影响单摆振动周期的参数研究

应用振动分析的方法,研究了单摆的周期受摆角、摆球的线度、地球纬度、摆球离地面的高度、介质黏度和介质密度参数的影响;作出了周期比随参数变化的曲线.结果表明:单摆的周期随摆角、摆球的线度、摆球离地面的高度、介质黏度和介质密度的增大而增大,随地球纬度的增大而减小.     

用线化和校正法近似求解一种非谐振动

利用拉格朗日方程建立了单质点弹簧振子非线性振动方程,作出了回复力、势能随坐标的变化曲线以及相图.应用第一类完全椭圆积分求出了非线性振动周期的精确解.应用线化和校正法对单质点弹簧振子的周期和近似解进行了求解.利用Maple计算机绘图,分别作出了它们的周期近似解与周期精确解随振幅的变化曲线以及近似解与数值解的变化曲线.利用线化和校正法所求得的近似解与数值解比较,具有简单实用、精度高、相对误差低等优点,在求解非线性振动中具有一定的实用价值.     

基于视频图像处理的单摆振动特性研究

针对目前单摆振动特性研究方法的不足,基于视频图像处理技术,提出了一种实验测量与数值计算相结合的方法来研究单摆的振动特性。该方法能计算出单摆摆长、位移、周期和最大摆角。绘制了单摆在几种任意摆角运动下的位移时间曲线,分析讨论了单摆周期随摆角的变化规律。与传统研究方法相比,该方法简单直观且计算精度高。     

利用线化和校正法求非线性单摆运动的周期

应用线化和校正方法,研究了单摆的非线性振动,作出了周期比和相对误差随摆角的变化曲线.将所得近似解与精确解比较可知,该方法具有简单实用,精度高,相对误差低等优点,对于求解非线性振动问题具有一定的实用价值.     

单摆振动周期随摆角变化实验之讨论

本文就如何选择恰当的计时仪器来测量单摆振动周期随摆角变化的问题进行了讨论。主要说明要根据具体的实验装置和具体的实验内容合理地选择仪器的灵敏度。     

对称非线性弹簧振子的周期特性

通过计算机编程(Quick Basic)描绘对称非线性弹簧振子振动的特性曲线,使难懂的物理过程变得直观、形象。对称非线性弹簧振子的振动是一种周期性振动,但不是严格的简谐振动,其振动周期随非线性系数、振幅的变化而偏离简谐振动的周期。     

扭转超声振动系统中局部共振的研究

本文从扭转振动波动方程出发，推导出了具有类圆锥过渡段的复合阶梯型扭转变幅杆的频率方程解析表达式。从实验和理论上对该复合变幅杆的谐振频率随杆细端长度和直径的变化进行了测量和计算。通过对比，证明了复合振动系统中局部扭转共振现象的存在，并得到了其产生条件。     

基于Matlab的匀质摆杆所受转轴约束力分析

分析重力场中匀质杆绕固定轴的摆动过程,给出轴对杆约束力的大小和方向随杆摆角和摆长变化的定量关系,利用Matlab分析了约束力的变化特点,更加直观形象地阐释了其变力属性。     

晶格振动色散关系与均匀杆纵振动色散关系的比较分析

一维单原子链晶格振动与均匀杆自由纵振动的运动方程在数学上存在内在的联系.将均匀杆自由纵振动运动方程中对空间的偏导数用差商代替,就得到一维单原子链晶格振动的运动方程.对于离散的一维单原子链晶格振动与连续的均匀杆自由纵振动的色散关系进行了比较分析.一维单原子链晶格振动的波矢具有特定的取值范围,即布里渊区,这是原子离散周期排布的结果.随着质量分布由离散逐渐向连续变化,一维单原子链晶格振动的色散关系逐渐演变为均匀杆纵振动的色散关系.     

一种测量弹丸膛内攻角变化的激光高速摄影系统

弹丸在膛内的攻角变化及其影响因素是发射动力学研究的重要内容,而测量弹丸膛内攻角变化则是实现此项研究的前提,并见过不少这方面的报导。本文介绍一种采用激光源及高速摄影机的测量系统。此系统的特点是:(1)能同时测量弹丸的攻角,转速及炮管的振动等参量随时间的变化规律。(2)可以实现白天拍照。(3)光路系统不用抛物面镜,使成本大大降低。调整并配置摄影光学系统,从而充分利用底片来记录所需的信息。经过射击实验,已获得了弹丸的膛内攻角曲线,证明该系统是可行的。     

力矩突变时角动量变化规律的实验演示与分析

给出一种演示刚体在定点运动时角动量与角速度方向的关系,及力矩突变为零时角动量变化规律的实验演示与分析.     

