“双碳”战略背景下“工程弹性力学”课程思政与教学改革探索

为响应国家“双碳”发展战略,培养学生节能减排、绿色高效的意识,对“工程弹性力学”课程建设进行改革探索。在课程教学中,融入课程思政、“双碳”思想及当代工程实际应用等内容,通过不断改进与摸索,调动学生在课堂上的自主性与积极性,培养理工科学生对科学问题的思考研究能力,并且提高学生的工程实践应用水平,从而有效推进课堂教学,提高学生的参与度和对弹性力学课程的理解与应用。

工程弹性系统与系统弹性理论研究综述

工程弹性系统(engineered resilient system,ERS)是美国国防部(department of defense,DOD)应对越来越不确定的任务和环境而提出的未来国防系统发展战略,对复杂系统的工程实践与系统弹性理论都带来新的挑战。首先,对ERS提出的背景和相关概念进行介绍,重点对美国国防领域对ERS的一些观点进行分析,包括ERS的关键属性、弹性工程与现役系统关系、ERS设计中考虑的因素和ERS与系统工程的关系等,并对美国DOD优先立项的ERS项目研究进展进行了的研究。其次,对弹性相关的学术研究进行了述评,包括不同领域中弹性的概念、系统弹性不同的评价方法以及系统弹性设计方法,以便于对ERS的发展有一个较为全面的了解和借鉴。最后,在ERS发展研究基础上,从理论和应用角度对ERS和系统弹性理论面临的挑战进行了讨论。

定向结晶合金材料全部工程弹性常数的超声测定

采用超声脉冲回波重合法（ＰｕｌｓｅＥｃｈｏＯｖｅｒｌａｐ）对一种定向结晶耐高温合金材料进行了研究，精确测试了该材料中沿不同方向传播的超声纵波及横波的声速，计算出慢度曲线，并确定了材料的全部工程弹性常数．通过对工程弹性常数及慢度曲线对材料进行评价。

甘蔗根部蔗芯工程弹性常数的试验研究

为测试甘蔗根部蔗芯弹性工程常数,采用多功能组合试验机、静态电阻应变测试仪和扭转试验机,对甘蔗根部蔗芯进行单轴压缩和扭转试验,用电测法和扭转法测试出蔗芯12个弹性工程常数,并对数据进行了独立样本t检验。结果表明:蔗芯X方向(纤维方向)与Y、Z方向(垂直纤维方向)力学性能存在显著差异,Y、Z方向间无显著差异。由此认为甘蔗蔗芯单向复合材料模型合理,并据此对12个常数进行修订,最终得到7个独立弹性工程常数,即:E_x=813MPa;E_y=152.5MPa;μ_(xy)=0.53,μ_(yx)=0.105,μ_(yz)=0.265;G_(yz)=17.75MPa,G_(zx)=1.14MPa。试验结果为建立甘蔗材料有限元模型,对复杂工况下切割器与甘蔗相互作用的动力学过程进行计算机仿真分析,揭示刀盘切割甘蔗时各种因素对甘蔗宿根破头影响机理提供了初步理论依据。

补强用工程弹性体

本文介绍了工程弹性体补强橡胶的优越性,在一些高要求的应用中可用工程弹性体补强橡胶。工程弹性体的补强效果比其它常用的补强材料,例如炭黑和白炭黑高得多。可以用工程弹性体补强胶料制造轮胎各种组件,以提高轮胎的各种性能。还可以用工程弹性体来提高其它橡胶制品的性能。

芳纶浆粕短纤维(凯夫拉工程弹性体)在橡胶中的补强

为解决芳纶浆粕短纤维在橡胶中的分散难题,杜邦公司用一种新技术将浆粕形式的短纤维和某种弹性体混合预制成所谓的"工程弹性体"。这种工程弹性体的专利技术,使芳纶浆粕纤维能够在弹性体中充分伸开并被完全湿润,因而使工程弹性体在与橡胶共混时,实现了芳纶浆粕短纤维在橡胶中的充分分散,达到了最佳的补强效果。用工程弹性体(内含芳纶浆粕纤维)补强的胶料,具有高模量、耐撕裂、抗磨耗,不提高生热和硬度的优异性能,使其在橡胶工业中得到越来越重要的应用。

