力学学报

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钱学森潘良儒

钱学森先生是中国近代力学和航天事业的奠基人，也是《力学学报》的首任主编。 53年前，他在《力学学报》创刊号首篇《我们的目标》中倡导的:“我们希望力学学报的出版能更积极地推动我们的力学事业”, 已成为本刊成长和发展的指导思想。在缅怀钱学森先生之际，我们将继续努力提高《力学学报》质量，促进力学工作队伍的成长和力学事业的发展，把本刊办成读者、作者和审者齐心协力、共同耕耘的园地。为更深刻地领会钱学森先生思想, 本期重登了《我们的目标》, 以沉痛悼念《力学学报》首任主编钱学森先生。

2010, 42(1). doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2010-030

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充气结构与流场的耦合求解方法

蒋跃文叶正寅张正科

针对一种充气前缘(inflatable leading edge, ILE)增升技术，建立了其充气结构与流场耦合作用的运动方程. 将方程写成状态空间形式，采用时域推进方法求解. 对使用了变前缘增升技术的NACA63-212翼型进行了充气结构静变形的数值计算，结果表明充气结构的刚度对翼型的气动特性有明显影响. 与原翼型相比，在不考虑充气结构变形时, 该增升技术大约能使翼型的失速迎角增加30{\%}，最大升力系数增加22{\%}；考虑结构变形后增升效果有所降低. 刚度较低的薄膜在前缘吸力峰的作用下会隆起形成鼓包，容易引起流动分离.

2010, 42(1): 1-7. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-386

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近壁湍流统计性质研究

肖红林罗纪生

采用大涡模拟方法，模拟了槽道湍流，得到了不同雷诺数下槽道湍流的结果. 在此基础上，研究了平均速度、雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根的分布；讨论了平均速度的壁面律问题；给出了雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根随雷诺数的变化规律，其中雷诺应力、脉动动能给出了定量公式.

2010, 42(1): 8-14. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-593

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摆动水翼绕流的数值研究

何国毅张星张曙光

鱼类经常采用垂直流向的摆动进行游动, 这种摆动可以用行进波来表示. 应用浸入边界方法模拟了低雷诺数条件下水翼NACA65-010在水中摆动时的流场，并研究了雷诺数对水生动物推进效率的影响. 结果表明：随着雷诺数的增大，推力系数和推进效率增大，而功率系数减小；在Re<20时，推力系数，推进效率和功率系数的变化尤为剧烈. 随雷诺数增加，由于水翼摆动诱导的流场变化也更加复杂，水翼后缘处的涡量场强度逐渐增强. 摆动诱导反卡门涡街产生推力.

2010, 42(1): 15-22. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-570

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具有精确色散性的非线性波浪数学模型

金红邹志利

以完全非线性的自由表面边界条件为基础，以波面升高\eta和自由表面速度势\phi _\eta为待求变量，建立了新的波浪方程．方程在色散性上是完全精确的，非线性近似至三阶．与缓坡方程相比较，两者都具有精确的色散性，但该方程属于非线性模型，可模拟波浪的非线性效应，且适用于不规则波．方程的特点是属于微分-积分方程，对如何处理方程中积分项进行了讨论，并数值模拟了不同周期的线性波和二阶Stokes波，也模拟了波群的非线性演化，以对模型进行验证．

2010, 42(1): 23-34. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-080

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无风条件下马蹄波波面演化特征的实验研究

周亚龙邹志利

在实验室无风条件下对马蹄波进行了实验研究. 得到了L2型的马蹄波，也发现了两种新的类似马蹄波的波型，给出了马蹄波的横向波长和波高参数的几何特征，分析了马蹄波演化的过程中波面时间历程和振幅谱特征，讨论了马蹄波产生的机理和条件.

