万方数据
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５２６
材料研
究学报
变速率敏感性ｍ来表示【４１
Ｓ
ｏ（（芒）ｍ
其中Ｊｓ和￡分别为材料的应力和应变速率，由此可推得
～
ｌｎ（观／盯１）
＂。２—ｌｎ（ｉｕ—／９１）
其中０＂２、ｏｒｌ分别是应变速率为毒１、毒２时的应力．图２给出了气凝胶应变率敏感性ｍ随应变和应变速率的变化情况，由图２可知，气凝胶的应变率敏感性ｍ不是一个常数．在应变速率相同的情况下，应变率敏感性ｍ随着应变的增大而增大；在应变相同的情况下，应变率敏感性ｍ随着应变速率的增大而增大．
气凝胶的能量吸收能力可以用其变形过程中的形变功ｗ来表示．当材料应变为￡。时，其单位体积吸收的能量可以用应力应变曲线的积分面积来表示【５】：
ｗ＝厂昨）ｄ￡
气凝胶在弹性区和屈服区的能量吸收能力较低，而在致密化区能量吸收能力明显提高．当气凝胶的应变为ｏ．７５时，如果应变率Ｏ．０１７／ｓ，气凝胶单位体
Ｓｔｒａｉｎ
图２气凝胶的应变率敏感性
Ｆｉｇ．２
Ｓｔｒａｉｎｒａｔｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆａｅｒｏｇｅｌ
积吸收的能量为０．４１ＭＪ／ｍ３；如果应变率为６０００／ｓ，气凝胶单位体积吸收的能量为１．０７ＭＪ／ｍ３．气凝胶在动态压缩情况下的吸能效果是静态压缩情况下的２．６倍．在高应变率情况下气凝胶的吸能效果增加，主要是其应力应变曲线上致密化区提前出现造成的．在动态加载下气凝胶的致密化区提前出现，吸能大幅增加，这种特性在气凝胶应用于冲击保护上显得尤为重要．
２．２
人射波整形结果分析和气凝胶的破坏机理从图３可以看出，输入杆上的应力幅值随着输入
杆前气凝胶厚度的增加而降低，而应力持续时间随着气凝胶厚度的增加而延长．应力时间曲线的形状由矩形逐渐变为三角形，高强度应力平台变窄．在应力上升过程中出现了先缓后陡的现象，与动态加载下气凝胶的应力时间曲线的变化趋势是一致的．在输入杆前垫１２ｍｍ厚的气凝胶后，输入杆所承载的最大应力由５６０ＭＰａ下降为３８０ＭＰａ，而且输入杆承载高强度应力的时间变短，输入杆承载应力的时间由８０肛ｓ延长到１４０胛．这说明，气凝胶具有很好的缓冲效果，对输入杆有较好的防护作用．
从宏观上看，气凝胶破坏前是一个完整的方形板
７－，ｓ
图３经气凝胶整形前后输入杆应力时间曲线
Ｆｉｇ．３
Ｓｔｒｅｓｓ－ｔｉｍｅ
ｃｕｒｖｅｓｏｎ
ｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｔｂａｒｂｅｆｏｒｅａｎｄ
ａｆｔｅｒｉｎｃｉｄｅｎｔｗａｖｅｓｓｈａｐｉｎｇｕｓｉｎｇａｅｒｏｇｅｌ
图４气凝胶动静态压缩前后的宏观形貌
Ｆｉｇ．４
Ａｅｒｏｇｅｌｓａｍｐｌｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，（ａ）ａｅｒｏｇｅｌ
ｓａｍｐｌｅｂｅｆｏｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，（ｂ）ａｅｒｏｇｅｌ
ｓａｍｐｌｅａｆｔｅｒｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，（Ｃ）ａｅｒｏｇｅｌｓａｍｐｌｅａｆｔｅｒｄｙｎａｍｉｃ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
万方数据
５期杨杰等：玻璃纤维增强气凝胶的动态力学性能及其破坏机理５２７
块，在静态压缩下被压扁，并未粉碎（图４）．受到高速冲击时气凝胶的结构遭到破坏，出现“爆裂”现象，粉碎成许多微小的粉末．部分的微小粉末在输入杆和输出杆之间形成致密化的气凝胶，还有部分微小的粉末延径向迅速扩散到输入杆和输出杆之外．
从图５可以看出，玻璃纤维在气凝胶中交错排列，而具有纳米结构的气凝胶颗粒则充满了纤维之间的微米级空隙．玻璃纤维的直径约１—２微米，长度约几十到几百微米．直径约几十纳米的气凝胶胶体颗粒相互连接形成了气凝胶的基体，有一定的团聚现象，气凝胶颗粒之间存在大量直径为几十纳米的孔洞．玻璃纤维与周围基体牢固粘接．
图６表明，玻璃纤维增强气凝胶在动态压缩下破坏．长的玻璃纤维破碎为较短的玻璃纤维，玻璃纤维的长度在５０／ｚｍ以下，大多与气凝胶基体分开．气凝胶胶体颗粒排布更加紧密．孔穴坍塌，气孔体积大幅收缩，甚至几乎完全消失．
在玻璃纤维增强气凝胶的压缩过程中，气凝胶的变形和破坏表现为玻璃纤维的脆性断裂和气孔的畸变．在气凝胶早期受载时只有少量的纤维承载应力，随着应变的增加承载应力的纤维数量也在增加，所以气凝胶在屈服区没有出现应力平台，其应力随着应变的增大而增大．玻璃纤维在其断裂前能够承载部分应力，断裂时消耗大量的能量，对气凝胶起到了增强增韧的作用．纤维与硅气凝胶存在比较高的界面粘接
图５原始气凝胶的微观形貌
Ｆｉｇ．５ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆａｅｒｏｇｅｌｗｉｔｈｏｕｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ强度，纤维在外应力作用下沿着它与基体的界面滑出的现象称为纤维拔出．纤维拔出需要外力做功，因此也起到增韧作用．由于玻璃纤维的增强增韧作用，气凝胶在压缩过程中没有出现脆性断裂现象，而是表现出塑性屈服的特征．
在压缩过程中气凝胶的应变率强化效应和致密化区提前出现的现象，主要与动态加载下气孔中气体被高速压缩有关．在气凝胶的动态压缩过程中，纳米级孔洞中的空气在瞬间难以逸出，空气与孔壁碰撞引起的流动阻力以及气孔中空气分子之间的碰撞阻力导致气孔内压力的增大以及能量的损失．材料变形越快，气孔内的压力越高，消耗的能量越多，气凝胶的强度就越高．在静压缩过程中，气凝胶气孔内的气体可以缓缓逸出，不会导致气孔内压力升高．在高速加载条件下，气孔中的气体对多孔材料的应力贡献为ｆ６】
血＝柰每
ｄ２（１一譬）ｉ
其中ｃ为常量，ｄ为气孔的平均孔径，ｐｆ／ｐｓ是泡沫材料的密度与固体材料密度之比，肛为流体的粘性．由此公式可知，应变率越大，气孔的孔径越小，材料被压得越致密，气孔中的气体对多孔材料的应力贡献越大．气凝胶纳米级气孔中的气体在高速加载下对应力的贡献，是导致气凝胶应变率强化的主要因素，也
