工程力学论文

工程力学论文1

　　摘 要：工程力学是力学的一个分支，它主要涉及机械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等各种工程与力学结合的领域。从工程上的应用来说，工程力学它包括：质点及刚体力学，固体力学，流体力学，结构力学，材料力学，土力学，岩体力学等。

　　关键词：工程力学 环境科学 综合应用

　　1 工程力学与环境科学的学科交叉理论

　　工程力学是20世纪50年代末出现的。首先提出这一名称并对这个学科做了开创性工作的是中国学者钱学森。

　　在20世纪50年代，出现了一些极端条件下的工程技术问题，所涉及的温度高达几千度到几百万度，压力达几万到几百万大气压，应变率达百万分之一～亿分之一秒等。在这样的条件下，介质和材料的性质很难用实验方法来直接测定。为了减少耗时费钱的实验工作，需要用微观分析的方法阐明介质和材料的性质;在一些力学问题中，出现了特征尺度与微观结构的特征尺度可比拟的情况，因而必须从微观结构分析入手处理宏观问题;出现一些远离平衡态的力学问题，必须从微观分析出发，以求了解耗散过程的高阶项;由于对新材料的需求以及大批新型材料的出现，要求寻找一种从微观理论出发合成具有特殊性能材料的“配方”或预见新型材料力学性能的计算方法。在这样的背景条件下，促使了工程力学的建立。工程力学之所以出现，一方面是迫切要求能有一种有效地手段，预知介质和材料在极端条件下的性质及其随状态参量变化的规律;另一方面是近代科学的发展，特别是原子分子物理和统计力学的建立和发展，物质的微观结构及其运动规律已经比较清楚，为从微观状态推算出宏观特性提供了基础和可能。

　　总的来说，工程力学具有现代工程与理论相结合的特点，有很大的知识面和灵活性，对国家现代化建设具有重大意义。

　　2工程力学理论在环境科学中的发展

　　2.1环境与力学的学科特点

　　工程力学虽然还处在萌芽阶段，很不成熟，而且继承有关老学科的地方较多，但作为力学的一个新分支，确有一些独具的特点。工程力学着重于分析问题的机理，并借助建立理论模型来解决具体问题。只有在进行机理分析而感到资料不够时，才求助于新的实验。

　　工程力学注重从微观到宏观，以往的技术科学和绝大多数的基础科学，都是或从宏观到宏观，或从宏观到微观，或从微观到微观，而工程力学则建立在近代物理和近代化学成就之上，运用这些成就，建立起物质宏观性质的微观理论，这也是工程力学建立的主导思想和根本目的。

　　虽然工程力学引用了近代物理和近代化学的许多结果，但它并不完全是统计物理或者物理化学的一个分支，因为无论是近代物理还是近代化学，都不能完全解决工程技术里所提出的各种具体问题。工程力学所面临的问题往往要比基础学科里所提出的问题复杂得多，它不能单靠简单的推演方法或者只借助于某一单一学科的成就，而必须尽可能结合实验和运用多学科的成果。

　　2.2研究内容和方向

　　工程力学主要研究平衡现象，如气体、液体、固体的状态方程，各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题，工程力学主要借助统计力学的方法。

　　工程力学的研究工作，目前主要集中三个方面：高温气体性质，研究气体在高温下的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象;稠密流体性质，主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等;固体材料性质，利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等。

　　工程力学研究方向主要有：非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与爆破。

　　3工程力学理论在环境科学中的应用

　　3.1材料力学与环境

　　材料力学在生活中的应用十分广泛。大到机械中的各种机器，建筑中的各个结构，小到生活中的塑料食品包装，很小的日用品。各种物件都要符合它的强度、刚度、稳定性要求才能够安全、正常工作，所以材料力学就显得尤为重要。

　　利用材料力学中卸载与在加载规律得出冷作硬化现象，工程中常利用其原理以提高材料的承载能力，例如建筑用的钢筋与起重的链条，但冷作硬化使材料变硬、变脆，是加工发生困难，且易产生裂纹，这时应采用退火处理，部分或全部地材料的冷作硬化效应。

　　3.2固体力学与环境

　　自然界中存在着大至天体，小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中，无论是飞行器、船舶、坦克，还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具，其结构设计都应用了固体力学的原理。

