材料力学漫谈感想班级:0113501学号:011310521姓名:陈宇摘要:一.对材料力学的基本认识二.冲击力量的案例分析1.冲击与建筑:世贸大楼的垂直垮塌2.冲击的减弱:跑酷运动的落地缓冲,电梯坠落的自救3.冲击的增强:道路破拆与路基压实三.心得体会材料力学(mechanicsofmaterials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科,是设计工业设施必须掌握的知识。在我四周的材料力学漫谈课中,我初步了解了材料力学的几个研究方向,分别是材料的力学性能,桥梁的弯曲,杆的稳定以及冲击力量,其中最让我感兴趣的当属冲击的力量2001年9月11日早晨,四架美国国内民航航班被劫持,其中两架撞击位于纽约曼哈顿的世界贸易中心。08时46分40秒,美国航空公司11次航班(一架满载燃料的波音767飞机)以大约每小时490英里的速度撞向世界贸易中心北楼,撞击位置为大楼北方94至98层之间。大楼立即失火,而飞机上的燃料倾倒进大楼,更加剧火势,整幢大楼结构遭到毁坏。被撞击楼层以下的人员开始疏散。但所有的3道楼梯都被撞坏,因此被撞击楼层以上的人员无法逃离。09时02分54秒,美国联合航空175次航班(另一架满载燃油的波音767飞机)以大约每小时590英里的时速入世界贸易中心南楼78至84层处,并引起巨大爆炸。飞机的部分残骸从大楼东侧与北侧穿出。但还有1个楼梯间完好无损,因此少数在撞击点以上的人员仍可生还。纽约世界贸易中心的两幢110层摩天大楼在遭到攻击后相继倒塌,除此之外,世贸中心附近5幢建筑物也受震而坍塌损毁。在此我并不是想重读新闻,这次事件中最吸引我的是大楼的倒塌方式及其中的力学原理。南楼被飞机以590英里的时速撞在了78-84层,北楼被飞机以490英里的时速撞在了94-98层,北楼先被撞,但却在南楼之后垮塌,撞北楼的飞机撞击楼层比南楼高,按照中学物理,它的力臂更长,对楼房的冲击应当更大,北楼应当先倒塌,但事实却相反。现在有了材料力学基础知识,可以知道冲击力的考虑已经远不止力矩平衡那么简单,冲击力的大小与静位移,速度,高度都有关,在这个事件中,撞南楼的飞机撞击楼层低,从而导致位移小,而其又较大,导致南楼所受冲击力比北楼更大,从而先垮塌,至于垂直垮塌的原因,则是因为飞机携带的燃油燃烧产生高温,使钢筋软化甚至融化。冲击所涉及的不仅有建筑,还有体育运动,其中以撑杆跳高与跑酷最为典型。撑竿跳高,田径运动项目一种。运动员借助竿子支撑和弹力,以悬垂、摆体和举腿、引体等竿上动作使身体越过一定高度。撑竿跳高是一项技术复杂的田径运动项目。撑杆跳高的落地点上会铺上很厚的垫子,符合常识,撑杆跳能跳到五六米,若是直接落地没有任何防护后果不堪设想,这个垫子也有要求,不会是像一般跳高的垫子那样硬,而是像消防救生用的垫子那样非常蓬松,按照常识很容易理解,但若要找一个力学解释呢?从上面说的可以联想到,冲击力的大小是与形变量有关的,垫子越软,形变就越大,冲击力自然就会变小,从而保护了下坠的人。还有一种运动也不得不提,那就是跑酷,跑酷亦称作“城市疾走”或Parkour。它诞生于80年代的法国,“Parkour”一词来自法文的“parcourir”,直译就是“到处跑”,此外它还含有“超越障碍训练场”的意思。