时间：2022-08-18 14:30:15
序论：在您撰写工程力学时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
英文名称：Engineering Mechanics
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国力学学会
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1000-4750
国内刊号：11-2595/O3
邮发代号：82-862
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1984
期刊收录：
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
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期刊简介
Abstract: In this paper, based on the characteristics of engineering mechanics and combined with teaching practice and experience, some views and perspectives on the engineering mechanics teaching are put forward.
关键词:工程力学;教学方法;积极性
Key words: engineering mechanics;teaching method;initiative
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0245-01
0引言
工程力学是一门专业基础课,在很多专业里都开设,具有很大的实用性。同时,通过对工程力学的学习,有助于提高学生分析问题和解决问题的能力,为今后解决生产实际问题和进一步提高打下良好的基础。但由于工程力学内容多,公式多,让很多学生学起来都非常吃力,下面就结合笔者教学实践,提出下面一些看法。
1剖析课程体系,优化教学内容
工程力学时为80学时,共16周,周时5学时,和本科生相比 ,专科学生的底子比较薄,而且大部分高中时选考的是生物和化学,对物理接触比较少,在大学里力学课程是在第一学年就开设,也就是说这部分学生在大学里几乎没有任何铺垫的情况下就学力学,学生学起来很吃力。另一方面,面对高职教育的培养目标,各高职专科院校纷纷在教学计划中不断削减工程力学课程的课时,而工程力学课程的课时削减但内容不减带来的后果就是为了完成教学任务,教师很难将过多的教学内容安排得下,在教学实施中,只能采用“填鸭”式的教学方法,这种教育方法显然增加了学生接受和消化所学知识的难度,很多学生上课时都感觉是在坐飞机,不知所云。同时也限制了学生独立分析和思考问题的空间。这些对培养学生分析和解决问题的能力是不利的。鉴于此,建议授课教师要根据实际情况,具体问题具体分析,遇到需要高等数学或者大学物理基础的,可适当放慢讲课的速度,稍微补补或复习下高等数学或大学物理的知识,这样在思想上、知识结构上,能缓解学生学习工程力学这门课程的压力;另外,在教学内容和课程体系上,要做到重点突出,难点讲透,把理论与工程上的应用相结合;在教学过程中要强化实践性教学。这样培养出来的学生不仅具有一定的理论基础,还具有较强的实践能力。
2努力提高学生对工程力学的认识和兴趣
工程力学是一门比较枯燥的学科,课堂上我们在讲授理论知识的同时尽可能地使理论与实际相结合,丰富理论的内涵,突出理论的应用价值。这样在某种程度上能够减少枯燥性。特别是开始第一节课的绪论,更要上得活泼生动。在这节课里,主要是介绍工程力学这门课程的性质、目的和任务,我们可以通过形象生动的具体事例配合多媒体演示详细介绍工程力学在现代技术及生产实践中的应用情况,我们还可以通过身边一个简单例子,如要做一个三角支承架(电视架),提问学生如果要做这物品他们会怎么样开始着手?然后逐步通过介绍制作支承架在工程力学中所用到的知识,并阐明哪部分属于静力学的,哪方面是属于材料力学的范畴,这就让学生对这门学科有一定的感性认识。另一方面学于致用也能提高学生对这门课程的学习兴趣。在教学过程中还要尽可能地将工程力学的应用贯穿到每一章节中。如在讲授力的平移定理时,可以告诉学生,打出的乒乓球为什么既会旋转又会向前进,其中所包含的力学知识。
3采用多种教学方法
转变教学观念,改革“填鸭式”的教学方法,牢固树立以学生为中心的思想,正确认识学生为主体,教师为主导的内涵,充分调动学生的学习主动性、积极性,实施启发式、研究式的教学,达到师生互动。“授人于鱼,不如授人于渔”。工程力学很大一个特点是概念多,公式多,定理多,这对于大专院校的学生来说这也是一个难点。鉴于此,在教学上多采用比较法,能达到一个比较好的效果,也能减轻学生一定的负担。下面举两个例子:①力偶对学生来说是一个比较新的概念,怎么样才能让学生更好地掌握呢?力的概念是学生比较熟悉掌握的,如果在力的基础上将力和力偶进行一个鲜明的对比,学生掌握这概念无疑会轻松很多。②材料力学中的四种变形有很多新的概念和公式,学生往往难以分辨和记忆,很容易出现概念和符号不符、公式混淆等现象。为了便于学习和记忆,可以把它们归纳分类,列出表格对比,学生在学习和复习时,可以只记住其中一个变形公式或概念,其它的就进行对比联想,这样就易于调动学生的思维积极性,准确迅速地记忆每个概念和公式的特征。
4建立切合实际的办法评价方式
在评价方面,应该更改以往期末笔试一份试卷定成绩的僵化的评价方式,建立一套有效可行的考核制度,并减轻一次考试定一门课程的份量。①平时成绩占20%,平时的考核包含作业、课堂提问、讨论、报告、实验操作以及阶段性测验等多种形式。每交一次作业,授课教师都有记录,并从中了解学生对知识的了解,对于作业抄袭现象要注意把握和控制,要适当纠正学生的学习态度,对回答课堂提问和积极参与讨论问题给予加分。②期中成绩占30%,工程力学课程内容多,利用期中考试可以对静力学的章节进行一个阶段性的复习和检测,也为后续材料力学的学习作好准备。③期末成绩占50%,期末考试的覆盖性广,难度适当,是对这门课程的一次总结性的考试。
5结语
以上内容只是笔者个人根据自身的教学实际出发,对工程力学教学提出的一些肤浅的看法。只要在工程力学教学的过程中,始终坚持以人为本的原则,帮助学生养成良好的学习习惯,掌握正确的学习方法,调动学生积极性,提高教学效果,为培养既具有创新能力又具备工程实践经验的高素质技术人才打下良好的基础。
参考文献:
[1]史艺农,王奇力,李绍鹏.工程力学[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.
