工程力学的应用论文

时间:2018-03-02 编辑:子祺 手机版

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  工程力学的应用论文一

  【摘要】力学的应用范围十分广泛,在我们的生产生活中,力学问题无处不在,技术难题往往都与力学问题有关联,也正是在力学的指引下,我们人类才能够制造出飞机、轮船,并一步步迈进现代化。在科学技术迅速发展的今天,作为基础学科的工程力学面临着很大的挑战,需要在各行各业中寻找发展的途径,以及新的生长点。

  【关键词】工程力学 力学实验 应用

  科学技术的发展是第一生产力,近些年来,我国十分注重科研发展,使我国的科学技术水平有了一定的提升。现代化的生产以及生活方式逐渐深入到人们的生产与生活,现代社会对科学技术的要求越来越高,为了满足这一需求,跟上时代发展的,应用广泛的工程力学必须要改革创新,在我国的工程项目以及交叉学科中寻求发展,同时,工程力学实验是工程力学不可分割的一部分,必须要在工程应用中得到足够的重视。

  一、工程力学在我国重大工程中的运用与发展

  工程力学作为一门工程基础学科,在漫长的发展过程中不断面临着新的挑战,不断涌现出新的课题,具有强大的生命力,在我国的国民经济发展中占有十分重要的地位。能源问题是世界各国普遍面临的问题,为了满足能源需求,我国相继建设了多座水力发电站,水力发电站的建设需要全面了解基岩的力学性质,只有掌握充足的资料,才能够节约成本,建造更加经济且寿命长的坝体结构,而这个难题正好就是工程力学中的大型结构工程课题。核能发电也是我国发展能源行业研究的热点,进行核能发电的关键是解决结构强度问题,也就是防止核燃料外泄,保证安全发电,因此,这是工程力学面临的一项复杂结构课题。长江三峡水利枢纽工程是我国的重点工程,国家给予了高度重视,民众也给予了高度的配合,在三峡水利枢纽工程建设的过程中,水工力学问题、通航水力学问题、爆炸反馈坝水利学问题、河流动力学问题、岩基力学问题、坝体抗震和抗爆问题等都是技术难题,需要整合全国多家单位进行联合的技术攻关,而解决这些技术难题的关键都在于工程力学。近年来,我国近海开采石油以及海上作业技术有了不小的进步,海上采油工程面临的难题是钻井平台的设计和制造,属于新型的高强度结构工程,涉及到海浪、结构、岩石等多个方面的力学问题,也是工程力学学科面临的新课题。除此之外,随着我国国民经济的发展以及科学技术的发展,我国的国防实力以及国防水平也有了明显的提升,攻击导弹、飞机拦截导弹等武器的研制都需要力学原理作为支撑,将工程力学应用到国防领域,有助于更多高新技术产品的出现,也有助于保障我国的国家安全。

  二、工程力学在交叉学科中的应用

  不同的运用形态经常联合出现,一个过程常常既是物理过程,又是力学、化学过程,因此需要多学科联合进行研究,这就产生了交叉学科,力学以其很强的渗透力,与很多基础学科与技术学科形成了交叉学科。石油是我国重要的能源,大庆油田的石油产量占全国石油总产量的五分之二以上,因此,保证其产量稳定具有十分重大的意义。石油开采是通过勘探、钻井、固井、射孔和采油来完成的,大庆油田的油、气、水在地下分布十分复杂,层间封隔段短,要求进行高质量的固井工程,使用油井水泥对各个地质层进行严格分隔,但是射孔作业很容易损伤水泥环,影响层间封隔效果。水泥石是固井水泥环的构成材料,由于水泥石中包裹着一些没有被水化的颗粒以及小孔,物质分部并不均匀,存在很大缺陷,容易出现裂纹。在水泥石配比中添加填料(纤维、圆形颗粒等)改变材料的动态力学性能,可以提高材料的裂韧性、止裂韧性等,通过不断试验可以获得防止裂缝产生,具有较好抗冲击性能的水泥石配方。这是工程力学在交叉学科中应用的一个例子,研究出的水泥石配方现已在大庆投入使用。