2010, 42(1): 35-43. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-143

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考虑床面边界层效应的波浪海床相互作用分析

华蕾娜余锡平

在考虑海床表面附近黏性边界层的影响下, 考察了波浪与弹性多孔海床之间的相互作用．波浪场包括势流部分和边界层部分，海床域控制方程由比奥固结理论给出．波浪场和海床域通过交界面处应力连续和速度连续条件进行耦合．在简谐波和小变形的前提下，通过联立求解势流方程、波浪边界层方程和海床准静态比奥固结方程得到了波浪运动及相应的海床动力响应的解析解．通过与以往文献的实验结果进行对比，解析解的合理性得到了验证．通过参数分析讨论了实际问题中需要考虑波浪和海床相互作用机制的海床土质条件，以及流体黏性对波能衰减的影响规律．

2010, 42(1): 44-50. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-227

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无黏流体与固体界面的漏瑞利波

陈晓

漏瑞利波存在于半无限无黏性流体和半无限固体媒质的界面处. 首先推导流固无限各向同性介质界面处漏瑞利波的特征方程和位移及应力的解析计算公式. 然后结合典型结构通过数值计算研究了漏瑞利波特性以及位移和应力在流体和固体中的分布规律. 数值计算结果表明漏瑞利波的相速度和衰减随流固密度比的增大而增大, 在流固界面上法向位移连续而切向位移不连续. 流固密度比对固体媒质中沿垂直于漏瑞利波的传播方向的位移、正应力和剪应力有比较大的影响，而对沿漏瑞利波的传播方向的正应力几乎没影响. 为利用漏瑞利波的无损检测与评价提供了理论基础.

2010, 42(1): 51-55. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2007-563

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软化材料厚壁筒的解析解及其稳定性分析

殷有泉陈朝伟

将弹塑性材料的应力应变全过程曲线简化为三线性模型(弹性-线性软化-残余理想塑性), 并假设材料服从Tresca屈服准则和关联流动法则，推导出受内压厚壁筒的解析解. 在这个解析解的基础上，讨论了厚壁筒的平衡稳定性问题，内压达到临界载荷时，厚壁筒丧失稳定性，其临界载荷就是软化塑性材料厚壁筒的承载能力.

2010, 42(1): 56-64. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-440

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广义黏弹组合模型的等效性及其基本性质

黄小华冯夏庭陈炳瑞

对广义黏弹组合模型的等效性及其基本性质进行了研究，结果表明：广义Maxwell模型由于并联结构，其蠕变柔量很难得到. 但提出了求解广义Maxwell模型蠕变柔量的方法，给出了其具体表达式，且在此基础上证明了广义Maxwell模型与Kelvin链的等效性，建立了这两个模型物理参数间的转换关系式. 证明了广义黏弹组合模型的一个基本性质：当将模型的松弛时间谱和延迟时间谱由大到小顺序排列时，松弛时间与延迟时间互不相等，且相互交织，两相邻松弛时间中间有且仅有一个延迟时间，同时，两相邻延迟时间中间有且仅有一个松弛时间；当两者同阶相比时，延迟时间总是大于松弛时间. 这一基本性质明确了使用广义黏弹组合模型来描述现实中某种特定材料的黏弹性行为时，该材料必须具备的基本条件，因此，它可作为这类流变模型在工程应用中的一个实用判据. Wiechert模型和广义中村模型、广义Jeffreys模型和广义N-K模型、Maxwell链和广义Kelvin模型之间的等效性可作为特例.最后，实例验证了所提出的求解广义黏弹组合模型蠕变柔量方法及其基本性质.

2010, 42(1): 65-73. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-128

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不连续温度场问题的间断Galerkin方法

刘冬欢郑小平刘应华

针对不连续温度场问题建立了一种间断Galerkin有限元方法，该方法的主要特点是允许插值函数在单元边界上存在跳变. 在建立有限元方程时，通过在单元边界上引入数值通量项和稳定性项来处理间断效应，并且数值通量可以直接由接触热阻的定义式导出. 数值算例表明该方法可以很方便且准确地捕捉到结构内部由于接触热阻而引起的温度跳变，同时在局部高梯度温度场的模拟方面也比常规连续Galerkin有限元方法效率明显要高. 该方法也为研究由接触热阻引起的温度场与应力场之间的耦合问题提供了一种新的数值模拟手段.