关键词：工程力学；启发式；教学
【中图分类号】G633.7
1目前存在的问题
一部分学生觉得力学概念、规律较为抽象，理论应用繁杂，感觉困惑与乏味，从而产生排斥感。还有些学生愿意认真学习，但常觉得工程力学的理论难以理解透彻，做题时常常不知如何下手，不理解的知识一但累积，便容易丧失了自信，逐渐产生厌学情绪。在目前工程力学授课内容不变，但课时缩减的趋势下，这种情况更加严重。因此，激发学生的学习兴趣，帮助学生掌握力学思维，培养其思考和解决问题的能力，这需要教师不断与学生沟通来改进和提高教学效果。
2.启发式教学为指导思想
启发式教学是在老师的启发引导下，激发学生思考，产生疑问，并主动获取知识的过程，这是一种古老而常新的教育理念。教学是师生之间信息的传递，美国心理学家罗杰斯认为：“成功的教学依赖于一种真诚的理解和信任的师生关系，依赖于一种和谐的安全的课堂气氛。”教师对教学和学生的热爱，注重学生的课堂情绪，会营造轻松、融洽的氛围。在教学的过程中善于设问，激发学生求知欲，抓住时机启发学生思考，解决问题。启发式教学最忌讳刻板，崇尚因人而异，因势利导，相机点拨。因此，教师要有扎实的专业基础和广博的知识，不仅仅局限于书本，或局限于单一的模式，还要结合自己对教材的理解，通过自己的方式和智慧来讲授工程力学。
3.建立力学模型引发学习兴趣
工程力学研究工程实际中的力学问题。简化工程实际建立力学模型，是工程力学学习的第一步， 这也是重要的一步。学生能把力学和生活中看到的、接触到的结构和物体联系起来，工程力学就不再是抽象，而模糊的概念。身边的力学让学生更有兴趣去了解和分析。一般的教材只是在绪论提及力学模型的建立并举一两个例子说明。在授课过程中很多时候都可以先讲力学模型的建立，再讲理论分析，虽然占用些许时间，往往起的效果相当好，可谓磨刀不误砍柴工。
如静力学部分，讲集中力和分布力时，集中力可以看桥面上站着一个人，人对桥的作用力。如果桥面上覆盖着一层雪，那么雪对桥而言就是分布力。虽然只是个简单的概念，通过这样描述就变得具体而轻松，同时学生对分布力的单位也就很自然地理解了。
运动学部分，如果是汽车专业学生，可以选择可以选择缸体、活塞环、曲柄、飞轮组成的机构为研究，简化成力学中的曲柄连杆机构，制作动画视频，把机构运动情况展示出来。学生不仅对力学模型的来源清晰，而且对该机构如何运动产生很浓的兴趣。
教师在教学的过程中可以根据需要穿插建立力学模型的内容，如讲解材料的特性时，教材上通常把材料力学实验中的铸铁和低碳钢作为脆性材料和塑性材料的代表，但这两种材料学生在生活中接触较少，说起来比较抽象。作为补充，可以告诉学生玻璃可以看成脆性材料，橡皮可以看成塑性材料，再描述两种材料的特点就很容易理解。
3 工程实例贯穿，明确应用目标
工程力学主要用于解决工程实际的力学问题，本身就是一个发现问题和解决问题的过程。教师在授课的过程中可以举一些工程实例进行说明，这样教学更有说服力，学生会深刻体会到工程力学是门重要的专业基础课，学习好，能为日后专业课的学习打下良好的基础。
2012年8月24日发生的哈尔滨三环路群力高架桥洪湖路上行匝道倾覆事故，是一件举国关注的事故。于是我们在课堂教学中，建立该桥梁力学模型，分析受力。事故中的桥梁发生了倾覆而不是坍塌，这与桥梁的结构及强度有密切的关系，该桥梁属于独墩桥，三辆货车司机，在121.96米的长梁体范围内同时集中靠右侧行驶，按照倾覆力矩的计算，力臂增大，则力矩增大，导致倾覆。学生对桥梁的受力分析明确了，也有了分析工程实际的思路。专家组事故认定后得出结论是司机超载，我们又进行了课堂讨论。学生明白了为什么设计人员没有责任，设计按规范进行，规范是怎样规定，规范对设计的要求和对工程实际的影响。这样让学生对问题有了更加深入的思考。
抓住时机把工程实际贯穿于教学中，不仅能事半功倍，而且培养学生理论联系实际的能力。
4 培养工程力学的思维方式
多数教材以介绍原理和概念为主，如何把这些知识点转化为学生的能力，使他们将来在遇到工程问题时能有自己的解题思路和方法，是教师努力的方向。在教学过程中教师应授之以渔，培养学生力学思维。下面介绍工程力学几种常用的思维方式。
1）等效性原则，抓住问题本质，用等效原则简化复杂问题。力的平行四边形法则、力线平移定理应用了作用等效原则。动能定理遵循了过程等效原则，静力学的平衡方程可以采用一矩式、二矩式或三矩式，遵循了表述等效的原则。等效原则终贯穿于工程力学。
