2014-2015学年第二学期结构力学A（1）
上机报告
姓名曾文锦
班级土木12-05班
专业土木工程
学号 02120579
中国矿业大学
力学与建筑工程学院
前言
在本次实践过程中，在小组成员的精心协作以及指导老师的帮助下，真正使我们更深入地了解到结构力学求解器功能之强大以及在力学分析过程中的一些基本的结构简化原理，特别是一些在结构的几何组成和结构力学性质上具有很大程度上相似的实际建筑结构，在它们的理论建模和模拟实物且保证力学性质基本近似的分析过程中颇有感悟，也真正使小组成员体会到大数据时代建筑行业以及力学研究领域使用数模转换的分析方法的重要性。回到本次上机实践中，深有体会的是力学求解器求解数据功能之强大，为了使实践得到的理论结果更加精确的接近实际力学状态值，那么就要求小组成员在前期结构性质、结构组成以及结构实际受力的分析必须具有一定的精确度，从而通过力学求解器的结构建模得到更接近实际状态的结构模型，进而加以相应的分析荷载，从而求解相应力学分析量。而本小组在加荷载这一环节采用的是加以相应单位荷载求解相应单位应力，这样的分析手段有意于为际建筑结构分析提供一套基本分析数据，即给出分析数据乘子为一的理论数据，按照具体需要再乘以相应的荷载倍数。在稳定性研究方面，小组成员商定以最大荷载极限分析法作为稳定性分析方法，即以极限状态判定结构是否失稳：若失稳，则结构不稳定；若未失稳，则结构稳定。而这一套方法贯穿整个实践过程，所以如果最终求解出的理论值在未失稳的范围内，则结构稳定，反之则不稳定。在结构材料性质方面，在某些较关键的杆件部位同样也采用这一套思路，目的是确保结构理论分析的确实可靠性，即结构确实是稳定或不稳定，以保证本次实践确实具有其价值，确实能作为实际建筑力学分析的一套理论值。
编者
2015年6月2日编委：曾文锦土木工程12-5班
张彬土木工程12-5班
一、结构背景
本小组成员拟用以往结构设计大赛中设计的作品作为小组实践对象，所选赛题及设计结构均在下文予以具体介绍，该结构选自第二届全国大学生结构设计大赛第三名获得者——浙江大学第30号作品（获第三名）。参赛题目为：两跨双车道桥梁结构模型设计、制作和移动荷载作用的加载试验，而所选参赛组制作的结构巧妙地运用两跨拱桥式结构，并且在整体结构外观及结构杆件性质方面均可近似为高度对称，这也给本小组后期的结构近似提供了可能——三维立体结构简化为二维平面结构。
赛题如下图图1所示，其中介绍了各接触面、点的受力或支反力特性，也对后期小组的假设提供了强有力的事实依据。
【图1：结构赛题及要求】
参赛结构实物图如下图图2所示，通过小组成员协商讨论后选此结构作为本小组实践研究对象，其最大特点便是杆多而不乱、整体结构都高度对称，且各杆件的力学性质差别不大，而本小组正是以结合该结构的相关参数建立力学模型。其中第一个简化假设即为抛物线形拱
桥假设，将两跨拱近似为两跨抛物线拱，具体方程为：y=0.57x2（单跨），需要解释的是建立这个函数是以拱顶作为原点，正交坐标轴作为坐标系建立的方程。
【图2：原结构实物图】
二、简化原理：
利用结构的高度对称性，将其简化为二维力学平面结构。通过模拟计算得出双跨拱二次函数模型：y=0.57x2,由于结构为桁架体系，所以都将杆间连接结点简化为铰结点。考虑到赛题中两端的约束，所以将两端的支座分别简化为固定铰支座和定向支座，将跨中约束简化为活动铰支座。总体来看，该结构为桁架体系，间距较密，杆件较细。通过抛物线坐标结点的准确计算在求解器中生成准确的坐标点，加上考虑到结构中杆间距离较小，二这一小距离通过二次函数的平方放大后变成高阶无穷小，故两点之间直接利用直杆相连也可近似为抛物线型拱弧线。按照此思想生成一系列点后，进而生成一系列杆件，最终建立力学模拟结构。如下图图3所示为小组在整体结构模拟生成过程的大致思路程序图：
如下文图4所示即为小组建立的等价结构模拟图，其中各杆之间均以铰结方式连接，其整体效果即为桁架双跨拱桥结构，而且左右两跨结构均完全对称，结构性质与杆件材料性质
均可近似为左右对称，这也为后期加荷载对称性问题考虑时提供了极大地理论支撑，上弦杆与下弦杆间由腹杆连接，虽然局部结构上存在不对称，但是整体分析时均可考虑为对称结构。如下图所示：
【图4：结构简图】
三、结构加载：
考虑到该结构用于桥梁交通运输的情况，小组成员讨论后认为应以荷载最大极限考虑桥梁稳定性，故在桥梁上方施以均布单位荷载，方便实际工程安全系数分析。容易看出，结构中的上弦杆和腹杆为压杆。简化后的加荷载的基本体系如图4：图4中数据为各单元编号，包括点单元与杆单元的编号。所施加的均布荷载为单位均部向下荷载，目的是为了在分析桥梁最大稳定极限状态的力学基数，同时也是为了方便不同时期桥梁的不同用途或不同性质荷载的施加时引起的不同力状态的系统分析。为保证桥梁的整体绝对安全性，小组拟用单位均布荷载作如下加载简化，如图5所示：
【图5：基本体系】
6
四、结构内力
在通过前面一系列的假设后，包括结构假设、材料假设以及加荷载假设，通过力学求解器的计算，可以得到结构各杆件的内力，如下图图6所示，并可以得到如下的结论：仅仅上弦杆受弯，其余各杆均为拉压杆，即桁架特性的体现。
【图6：结构内力图】
为了方便数据对称性分析，将结构内力图分为左跨结构图和右跨结构图，左右跨结构内力图分别如图7（左跨图）和图8（右跨图）所示：
【图7：左跨内力图】
【图8：右跨内力图】
五、结构位移：
结构在荷载作用下右跨的位移图如图9所示，由于左右为对称的结构而且荷载也对称，
所以选取一半即可反映全部结构的位移变化，其中也容易看出，仅为上弦杆存在位移，因为其他杆均设为EA→∞，即抗拉刚度为无穷大，所以仅有上弦杆存在位移，其他杆均不存在位移，如下图所示：
【图9：右半跨位移图】
六、数据附表：
数据附表包括实验过程中的内力数据表和位移数据表，具体数据如表中所示；其中涉及数据均为各杆杆端参数，详见下表：
【1.1】内力数据附录表：
内力计算
杆端内力值( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
-----------------------------------------------------------------------------------------------
1 960.837271 0.00000000 0.00000000 960.837271 0.00000000 0.00000000
2 -859.398981 72.9006789 0.00000000 -859.398981 -52.0993210 0.00000000
3 -120.81800
4 0.00000000 0.00000000 -120.818004 0.00000000 0.00000000
5 -115.743147 0.00000000 0.00000000 -115.743147 0.00000000 0.00000000
6 -878.652181 -72.9006789 0.00000000 -878.652181 52.0993210 0.00000000
7 -864.492128 -72.9006789 0.00000000 -864.492128 52.0993210 0.00000000
8 -91.8175753 0.00000000 0.00000000 -91.8175753 0.00000000 0.00000000
9 921.355349 0.00000000 0.00000000 921.355349 0.00000000 0.00000000
10 -864.692875 72.9006789 0.00000000 -864.692875 -52.0993210 0.00000000
11 -77.2381928 0.00000000 0.00000000 -77.2381928 0.00000000 0.00000000
12 912.960207 0.00000000 0.00000000 912.960207 0.00000000 0.00000000
13 4.21234541 0.00000000 0.00000000 4.21234541 0.00000000 0.00000000
14 -35.6943985 0.00000000 0.00000000 -35.6943985 0.00000000 0.00000000
15 -28.0631871 0.00000000 0.00000000 -28.0631871 0.00000000 0.00000000
16 -858.424086 72.9006789 0.00000000 -858.424086 -52.0993210 0.00000000
17 -28.1519312 0.00000000 0.00000000 -28.1519312 0.00000000 0.00000000
18 904.654835 0.00000000 0.00000000 904.654835 0.00000000 0.00000000
19 906.602268 0.00000000 0.00000000 906.602268 0.00000000 0.00000000
20 898.599788 0.00000000 0.00000000 898.599788 0.00000000 0.00000000
21 949.208958 0.00000000 0.00000000 949.208958 0.00000000 0.00000000