　　固体力学研究的内容既有弹性问题，又有塑性问题;既有线性问题，又有非线性问题。在固体力学的早期研究中，一般多假设物体是均匀连续介质，但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围，它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体。

　　固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。

　　3.3流体力学与环境

　　流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定理和质量守恒定理，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。

　　4结论

　　工程力学与环境科学的结合是研究有关物质宏观运动规律，以及其应用的科学。工程给力学提出问题，力学的研究成果改进工程设计思想，两者相辅相成，共同发展，成熟。工程力学在生活的方方面面都有着应用，且有非常强的实用性，所以我们非常有必要学好，运用好工程力学知识与实践意义较强的学科的结合。

工程力学论文2

　　【摘要】

　　结合土木工程专业材料力学课程教学中存在的问题，从卓越工程师的培养目标出发，把CDIO教学理念引入到材料力学教学体系中，从教学内容、教学手段和方法、考核评价等方面提出来了有效的教学改革措施，建立了基于CDIO理念的材料力学教学模式。该教学模式对于提高学生的学习热情，培养学生的综合实践和创新能力有积极意义，是解决目前土木工程专业在力学教学中遇到问题的一个很好的借鉴途径。

　　【关键词】

　　CDIO教育理念;材料力学;教学改革;课程考核体系

　　0引言

　　材料力学是土木工程专业的技术基础课，是研究各类工程结构中普遍存在的受力和变形现象的学科，着重培养学生的逻辑思维、分析能力和解决实际问题能力。一直以来，我国大学中所讲授的力学课程内容大多由前苏联引进的内容，内容陈旧、枯燥、抽象、重理论轻实践。教学方法多采用灌输式教学，造成课堂气氛死板，有时甚至枯燥无味，大大降低了学生的学习热情。这些问题不但加剧了学生的学习惰性，也影响到其它课程的学习状况。针对以上问题，如何为实际工程提供合格的力学人才;如何在材料力学教学中充分调动学生的主动性和积极性;在目前有限的课时下，如何对旧有材料力学课程体系进行合并、筛选等工作已经成为教学改革工作不可回避的事实。CDIO工程教育理念提倡在实践中学习，在学习中实践，这为该问题的解决提供了一种思路。

　　1CDIO工程教育模式

　　CDIO模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO模式强调与社会大环境相协调的综合的创新能力，同时更关注工程实践，加强培养学生的实践能力，因此CDIO工程教育模式是提高大学生的创新和动手能力、推进产学研结合、加强实践教学环节以及加强学生参与交流与合作能力的有效途径。

　　2基于CDIO模式的材料力学教学大纲设计

　　CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。材料力学课程既包括专业知识学习，又强调应用能力的提升，根据这一教学目标设计的教学大纲如表1所示。

　　3改革方案设计

　　3.1教学内容的改革

　　对于传统教学中的基本概念、原理和方法，我们在教学中应该重视，可为了拓宽学生的视野和运用力学知识建模的能力，我们又应该对教学内容优化。随着科学技术的发展，新的理论、新的学科、新的计算工具和计算方法、新的试验方法不断涌现，在教学内容中适当增加这方面的介绍和练习，可以拓宽和增强学生系统解决实际工程的能力。此外，学生普遍对繁琐的理论推导缺乏热情，因此有必要在教学中加入实习环节或模型演示环节，实现教学与实践的结合，从而提高学生对力学课程的兴趣。

　　3.2教学方法和教学手段的改革

　　如何调动学生的主动思考，如何加强学生独立解决问题的能力，如何实现“在实践中学习，在学习中实践”?显然单纯的课堂教学很难实现这些目的。首先，材料力学应把课堂教学与案例教学或现场教学结合起来，并配合一定形式的课堂讨论。这样学生就能比较生动地、直观地去学习基本理论，并且可以明确学习的目的性。例如：弯曲问题可以在施工现场结合梁的配筋布设讲解;组合变形可以在实验室用模具演示教学等等。另一方面，CDIO教育理念重视个人能力及技能的同时，强调团队协作与交流，因此可以在教学过程中开展分组专项研讨。专项研讨任务以小组为单位，每组3~5人，让学生到施工现场进行调研，结合工程实际确定材料力学研讨主题，然后针对工程实际问题建立力学模型，通过小组探讨解决工程问题，从而锻炼学生收集信息、主动获取新的知识、解决问题和创新的能力。再一方面，还可以在教学过程中开展自主实验设计，推动学生自主学习能力。在教学手段上也应结合新技术、新方法的发展，在传统的板书基础上，融入PPT、Flash动画、仿真数值模拟等教学手段。一方面加强学生对传统力学知识的理解，另一方面，新的教学手段可以丰富教学内容，贴近工程实践，拓宽学生的视野。例如：PPT相对于板书，可以发挥信息量大的优点，让学生在有限时间内完成更多的课上练习;Flash动画可以在课堂上展现一些实验现象或者工程实际现象，这有助于学生对抽象力学概念的理解等等。

