知識寫一篇論文，我和我的同學去參觀了我們學校的建筑館，建筑館原來是一個加工車間，但是由于技術落后的原因，沒能夠經營下去，于是在2009年5月進行改進和重新設計，使它變成了現在的建筑館，它是一座地上三層局部兩層的建筑，用地面積5200平方米，總建筑面積5900平方米，經過改進設計，它既保留了原來車間的標志性建筑，又在其中加入了現代化元素，使其現在成為一座非常受歡迎的一座建筑，當你走進建筑館的大門時，你會看到在它的小院里矗立著一個非常大的煙囪，據我們的觀察，它應該是鍋爐的煙囪，旁邊還有一個類似于小房子的建筑，那個應該就是放鍋爐的，在它的側面還有兩個比較大的用鐵板攔著的窟窿，這個應該是鍋爐加煤的入口，建筑館的正門是用鋼架搭起來的，上面和四周都是用有機玻璃組合而成，正門的地面是用竹板搭起來的，就是在地面上又拔高了一定的高度，在夏天時里面會有放有水，里面還會種植一些植物，這樣就是非常的美觀。

建筑館的房頂鋼架由主次梁構成，主梁橫向，次梁縱向，次梁搭在主梁上，主次梁結構簡單，受力合理，增強了建筑的整體穩定性，主梁是由類似于人字行鋼架組成，在其里面又多焊入了幾根工字鋼，這樣就是組成了超靜定結構，這樣就大大增加了人字梁的穩定性和耐用性，這樣即使是有一根梁達到了塑性極限，其它的梁還是可以正常工作去維持這個建筑的穩定性。建筑館內有18根用工字鋼做成的柱子，為了增加它的牢固性，在一樓的柱子內又加入了混凝土，這就大大提高了它的牢固性，而上面的樓層不會受到太多的壓力所以其內部不用加入混凝土，這樣總體來說，既增加了牢固性，又節約了錢財。室內也有幾根柱子是原來留下來的，這些柱子都是由混凝土澆注而成，它們也是被澆注成了工字型，因為工字型不但能夠節約花銷，還能夠保證強度。

室內的樓梯大部分是用鋼架搭建而成，上面再放上大理石即可，這就大大節省了材料，但是又達到了樓梯的效果，其中還有一個樓梯是直接可以從一樓通到三樓的，我們站在下面往上看，就像搭建成一部天梯，大大的彰顯了它的藝術效果，樓梯的下面全是由四根工字鋼焊接在一起而頂在下面的，這里之所以要用到工字鋼還是和上面提到的一樣，既經濟有符合設計要求，還省地方，在下面留有了大量的空間，可以利用這些空間做些其他的事情。

在一樓的右手邊是一間咖啡廳，當人們累的時候可以進去喝上一杯咖啡，可以坐在那里歇歇腳，這也體現出了建筑館的人性話，在二樓和三樓是建筑學院的學生的繪畫室，還有土木的繪畫室，這些房間都是在后來改造是重新加進去的，是用鋼架把上面支起來，再在上面建造的，這些都是由鋼架支撐的，在窗戶里也是由工字鋼進行十字交叉頂在墻的兩邊，一增加它的牢固性。

通過這一次認識實習，我對相關的專業知識有更進一步的了解，也學到了很

多之前未曾接觸的東西，受益頗豐。深入一線的參觀，使我能夠將所學理論的知識與實踐相結合，系統地鞏固所學的理論知識，深化了對所學理論知識的理解，初步體會到建筑工程的設計與施工的工作特點，熟悉了工程設計與施工現場的各種技術和管理工作，在實習中，我發覺自己的分析解決問題的能力得到了很好的鍛煉和培養，為未來走向工作崗位做好思想準備。此外，通過實習，我開闊了視野，增加了對建筑施工的理性認識。最后我要非常感謝學校提供這樣一次機會讓我們去了解這些。