22 -848.998302 -72.9006789 0.00000000 -848.998302 52.0993210 0.00000000
23 -119.925358 0.00000000 0.00000000 -119.925358 0.00000000 0.00000000
24 4.89902802 0.00000000 0.00000000 4.89902802 0.00000000 0.00000000
25 -867.217389 72.9006789 0.00000000 -867.217389 -52.0993210 0.00000000
26 -115.930651 0.00000000 0.00000000 -115.930651 0.00000000 0.00000000
27 -32.5336395 0.00000000 0.00000000 -32.5336395 0.00000000 0.00000000
28 -852.331591 72.9006789 0.00000000 -852.331591 -52.0993210 0.00000000
29 -82.5522801 0.00000000 0.00000000 -82.5522801 0.00000000 0.00000000
30 -15.2353819 0.00000000 0.00000000 -15.2353819 0.00000000 0.00000000
31 25.4340108 0.00000000 0.00000000 25.4340108 0.00000000 0.00000000
32 -40.7346943 0.00000000 0.00000000 -40.7346943 0.00000000 0.00000000
33 -37.2532917 0.00000000 0.00000000 -37.2532917 0.00000000 0.00000000
34 -15.3989270 0.00000000 0.00000000 -15.3989270 0.00000000 0.00000000
35 24.0679192 0.00000000 0.00000000 24.0679192 0.00000000 0.00000000
36 -889.268599 -72.9006789 0.00000000 -889.268599 52.0993210 0.00000000
37 -868.737578 72.9006789 0.00000000 -868.737578 -52.0993210 0.00000000
38 -863.297970 72.9006789 0.00000000 -863.297970 -52.0993210 0.00000000
39 -860.751368 72.9006789 0.00000000 -860.751368 -52.0993210 0.00000000
40 -860.998799 72.9006789 0.00000000 -860.998799 -52.0993210 0.00000000
41 -889.951172 72.9006789 0.00000000 -889.951172 -52.0993210 0.00000000
42 -880.200339 72.9006789 0.00000000 -880.200339 -52.0993210 0.00000000
43 922.908223 0.00000000 0.00000000 922.908223 0.00000000 0.00000000
44 924.371489 0.00000000 0.00000000 924.371489 0.00000000 0.00000000
45 909.495300 0.00000000 0.00000000 909.495300 0.00000000 0.00000000
46 907.185005 0.00000000 0.00000000 907.185005 0.00000000 0.00000000
47 915.012652 0.00000000 0.00000000 915.012652 0.00000000 0.00000000
49 984.093896 0.00000000 0.00000000 984.093896 0.00000000 0.00000000
50 -869.799660 72.9006789 0.00000000 -869.799660 -52.0993210 0.00000000
51 972.465583 0.00000000 0.00000000 972.465583 0.00000000 0.00000000
52 -121.004230 0.00000000 0.00000000 -121.004230 0.00000000 0.00000000
53 2.61069289 0.00000000 0.00000000 2.61069289 0.00000000 0.00000000
54 -127.462840 0.00000000 0.00000000 -127.462840 0.00000000 0.00000000
55 -23.6776532 0.00000000 0.00000000 -23.6776532 0.00000000 0.00000000
56 25.7190078 0.00000000 0.00000000 25.7190078 0.00000000 0.00000000
57 -26.6754310 0.00000000 0.00000000 -26.6754310 0.00000000 0.00000000
58 -82.8194061 0.00000000 0.00000000 -82.8194061 0.00000000 0.00000000
59 -35.4853088 0.00000000 0.00000000 -35.4853088 0.00000000 0.00000000
60 -30.1081321 0.00000000 0.00000000 -30.1081321 0.00000000 0.00000000
61 -78.2377001 0.00000000 0.00000000 -78.2377001 0.00000000 0.00000000
62 -31.9851769 0.00000000 0.00000000 -31.9851769 0.00000000 0.00000000
63 -82.9611903 0.00000000 0.00000000 -82.9611903 0.00000000 0.00000000
64 -33.8414744 0.00000000 0.00000000 -33.8414744 0.00000000 0.00000000
65 -27.4924053 0.00000000 0.00000000 -27.4924053 0.00000000 0.00000000
66 -117.647794 0.00000000 0.00000000 -117.647794 0.00000000 0.00000000
67 -20.3566352 0.00000000 0.00000000 -20.3566352 0.00000000 0.00000000
68 12.8811207 0.00000000 0.00000000 12.8811207 0.00000000 0.00000000
69 16.8450013 0.00000000 0.00000000 16.8450013 0.00000000 0.00000000
70 -133.416919 0.00000000 0.00000000 -133.416919 0.00000000 0.00000000
【1.2】结构位移数据附录表：
杆端位移值( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码 u -水平位移 v -竖直位移-转角 u -水平位移 v -竖直位移-转角
-----------------------------------------------------------------------------------------------
1 -512.830004 -1325.92165 -10.1269546 0.00000000 0.00000000 -10.1269546
2 0.00000000 0.00000000 -119.122691 -107.424872 -1333.47278 124.893029
3 -107.424872 -1333.47278 -6.48648210 -512.83000
4 -1325.9216
5 -6.48648210
4 -512.830004 -1325.9216
5 -4.28810965 -593.720349 -1903.26382 -4.28810965
5 -593.720349 -1903.26382 -3.48900791 -217.256395 -1915.75251 -3.48900791
6 -217.256395 -1915.75251 103.796671 -107.424872 -1333.47278 -140.219049