2010, 42(1): 74-82. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2009-003

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基于面积坐标与B网方法的四边形样条单元

陈娟李崇君陈万吉

传统等参元方法中, S型等参元完备阶较低,对网格畸变敏感, L型等参元具有高阶完备性但需要使用内部节点. 另外,由于引入等参变换, 采用数值积分可能导致总刚度矩阵出现奇异性.利用三角形面积坐标与B网方法建立了一类平面四边形的样条单元函数,它们的特点是满足协调条件, 克服网格畸变敏感性.其中8节点和12节点单元分别为2次和3次样条函数,对直角坐标分别具有二阶和三阶完备性, 高于相同节点的S型等参元.通过算例测试了这些样条单元, 并与等参元和其它四边形单元比较,数值结果显示了它们的高精度和有效性.

2010, 42(1): 83-92. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-501

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土剪胀性的应力路径相关规律及其模拟

罗汀高智伟万征姚仰平

建立能够反映土的变形和强度特性应力路径依存性的本构模型, 首先需要解决土剪胀规律的应力路径依存性问题. 对黏土和砂土剪胀性的应力路径依存性做了系统的分析和比较，模型预测与试验结果的比较表明: 剑桥模型和统一硬化模型在描述土的这一特性方面都有一定缺陷; 采用部分塑性体应变与塑性剪应变耦合的思路建立的渐近状态模型能够较好地反映土剪胀性的应力路径依存性.

2010, 42(1): 93-101. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-484

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前交叉韧带损伤的继发性生物力学影响

姚杰樊瑜波张明李德玉宫赫

前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤往往会导致半月板及周边韧带的继发性损伤. 由于离体实验和临床研究的局限性，损伤的机理仍未得到清晰的认识. 基于核磁共振断层扫面图像重建了一个比较完整和精确的膝关节三维有限元模型. 采用文献报道的解剖测量数据对关节的解剖尺寸进行了检验，证明模型在几何上比较准确. 并且对文献报道的膝关节实验作了模拟，得出的计算结果与实验比较吻合，证明模型能够在一定程度上再现膝关节真实的运动情况. 然后利用该模型对ACL损伤前后的膝关节进行模拟，分别在屈膝0$^\circ$和30$^\circ$的姿态下对胫骨施加前后方向和竖直方向的载荷. 结果表明, ACL的损伤改变了关节组织上的应力分布：内侧半月板后段的应力显著增加；外侧半月板、后交叉韧带以及侧副韧带上的应力改变程度则取决于载荷的类型和屈膝的角度. 该研究有助于认识ACL损伤之后周边组织的继发性损伤现象，并对容易诱发损伤的高危动作进行分析和预防，对研究ACL的损伤和治疗具有重要的意义.

2010, 42(1): 102-108. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-526

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悬浮振子对中耳声传播特性影响的数值研究

刘后广塔娜饶柱石

为研究悬浮式中耳植入式助听装置中悬浮振子对中耳声传播特性的一些影响，建立了包括绑定悬浮振子的中耳有限元模型. 该模型基于一无任何听力损伤病史的成年志愿者的左耳，利用CT扫描和逆向成型技术建成. 模型的可靠性通过鼓膜及镫骨底板的位移计算结果与国外文献实验测得数据进行对比加以验证. 研究结果表明:悬浮振子的绑定会显著恶化中耳的高频传输特性；振子输出8.9\times10^5N的激振力才能激起100dB声压所对应的激振效果；振子在砧骨长突上的绑定位置离砧镫关节越近，高频段激振效果越好.