图６动态加载下破坏后气凝胶的微观形貌Ｆｉｇ．６ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆａｅｒｏｇｅｌａｆｔｅｒｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐｒｅｓ－
ｓｉｏｎ 万方数据
万方数据
玻璃纤维增强气凝胶的动态力学性能及其破坏机理
作者：杨杰， 李树奎， YANG Jie， LI Shukui
作者单位：北京理工大学材料科学与工程学院,北京,100081
刊名：
材料研究学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH
年，卷(期)：2009,23(5)
被引用次数：2次
参考文献(7条)
1.Atul Katti;Nilesh Shimpi;Samit Roy Chemical,physical,and mechanical characterization of isocyanate crossLinked amine-modified silica aerogels[外文期刊] 2006(2)
2.G W Scherer Characterization of aerogels 1998
3.刘剑飞;王正道;胡时胜低阻抗多孔介质材料的SHPB实验技术 1998
4.H Luo;H Lu;N Leventis The compressive behavior of isocyanate-crosslinked silica aerogel at high strain rates 2006
5.L J Gibson;M F Ashby Cellular Solids:Structure and Properties 1997
6.T Mukai;H Kanahashi;T Miyoshi Experimental study of energy absorption in a closed-celled aluminum foam under dynamic loading 1999
7.L Blaz;E Evangelista Strain rate sensitivity of hot deformed Al and AlMgSi alloy 1996
引证文献(3条)
1.陆规.段远源.王晓东微米尺度结构特征对纳米材料热导率的影响[期刊论文]-宇航材料工艺 2011(1)
2.殷水平.余敏静动载荷下聚合物材料的动态流变特性[期刊论文]-中南林业科技大学学报 2010(12)
3.殷水平.余敏静动载荷下聚合物材料的动态流变特性[期刊论文]-中南林业科技大学学报 2010(12)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/9012251667.html,/Periodical_clyjxb200905013.aspx
摘要 材料在复杂的服役环境中可能受到各种不同载荷的作用，对材料在不同加载条件下力学行为的研究是完善材料开发、应用以及进行新材料及结构设计的基础。目前，国内对7005 铝合金的研究尚处于初级阶段，对于这类新型高性能铝合金在动态加载条件下的力学行为研究仍然十分匮乏。另外，作为目前研究材料动态力学行为最为常用的实验设备——分离式霍普金森压杆（SHPB）和分离式霍普金森拉杆（SHTB）。本实验研究热处理之后的七系铝合金的动态力学性能。首先对7005铝合金分别进行固溶，时效，回归，再时效等不同的热处理工艺在动态应变下力学行为和响应，采用分离式Hopkinson 压杆装置对7005 铝合金试件分别进行动态压缩，利用光学显微镜对压缩后试件进行了微观组织观察。最后结论发现试件在固溶时效。回归温度180℃升温10min保温30min 时在应变为0.013 时才到达应力123.6MPa。（应力随应变变化的最快，但是达到的最大应力在所有试验中时最小的）。 关键词动态加载; 分离式霍普金森压杆; 七系铝合金; 微观组织
Abstract Materials will be subjected by various loads in complicated application environment; so,studying the mechanical properties of the materials under different loading conditions is the basis for application and design of the materials. At present, the research on 7005 aluminum alloy is just at the starting stage in China, and the research on the mechanical behaviors of 7005 aluminum alloy under different loading conditions is still very scarce. Meanwhile, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) and the split Hopkinson tensile bar (SHTB) are the most commonly used test equipments of dynamic mechanics. The dynamic mechanical properties of the seven-series aluminum alloy after heat treatment were studied. Firstly, 7005 aluminum alloy was subjected to different heat treatment processes, such as solid solution, aging, regression and re-aging, respectively. Under dynamic strain, the 7005 aluminum alloy specimens were dynamically compressed by separate Hopkinson bar, The microstructures were observed after compression. Finally, the specimen in solid solution, and the regression temperature 180 ℃（Warming up for ten minutes Hold for ten minutes）shows that the stress reaches 123.6MPa when the strain is 0.013 . (Stress is the fastest change with strain, but the maximum stress reached is the smallest in all trials). Key words dynamic loading; separate Hopkinson pressure bar; 7××× aluminum alloy; microstructure