第四篇：高等工程力學結課論文

有關彈塑性力學理論在實際工程中應用的論述

摘要：彈塑性力學的理論基礎得到了不斷完善和補充，其理論體系日漸完善。同時，彈塑性力學的工程應用領域也在迅速擴大，一些原先紙上談兵的理論已經變成工程師手中不可缺少的工具。彈塑性力學在工程方面的應用已經十分廣泛，相信隨著理論的不斷充實完善以及新的施工設備及施工方法的不斷涌現，彈塑性力學理論會在實際工程中得到越來越廣泛的應用。

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.關鍵詞：彈性力學；塑性力學；數值模擬。

引言

彈性力學和塑性力學是現代固體力學的分支、是固體力學的兩個重要部分，固體力學是研究固體材料及其構成的物體結構在外部干擾（載荷、溫度交化等）下的力學響應的科學，按其研究對象區分為不同的學科分支。

彈性力學和塑性力學的任務，一般就是在實驗所建立的關于材料變形的力學基礎上，用嚴謹的數學方法來研究各種形狀的變形固體在外荷載作用下的應力、應變和位移。彈性力學又稱彈性理論，是固體力學最基本也是最主要的內容，從宏觀現象規律的角度，利用連續數學的工具研究任意形狀的彈性物體受力后的變形、各點的位移、內部的應變與應力的一門科學，它的研究對象是“完全彈性體”。

塑性力學又稱塑性理論，是研究物體塑性的形成及其應力和變形規律的一門科學，它是繼彈性力學之后，對變形體承載能力認識的發展深化。彈塑性理論研究的對象是彈性體，指的是一種物體在每一種給定的溫度下，存在著應力和應變的單值關系，與時間無關。通常這一關系是線性的，當外力取消后，應變隨即消失，物體能夠恢復原來的狀態，同時物體內的應力也完全消失。彈塑性理論在工程上有著廣泛的應用，經常結合有限元軟件分析結構及桿件產生的內力、位移、變形等條件判斷結構是否滿足安全性、耐久性等其他方面的要求。

1.塑性力學和彈性力學的區別和聯系

固體力學是研究固體材料及其構成的物體結構在外部干擾（荷載、溫度變化等）下的力學響應的科學，按其研究對象區分為不同的科學分支。塑性力學、彈性力學正是固體力學中的兩個重要分支。

彈性力學是研究固體材料及由其構成的物體結構在彈性變形階段的力學行為，包括在外部干擾下彈性物體的內力(應力)、變形(應變)和位移的分布，以及與之相關的原理、理論和方法；塑性力學則研究它們在塑性變形階段的力學響應。

大多數材料都同時具有彈性和塑性性質，當外載較小時，材料呈現為彈性的或基本上是彈性的；當載荷漸增時，材料將進入塑性變形階段，即材料的行為呈現為塑性的。所謂彈性和塑性，只是材料力學性質的流變學分類法中兩個典型性質或理想模型；同一種材料在不同條件下可以主要表現為彈性的或塑性的。因此，所謂彈性材料或彈性物體是指在—定條件下主要呈現彈性性態的材料或物體。塑性材料或塑性物體的含義與此相類。如上所述。大多數材料往往都同時具有彈性和塑性性質，特別是在塑性變形階段，變形中既有可恢復的彈性變形，又有不可恢復的塑性變形，因此有時又稱為彈塑性材料。

塑性力學和彈性力學的區別在于，塑性力學考慮物體內產生的永久變形，而彈性力學不考慮；和流變學的區別在于，塑性力學考慮的永久變形只與應力和應變的歷史有關，而不隨時間變化，而流變學考慮的永久變形則與時間有關。

1.1基本假定

1、彈性力學：

（1）假設物體是連續的。就是說物體整個體積內，都被組成這種物體的物質填滿，不留任何空隙。這樣，物體內的一些物理量，例如：應力、應變、位移等，才可以用坐標的連續函數表示。

（2）假設物體是線彈性的。就是說當使物體產生變形的外力被除去以后，物體能夠完全恢復原來形狀，不留任何殘余變形。而且，材料服從虎克定律，應力與應變成正比。

（3）假設物體是均勻的。就是說整個物體是由同一種質地均勻的材料組成的。這樣，整個物體的所有部分才具有相同的物理性質，因而物體的彈性模量和泊松比才不隨位置坐標而變。