7 -325.317911 -2223.22303 105.995144 -217.256395 -1915.75251 -138.020576
8 -537.768338 -2210.91948 -1.58545095 -325.317911 -2223.22303 -1.58545095
9 -537.768338 -2210.91948 -2.26886622 -593.720349 -1903.26382 -2.26886622
10 -325.317911 -2223.22303 -109.191577 -433.404520 -2315.30655 134.824143
11 -433.404520 -2315.30655 0.02580988 -429.716289 -2304.26921 0.02580988
12 -429.716289 -2304.26921 -0.68179508 -537.768338 -2210.91948 -0.68179508
13 -512.830004 -1325.92165 -4.72075305 -217.256395 -1915.75251 -4.72075305
14 -593.720349 -1903.26382 -2.52886226 -325.317911 -2223.22303 -2.52886226
15 -537.768338 -2210.91948 -0.80501281 -433.404520 -2315.30655 -0.80501281
16 -433.404520 -2315.30655 -107.646713 -540.707531 -2214.28210 136.369007
17 -540.707531 -2214.28210 0.75208013 -429.716289 -2304.26921 0.75208013
18 -429.716289 -2304.26921 0.74398147 -323.255869 -2203.22010 0.74398147
19 -323.255869 -2203.22010 2.29775950 -269.902109 -1892.33784 2.29775950
20 -269.902109 -1892.33784 4.28409359 -352.074984 -1316.02971 4.28409359
21 -352.074984 -1316.02971 10.0536332 -861.775942 0.00000000 10.0536332
22 -861.775942 0.00000000 119.043109 -755.651154 -1323.52505 -124.972611
23 -755.651154 -1323.52505 6.45721872 -352.074984 -1316.02971 6.45721872
24 -352.074984 -1316.02971 4.71298588 -647.248980 -1904.84676 4.71298588
25 -647.248980 -1904.84676 -103.804335 -755.651154 -1323.52505 140.211385
26 -647.248980 -1904.84676 3.49719065 -269.902109 -1892.33784 3.49719065
27 -269.902109 -1892.33784 2.54747106 -540.707531 -2214.28210 2.54747106
28 -540.707531 -2214.28210 -105.979426 -647.248980 -1904.84676 138.036294
29 -540.707531 -2214.28210 1.62277360 -323.255869 -2203.22010 1.62277360
30 -217.256395 -1915.75251 -2.37766806 -537.768338 -2210.91948 -2.37766806
31 -107.424872 -1333.47278 -4.53637375 -593.720349 -1903.26382 -4.53637375
32 -325.317911 -2223.22303 -0.69493730 -429.716289 -2304.26921 -0.69493730
33 -433.404520 -2315.30655 0.85675606 -323.255869 -2203.22010 0.85675606
34 -323.255869 -2203.22010 2.40349437 -647.248980 -1904.84676 2.40349437
35 -269.902109 -1892.33784 4.52972692 -755.651154 -1323.52505 4.52972692
36 -1081.65947 -1937.55413 103.743108 -970.500899 -1348.57903 -140.272612
37 -1081.65947 -1937.55413 -110.905915 -1190.25167 -2243.93000 133.109804
38 -1190.25167 -2243.93000 -109.226488 -1298.16391 -2340.37737 134.789232
39 -1298.16391 -2340.37737 -107.675665 -1405.75783 -2242.97197 136.340055
40 -1405.75783 -2242.97197 -106.000345 -1513.38268 -1936.15148 138.015375
41 -1513.38268 -1936.15148 -103.798336 -1624.62658 -1354.07994 140.217384
42 -1624.62658 -1354.07994 -97.6222695 -1734.65162 0.00000000 146.393451
43 -1380.33632 -1341.01627 -4.32707676 -1461.42208 -1923.80089 -4.32707676
44 -1461.42208 -1923.80089 -2.27924165 -1405.36385 -2232.83219 -2.27924165
45 -1405.36385 -2232.83219 -0.70616400 -1297.96180 -2329.19720 -0.70616400
46 -1297.96180 -2329.19720 0.71414467 -1190.91956 -2231.85517 0.71414467
47 -1190.91956 -2231.85517 2.27612844 -1135.94993 -1923.45729 2.27612844
48 -1135.94993 -1923.45729 4.28742766 -1215.54560 -1345.74138 4.28742766
49 -1215.54560 -1345.74138 10.2738841 -1734.65162 0.00000000 10.2738841
50 -861.775942 0.00000000 -119.243541 -970.500899 -1348.57903 124.772179
51 -861.775942 0.00000000 -10.2418973 -1380.33632 -1341.01627 -10.2418973
52 -970.500899 -1348.57903 -6.55736688 -1380.33632 -1341.01627 -6.55736688
53 -1380.33632 -1341.01627 -4.77360829 -1081.65947 -1937.55413 -4.77360829
54 -1081.65947 -1937.55413 -3.51957935 -1461.42208 -1923.80089 -3.51957935
55 -1461.42208 -1923.80089 -2.54059427 -1190.25167 -2243.93000 -2.54059427
56 -1461.42208 -1923.80089 -4.57957426 -970.500899 -1348.57903 -4.57957426
57 -1405.36385 -2232.83219 -2.39082055 -1081.65947 -1937.55413 -2.39082055
58 -1405.36385 -2232.83219 -1.60531482 -1190.25167 -2243.93000 -1.60531482
59 -1190.25167 -2243.93000 -0.72270447 -1297.96180 -2329.19720 -0.72270447
60 -1405.36385 -2232.83219 -0.82808549 -1298.16391 -2340.37737 -0.82808549
61 -1298.16391 -2340.37737 0.00141437 -1297.96180 -2329.19720 0.00141437