2）近似计算，在工程力学应用相当广泛。在计算桁架节点位移时，通常可以按结构原有的几何形状和尺寸计算约束反力和内力，并采用切线法代替圆弧法近似地确定节点位移。通过这样的两次近似方法，结果不仅能满足工程的精度要求，分析和计算过程也大为简化。计算挤压应力时，当构件挤压时接触面是半圆柱型表面时，压应力非均匀分布，近似地采用其对应的直径平面作为挤压面，挤压应力在计算挤压面上均匀分布。这些近似计算在工程力学中很常见，其简便和快速计算不仅满足工程实际需要也符合工程中考虑主要因素的要求。
3）逆向思维，突破常规思路，采用非常规的方法解决问题。如工程力学中的达朗贝尔原理把动力学的问题用静力学方法来解决。虚位移原理则是用动力学的方法解决静力学问题。学生通过学习能不断地活跃思维，开拓思路。
4）形象思维，这是工程力学求内力时常常出现的思维方式。比如求桁架内力采用的截面法就是假想截断桁架，将桁架一分为二，要保持原有的状态，截断处用杆件内力来替代。
工程力学思维并不局限与上述几种，同一问题，可以有多种解决思路，教师可以引导学生多思考，不断总结经验。
5教学方法
工程力学课时较少，但内容还是比较多。采用一定的方法帮助学生掌握知识点，对于他们增强信心，提高学习积极性非常必要。
形象记忆法
归纳法
用于记忆解题方法和判断内力的符号有很好的教学效果。用截面法求解杆件内力：将杆件假想地切开，取切开后任一杆段为研究对象，用平衡条件由外力确定内力，可以归纳成一切二取三平衡；又如，弯矩计算，通过平衡方程求解弯矩，可以归纳得到当外力向上时引起正弯矩，反之为负弯矩。这些归纳结果可以帮助学生加强记忆。
3.比较法（对比法）
教学中适当应用上述方法，可以帮助学生提高学习效果。
6结语
工程力学教学过程强调教师与学生的互动，教无定法，教师根据学生的学习情况，不断调整教案，提高教学效果。同时，学生的疑问和思路反过来也能启发教师。以上是工程力学教学中的一点体会，以供探讨。
参考文献
[1] 范钦珊. 工程力学.北京：机械工业出版社，2011
骨骼最基本的功能就是传递力学载荷，发挥支撑及运动功能. 脊柱是人体的中轴骨，是人体的脊梁，是一个具有多个复杂关节连接的系统，其功能发挥依赖于完整的骨性结构和正常的负重力线. 所以，任何创伤、退变、炎症、肿瘤及畸形等疾病所引起的脊柱骨质结构破坏或力线异常，都将会导致其正常生理功能丧失，从而产生相应的临床症状. 脊柱外科手术最根本的目的就是消除病因，重建脊柱稳定和恢复脊柱生理曲度. 随着脊柱重建理念的更新及内固定器械的不断改进，越来越多的工程力学原理和技术也被应用于脊柱外科，用以解决脊柱骨性结构破坏或力学异常所导致脊柱不稳定等方面的问题［1-3］. 因此，脊柱外科与工程力学的结合越来越紧密. 脊柱外科的核心手术技术包括减压、固定和融合三个方面. 每一个过程中都包含着大量的工程力学原理，与脊柱的稳定重建密切相关，尤其在脊柱固定、脊柱融合和椎体强化方面，借鉴了大量的工程学原理，目前已经发展到一个比较成熟的阶段，而脊柱的稳定重建离不开对构成脊柱的椎体、椎间盘和小关节突等结构的再处理.
1椎弓根螺钉固定技术-杠杆原理
1.1椎弓根螺钉固定技术根据“三柱”理论，脊柱可以分为前、中、后三柱，在脊柱的运动过程中，每一柱都承担相应的应力. 由于椎弓根螺钉能够从椎体后方，穿过椎弓根，直达椎体前方，将椎体的前、中、后三柱贯穿固定，获得立体三维空间的稳定，因此，椎弓根螺钉技术较椎板钩、前路钢板等其它固定方式有更强的力学稳定性. 椎弓根螺钉与金属棒及横向连接器的组合，其力学原理类似于建筑工程学中脚手架固定，它可以通过对螺钉施加不同方向的载荷而获得对椎体间撑开、加压及旋转等功能.
1.2椎弓根螺钉固定技术的临床应用椎弓根螺钉技术已经成为脊柱手术中最常用、最重要、最核心的技术，在稳定重建中具有不可缺少、不可替代的作用，是脊柱外科领域划时代的技术. 目前，每年有近20万例脊柱疾病患者在手术中需要使用椎弓根螺钉技术，螺钉年使用量近百万根，并且以每年30％的速度增加. 椎弓根螺钉技术力学优点体现最为突出并在临床上大量应用的就是在椎体滑脱复位和脊柱侧弯矫正的过程中. 治疗方法是通过手术复位，重建脊柱生物力线，恢复正常生理曲度. 手术方案是采用两组椎弓根螺钉或三组椎弓根螺钉进行复位. 表面上，两种方法都是通过螺钉提拉作用，完成椎体复位，但实质上，其应用的工程力学原理各有不同. 两组螺钉固定原理为悬臂梁结构，它是以一个支点对另外一个支点进行提拉，在工程学中最典型的应用是单臂起重机的工作原理；三组螺钉固定原理则是工字梁结构，它是通过两个支点对位于中央的力点进行提拉，工作原理与龙门吊车极为类似. 因此，在椎体严重的滑脱复位过程中，三组螺钉固定方法疗效优于两组螺钉固定方法的力学原理即在于此［1-2］.