玻璃纤维 玻璃纤维应用知识 作者: 赵工来源: 聚和成日期: 2009-4-18 点击数: 74 第一部分：玻纤知识： 1、玻纤分类 从长度分类分可以分连续玻纤、短玻纤（定长玻纤）和长玻纤（LET），连续玻纤是国内目前应用最广的玻纤，就是通常说的“长纤”，代表厂家有巨石，泰山、兴旺等。定长玻纤就是通常说的“短纤”，一般是外资改性厂与国内部分企业在用，代表厂家有PPG，OCF及国内的CPIC，巨石泰山也有少部分，但质量不如人意。LET是最近在国内兴起的，代表厂家有PPG,CPIC及巨石，目前国内金发，浙江俊尔，南京聚隆产量较大。 从碱金属含量分可分为无碱，低中高，通常改性增强用无碱，也就是E玻纤，国内改性一般使用E玻纤。 2、玻纤的应用 玻纤增强塑料的原理主要是由于玻纤/树脂界面上连接必然是使作用到模塑件上的力传导到玻纤上，因此玻纤的长度被充分利用，起到树
脂增强的目的，但玻纤在树脂基体中长度必须满足一定的要求，这就是临界玻纤长度，玻璃纤维的临界纤维长度（即可将力从基材传递给纤维的最小长度）在0.3~0.6mm之间，临界长度只与剪切力与玻纤单丝直径有关，上面的临界长度是指玻纤在最终产品里的长度，如是果是塑料粒子里话，此长就就在0.6~0.8mm之间，从理论上讲，临界长度与玻纤的原始长度没有关系，如果增强产品把玻纤的长度都控制在这个范围的话，此时产品的力学性能与表面外观都是最好的，最平衡的，如果长度过长，力学性能上升，但制品表面会变粗糙与翘曲，如果长度过短，就会导致力学性能不足。要控制玻纤的长度应该从调整螺杆结构及转速入手，如果玻纤长径控制在400效果最佳。 3、评价玻纤好坏的主要指标 第一个指标：玻纤在拉丝过程中所使用的表面活性处理剂。表面活性处理剂也就是通常所说的浸润剂，浸润剂主要是偶联剂与成膜剂，另外还有一些润滑剂、抗氧剂、乳化剂、抗静电剂等，成膜剂的成分与其它助剂的种类对玻纤有决定性的影响，所以在选择玻纤时就根据基料与成品要求选择合适的玻纤。像PPG、CPIC等公司短纤牌号较多，就是因为表面浸润剂不一样，这样就针对性比较强。 第二个指标：单丝直径。以前介绍过临界玻纤长度只与剪切力和单丝直径有关，从理论上讲，如果单丝直径越小，产品的力学性能与表面外观越佳。目前国内玻纤直径一般都在10μm，13μm，像CPIC就有开发7μm的玻纤。 4、浮纤原因分析
运动生物力学 运动生物力学：是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械规律的科学。 运动生物力学的主要任务：提高运动能力，预防运动损伤 运动生物力学的研究方法分为测量方法和分析方法，其中测量方法可以分为运动学测量、动力学测量、人体测量、肌电图测量 运动学测量的参数：（角）位移、（角）速度、（角）加速度 动力学测量的参数：主要界定在力的测量方面。 人体测量是用来测量人体环节的长度、围度及,（质量、转动惯量等） 肌电图测量是用来测量肌肉收缩时的神经支配特性。 动作结构：运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方法或顺序 动作结构的特征主要表现在运动学和动力学，运动学特征指完成动作时的时间、空间和时空方面表现出来的形式或外貌上的特征；动力学的特征指决定动作形式的各种力（力矩）相互作用的形式和特点，包括力、惯性和能量特征。 运动学特征：时间特征、空间特征和时空特征 时间特征反映的是人体运动动作和时间的关系：半蹲起立和深蹲起立 空间特征是指人体完成运动动作时人体各环节随时间变化所产生的空间位置 改变状况：下肢和躯干等空间移动轨迹 时空特征指人体完成运动动作时人体位置变化的快慢情况。 动力学特征包括，力的特征、能量特征和惯性特征 能量特征：人体运动时完成的功、能和功率方面的表现形式。 惯性特征：人体运动中人的整体、环节以及运动器械的质量、转动惯量对运动 动作所具有的影响。 动作系统：大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术，这些成套的动作技术叫做动作系统。 人体基本运动动作形式可主要归纳为推与拉动作、鞭打动作、缓冲和蹬伸动作及扭转、摆动和相向运动等动作形式 上肢基本运动动作形式——推（铅球）、拉（单双杠）、鞭打（标枪）★人体基本运动下肢基本运动动作形式——缓冲、蹬伸、鞭打 动作形式全身基本运动动作形式——摆动、躯干扭转、相向运动 人体的运动是由运动器系的机能特征所决定的，即以关节为支点，以骨为杠杆，在肌肉力的牵拉下绕支点转动，各肢体环节运动的不同组合使人完成千变万化的动作。 生物运动链根据其结构特点可以分为开放链和闭合链。见书P28-图2-15 生物运动链中的杠杆同机械杠杆一样也分为平衡杠杆、省力杠杆和速度杠杆 人体中的三类骨杠杆：见书P30-图2-16 ★人体惯性参数是指人体整体及环节质量、质心位置、转动惯量和转动半径 人体简化模型：质点模型、刚体和多刚体模型
