“双一流”建设背景下高校力学教学实验中心建设探索——以中南大学为例

通过分析中南大学力学教学实验中心建设与运行现状,阐述了教学实验中心建设模式、内容、特色及取得的成果,指出教学实验中心存在的问题,分析表明:"双一流"高校教学实验中心建设应以一流实验室与创新创业教育基地的合一为目标,在科学布局和顶层设计的基础上,不断完善实验条件,打造一支高水平的实验队伍,通过科学研究、社会服务、国内外合作交流等途径来提高学生的创新实践能力。

高速受电弓的力学模型及运动微分方程

在比较目前受电弓的计算机仿真所采用的众多力学模型之后,针对高速受电弓的力学特点,以DSA系列高速受电弓为例,提出了一种较为合理和全面的力学模型,充分考虑了高速受电弓的各种运动:受电弓的滑板、支架被作为平面运动考虑,同时考虑了两块滑板条的俯仰运动。这种力学模型比传统的力学模型更能全面地反映高速受电弓的运动特性。在建立此力学模型的基础上,推导了受电弓的运动微分方程,并用实验证明了这种模型的正确性。这为高速弓网的计算机仿真研究打下良好的基础。

三维电动力绳系子卫星轨道转移的最优控制

考虑复杂状态和控制约束的作用,研究了倾斜轨道上三维电动力绳系子卫星轨道转移的最优控制问题。借助Gauss伪谱算法,将绳系子卫星轨道转移的连续时间最优控制问题离散为大规模动态规划问题,并利用非线性规划方法进行求解。通过数值仿真计算了最优控制时间、子星最优转移轨道及最优控制张力和电流,同时讨论了轨道倾角对最优控制量的影响。结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和电流可将子星从主星下方转移到上方的平衡位置,精确地实现子星轨道转移。

谈力学教学模式的改革

指出了目前力学教学模式存在的几个主要弊端.提出了三段式,研究式,三环式和讨论式等教学模式.教学实践表明,该模式对提高学生素质,提高学生创新和自学能力,提高学生学习兴趣,培养学生的工程意识都有较大帮助.

新型梯度硬质合金的组成分布函数与弹性系数模型

在分析现有梯度硬度合金的组成分布函数和弹性系数模型的基础上,结合梯度硬质合金制备工艺,提出了以质量分数为基本参数的新型梯度硬质合金组分分布和弹性系数(包括弹性模量和泊松比)的分段函数模型,并通过YG类硬质合金的实验加以验证。结果表明,新型分段函数模型预测的YG类硬质合金弹性系数值与实测值吻合很好,并能较准确地预测YG6梯度硬质合金弹性系数沿梯度方向的变化规律。

材料力学理论与实验教学相结合的改革探索

材料力学是工科类学生的重要专业基础课,本文针对现行材料力学教学模式中存在的问题,提出材料力学理论与实验教学同堂进行的教学改革设想,对采用此教学改革的可行性、内容、方法和手段进行了探讨,以期达到提高教学质量、培养高素质创新人才的目的。

基于角膜生物力学对小切口角膜基质透镜取出手术优化及联合角膜胶原交联手术的效果分析

目的 建立小切口角膜基质透镜取出(small incision lenticule extraction, SMILE)手术的有限元模拟体系,模拟术后角膜生物力学性能变化,为SMILE手术的优化设计提供依据,并探讨角膜胶原交联(corneal collagen cross-linking, CXL)手术对SMILE术后角膜生物力学性能的影响。方法 采用交联强度梯度分布的超弹性本构关系描述角膜的生物力学性能,建立SMILE手术的压痕有限元模型,设置不同的切口位置、切口弧度、侧切口角度和角膜帽厚度,分析SMILE术后角膜生物力学性能的变化;对SMILE术后角膜进行CXL手术的有限元模拟,分析不同辐射能量对角膜生物力学性能的影响。结果 随着切口位置角度变小、切口弧度增加、侧切口角度从90°增大到135°或减小到45°、角膜帽厚度减小,SMILE术后角膜最大von Mises应力不断增大;随着辐射能量增加,CXL术后最大von Mises应力不断增加。结论 构建的有限元模型可有效表征SMILE术后角膜的生物力学响应,为SMILE手术的优化设计提供模拟依据;CXL手术有助于提高SMILE术后角膜的生物力学强度。

力学实验教学改革的探索与实践

力学实验课在普通高校高适应人才培养中起着关键的作用,与理论教学并重,是培养学生动手实践能力、分析问题和解决问题能力的重要手段。针对目前存在的力学教学实验问题,结合多年的教学经验,提出一些改革探索与实践。

撞击中心的简易测定法和演示实验

提出了任意形状物体的撞击中心的简易测定方法.设计了验证撞击中心的实验演示,并从理论上进行了分析.该方法十分简单,应用于课堂教学,收到很好的效果.