62 -1297.96180 -2329.19720 0.72636730 -1405.75783 -2242.97197 0.72636730
63 -1405.75783 -2242.97197 1.60327069 -1190.91956 -2231.85517 1.60327069
64 -1190.91956 -2231.85517 0.83189952 -1298.16391 -2340.37737 0.83189952
65 -1135.94993 -1923.45729 2.53238603 -1405.75783 -2242.97197 2.53238603
66 -1135.94993 -1923.45729 3.49798658 -1513.38268 -1936.15148 3.49798658
67 -1513.38268 -1936.15148 2.38745182 -1190.91956 -2231.85517 2.38745182
68 -1624.62658 -1354.07994 4.54389980 -1135.94993 -1923.45729 4.54389980
69 -1513.38268 -1936.15148 4.73170332 -1215.54560 -1345.74138 4.73170332
70 -1215.54560 -1345.74138 6.54529567 -1624.62658 -1354.07994 6.54529567
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高等土力学读书报告 姓名：杨耀辉 学院：水利与土木工程学院 专业：水利工程 学号： 1338020126
无粘性土颗粒组成的类型与基本性质 一 无粘性土颗粒组成类型与分类 1．颗粒组成 颗粒组成是研究无粘性土基本性质的主要依据，通常以各粒径含量的累积曲线或分布曲线表示。 均匀土：分布曲线是单峰形式，各粒径都有一定的含量，峰值粒径含量占绝对优势，其破坏形式主要是流土破坏。 单峰形：峰值远离中值，呈左偏峰，出现双峰时右峰较低，两峰连续，谷点里粒径至少占4%至5%，曲线无明显平缓段，集中在某段，无峰值。 不均匀土：级配连续和级配不连续。 双峰形：双峰间有间断，有的相连接，但最低点粒径含量小于或等于3%，累积曲线呈椅子形，出现台阶。 2．均匀土的区分原则和方法 均匀土特点：级配不良，压实性差，孔隙率大，稳定性差。 太沙基指出5,1.0< 质仍取决于粗料。但随细料的含量的增加，混合料密度增加，孔隙相应减小，到细料超出一定含量时，混合料性质就取决于细料。最优级配的细料含量P=25%到30%。 混合料中开始参与骨架作用的细料含量 21n n n = ；并考虑到无粘性土一般21s s ρρ=；得出细料含量与孔隙率的关系 理想状态下的计算式： ()2 222 1 1 1n n n P d s d ?+?-?= ρρρ 其中 ()1 111 s d n ρρ?-=； 在理想状态下： n n n P --= 12。 为使P 含量与实际相符，就要考虑粗料孔隙体积被撑开的影响，由实验分 析知2n 随n 增大而增大，且223n n =?；我们取粗料孔隙率为0.3，则2 233.0n n += ∴ n n n P --+= 133.02 但在实际中，混合料中细料是多少要撑开粗料孔隙的，所以理论计算的P 要小于实际中的。 实际值小于它时表明细料没填满粗料孔隙； 实际值大于它时细料填满粗料孔隙且与粗料共同组成骨架； 当实际值等于它时认为混合料有最优级配料。 渗透系数与细料含量的关系； P 〈30%时填不满孔隙，对渗透系数起控制作用的是粗料。 P 〉30%时孔隙与细料产生关系。 P 〉70%时粗料只起填充作用，对渗透系数的影响减少直到消失。 4.级配连续土的基本性质 级配连续土的性质： Cu>10 1 力学性能指标：拉伸强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量、冲击强度。 影响力学性能的因素：温度、拉伸速度、环境介质、压力等。 弹性变形特点:可逆变形虎克定律弹性变形量很小，一般不超过0.5%-1% 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大共价键的弹性模量最高. 弹性比功：又称弹性比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。 循环韧性的意义:循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大 金属材料常见的塑性变形方式滑移和孪生 金属应变硬化机理与高分子应变硬化机理的区别:金属机理：位错的增殖与交互作用导致的阻碍高分子机理：发生应变诱导结晶、分子链接近最大伸长 韧性断裂：金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。脆性断裂：突然发生断裂，基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因此危害性很大。 α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。硬度：布氏、洛氏、维氏 缺口效应：缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力分布发生改变。 断裂韧性：由于裂纹破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统的力学强度理论就不再适用。 断裂力学就是在这种背景下发展起来的一门新型断裂强度科学，是在承认机件存在宏观裂纹的前提下，建立了裂纹扩展的各种新的力学参量，并提出了含裂纹体的断裂判据和材料断裂韧度。 分析裂纹体断裂问题的方法：应力应变分析方法：考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据。(2) 能量分析方法：考虑裂纹扩展时系统能量的变化，建立能量转化平衡方程，得到相应的断裂G判 KI和KIC的区别：应力场强度因子KI增大到临界值KIC时，材料发生断裂，这个临界值KIC称为断裂韧度。KI是力学参量，与载荷、试样尺寸有关，而和材料本身无关。KIC是力学性能指标，只与材料组织结构、成分有关，与试样尺寸和载荷无关。根据KI和KIC的相对大小，可以建立裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据，由于平面应变断裂最危险，通常以KIC为标准建立： 应力腐蚀现象：在应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀产生的条件：(1)必须有应力，特别是拉应力的作用, 远低于材料的屈服强度，是脆性断裂；(2)对一定成分的合金，只有在特定介质中才发生应力腐蚀断裂；(3)应力腐蚀断裂速度约为10-8-10-6 m／s数量级的范围内，远大于没有应力时的腐蚀速度，又远小于单纯力学因素引起的断裂速度。 机理：当应力腐蚀敏感的材料置于腐蚀介质中，首先在金属的表面形成一层保护膜，它阻止了腐蚀进行，即所谓“钝化”。由于拉应力和保护膜增厚带来的附加应力使局部地区的保护膜破裂，破裂处金属直接暴露在介质中，成为微电池的阳极，产生阳极溶解。阳极小阴极大，所以溶解速度很快，腐蚀到一定程度又形成新的保护膜，但在拉应力的作用下又可能重新破坏，发生新的阳极溶解。这种保护膜反复形成反复破裂的过程，就会使某些局部地区腐蚀加 一、实验目的 1.掌握用液式测压计测量流体静压强的技能。 2.验证不可压缩流体静力学基本方程，加深对位置水头、压力水头和测压管水头的理解。 3.观察真空度（负压）的产生过程，进一步加深对真空度的理解。 4.测定油的相对密度。 5.通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步提高解决静力学实际问题的能力。 二、实验装置 本实验的装置如图1-1所示。 图1-1 流体静力学实验装置图 1. 测压管 ； 2. 带标尺的测压管 ； 3. 连通管 ； 4. 通气阀 ； 5. 加压打气球 ； 6. 真空测压管 ； 7. 截止阀 ； 8. U 型测压管 ； 9. 油柱 ； 10. 水柱 ；11. 减压放水阀 说明： （1）所有测压管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准。 （2）仪器铭牌所注B ?，C ?，D ?系测点B ，C ，D 的标高。若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则B ?，C ?，D ?亦成为C z ，C z ，D z 。 (3) 本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。 三、实验原理 1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。 形式一： p z γ +=const （1-1-1a ） 形式二： P=P 。+γ （1-1-1b ） 式中 z---测点在基准面以上的位置高度； P —测点的静水压强（用相对压强表示，一下同）； P 。--水箱中液面的表面压强； γ--液体的重度； h —测点的液体深度； 2.油密度测量原理。 