【玻纤】关于玻璃纤维一些你不知道的技术参数 碱含量 在日常生产中大家都知道玻璃纤维有分无碱和中碱，但是如何划定的呢，相信很多朋友却并不是很清楚。这里就关系到一个碱含量的问题，主要是指碱金属氧化物的含量。 按碱含量不同，玻璃纤维主要分为三种： ①无碱玻璃纤维（氧化钠0%～2%，属铝硼硅酸盐玻璃） ②中碱玻璃纤维（氧化钠8%～12%,属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃） ③高碱玻璃纤维（氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃） 可见大家常说的无碱并不是真的无碱，只是碱金属含量低于2%。一般应用于复合材料上的主要是无碱和中碱玻璃纤维。 下面来看看无碱玻纤和中碱玻纤性能上的一些对比： 成本力学性能 化学稳定性 耐水耐酸耐碱 无碱高于中碱无碱优于中碱无碱优于中碱中碱明显优于无碱无碱略优于中碱 从表中可以看出无碱和中碱玻璃纤维也是各有所长，因此在做产品的时候我们可 根据产品的特性和需求来因材施用，达到最佳性价比。 单丝直径 玻璃纤维的单丝直径一般为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5。 粗纤维：其单丝直径一般为30μm。
初级纤维：其单丝直径大于20μm。 中级纤维：单丝直径10-20μm。 高级纤维(亦称纺织纤维)：其单丝直径3-10μm。 对于单丝直径小于4um的玻璃纤维又称为超细纤维。单丝直径不同，不仅纤维的性能有差异，而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。一般5-10um的纤维作为纺织制品用，10-14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。 单丝直径由铂金漏板的孔径和拉丝速度决定，一般单丝越细的纤维成本越贵。一方面和生产工艺较难、产量较低有关；另一方面单丝越细，单位面积含有的偶联剂也会更多。 特克斯（tex） 特克斯（tex），简称特，是一种线密度单位，又称号数。指1000米长纱线在公定回潮率下重量的克数，tex=g/L*1000 ，其中g为纱（或丝）的重量（克），L为纱（或丝）的长度（米）。它是定长制单位，克重越大纱线越粗。 每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成，因此简单来说tex就是衡量单股玻璃纤维纱的粗细。我们常见的1200、2400、4800号都是指纱的线密度，即每千米纱的重量为1200g、2400g、4800g。 含水率
DMA 测量形状记忆高聚物性能原理及应用 聚合物材料的动态力学性能测试 在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 实验原理 高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。 如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+iE″ (2－60)
运动生物力学复习资料（本科） 绪论 1名词解释： 运动生物力学的概念：研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。 2填空题： （1）人体运动可以描述为：在（神经系统）控制下，以（肌肉收缩）为动力，以关节为（支点）、以骨骼为（杠杆）的机械运动。 （2）运动生物力学的测量方法可以分为：（运动学测量）、（动力学测量）、（人体测量）、以及（肌电图测量）。 （3）运动学测量参数主要包括肢体的角（位移）、角(速度)、角(加速度)等；动力学测量参数主要界定在（力的测量）方面；人体测量是用来测量人体环节的（长度）、（围度）以及（惯性参数），如质量、转动惯量；肌电图测量实际上是测量（肌肉收缩）时的神经支配特性。 2 简答题： （1）运动生物力学研究任务主要有哪些？ 答案要点：一方面，利用力学原理和各种科学方法，结合运动解剖学和运动生理学等原理对运动进行综合评定，得出人体运动的内在联系及基本规律，确定不同运动项目运动行为的不同特点。另一方面，研究体育运动对人体有关器系结构及机能的反作用。其主要目的是为提高竞技体育成绩和增强人类体质服务的，并从中丰富和完善自身的理论和体系。具体如下： 第一，研究人体身体结构和机能的生物力学特性。 第二，研究各项动作技术，揭示动作技术原理，建立合理的动作技术模式来指导教学和训练。 第三，进行动作技术诊断，制定最佳运动技术方案。 第四，为探索预防运动创伤和康复手段提供力学依据。 第五，为设计和改进运动器械提供依据（包括鞋和服装）。 第六，为设计和创新高难度动作提供生物力学依据。
第七，为全民健身服务（扁平足、糖尿病足、脊柱生物力学）。 第一章人体运动实用力学基础 1名词解释： 质点：忽略大小、形状和内部结构而被视为有质量而无尺寸的几何点。 刚体：相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。 平衡：物体相对于某一惯性参考系（地面可近似地看成是惯性参考系）保持静止或作匀速直线运动的状态。 失重：动态支撑反作用力小于体重的现象。 超重：动态支撑反作用力大于体重， 参考系：描述物体运动时作为参考的物体或物体群。 惯性参考系（静系）：相对于地球静止或作匀速直线运动的参考系。 坐标系：为了定量的描述物体的运动，需要在参考系上标定尺度，标定了尺度的参考系即为坐标系。常用的是直角坐标系，又分为一维、二维、三维坐标系。 稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然回复到平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。特点：平衡时重心最低。 不稳定平衡：物体稍偏离平衡位置后，当去掉破坏平衡的力时，不能再恢复到原来的平衡位置。其特点是当物体偏离平衡位置时，其重心降低。 随遇平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置，当外力撤除时，人体既不回到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新的位置上保持平衡。特点：重心高度不变。有限度的稳定平衡：在一定的范围内，是稳定平衡，但超出范围时，偏离平衡位置则会失去平衡，成为不稳定平衡的情况。 2填空题： （1）运动是绝对的，但运动的描述是（相对的），因此在描述一个或物体的运动时，必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义，称此物体为（参照物）。 （2）运动员沿400米跑道运动一周，其位移是（0 ）米，所走过的路程是（400 ）米。 （3）人体蹬起时，动态支撑反作用力大于体重，称为（超重）现象，下蹲时，动态支撑反作用力小于体重，称为（失重）现象。 （4）忽略空气阻力时，铅球从运动员手中抛出后只受到（重力）作用，这种斜抛运动可看作是由水平方向向上的（匀速直线）运动和竖直方向上的（匀变速度）运动的合
