钱学森编:《物理力学讲义》,科学出版社,北京,1962。
物质的性质及其随状态参量变化规律的知识,无论对科学研究还是工程应用都极为重要,力学本身的发展就一直离不开物性和对物性的研究。
近代工程技术和尖端科学技术迅猛发展,特别需要深入研究各种宏观状态下物体内部原子、分子所处的微观状态和相互作用过程,从而认识宏观状态参量扩大后物体的宏观性质和变化规律。因此,物理力学的建立和发展,不但可直接为工程技术提供所需介质和材科的物性,也将为力学和其他学科的发展创造条件。
物理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,物理力学主要借助统计力学的方法。
物理力学对非平衡现象的研究包括四个方面:一是趋向于平衡的过程,如各种化学反应和弛豫现象的研究;二是偏离平衡状态较小的、稳定的非平衡过程,如物质的扩散、热传导、粘性以及热辐射等的研究;三是远离于衡态的问题,如开放系统中所遇到的各种能量耗散过程的研究;四是平衡和非平衡状态下所发生的突变过程,如相变等。解决这些问题要借助于非平衡统计力学和不可逆过程热力学理论。
物理力学的研究工作,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。
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物理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。它们是:①注重机理分析:物理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。②注重运算手段:能直接利用物理力学的成果,而不满足于问题的原则解决,要求作彻底的数值计算。因此,物理力学的研究力求采用高效率的运算方法和现代化的电子运算工具。③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,而物理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,这也是物理力学建立的主导思想和根本目的。
虽然物理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。物理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。
物理力学作为力学的一个分支,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。物理力学产生的背景是:①出现了极端条件下的工程技术问题,所涉及的温度可高达几千开到几百万开,压力达几万到几百万大气压(1大气压等于101 325帕),应变率达106~108秒-1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。②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。③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。④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,促使了物理力学的建立。物理力学之所以出现,一方面是迫切要求能有一种有效的手段,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。
广州美术学院建筑学专业阅读参考书目 1, 书 名:外国近现代建筑史 (第二版 ) 作者:罗小未 出版社:中国建筑工业出版社 本书为普通高等教育土建学科“十五”规划教材。本教材对 1982 年 第一版《外国近现代建筑史》一书进行了全面地修订和重新编写 , 大 大地补充和增加了新的内容 , 并尽可能地反映了国外自 18 世纪中叶 工业革命至今两百余年来的建筑文化发展概况 ,以适应新暑期的教学 需要。具体内容体现在以下六个方面 :一、 18 世纪下半叶至 19 世纪 下半叶欧洲与欧洲与美国的建筑 ;二、 19 世纪下半叶至 20 世纪初对 新建筑的探求 ; 三、新建筑运动的高潮—现代建筑派及其代表人物 ; 四、第二次世界大战后的城市建设与建筑活动 ;五、战后 40~70年代的建筑思想—现代建筑 派的普及与发展 ;六、现代主义之后的建筑思潮等。 2, 书 名:现代建筑——一部批评的历史 著 者:(
2003级建筑学专业教学资料 参考书目、文献及网站 —1— 参考书目、文献及网站 参考书目 建筑表现训练类 1.钟训正编著. 《建筑画环境表现与技法》 (第二版 ).北京:中国建筑工业出版社 (以钢笔画表现为主,由浅入深,有多样风格。其中的建筑有很多为作者设计并表现,可体 会设计与钢笔画表现之间的关系。 ) 2.高雷编著.《建筑配景画图集》 .南京:东南大学出版社, 1999 (以钢笔配景为主,可帮助初学者熟悉基本的配景画法,如车、人、植物等 ) 3.<美>迈克 ·林著,司小虎译 .《美国建筑画》 .北京:中国建筑工业出版社, 1990 (以钢笔草图和马克笔草图为主, 强调对各种绘画工具和材料的尝试, 种类多样。该书的一 大特点是关注徒手草图与设计表达之间的关系, 可帮助读者切实领会如何通过草图一步步接 近设计。) 4.程世丹编著 .《现代世界百名建筑师》 .天津大学出版
【学员问题】岩体的物理力学参数的取值?
【解答】l)岩体的密度、单轴抗压强度、抗拉强度、点荷载强度、波速等物理力学参数可采用测试成果的算术平均值作为标准值。
2)岩体变形参数取原位试验成果的算术平均值作为标准值。
3)软岩容许承载力宜根据原位载荷试验或三轴压缩试验成果,按极限承载力的1/3和比例极限的小值取值。对坚硬岩体,可根据岩体裂隙发育程度,按岩石饱和单轴抗压强度的1/20~1/5取值。
4)混凝土坝基础底面与基岩间抗剪断强度参数按峰值强度参数的平均值取值,抗剪强度参数按残余强度参数与比例极限强度参数的小值取值。
5)岩体抗剪断强度参数按峰值强度平均值取值。对于呈脆性破坏岩体,抗剪强度参数按残余强度与比例极限强度参数的小值取值;对于呈塑性破坏岩体,抗剪强度参数按屈服强度与长期强度的小值取值。
6)当试验资料不足时,可根据地质条件以及类似工程的试验成果提出地质建议值。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
【学员问题】滑坡物理力学的试验?