2010, 42(1): 109-114. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-519

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结构非线性振动智能控制试验与分析

李芦钰宋钢兵欧进萍

在结构动力学与控制领域中，试验验证对于理论与数值研究是非常重要的. 但是，目前的模型试验大部分都只考虑结构的线性行为，所以考虑结构非线性振动的试验模型成为一个研究热点. 采用磁流变旋转阻尼器来模拟结构中的塑性铰，并通过调整输入到此旋转阻尼器中的电压来实现不同的非线性行为，然后在不同的非线性行为下验证了动态神经网络观测器和自适应模糊滑模控制算法的有效性. 试验结果表明建立的结构非线性试验模型可以在试验完成后不需要任何代价而恢复到初始状态，并且能够实现不同的非线性行为，同时采用的智能控制算法对结构非线性振动也有较好的控制作用.

2010, 42(1): 115-121. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-355

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理想气体一维非定常流的一种自相似运动的存在条件

赖小明卞保民杨玲贺安之

流体力学自相似运动的外延判据不太完备，对微分方程组做无量纲化处理后，得到以空间相对坐标\xi和距离$r$为自变量的理想气体一维自相似运动微分方程的基本物理特征量解函数，它们具有Y(\xi ,r ) = y ( \xi )r^{C_Y }的形式，即对于确定的\xi, 特征量函数Y ( \xi ,r )具有空间标度不变性. 这种标度不变性是理想气体一维不定常流自相似运动的存在条件.

2010, 42(1): 122-126. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-576

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一种新的长输管道泄漏点定位方法

李俊花刘文白崔莉孙昭晨

将压力梯度法与逆瞬态法结合，提出了适合长输管道的泄漏点定位方法. 该方法将泄漏点前后的摩阻系数以及泄漏流量系数看作优化控制变量、水击方程的数值计算结果与测量值之差的绝对值作为控制目标，利用遗传算法优选泄漏点前后的摩阻系数，与压力梯度法结合不断迭代求解泄漏点的位置. 通过输水管道的泄漏实验得到该方法漏点定位的平均误差为4%左右.

2010, 42(1): 127-131. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-222

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缝合复合材料层合板拉伸疲劳损伤及其机理

程小全杨琨胡仁伟邹健

对有、无缝合复合材料层合板的拉伸疲劳性能进行了试验研究，考察了0^\circ缝合对复合材料光滑板拉伸疲劳损伤扩展规律的影响. 通过有限元素法分析了有、无缝合复合材料层合板的应力状态分布情况，对缝合复合材料层合板的拉伸疲劳损伤及其扩展机理进行了分析. 研究表明，缝合改变了复合材料层合板拉伸疲劳损伤起始与扩展的机理，针脚附近的面内正应力\sigma_{x}与层间剪应力的集中对层合板拉伸疲劳损伤的发生与扩展有着重要的作用，自由边界处的层间集中应力对缝合板的疲劳性能也有影响. 自由边界处的层间集中应力是导致无缝合层合板疲劳损伤及其扩展的主要原因.

2010, 42(1): 132-137. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2009-028

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关于两种二阶应变梯度理论

赵杰陈万吉冀宾

对常见的两种应变梯度理论进行了深入的理论分析，比较了它们在公式推导、能量表达、物理解释和应用领域方面的差异. 选择钢筋拉拔弹性阶段和超薄悬臂梁受压弯曲两个典型的算例，采用可以通过C^{0\hbox{-}1}分片检验的18自由度应变梯度平面三角形单元和轴对称三角形单元，通过数值计算比较了两种理论在描述细观力学性能方面的差异.

2010, 42(1): 138-145. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2008-517

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Acta Mechanica Sinica 2009年（第25卷）分类目录

2010, 42(1): 146-149. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2009-794

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向审稿者致谢

力学学报编辑部

2009年以来，许多同志为《力学与实践》、《力学学报》和{ Acta Mechanica Sinica} 审阅了大量的稿件，付出了辛勤的劳动.由于他们的工作,使刊物的质量得以提高, 读者、作者与编者也都从中获得教益.三刊编委会在此谨向广大审者致以诚挚的谢意!

2010, 42(1): 150-150. doi: 10.6052/0459-1879-2010-1-2009-795

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2010年第42卷第1期

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