用对芳纶纤维制备的工程弹性体

世界上第一种对芳纶纤维——杜邦Kevlar纤维,发明于二十世纪七十年代。众所周知,纤维具有高强度重量比、高模量和优异的化学稳定性与热稳定性。最初,Kevlar被应用于连续长丝,不久发现可以应用于轮胎、机械橡胶制品、防弹衣和复合物中。在二十世纪八十年代,短形式的纤维——切断纤维、絮凝纤维、纤维浆被发明了,并且迅速应用于耐割伤保护服装、衬垫和摩擦材料中。

用对位芳纶纤维配制的工程弹性体

采用Kevlar工程弹性体克服了纤维浆粕均匀分散于橡胶中的难题。用于制备工程弹性的加工工艺在某种程度上使得纤维完全润湿纤维的纤丝,使芳纶浆粕润湿达到最大化,因而使补强作用达到最佳化。Kevlar工程弹性体可用于制造各种高性能制品,包括胶带、轮胎、鞋类、胶辊外层胶、密封件和模压制品等。

基于弹性工程磁学理论的索张力测试的研究

本文介绍了弹性工程磁学的基本理论以及利用弹性工程磁学进行索张力测试的基本原理,设计了基于弹性工程磁学原理测试索张力的仪器并对该仪器做了介绍,进行了索张力测试的试验研究,介绍了试验内容并对试验结果进行了整理分析。试验结果表明不同应力下,磁导率有明显变化,且可测,这就证明了通过测试不同拉力下的拉索材料的磁导率反映可以测量拉索所受拉力的大小。

基于弹性工程概念的作业人员安全绩效研究

为提高企业作业人员安全绩效,引入弹性工程概念,总结提出基础弹性因子、行为弹性因子2个方面的7个弹性维度,并构建弹性工程概念对作业人员安全绩效的影响关系模型。根据一家国有化工企业的调研结果,利用多重中介的结构方程模型(SEM)与乘积分布算法进行量化分析,得到弹性概念维度对作业人员安全绩效的影响作用路径。结果表明,作业人员行为弹性因子直接影响安全绩效;4个基础弹性因子均可通过3个行为弹性因子不同的中介作用机制与作用效果,不同程度地正向影响员工的安全绩效;日常管理与事故预防行为分别为基础弹性因子与行为弹性因子中最具影响的弹性维度。

工程部件弹性材料力学性质的超声波测量

采用RAM-SNAP-5000超声波测量系统和相位比较法测试原理,测量了金属板块的弹性模量和泊松比,并将测量结果与拉伸实验测量的弹性模量和泊松比进行了比较,所得结果基本一致。采用超声波测量技术确定了某型号汽车所有部件的弹性性质,其结果应用于该汽车的动力特性的计算。

美国数字工程关键基础支撑——工程弹性系统

美国国防部于2018年提出了数字工程战略,而数字工程的开展需要大量基础研究来支撑,其中工程弹性系统是其关键基础支撑之一。美国防务领域系统也希望借助工程弹性系统来解决长期以来防务装备发展的一系列问题。

生物基工程聚酯弹性体对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)的增韧改性研究

针对聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)的晶体尺寸大、结晶度高、呈脆性等问题对其进行增韧改性,通过熔融共混法在PHBV中添加生物基工程聚酯弹性体(BEPE),制备了PHBV/BEPE共混物,经过测试流变性能、结晶性能、力学性能、热性能及微观形貌,对共混物的结构和性能进行分析和研究。结果表明,PHBV与BEPE之间的氢键作用、链缠结作用以及相似的主链结构使二者有更好的相容性和分散性,还可使PHBV球晶数量增多,球晶尺寸减小;当添加30%(质量分数,下同)BEPE时共混物的断裂伸长率和冲击强度最高,分别较PHBV提高了589.2%和149.4%;BEPE使共混物的结晶度逐渐降低;添加BEPE样品的冲击断面逐渐粗糙,发生了脆韧转变。

弹性城市理论演化述评：概念、脉络与趋势

弹性城市正成为重要的城市规划理论。其研究的不断发展及跨学科研究的特点,使其理论核心"弹性"的概念纷繁芜杂,给理解带来困扰。运用文献法对弹性概念演化进行系统研究,依据其在研究范围、核心属性、关键指标等内涵特征上的差异,发现其经历工程弹性、生态弹性、社会-生态弹性等三个发展阶段,基于不同阶段的概念内涵形成相应发展脉络,由此形成以概念内涵演化线索为树干、以基于概念形成的研究脉络为树枝的"树"状弹性城市理论体系。指出该理论之树未来发展趋势将以文脉弹性概念为核心,立足于城市文脉系统,强调整体的可变性属性,以适宜创新性为关键指标,来深化理论体系、促进弹性城市理论走向实践层面。