【解答】1、滑坡物理力学试验应提供基本指标,包括:天然重度和饱和容重、密度、土石比、孔隙比;天然含水量、饱和含水量;塑限、液限;颗粒成份、矿物成份及微观结构。中型规模以上的滑坡宜进行滑坡体各岩土层的大重度试验。
2、采用竖井、平硐、探槽勘探揭露的滑带应取原状土样进行试验,原状土样尺寸不小于200mm×200mm×200mm,土样不应少于6、件。当采用钻探等无法采取原状土样时,可取保持天然含水量的扰动土样,作重塑土样试验。钻孔中采集土样应使用薄壁取土器,采用静力压入法,土样样品直径不应小于85mm,高度不应小于150mm,所采样品应及时蜡封。
3、岩土体抗剪强度指标标准值取值时应根据滑坡所处变形滑动阶段及含水状态分别选用峰值强度指标、残余强度指标(或两者之间的强度指标)以及天然强度指标、饱和强度指标(或两者之间的强度指标)。
4、当滑带土中粗颗粒含量较高时,其抗剪强度指标宜以现场大剪试验测试值为主,并参考室内试验值确定。综合取值时应将室内快剪试验得出的内摩擦角乘以1.15~1.25、的增大系数。
5、对滑坡体宜分类进行不同岩(土)体的室内常规三轴压缩试验、直剪试验与压缩试验,确定C.φ值,压缩模量及其它强度与变形指标。
6、岩(土)层每项室内物理力学试验不得少于6、组。危害程度一级的中型规模以上的滑坡应对其滑动面(带)进行不少于2、组的原位大型抗剪强度试验。
7、可采用预钻式旁压试验直接测定滑坡堆积体的压缩模量、变形模量、固结特征、孔隙压力、侧压系数、超固结比、承载力。
8、对有易溶或膨胀岩(土)分布的滑坡,应进行不少于3、组的滑带土易溶盐及膨胀性试验。
9、当采用抗滑桩、锚索等依存滑床进行滑坡防治时,应在支挡工程布置部位对滑床基岩不同岩组取样进行常规物理力学试验。钻孔岩芯样样品直径不应小于85mm,高度不应小于150mm.每种岩性的岩样不应少于3、组,每组岩样不应少于3、件。
10、滑坡体大重度试验宜采用容积法,试坑体积不小于500mm×500mm×500mm,试坑体积可用充填标准沙或注水测试。
11、采用竖井、平硐、探坑、探槽勘探揭露的滑带宜进行原位大面积直剪试验,可在天然含水状态,和人工浸水状态下进行剪切。并应对现场开挖及制样过程、滑带形状、滑带土成份、力学性质进行详细测绘描述,并照(摄)像。
12、原位大面积直剪试验剪切面积不宜小于2500`cm^2`.最小边长不宜小于50cm,试体高度不宜低于25cm.、取原状土样进行试验。每组试验试体的数量不宜少于5、个。
13、原位大面积直剪试验的推力方向应与滑体的滑动方向一致,着力点与剪切面的距离,或剪切缝的宽度不宜大于剪切方向试体长度的5%.
14、危害等级为一级且中型规模以上的滑坡应进行滑坡体的注(抽)水试验。按水文地质注水及抽水试验规程进行2、孔分段或全孔注(抽)、水试验,以获得滑坡体渗透系数。注(抽)、水试验一般不得少于2、组。
15、对有滑坡及周围分布煤层、膏盐等富含等侵蚀性强的岩(土)体,应进行不少于3、组地下水及地表水化学简分析及混凝土侵蚀性试验。当无法判定勘查区地表水和地下水的腐蚀性时,也应采集水样进行腐蚀性评价,水样数量3、件。简分析样为500~1000ml,侵蚀性`CO_2`、分析样为250~500ml,作侵蚀性`CO_2`、分析的水样应加2~3g、大理石粉。
16、岩(土)体物理力学试验应符合《原状样取样技术标准》的要求;岩土试验应符合《工程岩体试验方法标准》及《土工试验方法标准》的要求。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
岩石物理力学性质是指岩石对物理条件及力作用的反应。岩石的物理力学性质是研究一切矿山工程稳定的重要依据。岩石的物理性质主要有容重、非均匀性、非连续性。渗透性、吸水性、热胀性、声学性、导电性、光学性及磁性等。岩石的力学性质主要有可变形性、弹性、塑性、流变性、变形模量、弹性模量、粘性系数、粘结力、内摩擦角、单向抗压强度、三向抗压强度、单向抗拉强度、抗剪强度、摩擦强度、残余强度及流变强度等。岩石物理力学性质通过岩石试件室内物理力学实验来确定,或现场岩石物理力学测试测定 。