基于课业表现的国际招生质量指标体系优化——以西北工业大学土木工程专业为例

通过梳理西北工业大学力学与土木建筑学院国际留学生的基本情况和课业表现,建立了国际留学生在华学习能力提升的数据分析模型,总结了学生在校课业表现受各种基本条件影响的规律,形成了一个全过程、多维度的国际留学生专业培养质量评价和监督方法。此外,从专业能力培养和未来职业发展角度,较为全面地分析了国际留学生培养的典范分析案例。所得结论可用于指导未来国际招生质量指标体系的优化,确定录取国际留学生的核心课程指标最低值,并促进在校国际本科留学生通识教育和专业教育的培养方案改革。

关于大学校园宿舍区绿地使用中的性别差异研究——以西北工业大学长安校区为例

该文从环境心理学的角度出发,以西北工业大学长安校区为例,对大学生在宿舍区绿地使用中的行为和心理进行了调查分析。结果发现,男、女生不同的行为特征和心理需求使他(她)们对绿地的需求各不相同。基于这些差异,文章对宿舍区绿地应具有的个性与特征进行了探讨,以期为大学校园绿地设计实践提供一些有益的参考。

见微知著——西北工业大学综合服务楼设计

高校的综合服务楼因为校园这个“小社会”有其强烈的特殊性,建筑师通过对特殊功能的研究分析,营造具有校园建筑审美意趣的建筑空间和造型。

基于土木工程专业认证的课程考核模式改革探索——以“结构力学”课程为例

工程教育认证要求接受认证专业采用面向产出的教学评价方式。面向产出的课程目标达成情况评价的实质是“评学”,即评价课程目标的达成情况,而课程目标达成评价又是毕业要求达成评价的重要依据。从土木工程专业培养领军型人才的目标出发,结合土木工程专业认证,以“结构力学”课程为例,进行课程考核模式改革,从传统考试评价向综合素质评价转变,实现多经纬度能力的有效培养,从而为新工科背景下土木工程专业人才培养提供新思路。

浅析西安地区高校教室自然采光设计——以西北工业大学长安校区为例

随着我国对高等教育投入的加大,以及对高校教学环境质量要求的提高,高校教学建筑的室内环境质量开始得到人们更多的关注。该文根据西安地区光气候特征和高校教室具体的使用情况等,结合对西北工业大学长安校区教学楼中典型教室的实地调研和分析,提出了改善高校教室室内自然采光设计的建议,包括优化平面空间设计、优化外窗设计、利用室外折光板、内墙开采光窗等。希望能为高校教室自然采光设计提供有益的参考。

新工科背景下应用型大学材料力学的教学模式探索与实践

新工科背景下,应用型大学理论课程的传统教学模式难以满足当前应用型人才的培养需求,存在课程教学模式与学情不符、教学内容与企业需求失配、知识点与前沿问题脱轨等问题,导致大学生课堂参与度不足,接收理论知识困难,无法有效地做到学以致用。因此,该文以材料力学为例,开展理论课程的问题分析和改进,探索了新工科背景下针对应用型大学理论课程的创新教学模式,取得了较好的教学效果,为应用型大学其他理论课程建设提供借鉴。

超大型航天结构动力学与控制的保辛方法

超大型航天器是空间资源探索和利用的重要空间基础设施,也是实现航天强国目标的重大战略性航天装备。由于这类结构的质量和尺寸巨大,将带来在轨运行中的姿-轨-结构耦合和在轨姿态控制问题。同时,结构的超大尺度、构型变化与空间环境相互作用将产生极复杂的结构振动和大型结构特有的波动现象。这些为其动力学建模与数值求解、在轨精确姿态控制、低频结构振动抑制和振动波动耦合的特性调控等提出了新的挑战。本文介绍了本团队近十年基于保辛方法针对上述问题取得的研究进展,包括超大型航天结构在轨耦合动力学与姿态控制、超大型航天结构波动力学行为与控制、可展开结构设计以及变刚度主动控制方法等。

我国力学专业本科拔尖人才培养模式分析

针对目前缺乏对力学学科拔尖人才培养模式进行系统性总结的问题,文章通过对各高校力学拔尖学生培养方案的细致对比,从拔尖人才培养模式和拔尖人才培养保障体系两个方面进行了剖析,全面阐述了我国力学专业本科拔尖人才培养的现状,为我国力学拔尖学生培养提供可借鉴的经验和规律。

进阶式教与学耦合驱动的理论力学教学创新与实践

文章面向新时期国家航空航天等重大需求,探讨理论力学课程如何培养力学思维,如何应用力学思维培养学生分析解决工程实际问题的能力,教育数字化变革背景下如何基于数字化教学资源、信息化教育技术构建新型教学模式,激发学生创新潜力,如何在提高课程高阶性的同时激发学生持续学习动力等问题,重构教学内容,建设多学科融合的理论力学案例库,建设线上、线下教学资源群,虚实结合实验体系,赛教融合以赛促学培养体系,同时通过融合式课程思政激发学习内生动力,反馈式考核评价体系增强教学外驱动力,教学相长,提高教学成效,课程建设取得了显著成果。