实验15 聚合物材料的动态力学性能测试 在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 1. 实验目的 （1）了解聚合物黏弹特性，学会从分子运动的角度来解释高聚物的动态力学行为。 （2）了解聚合物动态力学分析(DMA)原理和方法，学会使用动态力学分析仪测定多频率下聚合物动态力学温度谱。 2. 实验原理 高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。 如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o 的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+i E″(2－60) 式中 E′=∣E*∣cosδ E″=∣E*∣sinδ 显然，与应力同位相的切变模量给出样品在最大形变时弹性贮存模量，而有相位差的切变模量代表在形变过程中消耗的能量。在一个完整周期应力作用内，所消耗的能量△W与所贮存能量W之比，即为黏弹性物体的特征量，叫做内耗。它与复数模量的直接关系为
玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能 摘要：本文论述了玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能，主要包括材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度。并分析了复合材料力学性能与玻璃纤维含量之间的关系，最后将复合材料与ABS的力学性能进行比较，发现玻璃纤维增强的聚丙烯复合材料可以替代ABS应用于一些受力领域。关键词：玻璃纤维；聚丙烯；力学性能；ABS 1.引言 聚丙烯是一种综合性能十分优异的热塑性通用塑料，其具有易加工、密度小、生产成本低等特点，所以聚丙烯在家用电器、日常用品包装材料、汽车工业等行业有着广泛的应用，成为近些年来增长速度最快的塑料之一。然而聚丙烯也有一些缺点，比如：抗蠕变性差、熔点较低、尺寸稳定性不好、热变形温度低、低温脆性等，制约了其作为工程受力材料的应用。聚丙烯的一般性能如表1所示[1]。如果想提高聚丙烯的耐热性和冲击强度，拓宽其应用范围，就应对聚丙烯进行改性[2, 3]。 表1 聚丙烯的一般性能[1] Tab. 1 The properties of polypropylene 性能数据 拉伸强度/Mpa 29 断裂伸长率/% 200~700 弯曲强度/Mpa 50~58.8 压缩强度/Mpa 45 缺口冲击强度/（KJ/m2）5~10 洛氏硬度80~110 弹性模量/Mpa 980~9800 玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(GFRPP)是以热塑性树脂聚丙烯为基体，以长玻璃纤维为增强骨架的材料[4]，其性能与ABS 接近，但价格低于ABS 塑料。目前，国内外已对GF 增强PP 做了大量研究［5, 6］。玻璃纤维增强聚丙稀己广泛应用于汽车零部件、家电行业、飞机制造业等。 2.玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能
实验7 聚合物动态力学性能的测定 聚合物材料，如塑料、橡胶、纤维及其复合材料等都具有粘弹性，用动态力学的方法研究聚合物材料的粘弹性，已证明是一种非常有效的方法。材料的动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交变应力（或交变应变）作用下作出的力学响应。测定材料在一定温度范围内的动态力学性能的变化即为动态力学分析（dynamic mechanical thermal analysis, DMTA ） 一、二、实验目的 了解动态力学分析的测量原理及仪器结构。了解影响动态力学分析实验结果的因素，正确选择实验条件。掌握动态力学分析的试样制备及测试步骤。掌握动态力学分析在聚合物分析中的应用。 实验原理 聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质，实质是聚合物的力学松弛行为。研究聚合物的粘弹性常采用正弦的交变应力，使试样产生的应变也以正弦方式随时间变化。这种周期性的外力引起试样周期性的形变，其中一部分所做功以位能形式贮存在试样中，没有损耗，而另一部分所做功，在形变时以热的形式消耗掉。应变始终落后应力一个相位，以拉伸为例，当试样受到交变的拉伸应力作用时，其交变应力和应变随时间的变化关系如下： 应力 )sin(0δ?σσ+=t (7-1) )900(0<<δ应变 t ?εεsin 0= (7-2) 式中0σ和0ε为应力和形变的振幅；ω是角频率；δ是应变相位角。
式（7-1）和式（7-2）说明应力变化要比应变领先一个相位差δ，见图7.1。 图7.1 应力应变和时间的关系 将式（7-1）展开为： δ?σδωσσsin cos cos sin 00t t += (7-3) 即认为应力由两部分组成，一部分)cos sin (δ?σt 与应变同相位，另一部分)sin cos (0δ?σt 与应变相差2/π。根据模量的定义可以得到两种不同意义的模量，定义'E 为同相位的应力和应变的比值，而''E 为相位差2/π的应力和应变的振幅的比值，即 t E t E ?εωεσcos ''sin '00+= （7-4） 此时模量是一个复数，叫复数模量*E 。 '''*iE E E += （7-5） 'E 为实数模量又称储能模量，表示材料在形变过程中由于弹性形变而储存的能量；''E 为虚数模量也称损耗模量，表示在形变过程中以热的方式损耗的能量。 ' ''tan E E =δ （7-6） 式（7-6）中，δtan 为损耗角正切或称损耗因子。 研究材料的动态力学性能就是要精确测量各种因素（包括材料本身的结构参数及外界条件）对动态模量及损耗因子的影响。 聚合物的性质与温度有关，与施加于材料上外力作用的时间有关，还与外力作用的频率有关。当聚合物作为结构材料使用时，主要利用它的弹性、强度，要求在使用温度范围内有较大的贮能模量。聚合物作为减震或隔音材料使用时，则主要利用它们的粘性，要求在一定