　　4课程评价体系改革

　　课程的考核评价体系和考核方法主导着学生的学习动力和方向，其改革必须匹配材料力学课程的CDIO教学大纲，起到引导学生有意识开展专业能力锻炼的目的。材料力学课程成绩包括三部分：书面理论考试、汇报答辩、实验报告，权重为0.4、0.4、0.2。书面理论考试主要以基本概念、基本理论、基本技能为主。汇报答辩要求学生对小组研讨专项做成PPT，图文并茂的在讲台上向老师和同学做报告，并回答老师和同学对改组项目提出的问题，考核重点在：调研的充分性、CDIO综合能力的展现性、技术和理论的结合度、团队的协作能力等方面。实验报告要体现自主实验设计的选题调研、方案设计、实物开发和交流评比等环节。

　　5结束语

　　基于CDIO的材料力学教学模式着手改革课程体系和教学模式、创新教学方法和教学手段、调整教学考核体系，从而调动学生的主动思考动力、培养学生的团队协作和交流能力、加强学生独立解决问题的能力，让学生“在实践中学习，在学习中实践”。

工程力学论文3

　　土木工程是指除房屋建筑以外，为新建、改建或扩建各类工程的建筑物、构筑物和相关配套设施等所进行的勘察、规划、设计、施工、安装和维护等各项技术工作及其完成的工程实体。下面我们通过论文来了解一下土木工程力学吧。

　　摘 要：在工程施工过程中，土方开挖作为其中十分重要的一道工序，其开挖方式较多。通常会根据具体的工程情况来采取人力、机械、爆破或是水力等开挖手段。土方开挖是一项较为复杂而且综合性较强的工程。当在软土地区进行土方开挖时，还存在较大的风险，极易导致事故发生。所以在工程土方开挖施工中，不仅需要确保开挖的合理性，同时还要做好降排水处理措施，选择科学合理的开挖方案，从而确保土方开挖工作的顺利进行。

　　关键词：工程；土方开挖；施工准备；施工程序；技术方案

　　针对某一具体拆迁场地进行土方开挖施工，该施工用地与建筑距离较远，施工具有较大的灵活性，但工期较紧，而且土方量较大。因此在具体土方开挖施工中采用机械和人工结合的作业方式有利于土方开挖的顺利完成。由于土方开挖施工过程中会受到气候、水文、地质及地下障碍等多种因素的影响，所以需要在施工前对施工现场进行深入的调查，制定切实可行的施工方案，确保土方开挖施工的顺利进行。

　　一、土方开挖的施工准备

　　由于该项工程施工场地较为开阔，利用机械施工不仅可以确保施工速度的加快，而且还能够在施工过程中确保调度的灵活性，有利于挖掘机和装载机工作效率的充分发挥。在施工前需要对进场机械和车辆进行严格的检修，检修工作由专业人员进行。在土方开挖过程中需要与支护施工进行有效的配合，这就需要在开挖过程中开挖深度和平整度要能够与支护施工的要求相符合。设置运输通道时需要确保支护施工的便利性。在正式开挖前需要对施工现场及周边地下管线情况进行仔细勘察，与各管线相关单位做好协调工作，然后才能进行土方开挖施工。

　　二、土方开挖的施工程序

　　在土方开挖施工中其主要包括土方挖运、破除障碍、挖马道和死角、人工修边坡、挖基础土石方至设计基坑底标高等内容。在本项土方工程中，采用分步和接力开挖方法来进行分层开挖。在土方开挖过程中，由于靠近坑壁一侧需要做好支护工作，所以需要边开挖边进行支护，确保施工的安全。在支护施工中，对于网喷支护部分需要一次性完成，在开挖完成后立即进行修坡、挂网并进行混凝土喷射。但对于钻孔式锚杆支护部分则需要在施工中进行分段分层进行，每层开挖深度以2米为宜，在开挖过程中可以利用施工机械来适当调整开挖深度。