除了提拉复位作用以外，椎弓根螺钉还可以完成加压、撑开、去旋转等功能，这在脊柱侧弯的矫形过程中极为重要. 脊柱侧弯在力学上主要表现为承载力线改变，同时存在矢状面、冠状面和水平面的力学平衡丧失，是一个三维立体畸形. 因此在畸形矫正过程中，需要同时应用加压、撑开、去旋转等方法，恢复脊柱力线，纠正力学失衡. 在现有的种类繁多的脊柱内固定器械中，仅有椎弓根螺钉能够提供这种三维空间矫正性能，因此，椎弓根螺钉技术已经成为脊柱侧弯畸形矫正中不可缺少的技术［3-4］.
1.3椎弓根螺钉固定技术存在问题在临床工作中，由于骨质疏松常引起椎弓根螺钉固定能力下降，螺钉松动脱出，进而导致手术失败. 随着脊柱内固定手术的广泛开展，多种原因导致的术后翻修病例也越来越多. 如何处理翻修时椎弓根螺钉固定强度下降的问题，也成为困扰脊柱外科医师的棘手问题. 因此，如何解决因脊柱骨质条件不佳和手术操作失误所导致的椎弓根钉固定强度下降，已成为脊柱内固定研究领域的当务之急. 椎弓根螺钉固定的关键取决于能否得足够的骨螺钉界面把持力，而且，这种把持力要持续到椎体间达到坚固的骨性融合为止. 影响螺钉固定稳定的因素不外乎两个，一个是螺钉本身，另一个是椎体. 在螺钉方面，影响因素包括螺钉外形、直径、长度以及螺钉的置入方向、位置等；在椎体方面，影响因素则包括骨质密度、骨质强度等，如骨质疏松. 任何引起椎体力学强度下降的病因均会导致拧入其中的螺钉把持力下降. 因而，螺钉固定稳定的核心因素就是钉道骨质螺钉螺纹的界面情况.
1.4膨胀式椎弓根螺钉的研发设计及临床应用工程学专家提出的方法是使用膨胀螺钉，同时强化处理墙面，从矛盾的双方面着手，解决螺钉松动的问题. 由此，我们也考虑能否将此理念用于解决脊柱内固定不稳的难题. 通过对椎弓根螺钉固定的关键因素进行了细致分析，西京医院骨科在国内外率先提出椎弓根螺钉稳定应着眼于螺钉早期机械性稳定，远期生物性稳定的原则，并研发出国内首个膨胀式椎弓根螺钉系列产品. 大量的实验研究证明，膨胀式椎弓根螺钉通过膨胀加压的作用，使螺钉周围骨质致密化，提高了螺钉的初始固定强度. 3 mo后，骨质长入膨胀螺钉的膨胀间隙内，达到了“钉中有骨，骨中有钉”的远期稳定效果，很好地解决了椎体骨质疏松所导致的内固定不稳或不能固定的难题. 从2006年8月开始临床使用膨胀式椎弓根螺钉治疗植钉条件不佳的患者300余例，结果螺钉植入体内后无松动、断裂迹象，螺钉-骨界面密合性好，疗效满意.
2椎体间融合与非融合技术-张力带原理与万向轴头结构
正常椎间盘承受抗压、弯曲、剪切三维空间载荷. 当椎间盘发生退变后，蠕变率与初始松弛率增加， 达到平衡所需时间缩短和平衡时的载荷减小，椎间盘缓冲和传递载荷的功能相应减弱，进一步加重椎间盘的退变、突出，压迫神经产生症状. 手术的目的就是将退变的椎间盘切除，解除脊髓、神经根受到的压迫. 术后重建椎间隙高度、恢复脊柱生理曲度的技术主要可以分为椎体间融合技术与非融合技术.
2.1椎体间融合技术椎间融合器传统的椎体间融合技术是采用自体或异体骨块，将其嵌入摘除椎间盘后的椎体间隙，从而获得椎体间融合. 其缺点在于增加了手术创伤和交叉感染的风险. 随着工业技术及材料学的发展，越来越多的脊柱外科医师在考虑，能否寻求一种能够替代自体骨或异体骨的材料. 20世纪70年代中期至80年代初期， 一种中空、带孔的金属圆柱体开始用于治疗赛马的颈椎病. 该内置物可产生一种支撑作用，维持了椎间隙的高度，接受该方法治疗后的马颈椎活动基本正常， 因而美国马外科中心将本术式定为马颈椎稳定的标准手术. 随后，许多学者考虑能否将这项技术应用于人类脊柱疾病的治疗，并对其进行了外形、材料等物理特性的改进，最后产生了目前的适用于人体的椎体间融合器. 椎体间融合器技术主要采用“牵张压缩”张力带效应和椎体间界面内固定的原理. 脊柱椎体间融合器置入椎间隙时可牵张残余的纤维环及周围软组织， 又可以对收缩的反作用力产生压缩作用加固融合器， 且融合器的固有螺纹与上下位椎体紧密嵌插， 如此形成一个自成一体的自动加压固定系统. 脊柱椎体间融合器技术特点在于完美地解决了脊柱手术节段所需要的早期制动和后期的骨性融合这一基本要求. 早期是通过嵌入椎节螺纹的抗剪力效应和上下两端拱石状结构的抗旋转作用， 而后期则由于中空内腔充满碎骨粒， 再通过周壁上空隙内外沟通， 而逐渐获得骨性融合，维持脊柱前中后三柱良好的稳定性. 早期临床上应用的椎体间融合器是不可吸收性的，多为金属和多聚碳纤维两种材料，融合后期产生应力遮挡， 在一定程度上影响骨融合后的强度等不良反应， 因此， 目前国内外致力于各种生物型椎间融合器的研究. 它具有更好的刚度和弹性系数， 对影像学评估干扰更小等诸多优势. 已有研究表明，在屈伸、轴向旋转及侧屈的生物力学特性及节段稳定性方面，可吸收性椎间融合器的临床效果等于或优于非可吸收性椎间融合器［1，3］.