玻璃钢板层间剪切强度试验 玻璃钢板层间剪切强度试验只包括玻璃纤维织物增强玻璃钢板材的层间剪切强度试验。其方法是首先把试样固定于夹具中间，再将其放在试验机上，使试样受层间单面剪力的作用，直至使试样破坏，根据测量破坏时的载荷，然后计算破坏时单位剪切面上所承受的载荷值，即为材料的层间剪切强度。 1.试样 （1）试样的形状和尺寸如图2-10 所示。 （2）试样加工时应保证 A、B C、三面相互平行，并与布层垂直。 D面应为加工面，且D E、F 、面与布层严格平行。受力面A 、C 要不光滑。 （3）试样数量：每组不少于5 个。 2.试验条件 （1）试样制备、试验环境条件和试样状态调节按《试验方法总则》规定。（2）试验设备接《试验方法总则》规定。 （3）层间剪切夹具见图2-11 。 （4）加载速度为5-15mm/min 。 3.试验步骤（1）试样制备、外观检查和状态调节按《试验方法总则》规定。（2）将合格试样编号。测量试样受剪面三处的宽度和高度，取算术平均值。测量
精度按《试验方法总则》规定。 （3）将试样装入层间剪切夹具中， A面向上，夹持时以试样能上下滑动为宜，不可过紧。然后把夹具放在试验机上，使受力面A 的中心对准试验机上压板中心。压板的表面必须平整光滑。 （4）对试样施加均匀、连续的载荷，直到破坏。记录破坏载荷。 （5）有明显内部缺陷或不沿剪切面破坏的试样，应予作废。同批有效试样不足5个时应重作试验。 4.计算 层间剪切强度按式（2-12 ）计算：
5.试验结果和试验报告按《试验方法总则》规定 玻璃钢板弯曲性能试验 中国玻璃钢综合信息网日期: 2010-11-20 阅读: 201 字体:大中小双击鼠标滚屏 玻璃钢板弯曲性能试验包括玻璃纤维织物增强玻璃钢板材弯曲性能试验和短切纤维增强玻璃钢的弯曲性能试验。 其方法是将试样放在试验机上，采用三点中心加载法，使试样受弯曲，载荷逐渐增加，直到使试样破坏或变形达到规定的挠度，根据测量的载荷及试样弯曲挠度，可以测定以下弯曲性能： ①在挠度小于或等于规定挠度下呈现最大载荷或破坏的材料，测定其最大载荷下或破坏时的弯曲应力（即弯曲强度）及其挠度。 ②在挠度等于规定挠度下不呈现破坏的材料，测定其规定挠度下的弯曲应力。 ③弯曲弹性模量。 ④绘制弯曲载荷挠度曲线。 以上测定的弯曲弹性模量为近似值。 规定挠度下的弯曲应力为：挠度等于1.5 倍试样厚度时的弯曲应力。 1.试样 （1）试样的形状图，如图2-8 和表2-5 所示。 采用矩形截面的条状试样，试样最小长度按下式计算：
玻璃钢的基本性能——力学性能 玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其它材料无法相比的。 这里，我们要提一下强度的概念。强度通常是指单位面积所能承受的最大荷载，超过这个荷载，材料就破坏了。强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。例如说聚酯玻璃钢抗拉强度290MP a，是指每平方厘米截面可承受2900Kg的拉力。 玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度（浇铸体密度左右）以及玻璃纤维的高抗伸强度（普通钢材的5倍以上）。玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。从高树脂含量的玻璃毡制品到低树脂含量的玻璃钢缠绕制品（密度），玻璃钢的密度只有普碳钢的1/4-1/5，比铝还轻1/3左右。 玻璃经高温熔融、快速拉成细丝时，由于比表面积增大，玻璃纤维内部及表面就难以存在大缺陷，所以玻璃纤维的强度就非常高，常用的是无碱铝硼硅酸盐纤维，其一般性能如表下所示。 性能：密度（g/cm3 ） 性能数据：性能：折射率（25℃） 折射率（25℃） 性能数据：性能：拉伸强度（MPa)） 性能数据： 100-300 性能：介电常数 102赫兹 性能数据：赫兹 性能：拉伸弹性模量（MPa） 性能数据： 7000 性能：介电常数 106赫兹 性能数据： 性能：断裂时的伸长率（% ） 性能数据： 性能：介电常数 1010赫兹 性能数据： 性能性能数据性能性能数据 泊松比（块玻璃）正切损失 102赫兹 线膨胀系数℃-1 *10-4 正切损失 1010赫兹 比热〔KJ/(Kg/.K)〕 体积电阻（Ω·cm ） 体积电阻（Ω·cm ） 1011-1013 导热系数〔W/m·K）〕 声速ｍ／ｓ 声速ｍ／ｓ 5500
《运动生物力学》实验教学大纲(12学时) 一、培养目标 运动生物力学实验是体育专业学生的必修课程，它通过实验使学生掌握身体运动的测量方法，提高学生对体育现象观察和分析能力，为开展体育科学研究奠定初步基础。通过实验： 1、掌握身体运动的测量与评定方法。 2、验证人体运动中某些基本规律。 3、为科学地组织体育教学、指导运动训练提供依据。 4、培养学生对科学工作的严肃态度和事实求是的作风。 二、实验教学的方法手段： 运动生物力学实验主要采取的是学生亲自动手操作的方法，使学生切实掌握各项实验技能并能够正确使用之。为了提高实验教学的效果，实验严把预习、实验、实验报告3个环节。每6人为1个实验小组，每项实验以小班为单位，约20人。 实验要求： ⑴实验前：认真预习，了解本次实验的目的、原理、所需器材、实验步骤、注意事项等。 ⑵实验过程中：严格按照实验步骤进行操作，仔细、耐心的观察实验过程中出现的现象，随时记录实验结果，遵守实验室的规则。注意安全及节约实验材料，药品和其他物品，爱护器材。 ⑶实验后：整理实验仪器，所用器械应擦洗干净，打扫实验室卫生。整理实验记录，认真书写并按时交实验报告。 三、课程学时 本实验课实验总学时为12学时。 四、适用专业: 体育教育专业本科学生 五、实验成绩的考核方法 实验课的成绩为100分，考试采用操作和答辩与平时成绩相结合的方式给出。其中试卷部分占50%，操作占30%，平时成绩占20%。平时成绩根据学生实验课出勤、实验预习、实验操作、实验结果、实验报告、实验态度、实验能力等情况确定。 凡是符合下列任何一条者，实验课成绩记为不及格： 1、实验课缺勤三分之一以上者。 2、实验报告缺少三分之一及以上者。 3、实验不认真，敷衍了事，且屡教不改者。 4、实验课成绩不及格的学生，须由本人提出申请，经系（部、院）领导批准后，随下一届重修相应的实验课，参加考试，并按有关规定缴纳一定的费用。实验课重修次数不得超过2次。
