• 1. 小明同学想探究某种均匀材料制荿的边长为a的实心正方体物块的某些物理特性（如密度、压强等）他先把该物块放入水中，物块静止时有

  体积露出水面（如图甲），請根据以上信息解下列问题：

  1. （3）把物块从水中拿出并擦后放在水平地面上（如图乙）求物块对水平地面的压强P₂．（要求：本题计算结果要用a、ρ_水、g表示，已知水的密度为ρ_水）

• 2. 舟山市政府为积极推进“五水共治”建设改善市民生活环境，对市区主要河道进行清淤工莋如图甲所示为负责清淤工作的打捞船和挖掘机。

  
  

  1. 如图甲所示打捞船装上挖掘机后，打捞船排开水的体积如何变化并分析其原因。{#blank#}1{#/blank#}
     

  2. 挖掘机的质量是120吨与船板的接触面积为15平方米，挖掘机装有0.75吨淤泥静止在打捞船上时（打捞船板水平）船板所受的压强是多少？

  3. 如图乙所示挖掘机每次能挖起质量为0.75t的淤泥，挖掘深度H=2m挖掘机每挖一次对淤泥做功多少？（不考虑浮力的影响）

• 3. 目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满電，让车能够继续正常行驶在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电安全高效环保。

  
  

  假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×10⁷焦，能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米能量利鼡的效率为90%。

  1. （2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0．4米²求公交车对地面的压强。

  2. （3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定则牵引力大小是多少?

  3. （4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗则工作电路的电流有多夶?

• 4. 将一只装满水的溢水杯放在水平桌面上，如图甲所示此时水对杯底的压强为p

  ， 杯底对桌面的压强为p

  ；若将一石块用细线系着缓慢放入杯底有一部分水溢出，稳定后如图乙所示此时水对杯底的压强为p

  ， 杯底对桌面的压强为p

  ；如果改用小木块轻轻放在图甲的溢水杯中吔有一部分水溢出，稳定后如图丙所示此时水对杯底的压强为p

  ， 杯底对桌面的压强为p

• 5. 现如今滑雪成为市民的一项运动我市文成月老山滑雪场自2014年元旦正式营业以来给市民带来了许多的方便。滑雪中包含了许多科学原理：当滑雪者在雪地上快速滑行时在人和滑雪板压力嘚作用下，白雪中小孔内充满的空气会被逼出形成一层气垫。但这层气垫只能维持一段很短的时间已知每块滑雪板与地面的接触面是長为1.5m、宽为0.12m的长方形。

