基于耐撞性的塑性變形教學改革1)

任毅如 方棋洪

(湖南大學機械與運載工程學院，長沙 410082)

力學在高超音速飛行器、發動機、高鐵、盾構、機器人等工程問題，以及量子糾纏、引力波等科學問題中扮演著舉足輕重的角色[1]。力學所具有的技術科學和工程科學雙重屬性，以及量化和創新雙重特征，決定了其能夠在培養技術創新拔尖人才方面起到基礎性作用[2]。因此，力學教學改革創新對人才培養質量提升至關重要。

傳統的灌輸式抽象概念和繁瑣公式推導的教學模式存在教學模式單一、學生興趣不高等問題，因此如何從問題出發，建立課程內容與實際工程問題的聯系，引導學生逐步認識到概念和公式的意義和重要性，并引導學生開展批判性質疑和探索性研究，激發學生的學習內動力，強化力學基礎理論成為了教學的難點和共識[3-5]。塑性力學是重要的力學基礎課程之一，主要包括塑性扭轉、塑性彎曲、塑性鉸以及殘余應力等內容，主要以介紹概念以及桿件的塑性變形分析為主，均為理想簡化模型的分析，缺乏實際工程問題背景，導致普遍存在學習效果不佳等問題[6-8]。

耐撞性是飛行器、汽車等運載裝備的重要性能之一，直接關系到沖擊碰撞事故中的乘員安全[9-11]。圓管等薄壁吸能結構是保障耐撞性能的重要部件之一。目前，盡管有限元方法在吸能結構分析中被廣泛采用，但是金屬吸能薄壁結構的理論分析方法同樣重要。因此，結合飛行器、汽車等工程背景知識引導學生學習并思考塑性變形相關理論知識將有助于提升學生學習興趣和創新能力。……