玻璃破坏的原因与机理普通玻璃的不安全隐患主要来自玻璃的破裂、脱落等。玻璃是易碎品，在破碎后边部暴露出锋利的边沿或尖角极易对人造成刺划伤害，当碎片从高空坠落时犹如刀子从上掉下；当人体冲撞玻璃时，其断口尖角划伤皮肉。在建筑上，玻璃，特别是玻璃幕墙一般都安装在暴露部位，有可能发生破碎。当外界作用于玻璃表层的张应力超过玻璃强度允许范围时，玻璃就要破裂。 主要情况有：玻璃受到撞击时破碎；玻璃的热炸裂，玻璃特别是吸热玻璃与热反射玻璃在受到阳光照射时，在玻璃表面形成不均匀的温度场，从而在玻璃中形成热应力，当这种热应力超过玻璃的强度允许范围时发生炸裂；玻璃在受到风荷载即风压的作用后，风压的作用力超过玻璃的强度允许范围时发生破裂；玻璃安装时存在较大的应力，随着时间推移玻璃也发生炸裂；玻璃在安装之前或安装过程中边部受到损伤或存在裂纹，当受到其他外力作用时发生破裂；在地震、冰雪等其他因素的作用下发生破裂或炸裂。 破裂或炸裂后的玻璃都有可能发生脱落而成为不安全因素。因此，玻璃的安全性首先考虑防人体冲击，其次考虑防止玻璃掉落。人体冲击到玻璃上时，玻璃的受力可简化为集中力，但这种集中力与枪弹或石块等坚硬物体击中玻璃产生的集中力相比，两者的作用方式有一定的差别，如图l—1所示。(a)(b)图l—l由不同冲击体引起玻璃破裂的不同方式 (a)人体、柔软的球类等较软物体冲击时的弯曲破坏(实线：拉应力；虚线；压应力)： (b，枪弹、钢球、石块等较硬物体冲击时的集中力破坏(实线：拉应力；虚线：破坏面)(二)玻璃破裂对人体造成伤害的过程由(二)玻璃破裂对人体造成伤害的过程由于玻璃破坏造成的伤害主要表现在下面几种状况。 (1)高空坠落玻璃天棚或高层建筑的窗玻璃在台风、冰雹、地震或人为破坏时破碎坠落，其尖锐碎片造成人身伤害。 (2)身体撞击汽车风挡玻璃、建筑通道、隔墙、落地窗、大门等玻璃结构物容易受到人的碰撞，尤其对于儿童极具危险，玻璃被撞破后刺伤人体。 (3)火灾蔓延建筑物发生火灾时，玻璃遇火爆裂，空气流通助长火势蔓延。 (4)防盗的薄弱部位盗贼人室的捷径是打破门窗玻璃，玻璃抗冲击强度较低，是建筑物安全的重点防护部位。(5)防弹防爆的薄弱部位银行、使馆等重要建筑易受到外来攻击的部位是门窗，子弹容易穿透、炸弹容易爆破。 下在上述情况下，玻璃破裂对人体造成的直接伤害大致有割伤和刺伤，直接伤害图l—2玻璃破裂对人体造成直接伤害的过程型，其他安全玻璃类型还有夹丝安全玻璃、夹层玻璃等。( (三)安全玻璃的安全性能要求产生的过程见图1—2。从玻璃的破坏原因、破碎机理和玻璃破碎对人体造成直接伤害的过程可以看出，为了减少玻璃破碎对人体的伤害，可以采取的
１００７－９６２９（２０１２）０３－０３５６－０５ 高应变率下聚氨酯泡沫材料动态力学性能研究 范俊奇１＇２，董宏晓２，高永红１＇２，楼梦麟１ １．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２；２．总参工程兵科研三所，河南洛阳４７１０２３ 摘要：在静力试验的基础上，利用ＩＮＳＴＲＯＮ－１１８５型万能材料试验机在快速加载条件下对不同应变速度的聚氨酯泡沫材料动载抗压性能进行了较系统的试验，完整给出了聚氨酯泡沫材料在高应变速率下的动态应力应变曲线，定性研究了聚氨酯泡沫材料的动态力学行为，探讨了该材料性能与加载速率的关系，得到了考虑应变率效应的材料动态本构关系，最终给出了便于工程应用的材料静态和动态力学参数之间的关系． 聚氨酯泡沫材料；高应变率；动态力学性能；吸能特性 ＴＢ５３５＋．１Ａ１０． ３９６９／ｊ． ｉｓｓｎ． １００７－９６２９． ２０１２．０３． ０１２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｆｏａｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｎｄｅｒ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒａｉｎ Ｒａｔｅ ＦＡＮ Ｊｕｎ－ｑｉ ＤＯＮＧ Ｈｏｎｇ－ｘｉａｏ ＧＡＯ Ｙｏｎｇ－ｈｏｎｇ ＬＯＵ Ｍｅｎｇ－ｌｉｎ ２０１０－１２－１９２０１１－０３－１４ 范俊奇（１９７５－），男，河南洛阳人，同济大学博士生．Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｙｆｊｑ＠１６３．ｃｏｍ 万方数据
６．６７Ｘ １０ ２ ０．３４６ ６．８５ １．３３× １０－１ ０．３７６ ５．５７万方数据
与静屈服应力的关系 ａｍｉｃ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ万方数据
第三章玻璃、断裂力学及玻璃结构 第一节玻璃 玻璃是一种均质的材料，一种固化的液体，分子完全任意排列。由于它是各种化学键的组合，因此没有化学公式。玻璃没有熔点，当它被加热时，会逐渐从固体状态转变为具有塑性的黏质状态，最后成为一种液体状态。与其他那些因测量方向不同而表现出不同特性的晶体相比，玻璃表现了各向同性，即它的性能不是由方向决定的。当前用于建筑的玻璃是钠钙硅酸盐玻璃。生产过程中，原材料要被加热到很高的温度，使其在冷却前变成黏性状态，再冷却成形。 3.1.1玻璃的力学性能 常温下玻璃有许多优异的力学性能：高的抗压强度、好的弹性、高的硬度，莫氏硬度在5～6之间，用一般的金属刻化玻璃很难留下痕迹，切割玻璃要用硬度极高的金刚石。抗压强度比抗拉强度高数倍。常用玻璃与常用建筑材料的强度比较如下： 3.1.2玻璃没有屈服强度。 玻璃的应力应变拉伸曲线与钢和塑料是不同的，钢和塑料的拉伸应力在没有超过比例极限以前，应力与应变呈线性直线关系，超过弹性极限并小于强度极限，应变增加很快，而应力几乎没有增加，超过屈服极限以后，应力随应变非线性增加，直至钢材断裂。玻璃是典型
的脆性材料，其应力应变关系呈线性关系直至破坏，没有屈服极限，与其它建筑材料不同的是：玻璃在它的应力峰值区，不能产生屈服而重新分布，一旦强度超过则立即发生破坏。应力与变形曲线见下图。 图3-1 应力与变形拉伸曲线 3.1.3玻璃的理论断裂强度远大于实际强度。 玻璃的理论断裂强度就是玻璃材料断裂强度在理论上可能达到的最高值，计算玻璃理论断裂强度应该从原子间结合力入手，因为只有克服了原子间的结合力，玻璃才有可能发生断裂。Kelly在1973年的研究表明理想的玻璃理论断裂强度一般处于材料弹性模量的1/10～1/20之间，大约为0.7×104 MPa，远大于实际强度，在实际材料中，只有少量的经过精心制作极细的玻璃纤维的断裂强度，能够达到或者接近这一理论的计算结果。断裂强度的理论值和建筑玻璃的实际值之间存在的悬殊的差异，是因为玻璃在制造过程中不可避免的在表面产生很多肉眼看不见的裂纹，深度约5μm，宽度只有0.01到0.02μm，每mm2面积有几百条，又称格里菲思裂纹,见图3-2、图3-3。至使断裂强度的理论值远大于实际值。1913年Inglis提出应力集中