当u 形管中水面与油水界面齐平（见图1-1-2），取油水界面为等压面时，有： P01=w γ=0γH (1-1-2) 另当U 形管中水面与油面平齐（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有： P02+W γH=0γH 即 P02=-w γh2=0γH-W γH (1-1-3) 图1-2 图1-3 四、实验要求 1．记录有关常数 实验装置编号No. 12 各测点的标尺读数为： B ?= 2.1 -210m ?； C ?= -2.9 -210m ?； D ?= -5.9 -210m ?； 基准面选在 测压管的0刻度线处 ； C z = -2.3 -210m ?； D z = -5.9 -210m ?； 2．分别求出各次测量时，A 、B 、C 、D 点的压强，并选择一基准验证同一 高等土力学读书报告 学院：土木工程 专业：结构工程 指导教师： 姓名： 学号： 2015.12.30 本学期学了土的应力与应变，强度理论，全量理论，增量理论，模型理论，滑线场理论及极限分析。以下对这些理论做简要回顾。 应力应变 土的应力应变关系十分复杂，除了时间外，还有温度、湿度等影响因素。其中时间是一个主要影响因素。与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论。而在大多数情况下，可以不考虑时间对土的应力——应变和强度（主要是抗剪强度）关系的影响。土的强度是土受力变形发展的一个阶段，即在微小的应力增量作用下，土单元会发生无限大（或不可控制）的应变增量。因而它实际上是土的本构关系的一个组成部分。 由于土是岩石风化而成的碎散颗粒的集合体，一般包含有固、液、气三相，在其形成的漫长的地质过程中，受风化、搬运、沉积、固结和地壳运动的影响，其应力应变关系十分复杂，并且与诸多因素有关。其中主要的应力应变特性是其非线性、弹塑性和剪胀（缩）性。主要的影响因素是应力水平（Stresslevel、应力路径（Strespath）和应力历史（Stresshistor），亦称3S影响 土的强度理论 土在外力作用下达到屈服或破坏时的极限应力。由于剪应力对土的破坏起控制作用，所以土的强度通常是指它的抗剪强度。 确定强度的原则土的强度一般是由它的应力-应变关系曲线上某 些特征应力来确定的，如屈服应力、破坏应力(或峰值应力)等，这些特征应力值与土的种类和物理条件(如加载时间、加载速率和排水条件等)有关。在不考虑加载时间或加载速率对土强度影响的常规试验中,对于不同的土，大体上可获得三种典型的应力-应变关系曲线,一种是当应力随应变增大直至峰值时,土体出现破裂，随着应变进一步增大，应力由峰值逐渐降低，最后达到稳定应力值。对此，人们取峰值应力作为破坏强度，取最后稳定应力值作为破坏后的强度。第二种是当应力达到最大值后，应力虽然不增加，但应变继续增加，对此，也可取最大应力值作为破坏强度。第三种是，在较大应变下，应力仍未达到最大值，而是随 静力学分析报告 一、制作人员： 二、模型名称：桁架 三、创意来源： 四、模型视图： 五、模型简化 因为桁架本身由硬杆组成，所以简化结构 如下图所示，并求各点的受力情况。 假设桁架受到集中力G的影响 1以节点A为探究对象 m A F=0 F B Y?4?F?3=0 F B Y=0.75F F Y=0 F A Y+F B Y=0 F A Y=0.25F 2以节点B为探究对象 F12F13 B F B Y F Y=0 F13cos45°+F B Y=0 F13=?32 4 F F X=0 ?F13cos45°?F12=0 F12=?3 4 F 3以节点G为探究对象 F F10 G F11F13′ F Y=0 ?F13′cos45°?F?F11=0 F11=?0.25F F X=0 F13′cos45°?F10=0 F8=?0.75F 4以节点H为探究对象 F9F11′ F8 H F12′ F Y=0 F9cos45°+F11′=0 F9= 2 4 F F X=0 ?F9cos45°?F8+F12′=0 F8=0.5F 5以节点I为探究对象 F7 F6I F8′ F Y=0 F7=0 F X=0 ?F6+F8′=0 F6=0.5F 6以节点E为探究对象 F4E F10′ F5F7′F9′ F Y=0 F9′cos45°?F5cos45°=0 F5=2 F F X=0 ?F5cos45°+F9′cos45°?F4+F10′=0 F4=?0.25F 7以节点D为探究对象 F3F5′ F2 D F6′ F Y=0 F3+F5′cos45°=0 F3=1 4 F F X=0 F5′cos45°?F2+F6′=0 F4=0.25F 8以节点C为探究对象 C F4′ 高等土力学读书报告 对地基下沉问题的讨论 姓名刘兴顺 学号2014210046 年级2014 专业桥梁与隧道工程系（院）建筑工程学院指导教师陈颖辉 2015年5月26日 摘要 本论文主要是本人对高等土力学的学习总结，并根据工程中遇到的问题用土力学的知识进行分析（由于本人没有实际的工程经验，现主要是对比比较著名的一些工程）。土力学是研究土体在力的作用下的应力-应变或应力-应变-时间关系和强度的应用学科，是工程力学的一个分支。为工程地质学研究土体中可能发生的地质作用提供定量研究的理论基础和方法。主要用于土木、交通、水利等工程。本论文主要结合中外建筑物倾斜（意大利比萨斜塔和中国苏州虎丘塔）与地基严重下沉（中国上海展览中心馆和墨西哥市艺术馆）来讨论其中关于土力学的乱放，并运用土力学的方法进行分析。 关键词：高等土力学；工程实例；地基基础 ABSTRACT This thesis is mainly my learning of advanced soil mechanics summary,and according to the problems encountered in engineering with the knowledge of soil mechanics analysis (because I didn't have the practical engineering experience,now is mainly contrast compared to the well-known engineering).Soil mechanics is a branch of engineering mechanics,which is applied to study the stress-strain,stress-strain,time and strength of the stress strain time relationship and strength of the soil..To provide the theoretical basis and methods for quantitative study of geological effects that may occur in the engineering geology..Mainly used in civil engineering,transportation,water conservancy and other projects.This paper mainly combines(Leaning Tower of Pisa,Italy and China Suzhou Huqiu tower and ground sinking heavily(China Shanghai Exhibition Center Museum and Mexico City Museum of Art) inclined buildings at home and abroad is to discuss the misplacing on soil mechanics,and using the method of soil mechanics analysis. Key words:advanced soil mechanics;engineering examples;foundation foundation 土力学读书报告 一、土的工程特性有哪些。 1、土的结构有哪些，这些结构都有哪些特点，对土的工程特性有何影响？ 土的结构是在成土的过程中逐渐形成的，它反映了土的成分、成因和年代对土的工程性质的影响，其结构按其颗粒的排列和联结可分为三种基本类型。a、单粒结构，单粒结构是碎石土和砂土的结构特征。其特点是土粒间没有联结存在，或联结非常微弱，可以忽略不计。疏松状态的单粒结构在荷载作用下，特别在振动荷载作用下会趋向密实，土粒移向更稳定的位置，同时产生较大的变形；密实状态的单粒结构在剪应力作用下会发生剪胀，即体积膨胀，密度变松。单粒结构的紧密程度取决于矿物成分、颗粒形状、粒度成分及级配的均匀程度。片状矿物颗粒组成的砂土最为疏松；浑圆的颗粒组成的土比带棱角的容易趋向密实；土粒的级配愈不均匀，结构愈紧密。b、蜂窝状结构，蜂窝状结构是以粉粒为主的土的结构特征。粒径在0.02~0.002 mm左右的土粒在水中沉积时，基本上是单个颗粒下沉，在下沉过程中、碰上已沉积的土粒时，如土粒间的引力相对自重而言已经足够地大，则此颗粒就停留在最初的接触位置上不再下沉，形成大孔隙的蜂窝状结构。c、絮状结构，絮状结构是粘土颗粒特有的结构特征。悬浮在水中的粘土颗粒当介质发生变化时，土粒互相聚合，以边-边、面-边的接触方式形成絮状物下沉，沉积为大孔隙的絮状结构。 土的结构形成以后，当外界条件变化时，土的结构会发生变化。 