Parkour把整个城市当作一个大训练场,一切围墙、屋顶都成为可以攀爬、穿越的对象,特别是废弃的房屋这项街头疾走极限运动,非常具有观赏性,但同时也伴随着巨大的危险,当跑酷者从高处跳下,他们没有任何防护,只能靠自己的身体动作来尽量减少冲击,可以看到他们落地时并不是双脚紧绷直立落地,而是双腿弯曲,这同样是为了增加形变从而减少冲击,而且在落地之后,他们并没有直接做其他动作,而是伴随着前滚翻或侧翻的动作,这又有什么道理呢?与此类似的还有飞机的着陆,很明显飞机着陆时会有很大的冲击,靠着地的轮子根本无法承受,但飞机却能够安全降落,这其中的奥秘便是继续运动,跑酷着地与飞机着陆一样,都不会立即停下,而是保持着较大速度继续运动,本身的机械能只有很少一部分转化为冲击能量,这样即使无法改变影响冲击力的要素,依然能减小冲击。减小冲击的作用巨大,汽车的前保险杠与发动机之间有一段间隔,为的就是在发生车祸时保险杠有足够空间进行形变,从而减小冲击,保护车内人员。当遭遇电梯事故,电梯下坠,按照减小冲击的方法,我们应该屈腿站立,紧贴内壁,而不能直立或蹲下,更不能指望通过跳跃来减小相对速度,了解这些冲击常识,将来面对意外我们便能多一分希望。冲击并不只能造成伤害,冲击照样也能成为日常生活的助力,因此,我们不仅需要减少冲击,现实应用中我们也会想方设法增大冲击。现在的城市中不断在进行道路改造与延伸,拆除旧路面所用的破碎锤,它工作主要便是靠坚硬的钻头撬开路面,它的钻头必定会坚硬且较尖锐,这是为了减少静位移,钻头下坠频率较高,是在提高速度,钻头离地,是为提高高度,可谓是想尽办法提高冲击力。而构建新路必定会涉及路基的压实,从前的压路机大多都是振动式的,就像建筑工地里的小型打夯机,而现在普遍采用的冲击式压路机,多是三角形或五边形的滚轮,棱角处下落产生的冲击来压实路基,提高了高度,使效率大大提升,安全性也大大增强,实践证明,这种冲击式压路机十分优越,每小时压实的基础可高达20000平方米,平均工作速度为每小时10~15千米,压实影响深度可高达5米,有效压实深度1米,每次填方厚度为800~1200毫米,工程效益是其它设备的十倍。可见增加冲击在现实生活中同样有巨大作用。通过学习材料力学,我了解到力学与我们的现实生活密切相关。从前学习中学物理,虽然其中也涉及一些现实应用,如交流电等,但其注重的受力分析,能量转换,以及过于理想化的运动分析,这些都让我感觉自己所学的离现实非常遥远,似乎即使我将整本书都倒背如流完全吃透,也不过是考试能考个漂亮一点的分数,于实际应用毫无用处,但通过这短短四周的材料力学漫谈课的学习,我的想法改变了,从桥梁建造,到石像雕刻,从大楼减震,到杆件的稳定,从工程,到体育,从效率提高,到安全保证……这些大大小小的事情几乎囊括了社会生活的全部,而他们都离不开力学,就连我们的身体,他所做出的在我们看来再自然不过的动作与行为,其中也都包含了极其复杂的力学原理,是亿万年进化才得出的宝贵经验,我感到从前自己认为物理无用,认为力学无用是多么浅薄的想法。而在物理中,材料力学与现实的关联又十分密切,任何物体受力都会有形变产生的断裂,拉伸,疲劳等等,由此产生的物理问题又极为复杂,甚至无法用理论物理解决,而解决这些复杂问题正是材料力学的任务,这使我更觉材料力学的必要与重要。这几周材料力学漫谈课,不仅让我对材料力学有了初步的认识,更让我学会了在日常生活中寻找力学问题,并试着解释它们,而其中总有我暂时无法理解的问题,这又激励着我不断地学习,思考,不断地充实自己。我想,这短短几周的课程并不能在知识上让我变得如何充实,但在这过程中我所获得的发现与探索的能力必将使我受益终生。