动态特性与动应力综合性实验的研究与实践

介绍了等强度梁动态特性与动应力综合测定实验,该实验有机综合了理论力学和材料力学相关的实验知识,并有较好的工程实用背景,通过实验课教学实践,收到了良好的教学效果.

动力减振器的理论解

以连续弹性体的振动理论为依据,推导了带有集中质 量的简支梁的理论解.在此基础上又推导了以简支梁为模型 的动力减振器的理论解.计算结果表明:如果不考虑简支梁 跨中的集中质量,其误差成倍增加.利用推导的计算公式, 所得结论与实测结果吻合得很好.

硬质合金拉伸模结构有限元优化设计

采用ANSYS有限元软件对硬质合金拉伸模结构进行了优化设计。为了不改变拉伸模的使用功能,保持定径区直径d、定径区高度h不变,将拉伸模结构尺寸进行参数化处理,针对不同型号拉伸模选择合理的优化设计变量。优化设计后,拉伸模变形和最大拉应力相应地减小,延长了拉伸模的使用寿命;拉伸模质量明显减轻,降低了材料成本。在优化设计中,使用参数化建模,缩短了设计周期,提高了设计效率和设计可靠性,该设计思想对于其他类型结构优化设计也可起到借鉴作用。

失重条件下对称充液陀螺的不稳定行为研究

对于质心固定的 ,充满粘性均匀液体的旋转对称陀螺在失重条件下绕对称长轴旋转态的小扰动不稳定及其极限行为进行了研究 ,所给出的定理 3比以往的不稳定定理 [4 ]为强 ,且反映的信息量多很多。关于初始大扰动后的渐近行为 ,对文 [8]已给出但未严格证明的两条定理给出了严格证明 ,它由定理 1和定理

自制改良U形接骨板的承载能力(英文)

背景:作者前期研究表明U形接骨板可以对骨折断端进行持续加压,使骨折部位处在最佳应力环境中,促进骨折愈合。目的:测试并评估改良型U形接骨板的承载能力。设计、时间及地点:单一样本实验,1990-12/2001-04在中南大学材料力学实验室完成。材料:普通接骨板为江苏金鹿集团产品, AO钢板和动力加压接骨板为瑞士MATHYS医疗器械有限公司产品。U型接骨板为在普通接骨板中部增设一个U形臂(专利号012497304)。方法:通过力学测试,了解U形接骨板的抗弯、抗扭能力,验证理论计算,并与普通接骨板、AO钢板和动力加压接骨板作比较。主要观察指标:抗弯承载能力, 抗扭承载能力。结果:U形接骨板较普通型AO钢板及动力加压接骨板在矢状面的抗弯承载能力分别提高107.5%及21.5%,抗扭承载能力分别提高406%及58%;较LC-DCP(限制接触型AO钢板)抗扭承载能力提高31.9%。结论:与现用AO钢板及加压接骨板相比,自制改良U形接骨板具有更大的强度和刚度。

单晶钨纳米线拉伸变形机理的分子动力学研究

利用分子动力学方法,对本课题组率先采用金属催化的气相合成法制备出的高纯度单晶钨纳米线进行拉伸变形数值模拟,通过分析拉伸应力-应变全曲线及其微观变形结构,揭示出单晶钨纳米线的拉伸变形特征及微观破坏机理.结果表明:单晶钨纳米线的应力-应变全曲线可分为弹性阶段、损伤阶段、相变阶段、强化阶段、破坏阶段等五个阶段,其中相变是单晶钨纳米线材料强化的重要原因;首次应力突降是由于局部原子产生了位错、孪生等不可逆变化所致;第二次应力突降是发生相变的材料得到强化后,当局部原子再次产生位错导致原子晶格结构彻底破坏而形成裂口、且裂口不断发展成颈缩区时,材料最终失去承载能力而断裂.计算模拟得到的单晶钨纳米线弹性模量值与实测值符合较好.