　　三、土方开挖的交通组织

　　土方开挖施工中需要确保土方运输车辆的通畅性和安全性。在对交通道路进行设计时，不仅需要考虑施工周边的道路交通状况和场地内的情况，同时还要对周边居民的出行进行充分考虑。所以在运输车辆进出口、进出路线及车辆数量组织时，需要尽量减小对周边道路交通压力，同时还要尽可能的降低对周边居民出行所带来的干扰，运输过程中要做好防护措施，减少对环境的污染。

　　四、土方开挖施工的技术方案

　　4.1 测量放线

　　基坑土方工程施工前，现场三通一平应经过验收达到进场要求。由测量人员按照基坑开挖平面图放出灰线，再对轴线、水准点及灰线进行复核无误后，顺着灰线出土。基坑开挖应按照已经放好的开挖线分段、分层开挖。

　　4.2 分层开挖

　　本土方工程分为两级基坑，开挖深度分别为-6.0m、-12.0m，基坑挖土量较大，开挖方式采用分层机械开挖，人工修边捡底，分层开挖深度为2m～3m，遇较不良土层时，视情况调整开挖分层厚度。

　　4.3 大型工程开挖的施工方案

　　（1）出入口设置。考虑场外交通及运土车辆进出场地方便，出入口场地需要做硬化处理，并配备专用冲洗设施和沉淀池，由专人负责对进出车辆及街道进行保洁，设置移动式岗亭。

　　（2）马道设置。马道长约60m，宽8.0m左右，坡度1∶5，马道横坡1：0.65，路面采用40cm厚砂夹石碾压密实、平整。同时马道外侧应设置防护围挡，及警示标志。

　　（3）挖掘机开挖顺序。根据工程量及工期等要求，在确定挖掘机的数量，土方开挖时需要配备1台挖掘机备用，同时在场地允许的情况下可以投入施工。为配合挖掘机转运土方，要配备相应的渣土专用运输车。

　　4.4 土方开挖的施工技术要点

　　（1）基坑边5m范围内每层开挖深度为2m～3m，若基坑挖好后不能及时进行下一道工序，可在基底标高以上预留150mm～200mm一层土不挖，待下一工序开始前再挖。最后一层应在基底标高以上预留30cm左右用人工清理，其厚度应根据施工机械的性能决定，严禁扰动基底土。

　　（2）机械开挖时，应控制好虚土厚度，基坑开挖边坡开挖符合设计要求及有关规定。在施工过程中，要注意经常检查坑壁的稳定情况。开挖过程中，要注意经常检查，若遇到淤泥、流沙等软弱层时，必须及时请设计、监理及有关人员到现场解决，以确保坑壁安全。

　　（3）在对基坑开挖过程中，当每挖到2m～3m左右时，则需要进行一次修边。在修边时需要对坑壁进行削平，这时则需要利用拉线的方式进行检查，及时对出现的偏差进行校正。通常情况下允许小范围的偏差存在，但所挖的基坑不允许存在欠挖的情况，即所开挖基坑的长度和宽度都需要等于或是大于设计要求的长度和宽度。对于基坑的底部，在开挖过程中则需要根据土质和施工要求对工作面进行适当的增加，同时排水设施和支挡结构的宽度也可适当增加。

　　（4）在基坑土方开挖施工过程中，土方开挖工作应确保施工的连续性，在开挖过程中如遇到障碍物时，则可采用人工或是机械的方式对障碍物进行清除，然后继续进行开挖，确保开挖工作尽快完成。对于开挖过程中遇有地下文物情况时，则需要立即停止挖掘工作，并将具体情况进行上报。

　　（5）在开挖到坑底时，当达到设计标高时，则需要进行找平作业，避免出现超打挖的情况。对于挖好的基坑，需要确保基底的干燥性，使其基底土保持原状，避免在施工中对底面地基土地带来扰动。

　　五、结语

　　为了更好的提高工程土方施工的质量，确保土方施工的安全，则需要在土方施工过程中严格按照设计及实际规范要求，科学、合理的进行土方开挖，尽量避免了在施工中可能出现的安全隐患，保证工程中的土方开挖以及基坑施工的安全和质量。

　　参考文献：

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