【完整版】過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)

1、主要研究領(lǐng)域有：板殼的非線性力學(xué)、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)彈塑性動(dòng)力學(xué)、 包裝 力學(xué)、結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)、結(jié)構(gòu)減振降噪理論及技術(shù)、結(jié)構(gòu)檢測(cè)加固、巖土力學(xué)與工程、阻尼材 料與振動(dòng)控制、 新型材料動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系、 智能結(jié)構(gòu)與微機(jī)電系統(tǒng)、 壓力容器理論與設(shè)計(jì)、傳 感器靈敏元件理論與設(shè)計(jì)、 結(jié)構(gòu)隨機(jī)非線性振動(dòng)理論與計(jì)算力學(xué)方法、 結(jié)構(gòu)的安全及可靠度 研究、高性能混凝土與新型纖維混凝土、 粘彈性材料本構(gòu)分析、 大跨度橋梁的理論與設(shè)計(jì)等。 其中，在板殼結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用、 包裝力學(xué)、 結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)理論與應(yīng)用等領(lǐng)域形成了明顯的特 色和優(yōu)勢(shì)， 凝聚了一批在國(guó)內(nèi)外有影響的青年學(xué)者， 特別是在板殼非線性微分方程求解、 板

2、 殼的非線性理論與計(jì)算、板殼理論的工程應(yīng)用等三個(gè)方面，優(yōu)勢(shì)突出。一、板殼結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用本方向主要研究?jī)?nèi)容、 特色優(yōu)勢(shì)、 已取得代表性科研成果、 在研代表性項(xiàng)目和可能取得的突 破：板和殼是固體中最常見的物體形式 ,是具有優(yōu)良特性的結(jié)構(gòu)元件，因此板殼結(jié)構(gòu)分析是現(xiàn)代 力學(xué)中特別引人注目的一個(gè)分支 ,幾乎與一切工程設(shè)計(jì)都有關(guān)系 ,尤其對(duì)航天、航空、航海、 機(jī)械、石油、化工、建筑、水利、動(dòng)力、儀表、交通等工程設(shè)計(jì)更具有指導(dǎo)意義。因此,該研究方向的特點(diǎn)就是該方向?qū)W術(shù)帶頭人劉人懷院士近 40 年在板殼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)性創(chuàng) 新研究并將成果應(yīng)用到上述工程領(lǐng)域中。本研究方向的主要從事以下幾方面的研究：1 板殼非

3、線性理論與工程應(yīng)用（1）自 1910 年 von Karman 開創(chuàng)板殼非線性理論研究以來，這一方向的研究成果已為世界 在 20 世紀(jì)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。但在前 50 年，因非線性數(shù)學(xué)緣故，發(fā)展緩慢，因此， 尋求非線性微分方程解法成為關(guān)鍵。 在解析法的精確解法方面， 劉人懷教授提出了修正冪級(jí) 數(shù)方法，成功求解了最高階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)帶有小參數(shù)的非線性微分方程。 在解析法的近似解法方面， 劉人懷教授和葉開沅共同提出了修正迭代法， 成功地求解了一系列板殼非線性微分方程， 其 成果獲廣東省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)（2）結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)波紋板殼、單層板殼、雙金屬旋轉(zhuǎn)扁殼、夾層板殼、復(fù)合材料層合 板殼和網(wǎng)格扁殼等 6

4、類板殼， 進(jìn)行了非線性彎曲、 穩(wěn)定和振動(dòng)問題的研究， 多數(shù)屬國(guó)際先行 探索。前三類板殼主要作為精密儀器儀表和傳感器的心臟彈性元件，研究了 7 種波紋膜片，7 種跳躍膜片和 U 型波紋管 , 其設(shè)計(jì)公式已在我國(guó)主要廠、所使用，結(jié)束了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品依賴外 國(guó)公式加經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的歷史。 系統(tǒng)地研究了復(fù)合材料層合板殼和夾層板殼的非線性問題， 這兩 類板殼的研究為飛行器結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。其成果獲國(guó)務(wù)院僑辦科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 運(yùn)用等效原則， 建立了單、雙層網(wǎng)格扁殼非線性理論，為大型公共建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)、大型儲(chǔ) 油罐新型頂蓋等設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，并獲 2000 年國(guó)家自然科學(xué)基金資助。利用該理論對(duì) 廣州新白云國(guó)際