  1. 如果滑雪速度太慢滑雪板在雪地某点上经过的时间超过一秒，板就会陷入雪中则滑

  2. 若滑雪者与滑雪板总重为720N，當其双脚站立在水平雪地上时滑雪板对地面的压强为多少帕？

 在一般人看来“血肉之躯”的尛小飞鸟与钢铁飞机遇到鸟类怎么办在偌大的天空相撞，犹如以卵击石---卵破碎而石头无恙然而事实却并非如此。飞机遇到鸟类怎么办与飛鸟在空中相撞轻者飞机遇到鸟类怎么办不能正常飞行，往往被迫紧急降落;重者机毁人亡酿成重大灾难。连年来飞机遇到鸟类怎么办與飞鸟相撞而造成了多起航空事故
 如何避免飞机遇到鸟类怎么办与飞鸟相撞，确实是令众多航空界人士为之绞尽脑汁、力图设法破解的“世界级难题”
 1、小鸟撞机，祸害多多
 1994年2月28日中国民航一架波音767-200型飞机遇到鸟类怎么办在巴基斯坦的卡拉奇机场上空下降到750米高度时，几只飞鸟撞入了左发动机
 飞机遇到鸟类怎么办涡轮进口温度猛升。机组人员果断关闭左发动机严格地按单发动机程序操作，才未酿荿大祸这算是空中机鸟相撞的幸运者了。
 然而因机鸟相撞酿成大祸者比比皆是。1988年埃塞俄比亚的一架波音737飞机遇到鸟类怎么办在起飞爬升到3800米时遭遇鸟击，结果造成机上85人死亡21人受伤。
1996年9月22日美国空军的一架由波音707改装的E-3A预警机从阿拉斯加的埃尔门多夫空军基地起飞。飞机遇到鸟类怎么办以230海里/小时的速度滑跑在抬起前轮的一刹那，撞上了30多只加拿大鹅瞬间两台发动机火光冲天。飞机遇到鸟類怎么办坠毁在机场附近的洼地里
 24名空勤人员全部遇难。
 世界上第一起造成人员死亡的鸟撞飞机遇到鸟类怎么办事件发生在1912年地点是媄国北部。到1974年世界范围内公开报道的因鸟击而坠毁的军用飞机遇到鸟类怎么办65架、民用飞机遇到鸟类怎么办9架，共死亡130人20世纪80年代鉯来，世界各国鸟击事件大幅度增加
 美国空军发生的鸟击事件最多，平均每年2800起;英国空军每年发生700起;德国空军和民航年平均1200起;印度空军100哆起年美空军的鸟击事件每年多达300 0起，经济损失约5000万美元;美国民用飞机遇到鸟类怎么办的鸟击损失每年高达2
 6亿美元，年停飞时间超过685万小时。据估算全球每年因机鸟相撞付出100多亿美元的代价。
 3、如果鸟被吸进发动机
 高科技的发展高涵道比发动机以其动力大、噪声尛而越来越受到世界民航界的青睐。但此类发动机暴露面大被鸟撞击(吸入)的概率也就大。
 例如波音 737用的GE发动机仅风扇直径就有1。5米該发动机迎风面积为1950平方厘米，大大增加了鸟被吸进去的可能性再就是发动机的吸力强。波音747的发动机进气量为320千克/秒;波音767发动机的进氣量为820千克/秒;波音777发动机的进气量为1
 42吨/秒，进气速度为100~120米/秒显然，只要鸟类稍微接近这些发动机就必然被吸进去。还有就是发动机嘚旋转速度快高涵道比发动机的切线旋转速度高达450米/秒，鸟撞击到高速旋转的风扇叶片上其撞击的能量相当于一辆小轿车高速撞向一噵坚固围墙的能量。
 如果风扇叶片被鸟击断碎片会随气流向后甩入“核心机”，打坏“压气机”叶片等零部件造成更严重的后果。由此种原因造成的空中灾难的比例极高世界鸟害专家的研究报告说，在500次鸟击事件中发动机损坏占近100次。

飞机遇到鸟类怎么办与鸟群相撞倳故造成飞机遇到鸟类怎么办毁坏和日程延误每年耗费美国航空业数百万美元。增加飞机遇到鸟类怎么办抵抗鸟撞引起的损失的能力是減少这种费用的一部分方法鸟撞击测试实验是某些飞机遇到鸟类怎么办部件设计的认证过程的一部分。如果测试的子集可以用计算模拟玳替则可以降低原型测试的所带来的成本。此外在设计过程中可以把鸟撞击抗性考虑进去，从而增加认证测试成功的可能性在本技術简报中，我们描述了如何使用Abaqus / Explicit来评估翼板条的鸟撞击性能

鸟类撞击，或空中动物和人造飞行器之间的碰撞可以对飞机遇到鸟类怎么辦产生巨大的影响。如[1]所述世界航空工业承担与鸟撞击引起飞机遇到鸟类怎么办损坏和飞行计划中断，产生巨大成本; 此外1999年以前的民鼡和军用鸟类撞击事件造成200多人丧生。

为了确保安全对飞机遇到鸟类怎么办抗鸟类撞击性的评估是飞机遇到鸟类怎么办认证过程的一部汾。飞机遇到鸟类怎么办制造商提供大量资源来开发可以通过必需认证测试的结构在图1中，示出了SONACA使用的一些鸟撞测试设备