2、地基岩土的工程分类 作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。、岩石应为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。a、碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。b、砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。c、粘性土为塑性指数I p大于10的土。d、粉土为介于砂土与粘性土之间，塑性指数I p≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。e、人工填土根据其组成和成因,可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。 二、地基中的应力计算，何谓基底压力，地基反力，基底附加压力，土中附加应力。 1、地下水位的升降对土自重应力有何影响？ 地下水位升降会引起土体中有效应力的变化，从而会影响土的变形。由有效 静拉伸试验 一、实验目的 1、测45#钢的屈服强度s σ、抗拉强度m R 、断后伸长率δ和断面收缩率ψ。 2、测定铝合金的屈服强度s σ、抗拉强度m R 、断后伸长率δ和断面收缩率ψ。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象。 二、使用设备 微机控制电子万能试验机、0.02mm 游标卡尺、试验分化器 三、试样 本试样采用经过机加工直径为10mm 左右的圆形截面比例试样，试样成分分别为铝合金和45#，各有数支。 四、实验原理 按照我国目前执行的国家 GB/T 228—2002标准—《金属材料 室温拉伸试验方法》的规定，在室温1035℃℃的范围内进行试验。将试样安装在试验机的夹头当中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（一般应变速率应≤0.1m/s ），直到拉断为止，并且利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图。 试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形L ?主要是整个试样，而不仅仅是标距部分的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素，由于试样开始受力时，头部在头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 塑性材料与脆性材料的区别： （1）塑性材料： 脆性材料是指断后伸长率5%δ≥的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都比较大。塑性材料在发生断裂时，会发生明显的塑性变形，也会出现屈服和颈缩等现象； （2）脆性材料： 脆性材料是指断后伸长率5%δ<的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都很小。并且，大多数脆性材料在拉伸时的应力—应变曲线上都没有明显的直线段，几乎没有塑性变形，在断裂前不会出现明显的征兆，不会出现屈服和颈缩等现象，只有断裂时的应力值—强度极限。 脆性材料在承受拉力、变形记小时，就可以达到m F 而突然发生断裂，其抗拉强度也远远 小于45钢的抗拉强度。同样，由公式0m m R F S =即可得到其抗拉强度，而根据公式，10 l l l δ-=。 五、实验步骤 1、试样准备 用笔在试样间距0L （10cm ）处标记一下。用游标尺测量出中间横截面的平均直径，并且测出试样在拉伸前的一个总长度L 。 2、试验机准备： 第二章 土的本构关系 2.1 概述 材料的本构关系是反映材料的力学性状的数学表达式，表示形式一般为应力-应变-时间关系。与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论，本章介绍的主要是与时间无关的本构关系。 土力学的基本理论有土的莫尔-库伦强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论。但人们总是在实际中将问题分类为变形问题和稳定问题，前者一般基于弹性理论计算，后者多用刚塑性或理想塑性的理论（如极限平衡分析）。 多年来本构关系已经得到很大的发展，进而推动了岩土数值计算的发展和土工试验的发展。下文将对土的本构关系进行详细论述。 2.2应力和应变 1、应力 （1）应力分量与应力张量 设土体中的一点为M （x,y,z ）的应力状态用通过该点的微小立方体上的应力分量表示。即： []?＝ ???? ? ????????z zy zx yz y yx xz xy x ττττττ＝???????????????????333231232221131211亦即｛σ｝T ＝｛zx yz xy z y x τ ττ???｝。 土力学中正应力正方向规定压为正。剪应力，在正面（外法向与坐标轴一致的面），剪应力与坐标轴方向相反为正；在负面（外法向与坐标轴方向相反），剪应力与坐标轴方向一致为正。 （2）应力张量的坐标变换 二阶张量 ij ?在任一新坐标系下的分量 [ [j i ?应满足：[[j i ?＝kl l j k i ?[[αα，其中l j k i [[αα与为新坐标系 轴与老坐标系轴夹角的余弦。 （3）应力张量的主应力和应力不变量 在过一点的斜截面上，如果只有法向应力而无剪应力时，这个斜截面就是主应力面。 第一应力不变量：kk z y x I σσσσ=++=1 第二应力不变量： 2 222zx yz xy x z z y y x I τττσσσσσσ---++= 高等土力学读书报告 张文川220132524 指导老师：缪林昌教授摘要：《土工原理》是土力学专著，系统地总结和介绍了国内外在土力学重要领域内的理论发展，重在阐述原理。内容包括土的组成和基本性质，土的压缩性与沉降计算，土的强度，土体渗流原理与计算，土的三向变形与本构模型，有限单元法在土工中的应用，土的固结理论，土体的流变理论，土坡的稳定性，砂土液化与地震永久变形，城市环境岩土工程，地基承载力。 1、土的应力应变关系的特征及其影响因素：非线性、弹塑性、剪胀性、（各向异性、结构性、流变性）；应力水平、应力路径、应力历史。 2、邓肯—张模型分析总结：应变仅由偏应力贡献，球应力没有贡献。优点：①能反映土体变形的主要特征，非线性、应力历史、应力路径；②简单，容易为工程接受；③模型参数容易确定，积累了丰富的确定模型的经验。缺点：不能反映土体变形的剪胀性、软化、各向异性和结构性。 3、剑桥模型的试验基础和基本假设：①试验基础：正常固结土和弱超固结土试验基础上建立②基本假设：帽子屈服面，相适应的流动规则，以塑性体应变为硬化参数（加工硬化定律）。只要有三个试验场数：各向等压固结系数λ，回弹系数k，破坏常数m。 4、土的强度的三个特点：由于土的碎散性、多相性造成土①强度主要由颗粒相互作用力决定，土的破坏主要是剪切破坏，其强度主要表现为粘聚力和摩擦力；②研究时要考虑孔隙水压力、吸力等土特有的影响强度的因素；③土的地质历史造成土强度强烈的多变性、结构性和各向异性。 5、屈服与破坏的关系：对于刚弹性体和弹性—理想塑性体屈服即意味着破坏，对于增量弹性模量屈服和破坏并不是同一概念。土的屈服与强度与人们选择的理论模型有关，土体破坏与边值问题的具体边界有关。 6、影响土的抗剪强度的因素：①内部因素：土的组成（如矿物成分、颗粒大小、级配、含水量等）、土的状态（如密度、孔隙比）、土的结构（如絮凝结构）；②外部因素：温度、应力应变因素（如围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、加载速率、排水条件等。 7、一维渗流固结理论的基本假定：①土层是均质的、完全饱和的；②土粒与水均为不可压缩介质；③外荷载一次性瞬时施加到土体上，在固结过程中保持不变；④土体他应力与应变之间存在线性关系，压缩系数为常数；⑤在外力作用下，土体中只引起上下方向的渗流与压缩；⑥土中水的渗流服从达西定律，渗透系数保持不变；⑦土体变形完全是由孔隙水排出和超静水压力消散所引起的。 8、 Biot理论与准三维固结理论比较：①二者建立方程的依据基本一致：小变形、线弹性、渗流符合达西定律，但准三维固结理论假设法向总应力随时间不变，而Biot理论不作此假定；②Biot理论考虑土骨架变形孔压的影响，即位移与孔压相互耦合，而准三维固结理论对土体变形和孔 压消散分别加以计算，其直接后果是后者无法解释Mandel-Cryer效应。 9、常规三轴试验的优缺点：①近似单元体试验，试样内στ、相对对均匀；②σ状态和路径明确；③排水条件清楚，可控制；④破坏面非人为固定；⑤操作复杂，现场无法试验；⑥不能反映2σ的影响；⑦边界条件、膜嵌入的影响。 10、割线模型与切线模型的比较：①割线模型考虑了应力应变全量关系，能反映土变形的非线性及应力水平的影响，可用于应变软化阶段。但理论不严密，不能保证解的唯一性；②切线模型为分段线性化的增量形式的胡克定律，能反映土变形全过程。 11、在直剪、単剪、环剪试验中，试样的应力和应变的特点：①直剪：破坏面人为确定，应力和应变不均匀且十分复杂，试样内各点应力状态及应力路径不同。在初始状态，剪切面土单元与试样中其他单元一样是K0应力状态，即3001vKKσσσ==。