5、機(jī)埸主航站樓的大跨度鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。 成果復(fù)合材料基本力學(xué) 問題的理論研究 2005 年獲廣東省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)2 板殼線性理論與工程應(yīng)用（1）提出了既簡(jiǎn)單實(shí)用又符合工程設(shè)計(jì)精度要求的厚板殼彎曲理論，成功地應(yīng)用于我國(guó)高 壓換熱器、高壓容器和超高壓容器以及橋梁等的設(shè)計(jì)實(shí)踐。 建立了國(guó)際上第一個(gè)厚管板理論， 用于試制我國(guó)第一臺(tái)大型換熱分離氨組合設(shè)備的高壓管板。 提出厚圓柱殼理論， 挽救了六臺(tái) 報(bào)廢的我國(guó)試制的生產(chǎn)航空煤油的鉑重整裝置。 提出厚球殼理論使我國(guó)大型尿素合成塔試制 成功。提出厚圓柱殼徑向開孔的應(yīng)力分析公式， 指導(dǎo)了我國(guó)最高壓力容器高壓聚乙烯反應(yīng)器 的試制。 提出厚球殼和厚圓柱殼理論

6、， 成功地解決了我國(guó)最大直徑加氫反應(yīng)器的試制。 提出 厚錐殼理論，用于我國(guó)最高鐵路橋墩的設(shè)計(jì)。（2）提出了組合殼的設(shè)計(jì)公式和錐殼的臨界載荷計(jì)算公式，成功地用于我國(guó)最大煉油廠大 型減壓塔的設(shè)計(jì)（3）使用厚板理論對(duì)遼河油田大直經(jīng)擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行力學(xué)分析，為提高石油產(chǎn)量作出貢獻(xiàn)1 彈性理論基本方程1.1 空間問題1.1.1力的概念1.1.2空間問題的平衡方程1.1.3空間問題的幾何方程1.1.4空間問題的物理方程1.2 平面問題1.2.1平面應(yīng)力問題與平面應(yīng)變問題1.2.21.2.3平面問題的三大方程 彈性理論問題的求解方法1.2.4軸對(duì)稱問題2 薄殼理論2.1 基本概念2.1.1 基本術(shù)語2.1.2

7、旋轉(zhuǎn)薄殼變形的基本假設(shè)2.2 回轉(zhuǎn)薄殼的應(yīng)力分析2.2.1 平衡方程2.2.2 幾何方程2.2.3 物理方程2.3 回轉(zhuǎn)薄殼的無力矩理論2.3.1 無力矩理論的一般方程2.3.2 應(yīng)用無力矩理論的條件2.3.3 無力矩理論的應(yīng)用2.4 有力矩理論2.4.1 圓筒殼體的有力矩理論2.4.2 有力矩理論應(yīng)用2.5 邊緣應(yīng)力2.5.1 邊緣應(yīng)力產(chǎn)生的原因2.5.2 變形協(xié)調(diào)方程2.5.3 應(yīng)力計(jì)算2.5.4 邊緣應(yīng)力的應(yīng)用2.5.5 不連續(xù)應(yīng)力的特性及處理方法3 厚壁圓筒的力學(xué)分析3.1 厚壁問題3.2 厚壁圓筒的彈性應(yīng)力分析3.2.1 厚壁圓筒的空間軸對(duì)稱問題3.2.2 承受均勻內(nèi)、外壓厚壁圓筒軸

