2弹性力学的应用 基本建设 弹性力学在土木工程领域有着广泛的应用。2000年吴有生、李国豪编辑的“力学与工 程”一书中对此有着精彩的描述，可供有兴趣的读者阅读。书中的例子有三峡大坝的整体强 度，发电机组的临界转速，以及上海东方明珠电视塔顶端的晃动控制。饶有趣味的是弹性力 学在西部大开发的四大工程中应用。西气东运工程涉及两个关键问题，其一是沙丘蠕动引起 管道高应力导致的动态断裂，另一是特大储气罐的结构可靠性问题。在青藏铁路工程中，由 于大部分铁路位于海拔5000米以上，永冻土层的力学行为是一个主要问题。这里弹性力学 问题与水一冰混合体界面的毛细流动交织在一起。第三项工程是西电东输，涉及的弹性力学 问题包括高压电线的舞动和发电机组的临界转动问题。第四项工程是建设西部高速公路网， 利用应力波检测手段可以保证路面的质量。 地震 利用弹性力学的知识，土木工程师可以对地震及其对建筑物的作用进行量化。地震波 分为纵波和横波，利用波动理论可以计算出测震中位置和地震的强度。弹性力学还可以用来 研究断层动力学，J.R.Rice在ICTAM2000的开幕式报告上对这一领域做了精彩的综述， 2001年8月期“力学进展”刊登了郭高峰的翻译文章。大部分地震中地震波的传播是亚音 速的，也有少速达到跨音速，如1999年土耳其地震，2001年中国昆仑山的8.1级地震。对 于这类问题的研究促进了跨音速断裂力学的发展。弹性力学在地震预测方面也有重要应用， 如地震有无确定前兆，如果有确定前兆，那么在原理上是否可探测，都是目前弹性力学研究 的课题。几年前发现了和地震相关的缺陷波，它的传播具有弥散特性，这为地震的预测投下 了一道曙光。另外，在抗震方面弹性力学也发挥着巨大作用。例如日本京都的三十三间堂， 地基是层状结构，用来吸收和反射地震波。虽然位于地震多发带，几百年来整个建筑却没有 受到地震影响。当代的主动控制方法为抑制地震危害提供了新的途径。一个闭环系统可以首 先感知到振动的大小和频率，并随之利用致动器的反相位运动来加以遏制。在很大程度上归 功于这一技术，在多地震国家日本现在也可以建造摩天大楼。 航空航天 在航空航天领域也广泛应用了振动控制技术，例如火箭能否成功发射的一个关键问题 在于如何有效控制火箭及其运载的有效载荷的振动。再如振动测试占据了卫星的研制成本和 研制周期的一个重要部分。在天空中，机翼和发动机叶片的颤振是飞机结构的关键问题，并 由此诞生了气动弹性力学。一旦卫星进入太空轨道，重力消失，只剩下弹性作用，太阳能帆 板的颤振决定了太空任务是否可以顺利完成。预警卫星的雷达天线搜索太空时，它的功能的 实现取决于降低结构振动幅度。中国探索太空的FA$T工程的利用了地形地貌，它的一个按 1:10比例的微缩模型建在清华大学工程力学系馆东侧。这项工程的设计要求非常苛刻，其馈 源系统采用柔索结构，跨距500米，然而位置精度要求控制在4毫米误差内。对于这项工程， 多层次的振动控制技术便显得非常关键。2 弹性力学的应用 基本建设 弹性力学在土木工程领域有着广泛的应用。2000 年吴有生、李国豪编辑的“力学与工 程”一书中对此有着精彩的描述，可供有兴趣的读者阅读。书中的例子有三峡大坝的整体强 度，发电机组的临界转速，以及上海东方明珠电视塔顶端的晃动控制。饶有趣味的是弹性力 学在西部大开发的四大工程中应用。西气东运工程涉及两个关键问题，其一是沙丘蠕动引起 管道高应力导致的动态断裂，另一是特大储气罐的结构可靠性问题。在青藏铁路工程中，由 于大部分铁路位于海拔 5000 米以上，永冻土层的力学行为是一个主要问题。这里弹性力学 问题与水－冰混合体界面的毛细流动交织在一起。第三项工程是西电东输，涉及的弹性力学 问题包括高压电线的舞动和发电机组的临界转动问题。第四项工程是建设西部高速公路网， 利用应力波检测手段可以保证路面的质量。 地震 利用弹性力学的知识，土木工程师可以对地震及其对建筑物的作用进行量化。地震波 分为纵波和横波，利用波动理论可以计算出测震中位置和地震的强度。弹性力学还可以用来 研究断层动力学，J. R. Rice 在 ICTAM 2000 的开幕式报告上对这一领域做了精彩的综述， 2001 年 8 月期“力学进展”刊登了郭高峰的翻译文章。大部分地震中地震波的传播是亚音 速的，也有少速达到跨音速，如 1999 年土耳其地震，2001 年中国昆仑山的 8.1 级地震。对 于这类问题的研究促进了跨音速断裂力学的发展。弹性力学在地震预测方面也有重要应用， 如地震有无确定前兆，如果有确定前兆，那么在原理上是否可探测，都是目前弹性力学研究 的课题。几年前发现了和地震相关的缺陷波，它的传播具有弥散特性，这为地震的预测投下 了一道曙光。另外，在抗震方面弹性力学也发挥着巨大作用。例如日本京都的三十三间堂， 地基是层状结构，用来吸收和反射地震波。虽然位于地震多发带，几百年来整个建筑却没有 受到地震影响。当代的主动控制方法为抑制地震危害提供了新的途径。一个闭环系统可以首 先感知到振动的大小和频率，并随之利用致动器的反相位运动来加以遏制。在很大程度上归 功于这一技术，在多地震国家日本现在也可以建造摩天大楼。 航空航天 在航空航天领域也广泛应用了振动控制技术，例如火箭能否成功发射的一个关键问题 在于如何有效控制火箭及其运载的有效载荷的振动。再如振动测试占据了卫星的研制成本和 研制周期的一个重要部分。在天空中，机翼和发动机叶片的颤振是飞机结构的关键问题，并 由此诞生了气动弹性力学。一旦卫星进入太空轨道，重力消失，只剩下弹性作用，太阳能帆 板的颤振决定了太空任务是否可以顺利完成。预警卫星的雷达天线搜索太空时，它的功能的 实现取决于降低结构振动幅度。中国探索太空的 FAST 工程的利用了地形地貌，它的一个按 1:10 比例的微缩模型建在清华大学工程力学系馆东侧。这项工程的设计要求非常苛刻，其馈 源系统采用柔索结构，跨距 500 米，然而位置精度要求控制在 4 毫米误差内。对于这项工程， 多层次的振动控制技术便显得非常关键。 8