在剪切破坏时，剪切面附近土单元主应力大小和方向决定与强度包线；②単剪：试样内所施加的应力被认为是纯剪，加载过程中竖直应力vσ和水平应力hσ保持常数，()vhhv ττ不断增加。应力莫尔圆圆心不变，其直径逐渐扩大，直至与强度包线相切；③剪切面的总面积不变。 计算科学导论读书报告刘青山 引言：刚入大学不长时间，我自己对专业的认识不足，不知道自己应该重点学 什么，朝着什么方向发展，甚至更不知道从何学起。但是，经过将近半年的时间对计算科学导论这一课程的学习，我受益匪浅。导论老师教给了我们学什么，怎么学，这对我们计算机科学与技术专业的学生有着至关重要的影响。在老师的带领下，我们对这一专业有了清醒的认识，并对今后的发展方向有了初步的认识。 一、对计算机科学与技术学科的初步认识 （1）对计算机发展的初步认识 计算机的发展不是一蹴而就的，而是经过漫长的历史过程。1946年由冯诺依曼发明的ENIAC是世界上第一台电子计算机，它的产生明确了计算机的五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，并使用二进制运算代替了原来十进制运算，对今后计算机的发展有着巨大的影响。随后又经历了第一代计算机（电子管1951—1959）、第二代计算机（晶体管1959—1963）、第三代计算机（集成电路1964—1975）、第四代计算机（超大规模集成电路式微处理器1975—至今）的四次改革，使得计算机走进寻常人家，适应了社会的需要。 （2）主要课程 所谓的计算机技术包括文字处理，信息管理，多媒体，网络管理等在内的计算机应用技术。而所谓的计算机科学，一般指的是数据结构，组成原理，操作系统，编译原理等计算机内部实现机制。而我们这个专业的主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识，接受应用计算机的基本训练，具有开发计算机系统的基本能力。而我校制定的我们这一专业的发展特色是软件开发。以下是我们的主要课程：C语言程序设计、计算机组成原理、编译原理、离散数学、数字逻辑、数值分析、数据结构、操作系统、微机原理及汇编语言、计算机网络、计算机系统结构、软件工程、面向对象程序设计电路原理、计算机英语等。 （3）计算学科的发展主线 第一层面是计算科学应用层包括人工智能与应用与系统，信息、管理与决策系统，移动计算，计算可视化，科学计算等计算机应用的各个方向；第二层面是计算科学的专业基础层，它是为应用层提供技术和环境的一个层面，包括软件开发方法学，计算机网络与通信技术，程序设计科学，计算机体系结构，电子计算机系统基础；第三层面是计算科学的基础层，它包括计算的数学理论，高等逻辑等内容。这三个层面构成的计算科学发展的历程中，创造出了各种计算机系统，扩展了计算机的应用领域和应用水平。我们应正确的认识到计算机的发展主线。 （4）计算机产业发展前景 计算机产业作为工业革命的产物，在20世纪的出现已经极大地改变了整个世界的面貌，深刻影响并仍将继续影响世界各国政治、经济、军事、文化、环境格局，人类的生存前景和生活质量。而在我国主要是软件的发展，下面我们重点讨论软件产业在中国的发展前景。众所周知，软件的开发首先是一项高智力的活动，软件产业的发展既有生产成本低，产品高附加值，高收益的特点，也有产品寿命短，升级代换快，市场变化快，投资风险大的特点。总结过去我们在发展软件产业方面的经验和教训，对今后更好的发展软件产业是十分有益的。我们过去的主要问题是没有按照软件产业发展的规律行事，过多的依赖科研机构。现在，越来越多 流体静力学实验报告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 中国石油大学（华东）现代远程教育 工程流体力学实验报告学生姓名： 学号： 年级专业层次：16春网络春高起专 学习中心：山东济南明仁学习中心 提交时间：2016年5月30日 1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 形式之一：（1-1a） 形式之二：P=P0+γh（1-1b） 式中 Z——被测点在基准面以上的位置高度； P——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； P0——水箱中液面的表面压强； ?γ ——液体重度； ?h——被测点的液体深度。 2．油密度测量原理 当U型管中水面与油水界面齐平（图1-2），取其顶面为等压面，有P01=γw h1=γ0HP01（1-2）另当U型管中水面和油面齐平（图1-3），取其油水界面为等压面，则有P02+γw H=γ0H 即P02=-γw h2=γ0H-γw H（1-3） 由（1-2）、（1-3）两式联解可得： ?代入式（1-2）得油的相对密度 ?（1-4） 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得。 ?流型判别方法(奥齐思泽斯基方法)： 本实验的装置如图1-1所示。 图1-1 流体静力学实验装置图 1.测压管； 2.带标尺的测压管； 3.连通管； 4.真空测压管；型测压管； 6.通气阀； 7.加压打气球； 8.截止阀； 9.油柱； 10.水柱； 11.减压放水阀 说明 1．所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准； 2．仪器铭牌所注、、系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准， 则、、亦为、、； 3．本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。 四、实验步骤 1．搞清仪器组成及其用法。包括： （1）各阀门的开关； （2）加压方法：关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； （3）减压方法：开启筒底阀11放水； （4）检查仪器是否密封 加压后检查测管l、2、5液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。 2．记录仪器编号、各常数。 3．实验操作，记录并处理实验数据，见表1-1和表1-2。 4．量测点静压强。 （1）打开通气阀6（此时），记录水箱液面标高和测管2液面标高(此时)；（ 摘要： 通过对复合材料界面力学问题基础知识以及基本概念的认识和理解；总结聚合物/金属基复合材料界面的处理方法，并分析处理前后界面力学性能和导热性能的变化，并在此基础上分析是哪些原因导致这些复合材料界面力学性能和导热性能的改变，同时还对界面性能测定所要用到的实验设备以及测试手段进行了总结。 关键词：复合材料界面力学性能导热性能 一．基本概念的介绍： 1. 界面及界面相 界面是将不同的材料紧密的粘合起来所产生，并借此传递应力。把两种材料结合在一起的界面力可以是范德华力、化学键、机械互锁、静电吸引或以上力的协同作用。界面相具有一定的厚度，一般认为在几个分子层的厚度范围内。界面相虽然很薄，但是其结构是很复杂的。界面相从结构来分，这一界面相由５个亚层组成（如图１所示），每一亚层的性能均与基体和增强体的性质、偶联剂的品种和性质、复合材料的成型方法等密切相关界面结构主要指界相区的结构，也包含邻近界相区的基体和增强体的结构。而且，随环境条件的改变，复合体系中的界面区结构可以发生变化。如温度的改变，可以改变两组分间的相互作用，从而导致界面层厚度、化学结构和界面效应（如应力传递）等的改变。通常复合材料界面除了在性能和结构上不同于相邻两组分外，还具有以下特点：（１）具有一定厚度；（２）性能在厚度方向上有一定的梯度变化；（３）随环境条件变化而改变。 图1增强体与基体界面区示意图 2. 界面粘合理论主要有化学键理论、浸润理论、变形层理论和抑制层理论。 2.1 化学键理论认为两种材料在接触时，如二者表面的官能团能发生化学反应，就会生成化学键结合而形成具有一定结合强度的界面，从而有效防止裂纹扩展，抵抗应力破坏。2.2 浸润理论认为，两种材料可以依靠机械互锁粘合在一起，即一种材料在固化中浸入到另一材料的空隙和凹凸处形成机械锚定，从而形成有效界面结合。但是，如果两种材料的热膨胀系数相差较大，当二者粘合连接后，会在界面上产生使其发生破坏的附加应力，在外载荷作用下还会在界面上出现应力集中现象，从而导致界面成为复合材料的薄弱环节。 2.3 变形层理论认为，通过使用处理剂在两种材料的界面上形成一层热膨胀系数与二者都能较好匹配的塑性层，就能够松弛界面上的附加应力，减少界面应力集中现象。 2.4 抑制层理论则认为，处理剂应是介于高模量和低模量材料之间的中模量物质，它作为界面相的一部分，能够均匀传递应力并减小应力集中现象。 树脂基复合材料的力学性能 力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能，而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料，在制造和使用过程中，也必须考虑其力学性能，以保证产品的质量和使用寿命。 1、树脂基复合材料的刚度 树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界面缺陷对它作用不是明显。 