运动生物力学研究方法综述 摘要：采用文献资料法、逻辑分析法,根据现代运动生物力学发展的规律与特点,对现代运动生物力学研究方法进行一定层次的归纳分类、特征分析,认为现代运动生物力学研究方法具有科学化特征、实用性特征和实验研究与辩证思维分析相结合特征,并进一步提出应用现代运动生物力学研究方法应注意的主要问题与建议。 关键词：运动生物力学;研究方法;测量手段 一、运动生物力学的发展过程 1 启蒙阶段 早在公元前,就有很多自然科学家和哲学家对日常生活中人和动物的力学问题产生了浓厚的兴趣,15世纪末,意大利著名科学家列奥纳多·达·芬奇(Leonardo Da Vinci)用人的尸体研究解剖学,并在此基础上借助力学研究人体的各种姿势和运动,指出人体运动符合力学定律,奠定了运动生物力学的雏形。 1 . 2 初步形成 20世纪,由于体育学及医学的飞速发展,很多运动中的力学问题日益凸显并亟待解决,随着各类电子设备、精密仪器等测试工具的发明为解决这些问题创造了前提条件。结合解剖学、物理学使运动生物力学这门边缘学科应运而生。 1 . 3 发展阶段 1967年苏黎世召开了第一届国际生物力学会议,1973年8月在美国宾夕法尼亚大学召开的第四届国际生物力学会议上将运动生物力学从生物力学中划分出来,成立了国际运动生物力学学会(简称ISBS),运动生物力学正式成为独立的一门学科。1982年6月20日,在美国加利福尼亚召开第一次国际运动生物力学会议,从此,运动生物力学的研究工作在全世界蓬勃开展。我国于1980年成立了下属中国体育科学学会的运动生物力学分会,并于2005年在北京成功举办了第23届国际运动生物力学会议。 二、运动生物力学研究方法的分类 从研究的形式上，可分为理论研究方法和实验研究方法两大类，实验研究方法又分实验室测量法和运动测量法。从研究的领域上，可分为物理学研究方法、生物学研究方法和系统研究方法。从研究材料的来源上可分为原始资料数据的采集整理和资料分析方法。研究运动项目主要以运动学和动力学研究方法为主，生物学的研究方法为辅，综合运用多种实验手段[3]。 美国的理查德·C.尼尔森把运动生物力学的研究方法大致概括为如下五种：（1）研究特定的运动项目或其中的某一环节的生物力学，这种主要对于运动员、尤其是只对某一运动专项感兴趣的教练员非常有用。（2）研究多个运动项目中共同包含的运动动作（如着地、起跑等动作）的生物力学。最大好处是建立一种一般性的理论，这个理论是建立在经典力学定律之上，或是建立在共同的神经控制模式之上。（3）被称为运动生物力学的评定方法，如从能耗观点去评价运动技术的优劣等。（4）指对某一专项运动所涉及的生理学、运动学、动力学以及专项特点等有关方面进行综合考虑。（5）讨论在运动中人体器官的生物力学。 中国的周里将研究的方法分为高速摄影（二维与三维）、录像、测力、肌电、肌力测试系统、同步测试、理论分析和CT、核磁共振其他方法[4]。 三、运动生物力学研究方法的现状分析
设部幕墙门窗标准化技术委员会专家组长龙文志 五玻璃强度的特点 1 高硬度，抗压强度比抗拉强度高数倍。 常温下玻璃有许多优异的力学性能：高的抗压强度、好的弹性、高的硬度，莫氏硬度在5～6之间，用一般的金属刻化玻璃很难留下痕迹，切割玻璃要用硬度极高的金刚石。玻璃与常用建筑材料的强度比较如下： 2 玻璃没有屈服强度。 玻璃的应力应变拉伸曲线与钢和塑料是不同的，钢和塑料的拉伸应力在没有超过比例极限以前，应力与应变呈线性直线关系，超过弹性极限并小于强度极限，应变增加很快，而应力几乎没有增加，超过屈服极限以后，应力随应变非线性增加，直至钢材断裂。玻璃是典型的脆性材料，其应力应变关系呈线性关系直至破坏，没有屈服极限，与其它建筑材料不同的是：玻璃在它的应力峰值区，不能产生屈服而重新分布，一旦强度超过则立即发生破坏。应力与变形曲线见图二十。 3 造成玻璃強度減弱的原因 玻璃的理论断裂强度远大于实际强度。玻璃的理论断裂强度就是玻璃材料断裂强度在理论上可能达到的最高值，计算玻璃理论断裂强度应该从原子间结合力入手，因为只有克服了原子间的结合力，玻璃才有可能发生断裂。Kelly在1973年的研究表明理想的玻璃理论断裂强度一般处于材料弹性模量的1/10～1/20之间，大约为0.7×104MPa，远大于实际强度，在实际材料中，只有少量的经过精心制作极细的玻璃纤维的断裂强度，能够达到或者接近这一理论的计算结果。断裂强度的理论值和建筑玻璃的实际值之间存在的悬殊的差异，造成玻璃強度減弱的原因是因为玻璃在制造过程中不可避免的在表面产生很多肉眼看不见的裂纹，深度约5μm，宽度只有0.01到0.02μm，每mm2面积有几百条，又称格里菲思裂纹,见图二十一、图二十二。至使断裂强度的理论值远大于实际值。1913年Inglis提出应力集中理论，指出截面的急剧变化和裂纹缺陷附近的区域将产生显著的应力集中效应，即这些区域中的最大拉应力要比平均拉应力大或者大很多。对于韧性材料，当最大拉应力超过屈服强度之后，由于材料的屈服效应使应力的分布愈来愈均匀，应力集中效应下降；对玻璃这样的脆性材料，高度的应力集中效应保持到断裂时为止，所以对玻璃结构除了要考虑应力集中效应之外，还要考虑断裂韧性。 5.4玻璃断裂的特点。 (1) 断裂强度大小不一，离散度很大，见图二十三。 (2) 由于拉应力作用，断裂一般起源于玻璃表面。 (3) 断裂强度与裂纹深度有直接关系，见图二十四。 (4) 断裂强度与荷载的持续时间有一定的关系，见图二十五。 a、b、c是玻璃表面裂纹程度不同的三种玻璃图) 图二十三玻璃断裂强度统计分析图 图二十四玻璃断裂强度与裂纹深度关系 图二十五玻璃断裂强度与荷载时间关系 5 玻璃的统计力学强度。 玻璃的断裂强度离散性大，强度的测定与测试条件如加载方式、加载速率、持续时间等密切相关。很多国家往往采用统计分析方法推断出玻璃强度的估算公式，通常将几百片玻璃破坏的试验结果进行统计处理，求出平均值和标准差，推断玻璃的力学强度，给出设计安全系数与失效关系如下：