（4）假設物體是各向同性的。也就是物體內每一點各個不同方向的物理性質和機械性質都是相同的。

2、塑性力學：

（1）材料是連續的，均勻的。

（2）平均正應力（靜水壓力）不影響屈服條件和加載條件。

（3）體積的變化是彈性的。

（4）不考慮時間因素對材料性質的影響。

1.2基本內容

（一）彈性力學

彈性力學問題的求解主要是基于以下幾個理論基礎。1.Newton定律

彈性力學是一門力學，它服從Newton所提出的三大定律，即慣性定律﹑運動定律，以及作用與反作用定律。質點力學和剛體力學是從Newton定律演繹出來的，而彈性力學不同于理論力學，它還有新假設和新定律。

2.連續性假設

所謂連續性假設，就是認定彈性體連續分布于三維歐式空間的某個區域之內，與此相伴隨的，還認定彈性體中的所有物理量都是連續的。也就是說，我們將假定密度、位移、應變、應力等物理量都是空間點的連續變量，而且也將假定空間的點變形前與變形后應該是一一對應的。

3.廣義Hooke定律

所謂廣義Hooke定律，就是認為彈性體受外載后其內部所生成的應力和應變具有線性關系。對于大多數真實材料和人造材料，在一定的條件下，都符合這個實驗定律。線性關系的Hooke定律是彈性力學特有的規律，是彈性力學區別于連續介質力學其他分支的標識。

Newton定律、連續性假設和廣義Hooke定律，這三方面構成了彈性力學的理論基礎。

（二）塑性力學

人們對塑性變形基本規律的認識主要來自于實驗。從實驗中找出在應力超出彈性極限后材料的特性，將這些特性進行歸納并提出合理的假設和簡化模型，確定應力超過彈性極限后材料的本構關系，從而建立塑性力學的基本方程。解出這些方程，便可得到不同塑性狀態下物體內的應力和應變。

塑性力學研究的基本試驗有兩個。一是簡單拉伸實驗，另一是靜水壓實驗。從材料簡單拉伸的應力-應變曲線可以看出，塑性力學研究的應力與應變之間的關系是非線性的，它們的關系也不是單值對應的。而靜水壓可使材料可塑性增加，使原來處于脆性狀態的材料轉化為塑性材料。

為了便于計算，人們往往根據實驗結果建立一些假設。比如：材料是各向同性和連續的；材料的彈性性質不受影響；只考慮穩定材料；與時間因素無關等。對于不同的材料，不同的應用領域，我們可以采用不同的變形體的模型，這種模型必須符合材料的實際性質。不同的材料有不同的拉伸曲線，但它們具有一些共同性質。

總而言之，彈性與塑性有著密切的聯系，同時又有著各自的定義及方法。隨著生產和科學研究不斷發展的要求，彈性力學和塑性力學也必將得到進一步的發展。

2.彈塑性力學在實際工程中的應用

彈塑性力學在樁基礎、淺基礎、邊坡、碼頭、隧道、橋梁等工程方面的應用十分廣泛。下面就列舉一下有關彈塑性力學的工程應用實例。

大梁隧道(DK328+820～DK335+370)為蘭新鐵路第二雙線甘青段關鍵性工程，全長6550m，為雙線鐵路隧道，位于青海省門源縣，軌面最高海拔3907m，地處祁連山中高山區，平均海拔3600～4200m，最高海拔為4430m。洞內線路縱坡為6‰－10‰的人字坡。隧道設一斜井，斜井長度1070m，進入正洞里程DK331+866處。針對大梁隧道工程地質特點，開展隧洞開挖后圍巖大變形現場監測與分析，得知隧洞變形具有變形速度快、持續時間長和變