由于制造工艺、随机因素的影响，在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性，残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外，纤维（粒子）的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言，树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。 对于树脂基复合材料的层合结构，基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形，使得刚度分析变得复杂。另一方面，也可以通过对单层的弹性常数（包括弹性模量和泊松比）进行设计，进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计，以适应不同场合的应用要求。 2、树脂基复合材料的强度 材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程，且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响，均有街于具体深入研究。 树脂基复合材强度的复合是一种协同效应，从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形，即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究，还不够成熟。 单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等，轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同，它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知：单向树脂基复合材料在轴向压缩下，碳纤维是剪切破坏的；凯芙拉（Kevlar）纤维的破坏模式是扭结；玻璃纤维一般是弯曲破坏。 单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表 辽宁工程技术大学课程设计 课程大型工程分析软件及应用 题目平面桁架的静力分析 院系力学与工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 2018年01月07 日 力学与工程学院课程设计任务书 课程 大型工程分析软件及应用课程设计 题目 平面桁架的静力分析 专业 姓名 主要内容： 1、 小型铁路桥由横截面积为3250mm 2的钢制杆件组装而成。一辆火车停在桥上，EX=2.1×105MPa ，μ=0.3，ρ=7.8×103kg/m 3。试计算位置R 处由于载荷作用而沿水平方向移动的距离以及支反力，同时，分析各个节点的位移和单元应力。 2、 试件的几何参数 设计报告目录 a=1m a=1m a=1m b=1m R F2=280KN F1=210KN 第1章概述................................................................................................................... - 4 - 1.1 课程设计的意义、目的..................................................................................................... - 4 - 第2章 ANSYS详细设计步骤........................................................................................ - 4 - 2.1问题分析.............................................................................................................................. - 4 - 2.2基于ANSYS分析的步骤................................................................................................... - 4 - 2.2.1启动ANSYS，进入ANSYS界面........................................................................... - 5 - 2.2.2定义工作文件名和分析标题.................................................................................... - 5 - 2.2.3设定分析类型............................................................................................................ - 5 - 2.2.4选择单元类型............................................................................................................ - 5 - 2.2.5定义实常数................................................................................................................ - 6 - 2.2.6定义力学参数............................................................................................................ - 6 - 2.2.7存盘............................................................................................................................ - 7 - 2.2.8创建关键点先、线.................................................................................................... - 7 - 2.2.9设置、划分网格........................................................................................................ - 9 - 2.2.10施加荷载并求解.................................................................................................... - 11 - 第3章设计结果及分析............................................................................................. - 14 - 3.1显示桁架变形图................................................................................................................. - 14 - 3.2列表显示节点解................................................................................................................. - 15 - 3.3上述分析对应的命令流如下：......................................................................................... - 16 - 结论............................................................................................................................... - 18 - 心得体会....................................................................................................................... - 18 - 参考文献....................................................................................................................... - 19 - 设计报告力学性能指标
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