8、對(duì)稱問題3.3 厚壁圓筒的彈塑性應(yīng)力分析3.3.1 強(qiáng)度理論3.3.2 厚壁圓筒的彈塑性分析4 薄板理論4.1 基本假設(shè)4.2 薄板理論三大方程4.2.1 平衡方程4.2.2 幾何方程4.2.3 物理方程4.2.4 撓度微分方程及其解5 開孔應(yīng)力分析5.1 平板開小孔的應(yīng)力集中問題5.1.1 矩形薄板各周邊受均勻拉力作用5.1.2 矩形薄板各周邊受均勻拉、壓力作用5.1.3 矩形薄板各單邊受均勻拉力作用5.1.4 矩形薄板各兩邊受不同均勻拉力作用5.2 殼體應(yīng)力集中問題5.2.1 球殼開小圓孔5.2.2 圓柱殼開小孔6 外壓容器力學(xué)分析6.1 外壓容器的穩(wěn)定性問題6.1.1 外壓容器的特點(diǎn)6.

9、1.2 失穩(wěn)后的幾何特征6.2 外壓圓筒失穩(wěn)力學(xué)研究6.2.1 外壓圓筒的基本模型6.2.2 外壓圓環(huán)的臨界壓力6.2.3 圓筒的臨界壓力與應(yīng)力7 臥式容器力學(xué)分析7.1 臥式容器支撐問題7.2 載荷分析721 容器筒體受均布載荷Q722 鞍座反力F723 水平力矩7.2.4 封頭質(zhì)量引起的載荷7.3 內(nèi)力分析7.3.1 彎矩 M27.3.2 彎矩 M17.3.3 剪力Q7.4應(yīng)力分析7.4.1 圓筒軸向應(yīng)力7.4.2 切向剪應(yīng)力7.4.3 圓筒周向應(yīng)力8直立設(shè)備力學(xué)分析8.1直立設(shè)備固有周期8.1.1 直立設(shè)備振動(dòng)物理模型8.1.2 直立設(shè)備固有周期8.2直立設(shè)備載荷分析8.2.1 地震載荷

10、8.2.2 風(fēng)載荷8.3直立設(shè)備應(yīng)力分析chuanz力學(xué)自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報(bào)告（1997 ）力學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀ai （川仔）與趨勢(shì)高級(jí)工程師警二2力學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)力學(xué)學(xué)科有許多分支學(xué)科，國(guó)際上并無統(tǒng)一的分法。在我國(guó)大學(xué)的力學(xué)或工程力學(xué)系中，通常都設(shè)一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)三 個(gè)專業(yè)，它們是按研究對(duì)象劃分的。一般力學(xué)研究的對(duì)象是質(zhì)點(diǎn)系、剛體及離散系統(tǒng)，固體力學(xué)和流體力學(xué)分別研究有固體變形和流體流 動(dòng)的力學(xué)問題。除了以上三門力學(xué)分支以外，在一些學(xué)校、許多科研機(jī)構(gòu)里，在我國(guó)歷次學(xué)科規(guī)劃中以及在國(guó)外，還有理性力學(xué)、巖土力 學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、高速氣體動(dòng)力學(xué)、稀薄氣體力學(xué)、水 動(dòng)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、板殼力學(xué)、爆炸力學(xué)、物 理力學(xué)、化學(xué)流體力學(xué)、生物力學(xué)、地震工程力學(xué)、電磁流體力學(xué)、 等離子體動(dòng)力學(xué)、宇宙氣體力學(xué)、微重力流體力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、實(shí)驗(yàn) 力學(xué)等分支學(xué)科。在這份報(bào)告里為敘述方便，我們將力學(xué)歸納為一般 力學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)以及力學(xué)中的交叉學(xué)科四類分支學(xué)科，考 慮到理性力學(xué)研究力學(xué)中帶有共性的基礎(chǔ)