基于虚拟仿真实验的实验力学混合式一流课程建设

为适应新时代创新型、复合型、应用型人才培养需要,针对实验力学课程进行了教学改革。以大量真实实验和数据为基础,借助信息技术建设了系列省级和校级虚拟仿真实验教学课程资源,同时融合与教学内容相关的课程思政元素、工程应用案例以及前沿学术成果等,开展了实验力学线上线下混合式一流课程建设实践,提升了课程教学质量和效果,有力支撑了力学高素质拔尖创新人才培养。

起落架系统刹车走步动力学特性研究

起落架碳陶刹车系统的刹车力矩在角速度快速变化时,随着机轮转速的减小而增大,刹车力矩和机轮转速曲线的负斜率与起落架刹车走步振动有较大的关系。本文建立了一个三自由度起落架刹车走步动力学模型,对水陆两栖飞机主起落架刹车振动进行了分析,重点研究刹车力矩负斜率对起落架刹车振动的影响,计算的加速度响应、频率与起落架外场滑跑刹车试验测试结果一致。研究了初始刹车力矩、负斜率、起落架航向刚度与阻尼、支柱等效高度等参数对起落架动力学系统的影响,给出了初始刹车力矩与刹车力矩负斜率在高速刹车状态下的双参数振动收敛边界。通过Hopf分岔分析得到了起落架刹车系统的刹车力矩负斜率与初始速度的双参数分岔图。通过分析得出,起落架刹车低频振动发散可能由刹车力矩负斜率超过一定范围或刹车压力大导致刹车力矩过大,滑移率超过限值两种原因导致。相对于高速刹车,刹车力矩负斜率对低速刹车稳定性影响更大。在分析结果的基础上给出了抑制起落架刹车走步的方法与建议。

基于断裂相场的高分子黏结炸药裂纹演化及其力学性能退化分析

为了解高分子黏结炸药裂纹演化过程及其力学行为,综合考虑弹性、黏性以及热特性的影响及作用机制,提出了该材料热黏弹性断裂相场模型。基于断裂相场,建立了热黏弹性体的单一单元模型,对不同温度和应变率进行参数分析。然后,针对高分子黏结炸药开展该材料断裂相场的模拟及其模型参数校准。从而基于断裂相场在细观层面上阐明不同应变率、不同环境温度作用下高分子黏结炸药材料的裂纹演化及其力学性能退化的规律。结果表明,驱动断裂的能量和抗压强度随着应变率降低和温度的升高而呈现出减小的趋势,因此裂纹出现的时间越晚,扩展速度越慢。

基于辛Runge-Kutta方法的棋盘形褶皱二维薄膜-基底结构动力学特性研究

基于力学屈曲原理的褶皱薄膜-基底结构已成功应用于制备可延展无机电子器件。然而,该类电子器件在应用时需要服役于复杂动态环境中,针对棋盘形褶皱薄膜结构的动力学问题鲜有研究,此问题又是该类电子器件走向实际应用需要解决的关键问题之一。本文首先采用能量方法,分别计算了二维薄膜的弯曲能、膜弹性能和柔性基底中的弹性能以及薄膜动能;然后采用拉格朗日方程,推导出了该结构的振动控制方程;而该方程为非线性动力学方程,无法给出其解析解;因此,本文采用辛Runge-Kutta方法对其进行数值求解;数值结果表明,辛数值方法具有长期稳定的特性和系统结构特性,为高精度的可延展电子器件的动力学问题研究提供了优异的数值方法。

IKAROS太阳帆第一阶段展开过程的动力学行为分析

空间结构的在轨展开涉及到复杂的高维强非线性动力学问题,这些动力学问题的建模及仿真技术是航天动力学领域的难题,也是对在轨展开过程施加控制的前提条件。本研究以IKAROS太阳帆在轨第一阶段展开过程为例,基于哈密顿变分原理,建立中心刚体-主动伸长柔性梁耦合动力学模型;采用保结构分析方法,关注动力学系统的局部动力学行为,在恒定转矩驱动和恒定功率驱动两种工况条件下,对IKAROS太阳帆第一阶段展开过程进行仿真;发现两种工况条件下的中心刚体转动角速度演化规律差别显著,恒定转矩做功将导致中心刚体的转动稳定性变差,同时,恒定功率驱动工况下,IKAROS太阳帆第一展开阶段节能效果较好。