[1]形量大的特點，最大下沉量可達55cm，最大變形速率為1.69cm/d。通過開展巖石試樣單軸、三軸壓縮破壞試驗，采用廣義Hoek-Brown準則，確定巖體常規彈塑性力學參數；結合隧洞變形監測數據，將隧洞圍巖視為具有彈塑性流變行為的連續介質，采用經驗流變模型，開展有限元反演分析，得到巖體流變力學參數。根據數值仿真結果，分析隧道圍巖位移、應力及損傷區分布規律，從而為支護方案修改設計和參數調整提供依據。在上述研究基礎上，應用新奧法施工力學原理，提出加大預留變形量，拱頂超前注漿加固圍巖，打拱腳長錨桿控制拱架整體下沉，并采用鋼拱架(拱架之間采用型鋼連接)+錨桿+鋼筋網協同支護，構成軟巖大變形洞段聯合支護方案，成功解決了大梁隧道破碎、軟弱圍巖地段的施工與支護難題，經施工后巷道穩定性良好。

結合湖北隨州兩河口水庫大壩防滲墻的工程實例，采用外摻膨潤土技術將水膠比、膨潤土摻量和砂率作為三因素進行混凝土配合比正交試驗，研究各因素對塑性混凝土性能的影響，提出滿足工程要求的混凝土配合比。結合湖北蘄春大同水庫大壩防滲墻的工程實例，針對低彈塑性混凝土的特點，對混凝土的配合比及性能進行了研究，采用外摻膨潤土、粘土、粉煤灰及土灰同摻的方法進行試驗，研究各種外摻材料對低彈塑性混凝土的影響，提出滿足工程要求的混凝土配合比。低彈塑性混凝土的具有抗壓強度較低，彈性模量較低，滲透系數較小的力學性能，很適合于水利工程中作為大壩基礎的防滲墻。文獻[2]結合兩個水利工程實例，在實驗室采用摻加摻合料的方法及正交試驗等方式對防滲墻低彈塑性混凝土綜合試驗，經過對配制的塑性混凝土力學性能進行分析，并且確定了防滲墻施工的配合比，經現場應用驗證了施工的低彈塑性混凝土滿足防滲墻設計要求。陳軍明在文獻[3]中通過分析我國現行《鋼結構設計規范》GB50017-2003，對比美、歐規范，針對鋼結構常用受力構件設計的強度問題和穩定問題涉及到的彈塑性理論應用，通過研究鋼結構構件設計原理和彈塑性設計方法，深入分析彈性設計理論和彈塑性設計理論的差異，認識到彈塑性理論在鋼結構設計中應用的必要性。

舟山國家石油儲備基地位于寧波以東某島，南鄰東海，庫區占地面積137公頃，設計總庫容為500萬m3，油罐共9組，每組油罐最多6座，油罐直徑為80m，高度為21.8m，單個油罐儲量達10萬m3。為了考慮結構性軟土的影響，引入結構損傷變量，在巖土損傷力學理論和經典的修正劍橋模型基礎上建立擴展的彈塑性損傷模型，通過固結壓縮試驗和三軸剪切試驗確定模型參數。在通用有限元軟件ABAQUS平臺上開發所建立的彈塑性損傷模型UMAT子程序。將所建立彈塑性損傷模型應用到室內固結壓縮試驗和現場堆載預壓試驗的數值模擬中，并與修正劍橋模型所得結果進行對比。結果表明[4]：當荷載較低時，彈塑性損傷模型計算所得沉降小于修正劍橋模型的結果;當荷載大于結構屈服壓力時，彈塑性損傷模型計算所得沉降大于修正劍橋模型的結果，即彈塑性損傷模型能夠反映軟土結構性的特點。參考數值模擬結果進行工程設計，采用堆載預壓法對舟山國家石油儲備基地試驗區進行地基加固。