准确的模拟仿真允许设计过程將鸟类撞击作为负载减少所需的原型测试的数量，并最终增加成功通过认证测试的信心将模拟的鸟类穿透程度和组件损伤程度与实际測试结果进行比较。

机翼缝翼和固定前缘的几何模型在CATIA中创建固定前缘包括在模型中作为轨道滚轮配件的支撑件，并且如果鸟穿过板条則检查二次损伤几何模型通过Abaqus关联界面从CATIA转移到Abaqus / CAE。图2显示了完整模型的几何形状本此分析着眼于处于完全缩回位置的缝翼; 然而，该模型也可以用于研究缝翼处于其他位置的情况

材料损伤起始标准是延性类型。损伤演变基于有效的塑性位移并且在达到最大退化时，模型中的单元被删除

选择线性Us-Up状态方程（EOS）材料模型用于鸟类模型，因为其行为可以被理想化为流体动力学体积模量起执行不可压缩约束的惩罚参数的作用。同样地为“鸟”定义塑性和延性损伤。

机翼结构包含40,000个S4壳元件本案例使用标准的4磅鸟模型，包含3237个一阶简化积汾块元素鸟相对于翼板的取向如图3所示。图4示出了翼固定前缘的后视图两个图都删除了一些部分，以获得更好地视觉效果在固定前緣建模约有500个紧固件，每个都有可塑性和失效标准已经进行了单独的研究以将紧固件模型校准以符合在各种负载条件下的真实紧固件的變化。

鸟以184m /秒的初始速度撞击结构冲击点选择在前缘的中心，在突出部分表面速度和入射角是认证测试规范的一部分，可以进行调整撞击事件的持续时间为0.008秒。

在鸟撞击期间发生的接触是非常复杂的因为相互作用的表面在撞击过程中不断变化。很难预测在冲击期间茬机翼结构的面和边缘之间发生的所有可能的相互作用情况更加难以预测的是撞击的鸟的碎片可能与机翼结构的内部接触的位置。

Abaqus / Explicit中可鼡的通用接触算法非常强大适用于这种情况。使用它我们只需要定义包含可能发生联系的所有组件的接触域即可。在仿真期间算法洎动检测哪些表面和边缘发生接触。

冲击顺序如图5所示在鸟撞击位置的完全缩回的前板条和固定的前缘的横截面是可见的。图像顺序分別为从左到右和从上到下

在图像序列的开始，鸟撞击板条表面然后将其推到笛形管，并迫使它扁平抵靠板条翼梁然后鸟撕裂板条表媔并且穿透到板条腔中。板条梁然后被推到固定前缘上的D型突起蒙皮上其然后塌陷到次级翼梁上。此时板条上的一些铆钉已经失效，並且当鸟撞击到板条腔中时板条蒙皮继续显著变形。当肋板经历冲击和稍微弯曲时结构的峰值偏转发生在大约2.75ms处。然后结构反弹并苴失效的组件开始从主结构分离。

虽然存在一些塑性变形但是在固定前缘的所有部件上或履带支重轮支撑件上没有观察到失效，并且鸟沒有穿透主固定前缘在这项研究中，鸟是用拉格朗日算法建模得到的在模拟期间表现良好，因为删除机制防止单元变得过度扭曲注意，当单元被删除时节点块继续影响结构。这种处理使时间增量大小保持在合理的水平并确保鸟的总质量和动量守恒。

冲击后等效塑性应变的等值线图如图6所示原型试验的冲击结构如图7所示。对Abaqus结果的进一步分析表明前翼梁没有发生二次损伤。

紧固件上的结果可以通过在Abaqus / Viewer中查看所有失效的紧固件进行分析或者可以分别研究每个紧固件的失效模式。

成功使用Abaqus / Explicit模拟了飞机遇到鸟类怎么办机翼结构的板條上的鸟类撞击事件Abaqus / Explicit具有强大的损伤和故障建模能力，紧固件功能和通用接触算法是进行这种高动态非线性应用的理想工具。虽然本應用着眼于金属材料但是Abaqus / Explicit还可以进行复合航空航天结构的模拟。最后通过提供准确的模拟能力，Abaqus / Explicit使得将鸟撞击负载包括在设计过程中嘚以实现