2.2椎体间非融合技术人工椎间盘在医学上，只有生理性的重建解剖结构才是最为合理的. 尽管采用椎体间融合技术治疗椎间盘源性疾病获得良好的手术效果，但由于椎体间融合技术改变了脊柱的生物力学特性，使原本能够活动的脊柱节段丧失运动功能，因而导致其周围组织和邻近椎间盘应力增加，加重了邻近椎间盘的退化与病变. 近年来，国内外学者致力于探求合适的人工假体替代退变椎间盘的全部或其中一部分，以求恢复椎间盘的解剖和功能，随之诞生出人工椎间盘置换技术. 替换退变的全部椎间盘者，称为人工全椎间盘置换;只替换退变的髓核者，称作人工髓核置换［2-4］.
转贴于
Fernstrom等在上世纪50年代后期即提出人工腰椎间盘假体技术，其设计及种类不断创新发展. 人工腰椎间盘置换术作为腰椎融合之外治疗椎间盘源性疼痛的另一合理的选择，目的是使退变椎间盘引起的疼痛得到长期缓解， 重建椎间隙高度以保护神经组织， 保留脊柱运动以避免晚期关节突关节及邻近节段的病变. 随着人工椎间盘研究的不断深入，美国和欧洲的临床应用已经证实，人工腰椎间盘置换术短期内可以恢复脊柱的运动学和载荷特性， 恢复脊柱功能单位的稳定性和运动能力. 这项技术彻底改变了传统的“切除固定融合”的手术理念， 更符合人体的解剖学和运动生理学.
人工髓核置换可以分为原位成形髓核假体和预制成形髓核假体. 原位成形髓核假体的设计原理是向椎间盘间隙内注入可塑型的聚合物，并使其在椎间盘原位的间隙内塑型成为髓核假体. 所用材料主要有硅橡胶和聚氨基甲酸乙酯. 该技术的主要优点在于其操作通过纤维环上很小的切口即可进行，因此降低了植入物脱出的风险，并存在开展经皮微创手术的潜在可能. 而且，这种设计具有更好的应力分布和植入物稳定性. 预制成形假体是在体外用粘弹性材料制成一定形状的假体，假体在植入体内之前已经固定成形. 相对于原位成形髓核假体，预制成形髓核假体的优点是，更可靠的聚合物性能和更好控制的生物组织相容性.
3椎体成形术及后凸成形术-混凝土技术
经皮椎体成形术是近年来脊柱外科发展的一项新的微创技术. 它是通过椎弓根或直接向椎体内注入人工骨方法， 以达到增强椎体强度和稳定性、防止塌陷及缓解腰背部疼痛， 甚至部分恢复椎体高度的目的. 其原理就是模拟混凝土填塞技术，通过骨水泥固化，到达增强椎体力学强度及防止椎体进一步塌陷的目的. 自法国介入放射学家Galibert等（1984）首次应用经皮椎体成形术治疗椎体血管瘤以来，该项技术在欧美及我国迅速普及，主要治疗椎体转移瘤和骨质疏松症引起的椎体压缩骨折. 尽管十几年来经皮椎体成形术取得了比较满意的结果，但由于直接注入骨水泥不能抬升骨折椎体的终板，因此无法恢复椎体高度及改善后凸畸形残留，而且向椎体内直接注入骨水泥需要很高的压力，容易引起骨水泥漏出，造成神经受压等严重并发症. 针对这个问题，1999年美国骨科医生研制出一种可膨胀球囊，先经皮经椎弓根将球囊置入椎体，球囊膨胀使骨折椎体复位，放气退出球囊，再注入骨水泥，称之为椎体后凸成形术. 与经皮椎体成形术相比，经皮椎体后凸成形术能纠正病椎的后凸畸形，并在椎体内形成一个空腔，可在低压下注入粘稠度较高的骨水泥，明显降低了骨水泥渗漏率，提高了临床疗效.
椎体成形术及后凸成形术临床上最常用的填充物是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥（PMMA），但PMMA有固化时大量放热，发生渗漏后有灼伤邻近组织(尤其是脊髓和神经)的可能，同时也烧伤骨细胞，不能与骨组织生物连接、不可生物降解等诸多问题. 理想的填充材料应具备［4-5］: ①可注射性; ②迅速凝固，并具有足够的力学强度; ③具有生物活性和骨传导性; ④凝固温度低; ⑤有良好的显影性; ⑥可缓慢的生物降解. 因此，目前临床又进一步发展出羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙陶瓷、自固化磷酸钙骨水泥、硫酸钙骨水泥等，其中，又以硫酸钙骨水泥生物相容性最好，体内吸收快并能够诱导骨形成. 椎体成形术和后凸成形术均可迅速缓解疼痛，强化椎体力学强度，是一种安全、有效、简便的治疗方法. 但其作为一项新技术，尚有值得深入研究的问题. 椎体后凸成形术中骨水泥的灌注量和分布情况，选择适量的骨水泥并使其均匀充填空腔，既恢复了椎体刚度，又不至严重干扰脊柱正常的力学机制是今后的研究热点. 其次，寻找成骨效果更好，生物相容性更佳的注射材料，也将是未来研究的重点.