在實際隧道施工過程中，隧道開挖引起地下巖體應力重分布使得圍巖的微裂紋擴展損傷，并伴隨有塑性流動變形。在地下水環境中對于孔隙和微裂隙圍巖介質受到應力作用時，在內部將產生高孔隙水壓力影響巖石的力學性質，也改變了圍巖的破壞模式。吉林撫松隧道位于白山市靖宇縣境內，里程樁號：左幅ZK275+170～ZK276+795，洞長為1 625 m，右幅RK275+180～RK276+780，洞長為1 600 m。隧道為分離式雙洞隧道，兩洞設計線間距為13～ 35 m，近直線展布。隧道最大開挖寬度約12.00 m，高度為7.60 m。隧道多數洞段埋藏較深，巖性為上侏羅系角礫凝灰巖、含鈣質粉砂質泥巖、灰質泥巖巖質為較堅硬～較軟巖，凝灰質細砂巖為堅硬巖。為了研究損傷引起的剛度退化和塑性導致的流動兩種破壞機制的耦合作用，從彈塑性力學和損傷理論的角度出發，同時引入修正有效應力原理來考慮孔隙水壓力的作用，建立基于Drucker-Prager 屈服準則的彈塑性損傷本構模型；針對該本構模型推導了孔隙水壓力作用下彈塑性損傷本構模型的數值積分算法-隱式返回映射算法，分別對預測應力返回到屈服面的光滑圓錐面或尖點奇異處兩種可能的情況給出了詳細的描述，隱式返回映射算法具有穩定性和準確性的特點；大多數彈塑性損傷模型中涉及參數多且不易確定的問題，采用反分析方法獲得損傷參數，解決了損傷參數不易確定的難題；采用面向對象的編程方法，使用C++語言編制了彈塑性損傷本構求解程序，并對所建立的彈塑性損傷模型和所編程序進行了試驗和數值兩個方面的驗證；最后將其在吉林撫松隧道工程中進行應用，模擬了塑性區[5]和損傷區的發展變化。

彈塑性力學理論在水利方面也有著廣泛的應用。下面就舉例說明水利工程中有關高邊坡穩定的問題。三峽船閘由雙線連續5級船閘在山體中開挖修建，兩線船閘間有60m寬的中間隔墩，形成最大開挖深度達170m的雙向巖質高邊坡，如此高深邊坡成為世界上罕見的高邊坡工程，其高難度的工程開挖與加固技術問題也是世上少見的。三峽船閘高邊坡工程具有極其復雜的技術問題：(1)高邊坡的高度大，邊坡延伸長；(2)輪廓復雜以及深切開挖巖體地應力突變；(3)邊坡巖體作為閘室墻體結構的組成部分，要求邊坡達到足夠的穩定，并控制墻體的變形，從而要求合理的開挖形態和進行恰當的加固支護。有關船閘高邊坡的研究與爭論主要涉及到對邊坡穩定性的評估。有的計算結果認為高邊坡的變形在天然情況下，為35 mm左右，工程設計可能滿足要求；但另一種計算結果認為邊坡的開挖變形高達1500mm。根本不能建造船閘工程。這樣一來，說明三峽船閘根本不可能建成。以上2種分析結果存在明顯的差異，其根本原因在于巖體開挖后巖體本構關系的差異。以上船閘的邊坡穩定問題，是一個頗為復雜的研究課題，應該著重研究巖體結構的模型以及巖體失穩的模式。采用多種計算方法，如塊體穩定、彈塑性體穩定及有限元計算等，運用較為先進的計算手段，清華大學脆性課題組在當時得出了第一個研究成果，認為船閘可建成，其成果和目前實測結果非常吻合。龍羊峽拱壩位于黃河上游，壩高165m，設計為重力拱壩。大壩坐落在綠巖上。大壩基巖有相當不少的裂隙。大壩具有傾向下游的滑坡構造，大壩兩岸按滑坡安全度計算，其安全系數K≈0.9。可按純摩擦力計算，即K=fN/F。式中：f為摩擦因數，N為垂直坡力，F為順坡力。由上式可知，由于K≈0.9，達不到有關規范所要求的工程穩定性。奧地利專家穆勒認為這里不能修壩，但在潘家錚教授的堅持下，經過模型試驗，后來加上很多加固措施仍進行建壩。結果顯示，大壩運行30a仍然安全。這是一場頗引人注目的穩定安全分析問題。

[6]大壩的穩定分析在當時中國拱壩設計中仍然是難度極大的工作。

3.總結

近年來，塑性力學的面貌有了很大改觀。一方面，塑性本構關系的研究日漸深入，從理性力學、不可逆過程熱力學以及細觀、微觀等不同層次、不同角度提出了許多學說，形成了熱烈爭鳴的局面。另一方面，塑性力學的工程應用領域正在迅速擴大，一些原先紙上談兵的理論現正變成工程師手中不可缺少的武器[7]。彈塑性力學在工程方面的應用已經十分廣泛，相信隨著理論的不斷充實完善以及新的施工設備及施工方法的不斷涌現，彈塑性力學理論會在實際工程中得到越來越廣泛的應用。

