新工科视角下拔尖人才培养的探索与实践——以弹性力学有限单元法理论及工程应用课程为例

新工科将培养适应新时代快速发展要求的现代化工程拔尖人才作为核心目标之一。文章立足工程创新人才观,对有限单元法课进行了一系列深刻的改革:重构有限元法教学内容分布,完善人才培养载体;运用"工程项目驱动教学法"优化培养途径,加强人才工程设计、工程实践、自主学习、合作沟通及集成创新等能力的培养;采取多元化课程考核模式改进学业评价,完善教学过程。实践结果表明,理论与工程实践同步且有机结合,不仅有助于深刻理解后续专业领域的理论,而且能激发学生的探究欲,提高学生的工程意识和解决问题的能力,为培养行业拔尖人才奠定坚实的基础。

平面问题极坐标下几何方程的一种解析法

经典弹性力学教材中都是通过单元的几何变形来推导平面问题极坐标下的几何方程.这里,用解析法从直角坐标系下的几何方程推出极坐标下的几何方程.

武山铜矿全尾砂膏体充填顶板稳定性分析

以武山铜矿下向进路膏体充填顶板为研究对象,对顶板充填体进行稳定性分析。通过分析武山铜矿矿体及充填体岩石力学试验强度参数,得出膏体充填顶板强度主要取决于1∶4灰砂比打底层强度。在考虑合理安全系数的基础上,采用弹性力学法——简支梁模型、薄板模型,在不同回采断面尺寸工况条件下,对打底层充填体单轴抗压强度需求进行理论计算。经计算,充填体实际单轴抗压、单轴抗拉强度满足进路顶板稳定性需求。结合FLAC3D数值模拟软件对打底层稳定性的分析,发现顶板打底层存在拉伸及剪切塑性区,但总体范围较小,且两者之间未发生贯通,顶板总体呈稳定状态。

弹性力学的插值型边界无单元法

我们讨论了移动最小二乘插值法,对Lancaster推导的公式进行了改进.在边界无单元法的基础上,将边界积分方程方法和本文改进的移动最小二乘插值法结合,提出了弹性力学的插值型边界无单元法,推导了相应的公式.本文改进的移动最小二乘插值法中的形函数具有Kronecker函数的性质,所以我们提出的插值型边界无单元法可以很容易地直接施加本质边界条件.我们提出的插值型边界无单元法以节点的真实变量作为未知函数,是无网格边界积分方程方法的直接解法,具有较高的精度.最后给出了数值算例说明了本文方法的有效性.

水泥环对套管强度影响的理论和试验研究

针对有关水泥封固质量是否对套管柱强度有帮助作用的讨论 ,采用弹性力学分析方法推导了平面应力和平面应变状态下水泥环与套管接触处的接触压力表达式 ,对水泥环分担内、外压的能力进行了计算。采用全尺寸实物试验方法对套管有无水泥环情况下的抗挤毁能力做了对比试验。分析和试验指出 ,水泥环对提高套管柱整体抗挤毁能力较之提高抗破裂能力作用更大一些 ,但封固良好的水泥环对提高套管抗挤毁能力的作用有限。如果水泥封固质量不高 ,高压介质经过短时间渗透直接作用在套管外表面 ,水泥环的卸载作用被短路 ,对提高套管抗挤强度无任何帮助 ,所以在管柱设计时不应考虑水泥环对套管强度的增强作用。

新旧混凝土梁横向拼接的收缩徐变效应

为分析混凝土收缩徐变对新旧桥梁拼接的影响,在不考虑梁自重的情况下,采用弹性力学求解法分析了新旧梁横向拼接后新梁的收缩徐变效应,推导了拼接后新梁上的纵向拉应力及拼接处的剪力计算公式。以钢筋混凝土简支T型梁桥的拼接为例,比较了新梁在不同混凝土龄期时与旧梁拼接所产生的纵向拉应力和剪应力,同时还对比了不同环境年平均相对湿度对新梁上纵向拉应力和剪应力的影响。计算结果表明:拼接时新梁混凝土龄期和不同环境年平均相对湿度对拼接结构的受力影响较大,新旧梁拼接设计时须采取相应措施以减少混凝土收缩。