在脊柱外科临床中，工程学与医学结合的例子仍有很多，借助工程力学原理和技术，医学得到了迅猛地发展，解决了很多临床工作中遇到的难题，很好地提高了患者生活质量. 通过将工程学中膨胀螺钉用于脊柱外科获得成功这一事例，我们深刻地体会到：优秀的脊柱外科医生，应该将生物学和工程学有机结合，才能很好的解决脊柱稳定的难题；学者型的骨科医生，更应该具备敏锐的观察力和强劲的创新力，才能成为 一名与时俱进的临床专家.
参考文献
［1］ Inceolu S， Ehlert M， Akbay A， et al. Axial cyclic behavior of the bonescrew interface［J］. Med Eng Phys， 2006，28(9):888-893.
［2］ Lei W， Wu ZX. Biomechanical evaluation of an expansive pedicle screw in calf vertebrae［J］. Eur Spine J， 2006，15(3):321-326.
［3］ Vena P， Franzoso G， Gastaldi D， et al. A finite element model of the L4L5 spinal motion segment: biomechanical compatibility of an interspinous device［J］. Comput Methods Biomech Biomed Engin， 2005， 8(1):7-16.
【关键词】工程力学 力学实验 应用
科学技术的发展是第一生产力，近些年来，我国十分注重科研发展，使我国的科学技术水平有了一定的提升。现代化的生产以及生活方式逐渐深入到人们的生产与生活，现代社会对科学技术的要求越来越高，为了满足这一需求，跟上时展的，应用广泛的工程力学必须要改革创新，在我国的工程项目以及交叉学科中寻求发展，同时，工程力学实验是工程力学不可分割的一部分，必须要在工程应用中得到足够的重视。
一、工程力学在我国重大工程中的运用与发展
工程力学作为一门工程基础学科，在漫长的发展过程中不断面临着新的挑战，不断涌现出新的课题，具有强大的生命力，在我国的国民经济发展中占有十分重要的地位。能源问题是世界各国普遍面临的问题，为了满足能源需求，我国相继建设了多座水力发电站，水力发电站的建设需要全面了解基岩的力学性质，只有掌握充足的资料，才能够节约成本，建造更加经济且寿命长的坝体结构，而这个难题正好就是工程力学中的大型结构工程课题。核能发电也是我国发展能源行业研究的热点，进行核能发电的关键是解决结构强度问题，也就是防止核燃料外泄，保证安全发电，因此，这是工程力学面临的一项复杂结构课题。长江三峡水利枢纽工程是我国的重点工程，国家给予了高度重视，民众也给予了高度的配合，在三峡水利枢纽工程建设的过程中，水工力学问题、通航水力学问题、爆炸反馈坝水利学问题、河流动力学问题、岩基力学问题、坝体抗震和抗爆问题等都是技术难题，需要整合全国多家单位进行联合的技术攻关，而解决这些技术难题的关键都在于工程力学。近年来，我国近海开采石油以及海上作业技术有了不小的进步，海上采油工程面临的难题是钻井平台的设计和制造，属于新型的高强度结构工程，涉及到海浪、结构、岩石等多个方面的力学问题，也是工程力学学科面临的新课题。除此之外，随着我国国民经济的发展以及科学技术的发展，我国的国防实力以及国防水平也有了明显的提升，攻击导弹、飞机拦截导弹等武器的研制都需要力学原理作为支撑，将工程力学应用到国防领域，有助于更多高新技术产品的出现，也有助于保障我国的国家安全。
二、工程力学在交叉学科中的应用
不同的运用形态经常联合出现，一个过程常常既是物理过程，又是力学、化学过程，因此需要多学科联合进行研究，这就产生了交叉学科，力学以其很强的渗透力，与很多基础学科与技术学科形成了交叉学科。石油是我国重要的能源，大庆油田的石油产量占全国石油总产量的五分之二以上，因此，保证其产量稳定具有十分重大的意义。石油开采是通过勘探、钻井、固井、射孔和采油来完成的，大庆油田的油、气、水在地下分布十分复杂，层间封隔段短，要求进行高质量的固井工程，使用油井水泥对各个地质层进行严格分隔，但是射孔作业很容易损伤水泥环，影响层间封隔效果。水泥石是固井水泥环的构成材料，由于水泥石中包裹着一些没有被水化的颗粒以及小孔，物质分部并不均匀，存在很大缺陷，容易出现裂纹。在水泥石配比中添加填料（纤维、圆形颗粒等）改变材料的动态力学性能，可以提高材料的裂韧性、止裂韧性等，通过不断试验可以获得防止裂缝产生，具有较好抗冲击性能的水泥石配方。这是工程力学在交叉学科中应用的一个例子，研究出的水泥石配方现已在大庆投入使用。
三、工程力学实验研究的重要性及在工程中的应用
（一）工程力学实验研究的重要性