參考文獻：

[1]戴永浩,陳衛忠,田洪銘,楊建平,孟祥軍,鄧小林.大梁隧道軟巖大變形及其支護方案研究[J].巖石力學與工程學報,2015,S2:4149-4156.[2]何潤芝,何麗娟.防滲墻低彈塑性混凝土的試驗研究與應用[J].混凝土,2006,09:7-10.[3]陳軍明,廖楨穎,陳應波,李秀才.鋼構件設計中的彈塑性力學問題[J].力學與實踐,2015,04:533-535.[4]李金柱,朱向榮,劉用海.結構性軟土彈塑性損傷模型及其應用[J].浙江大學學報(工學版),2010,04:806-811.[5]王軍祥,姜諳男.巖石彈塑性損傷本構模型建立及在隧道工程中的應用[J].巖土力學,2015,04:1147-1158.[6]周維垣.巖體工程結構的穩定性[J].巖石力學與工程學報,2010,09:1729-1753.[7]余同希.工程塑性力學的研究領域和若干動向[J].力學與實踐,1988,03:9-12.

第五篇：工程力學

飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術發展的決定性因素之一。航空航天材料科學是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器的設計不斷地向材料科學提出新的課題，推動航空航天材料科學向前發展；各種新材料的出現也給飛行器的設計提供新的可能性，極大地促進了航空航天技術的發展。

航空航天材料的進展取決于下列3個因素:①材料科學理論的新發現：例如，鋁合金的時效強化理論導致硬鋁合金的發展；高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導致高強度、高模量芳綸有機纖維的發展。②材料加工工藝的進展：例如，古老的鑄、鍛技術已發展成為定向凝固技術、精密鍛壓技術，從而使高性能的葉片材料得到實際應用；復合材料增強纖維鋪層設計和工藝技術的發展，使它在不同的受力方向上具有最優特性，從而使復合材料具有“可設計性”，并為它的應用開拓了廣闊的前景；熱等靜壓技術、超細粉末制造技術等新型工藝技術的成就創造出具有嶄新性能的一代新型航空航天材料和制件，如熱等靜壓的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。③材料性能測試與無損檢測技術的進步：現代電子光學儀器已經可以觀察到材料的分子結構；材料機械性能的測試裝置已經可以模擬飛行器的載荷譜，而且無損檢測技術也有了飛速的進步。材料性能測試與無損檢測技術正在提供越來越多的、更為精細的信息，為飛行器的設計提供更接近于實際使用條件的材料性能數據，為生產提供保證產品質量的檢測手段。一種新型航空航天材料只有在這三個方面都已經發展到成熟階段，才有可能應用于飛行器上。因此，世界各國都把航空航天材料放在優先發展的地位。中國在50年代就創建了北京航空材料研究所和北京航天材料工藝研究所，從事航空航天材料的應用研究。

簡況 18世紀60年代發生的歐洲工業革命使紡織工業、冶金工業、機器制造工業得到很大的發展，從而結束了人類只能利用自然材料向天空挑戰的時代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發動機的飛機,當時使用的材料有木材(占47％),鋼（占35％）和布（占18％）,飛機的飛行速度只有16公里/時。1906年德國冶金學家發明了可以時效強化的硬鋁，使制造全金屬結構的飛機成為可能。40年代出現的全金屬結構飛機的承載能力已大大增加，飛行速度超過了600公里/時。在合金強化理論的基礎上發展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發動機的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應用對克服機翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用，飛機的性能大幅度提高,最大飛行速度達到了3倍音速。40年代初期出現的德國 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料燒蝕防熱理論的出現以及燒蝕材料的研制成功，解決了彈道導彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進的復合材料，如碳纖維或硼纖維增強的環氧樹脂基復合材料、金屬基復合材料等，以減輕結構重量。返回型航天器和航天飛機在再入大氣層時會遇到比彈道導彈彈頭再入時間長得多的空氣動力加熱過程，但加熱速度較慢，熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復合材料陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。