弹性企业风险管理体系建构的探讨——基于供应链弹性等领域的文献回顾与拓展

传统风险管理在应对技术的非连续变化、监管变革、地缘政治冲击、消费者偏好的偏转、大量非传统竞争者的突然涌现等风险时作用有限,而弹性更适用于分析和应对此类难以量化的、新兴的、非连续性的风险,并逐步成为企业风险管理领域的一个新兴热点话题。文章系统梳理了弹性概念的起源和发展脉络,并从定义、影响因素和测度方法等方面详细回顾了供应链弹性、工程弹性和组织弹性的相关研究成果,文章的最后提出了建构弹性风险管理框架所需解决的问题,并指出了未来的研究方向。

弹性城市目标下都市农业多功能性研究

目前关于弹性城市的研究在国外学界比较多,主要集中在四方面:生态弹性、经济弹性、社会弹性和工程弹性,但在国内尚未见深入研究。本文从这四个视角出发,研究都市农业在弹性城市中所扮演的角色,认为必须承认食品保障功能是弹性城市建设的基础;分析在突发事件以及正常情景下,都市农业如何使我们生活的城市更具有弹性,以利于应对潜在的危机。正是通过都市农业多功能性的发挥,人类赖以生存的城市才会更具弹性。未来城市面临重重挑战与危机,如何保存自己并且保持发展活力,都市农业将发挥着重要作用。

阶梯式变厚度两对边简支的矩形弹性薄板弯曲问题的解析解

讨论了阶梯式变厚度两对边为简支的矩形弹性薄极的弯曲问题，应用奇异函数及其傅立叶奇延拓展开获得了该问题的通解和一系列特解。文中应用所得公式对实例进行了分析和计算。

弹性半空间上的薄扁壳基础

本文应用椭园型偏微分方程中的位势理论，把定义弹性半空间内任一点由表面分布压力所产生沉陷值的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ积分，分别考虑为单层和双层位势之和。利用在超过边界时，单层位势有弱间断及双层位势有强间断的性质，得到用偏导数表达的Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ积分的逆变换公式，从而便于求出问题的解析解。它是将刚性压头产生的沉陷与扁壳弹性弯曲产生的沉陷相迭加而得到弹性半空间内及其表面任一点的总沉陷值。数值算例证明本文的理论计算结果可信。

一种复合材料加筋夹芯板弯曲正应力工程计算方法

复合材料加筋夹芯板作为复合材料基本板架结构力学性能分析单元,是由夹芯板和加强筋组成,其蒙皮由不同厚度、不同材料和一定铺设角度的单层板叠合而成。利用材料力学理论和经典复合材料层合板理论,将蒙皮等效成正交各向异性层合板,推导一般情况下的复合材料加筋夹芯板中性轴位置控制方程,并采用等效截面方法,将加筋夹芯板截面等效成单一材料的组合截面,提出复合材料加筋夹芯板弯曲正应力的工程计算公式。复合材料加筋夹芯板各部分的最大弯曲正应力由模量比和距中性轴位置共同决定。本文提出的加筋夹芯板弯曲正应力工程计算方法,与有限元计算结果十分接近,主要弯曲正应力计算值与有限元值误差不超过10%,可以满足工程上的计算要求。此公式形式上和各向同性材料弯曲正应力的计算公式一致,给掌握复合材料板架结构应力水平带来方便。

三维编织复合材料几何建模及弹性常数预测

根据三维编织复合材料的结构特点,把整体结构分为内部单胞、表面单胞和角单胞三种类型的子单胞,考虑空间纤维束的相互扭结和挤压所造成的纤维束的弯曲和截面变形,针对每种类型的子单胞,建立了相应的几何分析模型。引入体积平均法,建立了材料的弹性性能预报模型,得到了三维编织复合材料的工程弹性常数。通过数值比较可以看出,得到的数值计算结果与实验结果吻合较好,从而验证了模型的有效性。