工程力学是和实际联系非常密切的工科课程，研究分析内容包括物体的受力分析、应力变形分析，还有含物体的材料性能分析，不仅涉及固体力学学科的内容，还涉及到材料力学学科的内容，研究内容比较广泛。一般来讲，力学问题主要从理论分析、数值计算和实验研究三个方面进行研究，实验研究对于工程力学的学习与理解具有十分重要的意义。简单来讲，工程力学的实验研究就是运用实验的方法来测定工程结构或构件中的应力和变形，实验研究的重要性与优势就在于，运用实验的方法可以快速、直接地解决工程面临的问题，还可以对理论以及数值计算之后的结果进行核查以及验证。
（二）工程力学实验研究在工程中的应用
基础建设工程都立足于实际，因此工程力学要致力于解决工程中面临的实际问题。力学的理论方法给出了应力分析的基本方程式，但是在实际情况下，运用数学解析的方法往往只能够处理一些简单的问题，对于几何形状或受载复杂的构件就要进行理想化的假设，因此得出的结果与实际情况存在一定误差，必须要采用力学实验的方法进行验证。同时，数学解析法在使用过程中经常会遇到数学和计算方面的困难，在解决工程建设中面临的三维问题和应力集中问题时，依靠数学解析法甚至根本不到计算结果。数学解析法的使用要基于正确的数学模型，只有针对工程建设中的实际问题建立正确的数学模型，才能够得到正确的结果，如果面对一些载荷和边界条件未知的问题，就要运用实验方法为数学解析提供必要的参数，得出结果之后依旧要使用实验方法进行验证。力学实验在工程建设中的运用，完全不受结构形状、环境等各种因素的限制，即便是面对边界条件未知的问题，也可以通过测量实物得到数据，对于一些只需要知道局部应力和变形的问题，或者只要变形数据，甚至不知道材性能的条件下，实验方法要比数值计算更加简单与方便，并能够得到更为准确的结果。从总体上讲，理论分析，数值计算和实验研究三者间存在十分密切的联系，彼此之间可以互相促进，互相补充，并且具有各自的特点，可以根据实际需要进行选择。
四、结语
我国正处在不断的发展建设中，在很多领域都与发达国家存在很大的差距，为了不断缩小差距，促进我国的快速建设与发展，工程力学承担着十分重大的使命，任务十分艰巨。随着时代的发展，工程力学需要不断与时俱进，不断在我国的大型工程中进行应用并寻求发展，同时要注重力学实验在工程建设中的应用，一方面为工程师的培养创造良好的条件，一方面为工程力学找到新的生长点，更好地为我国的经济建设服务。
参考文献：
关键词:工程力学 工程实际 积极和主动 教学质量
广博的知识和出色的语言表达能力是做好教学工作的基础,但教学工作的成效,归根到底要看学生对知识的掌握情况,这就要求教师有针对性地研究教学方法,研究学生的心理特点,让力学知识与学生的其他专业课程以及工程技术实际活动有机地结合起来,让学生充分感受到专业技术的魅力,帮助学生消除厌学情绪,激发学生学习工程力学的兴趣。
近几年来,笔者承担了水利工程类、电厂类等工科专业班级的工程力学课程教学工作,在实际教学活动中积累了一些经验,现提出来与大家探讨。
一、“亲其师而信其道”
学生热爱一位教师,就会“爱屋及乌”地喜欢这位教师所进行的教育教学活动,因此,在教育活动中,与学生建立良好师生关系,成为学生喜爱的老师,是教育获得成功的前提条件和关键因素。
二、引导学生认知力学
工程力学:包括理论力学、材料力学和结构力学,是中等职业学校电厂类、水利工程类等工科专业的专业基础课,其理论性强,而且与专业课、工程实际紧密联系,是科学、合理选择或设计结构(或构件)的尺寸、形状、强度校核的理论依据。在教学中,我们往往称之为“一座桥”,具有承上启下的作用。也就是说,学好工程力学,为后续专业课的应用和拓展奠定了很强的理论基础,也为学生毕业后正确分析和解决生产中有关的力学问题提供了知识上的保证,对提高学生的实际操作水平和技术应变能力都具有至关重要的作用。
三、加强直观性教学
课堂教学过程中,结合教学内容,尽量使用教学模型和实物进行教学演示,如讲解“工程中常见的几种典型约束”时,让学生看固定铰链联接的模型;讲解“空间力系”时,看直角平行六面体;讲解“齿轮的受力分析”时,让学生看斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮。通过工程实际和教学内容相结合,工程实物与力学模型相对照,即可使学生增加有关工程和机械方面的感性认识又能促进理性认识,使感性认识和理性认识并行发展。
四、联系生活实际
如果教师能把抽象难懂的理论,化为具体易懂的实际。这样,既可以活跃课堂气氛,又可以使学生加深理解,加强记忆。例如在讲静力学公理一节“作用与反作用公理”时,我问学生:如果大家想买一个弹簧秤,并想校对一下它的精度时应该怎么办?学生回答:秤一个已知重量的实物。我又问:如果没有实物呢?多数同学都沉默了,这时我拿出两个弹簧秤,并使两秤水平钩在一起,然后用手施力于弹簧秤上,这时同学们恍然大悟说:两秤的读数相同。我解释道:这就是作用力与反作用力,同学们可以用这种方法通过对几个弹簧秤的实验,就可以买到一个标准的弹簧秤。
五、尊重、关心学生