分類 飛行器發展到80年代已成為機械加電子的高度一體化的產品。它要求使用品種繁多的、具有先進性能的結構材料和具有電、光、熱和磁等多種性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用對象不同可分為飛機材料、航空發動機材料、火箭和導彈材料和航天器材料等；按材料的化學成分不同可分為金屬與合金材料、有機非金屬材料、無機非金屬材料和復合材料。

材料應具備的條件 用航空航天材料制造的許多零件往往需要在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作，有的則受到重量和容納空間的限制，需要以最小的體積和質量發揮在通常情況下等效的功能，有的需要在大氣層中或外層空間長期運行，不可能停機檢查或更換零件，因而要有極高的可靠性和質量保證。不同的工作環境要求航空航天材料具有不同的特性。

高的比強度和比剛度 對飛行器材料的基本要求是：材質輕、強度高、剛度好。減輕飛行器本身的結構重量就意味著增加運載能力，提高機動性能，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進劑的消耗。比強度和比剛度是衡量航空航天材料力學性能優劣的重要參數：

比強度＝/

比剛度＝/式中[kg2][kg2]為材料的強度，為材料的彈性模量，為材料的比重。

飛行器除了受靜載荷的作用外還要經受由于起飛和降落、發動機振動、轉動件的高速旋轉、機動飛行和突風等因素產生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。

優良的耐高低溫性能 飛行器所經受的高溫環境是空氣動力加熱、發動機燃氣以及太空中太陽的輻照造成的。航空器要長時間在空氣中飛行，有的飛行速度高達3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度，在空氣和腐蝕介質中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能，并應具有在高溫下長期工作的組織結構穩定性。火箭發動機燃氣溫度可達3000[2oc]以上，噴射速度可達十余個馬赫數，而且固體火箭燃氣中還夾雜有固體粒子，彈道導彈頭部在再入大氣層時速度高達20個馬赫數以上，溫度高達上萬攝氏度，有時還會受到粒子云的侵蝕，因此在航天技術領域中所涉及的高溫環境往往同時包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來設計高溫耐燒蝕材料和發冷卻材料以滿足高溫環境的要求。太陽輻照會造成在外層空間運行的衛星和飛船表面溫度的交變，一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環境的形成來自大自然和低溫推進劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時表面溫度會降到-50[2oc]左右,極圈以內各地域的嚴冬會使機場環境溫度下降到-40[2oc]以下。在這種環境下要求金屬構件或橡膠輪胎不產生脆化現象。液體火箭使用液氧(沸點為-183[2oc])和液氫(沸點為-253[2oc])作推進劑，這為材料提出了更嚴峻的環境條件。部分金屬材料和絕大多數高分子材料在這種條件下都會變脆。通過發展或選擇合適的材料，如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等，才能解決超低溫下結構承受載荷的能力和密封等問題。

耐老化和耐腐蝕 各種介質和大氣環境對材料的作用表現為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質是飛機用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風雨的侵蝕、地下潮濕環境中長期貯存時產生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應該具備的良好特性。

適應空間環境 空間環境對材料的作用主要表現為高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射線輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時，由于表面被高真空環境所凈化而加速了分子擴散過程，出現“冷焊”現象；非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會加速揮發和老化，有時這種現象會使光學鏡頭因揮發物沉積

而被污染，密封結構因老化而失效。航天材料一般是通過地面模擬試驗來選擇和發展的，以求適應于空間環境。

壽命和安全 為了減輕飛行器的結構重量，選取盡可能小的安全余量而達到絕對可靠的安全壽命，被認為是飛行器設計的奮斗目標。對于導彈或運載火箭等短時間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全，對于金屬材料已經使用“損傷容限設計原則”。這就要求材料不但具有高的比強度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數據，并計算出允許的裂紋長度和相應的壽命，以此作為設計、生產和使用的重要依據。對于有機非金屬材料則要求進行自然老化和人工加速老化試驗，確定其壽命的保險期。復合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。