辛体系下含对称破缺因素动力学系统的近似守恒律

自冯康先生创立Hamilton系统辛几何算法以来,诸如辛结构和能量守恒等守恒律逐渐成为动力学系统数值分析方法有效性的检验标准之一。然而,诸如阻尼耗散、外部激励与控制和变参数等对称破缺因素是实际力学系统本质特征,影响着系统的对称性与守恒量。因此,本文在辛体系下讨论含有对称破缺因素的动力学系统的近似守恒律。针对有限维随机激励Hamilton系统,讨论其辛结构;针对无限维非保守动力学系统、无限维变参数动力学系统、Hamilton函数时空依赖的无限维动力学系统和无限维随机激励动力学系统,重点讨论了对称破缺因素对系统局部动量耗散的影响。上述结果为含有对称破缺因素的动力学系统的辛分析方法奠定数学基础。

弹性环挤压油膜阻尼器支撑下的柔性转子系统动力学分析

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限元仿真平台,采用双向流固耦合的计算方法,剖析弹性环与油膜之间的相互作用,获取ERSFD中油膜压力的分布规律.在此基础上,利用最小二乘法进一步拟合出ERSFD等效刚度、等效阻尼与转子轴颈扰动位移的映射关系,并将其分别引入柔性转子系统动力学模型中.通过数值计算研究了ERSFD支撑下柔性转子系统的振动响应,分别给出了不同转速下转子系统的响应分岔图、轴心轨迹等.同时,通过对比分析,进一步揭示了ERSFD所诱发出的转子系统丰富的非线性动力学行为,有助于对ERSFD轴承支撑特性的理解.

融合增材制造技术的工程力学专业课程创新实验教学实践

在工程应用中,增材制造材料及结构的力学和承载性能至关重要。为适应工程力学专业人才的行业需求,课题组将激光增材制造技术引入实验教学,并设计了激光熔覆修复镍基高温合金小试样的拉伸实验项目。通过激光熔覆修复高温合金小试样制备、基于DIC非接触全场应变测量的小试样拉伸实验以及拉伸断裂机理分析等步骤,学生可以掌握激光熔覆技术原理及其修复高温合金力学性能的评估方法。基于该项目,课题组开展了工程力学专业的创新实验教学,并结合大学生创新创业训练计划,有效提升了学生的实践创新能力,取得了良好效果。

连续介质力学的类比思维教学法——黏弹性力学vs.广义热传导

类比是重要创新思维方式,能发挥类比思维教育价值,强化学生类比思维训练,有助于创新人才培养。本文以黏弹性力学和广义热传导教学模块为抓手,展现类比思维教学法在连续介质力学课程运用的设计案例。首先,基于力学弹性单元和黏性单元,采用串并联方法,推导黏弹性力学Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型。其次,给出广义热传导Cattaneo-Vernotte模型和Green-Naghdi模型,介绍Green-Naghdi模型热位移概念的起源。随后,通过类比方法引入热学“弹性”单元和“黏性”单元,运用串并联方法实现Cattaneo-Vernotte模型和Green-Naghdi模型的重构,澄清黏弹性力学和广义热传导各模型间的对应类比关系。最后,分析热学基本方程与力学基本方程的差异,指出:对研究对象间差异性的关注也是基于类比方法启发创新思维的重要手段。

不同力学激励形式探索La基非晶合金微观结构非均匀性

非晶合金力学行为与其微观结构非均匀性之间本征关联,是固体力学研究领域至今未能很好解决的重要科学问题之一.单一力学激励形式并不能有效地描述非晶合金微观结构非均匀性,特别是结构与动力学的关联.如何探索非晶合金结构信息,须将诸多因素综合,在不同力学激励下研究非晶合金微观结构非均匀性与变形机理.本研究以La_(62)Cu_(12)Ni_(12)Al_(14)非晶合金为模型体系,利用动态力学分析仪研究非晶合金动态弛豫行为.基于准点缺陷模型,对模型合金体系α弛豫和β弛豫进行了分离.借助于拉伸应变率跳实验,探索非晶合金高温流变行为.确定非晶合金塑性流变过程中弹性、滞弹性以及塑性变形的贡献.本研究从非晶合金动态力学弛豫行为和宏观塑性流变行为出发,尝试揭示微观非均匀性对非晶合金在不同激励形式中缺陷的激活、扩展和融合的物理本质.

“基础力学教学的基本问题研修班”的教学特色与理论力学科学性探讨

以“基础力学教学的基本问题研修班(第3期)”为背景,探讨了理论力学的教学方法和科学性。文章由3部分组成:第一部分概述了研修班的课程设置和亮点,包括名师示范课、知识串讲和力学竞赛漫谈。第二部分探究了理论力学的科学严谨性,以及力与力学的起源。第三部分阐述研修班课程试讲环节的教学设计,采用BOPPPS模式,即bridge-in(引入)、objective(目标)、pre-assessment(前测)、participatory learning(参与式学习)、post-assessment(后测)和summary(总结),并评价了BOPPPS模式在理论力学教学中的优势和效果。文章旨在为理论力学的教育教学提供一些有益的启示和参考。