用心去呼唤,让每一个学生都感受到老师不但没有忽视他的存在,而且对他很重视,很关心。由于职业中专学生的基础差异较大,多数学生正处于青春期,思想波动很大。有的学生想学但自控能力差,管不住自己,尤其是基础差的学生,如果他们认为老师忽视了自己,看不起自己,就可能引起逆反心理,导致自暴自弃的不良后果。针对这种情况,我采用的方法是,首先尽快了解每一个学生,记住学生的姓名,特别是对基础差的学生的姓名脱口而出。辅导时基础差的学生往往不能提出具体问题,我就主动和他们谈些简单易懂的问题,对汉语较差的朝族学生注意多交流,多辅导。使这些学生感觉到老师是在真心帮助他们,从而唤起他们的学习热情。在对待学生方面,我一直坚持没有不可原谅的缺点,也没有不值得表扬的成绩的原则,这样学生和老师的心就被拉近了。
六、因材施教,进退适度
根据学生的接受能力和心理特点制定有效的教学方法。就教师而言,我认为教师是在传授知识,而不是卖弄知识,教师要考虑到学生的接受能力,做到该讲的要讲,不该讲的不讲,该快的地方要快,该细的地方又要讲细。如果讲快了,讲多了,学生接受不了,效果不佳。可是在一堂课中对一个问题重复过多,学生就会感到罗嗦、厌倦。造成学生的注意力不集中,思想涣散,课堂气氛沉闷,往往效果更差。针对这种情况,我采用“紧凑、联想”的教学方法,收到了较好的效果。“紧凑、联想”就是快慢适宜,不罗嗦,每讲一个问题都尽量联系到相关的内容,这样既帮助学生复习了以前的内容加深了记忆,又增强了学生举一反三的能力,例如在讲《材料力学》四种基本变形:“弯曲变形”时。我首先要以提问的方式或抢答的办法复习以前将的三种基本变形。即轴向拉伸和压缩变形,剪切变形,圆轴的扭转变形。另外《理论力学》中的三种力系:平面汇交力系,平面力偶系,平面任意力系。《结构力学》中解超静定结构的三种方法:力法、位移法、力矩分配法。都可以通过对照、比较的方法讲授,这样不仅使学生加深了对课堂内容的理解,又抓住了学生的思路。培养学生有一个良好的听课习惯。
七、结束语
“传道”须有术,作为知识传播者的园丁,必须在教学工作中不断研究,不断地创新,方能达到更好的教学效果。大文豪肖伯纳说过:你有一个苹果,我有一个苹果,相互交换,每人仍是一个苹果;你有一个思想,我有一个思想,互相交换,每人就有两个思想。这个富有哲理性的比喻。我想,对于我们教师间教学经验的相互交流很适用。
参考文献:
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[4]尚作萍,杜成斌,陈定圻等.理论力学创新思维启发教育的探索与实践.力学与实践,2007,(29):80-81
由于工业设计专业是一个偏向产品和外观设计的专业，对于学生的培养更多的是美术、色彩、人机工程等相关的设计类课程。《工程力学》作为为数不多的理工课程存在于教学大纲中。钱学森先生曾说：“力学+计算机将成为21世纪工业设计的主要手段。”这句话从根本上说出了力学在工业设计的地位。设计产品的外观，从某种意义来讲属于艺术设计范畴，工业设计指通过合理规划（外形、功能、色彩、装饰等）设计符合人们生活和生产需要的工业产品的过程。为了实现设计产品的目标，从业者需要凭借训练、技术知识经验、对材料和结构的掌握程度进行设计而不是凭空想象。
2.《工程力学》课程教学思考
2.1鼓励为主，尽量用通俗易懂的方法调动学生的积极性
根据学生的生活经验，创设学生感到亲切的情境。由于工业设计专业的特殊性，教师可以尽量在工业产品设计过程中引入力学概念，如自行车设计中的车轮设计引入运动、座椅的设计中引入拉压弯扭等材料力学概念，等等。将工业设计中的某个细节放大化，从力学角度进行讲述。让学生觉得产品设计和力学息息相关，对力学产生学习兴趣和探索欲望。2.2合理调整学习内容，适当降低学习难度
2.2合理调整学习内容，适当降低学习难度
由于力学课程的学习需要一定的数学基础，并且课程内容比较抽象，多数是在力学模型基础之上的，使学生在学习过程中存在一定的困难。在教学中应当对学习内容进行调整。
2.2.1调整学纲，减少对理论性研究性内容的学习。从课程设置来讲这些属于必须要求掌握的内容，但是对于工业设计专业的学生而言，部分内容是多余的。工业设计主要是培养一部分产品设计人员，产品设计人员大多指产品的方案设计，而具体结构设计将交付给结构设计人员进行具体设计。产品设计人员只需要在对产品整体功能和人体工程学很好地把握的基础上进行产品功能设计和产品材料选择即可。对材料力学部分的强度理论、能量法等研究性内容的学习进行简单地讲解即可，重点强化拉伸压缩弯曲扭转和压杆稳定的内容学习。2.2.2强化概念的理解和掌握，适当减少计算作业量。
3.针对工业设计专业《工程力学》教学内容的调整
包含刚体静力学（受力分析、力系简化、平衡方程、摩擦）、材料力学中的拉压弯剪扭及组合变性条件下的内力计算及强度校核的方法、一般内力图的绘制、稳定分析即可。因为在掌握这些基本知识的条件下即可进行常规设计，并且在学习理论知识的同时，需要增强学生的动手实践能力。在学校课程设置合理的前提下，可以适当介绍一些和工业设计相关的力学计算软件，尽管软件学习增加了学习难度，但是学好这些软件对于加深对课程的理解及今后产品设计都将是一种助力。
4.结语