  三、工程力学实验研究的重要性及在工程中的应用

  (一)工程力学实验研究的重要性

  工程力学是和实际联系非常密切的工科课程,研究分析内容包括物体的受力分析、应力变形分析,还有含物体的材料性能分析,不仅涉及固体力学学科的内容,还涉及到材料力学学科的内容,研究内容比较广泛。一般来讲,力学问题主要从理论分析、数值计算和实验研究三个方面进行研究,实验研究对于工程力学的学习与理解具有十分重要的意义。简单来讲,工程力学的实验研究就是运用实验的方法来测定工程结构或构件中的应力和变形,实验研究的重要性与优势就在于,运用实验的方法可以快速、直接地解决工程面临的问题,还可以对理论以及数值计算之后的结果进行核查以及验证。

  (二)工程力学实验研究在工程中的应用

  基础建设工程都立足于实际,因此工程力学要致力于解决工程中面临的实际问题。力学的理论方法给出了应力分析的基本方程式,但是在实际情况下,运用数学解析的方法往往只能够处理一些简单的问题,对于几何形状或受载复杂的构件就要进行理想化的假设,因此得出的结果与实际情况存在一定误差,必须要采用力学实验的方法进行验证。同时,数学解析法在使用过程中经常会遇到数学和计算方面的困难,在解决工程建设中面临的三维问题和应力集中问题时,依靠数学解析法甚至根本不到计算结果。数学解析法的使用要基于正确的数学模型,只有针对工程建设中的实际问题建立正确的数学模型,才能够得到正确的结果,如果面对一些载荷和边界条件未知的问题,就要运用实验方法为数学解析提供必要的参数,得出结果之后依旧要使用实验方法进行验证。力学实验在工程建设中的运用,完全不受结构形状、环境等各种因素的限制,即便是面对边界条件未知的问题,也可以通过测量实物得到数据,对于一些只需要知道局部应力和变形的问题,或者只要变形数据,甚至不知道材性能的条件下,实验方法要比数值计算更加简单与方便,并能够得到更为准确的结果。从总体上讲,理论分析,数值计算和实验研究三者间存在十分密切的联系,彼此之间可以互相促进,互相补充,并且具有各自的特点,可以根据实际需要进行选择。

  四、结语

  我国正处在不断的发展建设中,在很多领域都与发达国家存在很大的差距,为了不断缩小差距,促进我国的快速建设与发展,工程力学承担着十分重大的使命,任务十分艰巨。随着时代的发展,工程力学需要不断与时俱进,不断在我国的大型工程中进行应用并寻求发展,同时要注重力学实验在工程建设中的应用,一方面为工程师的培养创造良好的条件,一方面为工程力学找到新的生长点,更好地为我国的经济建设服务。

  工程力学的应用论文二

  一、近似计算在静态分析中的应用

  在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。

  在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。

  二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题

  由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。

  (1)纳米Si基量子异质结加工

  要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。

  (2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。

  (3)超高密度量子效应存储器

  超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。

  (4)纳米计算机的“互连问题”

  一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。

  (5)纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境

  当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。

  三、交互式电子技术手册

  交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。

  简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。

  四、电子技术在时间与频率标准中的应用

  时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。

  1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10-12—10-14量级,即30万年——300万年差1秒)。1967年第13届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。

  总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。

  参考文献

  [1]张凡,殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》,2006(01)。

  [2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J],《汽车运用》,2006(09)。

  [3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J],《电子设计应用》,2005(05)。

  [4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J],《中国科技信息》,2006(01)。

  [5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J],《中国科技信息》,2005(19)。

  [6]黄军辉,张南峰,管卫华《创办汽车电子技术专业——适应现代汽车技术的发展之路》[J],《广东农工商职业技术学院学报》,2006(01)。

  [7]巨永锋《汽车电子技术的发展趋势》[J],《现代电子技术》,2003(09)。

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