用动能定理讨论三线摆的扭转振动

建立了摆的动力学方程,导出了动能定理的微分表达式和积分表达式,用MATLAB软件编程画出了转动动能、平动动能与角坐标间的关系曲线,分析了平动动能对振动周期的影响。     

弹性压扭直杆的Greenhill公式对精确模型的推广

将圆截面Kirchhoff弹性压扭直杆的Greenhill公式推广到精确模型.基于平面截面假定,在弯扭的基础上增加了拉压和剪切变形,将弹性杆的位形表达为截面的弧坐标历程.由弹性杆精确模型的平衡微分方程,得到了两端受力螺旋作用时对应于直线平衡状态的特解,导出了线性化扰动方程及其通解,再根据两端为铰支时的边界条件以及积分常数存在非零解的条件导出弹性直杆精确模型的Greenhill公式.结果表明,由力螺旋表示的稳定域为一对称的封闭区域,拉压和剪切对稳定性的影响取决于拉压柔度与剪切柔度之差、抗弯刚度和杆长这三个因素.     

基于表面等离激元的偏振态控制光开关

利用四个Au纳米棒组成的类矩形纳米棒四聚体结构设计了一种基于偏振态控制的光开关,并采用有限元法研究了该结构对入射光偏振态的响应特性.研究发现,该结构的透射光谱对入射光的偏振方向具有很强的依赖性,当入射光的偏振角度变化π/2时,其特征峰的开关比分别能达到27.81dB和21.65dB.分析表明,该结构的开关效应主要由不同偏振态下所导致的水平双纳米棒和竖直双纳米棒之间的近场耦合强度不同而实现,该结构透射系数与偏振角度的关系服从Malus law.此外,通过改变类矩形纳米棒阵列结构参数,研究了结构参数对其光开关响应特性的影响.在此基础上,通过改变阵列的周期参数,研究了入射光水平偏振和垂直偏振下周期参数对单元结构透射光谱的影响.该研究结果能够为可调谐双波长偏振光开关的设计提供理论依据.     

爆炸成型弹丸战斗部不同侵彻着角下的毁伤能力研究

 利用LS-DYNA仿真软件,对爆炸成型弹丸（EFP）毁伤能力与EFP侵彻着角关系进行了研究。结果表明：随着EFP着角从0°增加到40°,EFP侵彻靶板的垂直侵彻深度减小了34.2%,开孔处孔径大小增加了18.2%。侵彻过程中,EFP头部速度与时间呈线性规律变化,并且当EFP着角越大时,头部速度下降趋势越快;EFP垂直侵彻深度与时间先呈线性增长,随后上升趋势变得缓慢;不同侵彻着角下的侵彻参数与时间的关系趋势一致。基于EFP的垂直侵彻理论和杆式弹的斜侵彻理论,结合仿真拟合曲线,得到了EFP垂直侵彻深度与侵彻着角的修正计算公式。     

用双光束干涉制作二维光子晶体

利用双光束干涉,在光敏材料上制作光子晶体结构.通过改变两束光之间的夹角可以改变制备样品的周期.改变曝光次数以及两次曝光时干涉条纹的夹角可以分别得到一维、二维正方晶格以及二维三角晶格结构的光子晶体.     

Motor-driven bacterial flagella and buckling instabilities

Many types of bacteria swim by rotating a bundle of helical filaments also called flagella. Each filament is driven by a rotary motor and a very flexible hook transmits the motor torque to the filament. We model it by discretizing Kirchhoff’s elastic-rod theory and develop a coarse-grained approach for driving the helical filament by a motor torque. A rotating flagellum generates a thrust force, which pushes the cell body forward and which increases with the motor torque. We fix the rotating flagellum in space and show that it buckles under the thrust force at a critical motor torque. Buckling becomes visible as a supercritical Hopf bifurcation in the thrust force. A second buckling transition occurs at an even higher motor torque. We attach the flagellum to a spherical cell body and also observe the first buckling transition during locomotion. By changing the size of the cell body, we vary the necessary thrust force and thereby obtain a characteristic relation between the critical thrust force and motor torque. We present a elaborate analytical model for the buckling transition based on a helical rod which quantitatively reproduces the critical force-torque relation. Real values for motor torque, cell body size, and the geometry of the helical filament suggest that buckling should occur in single bacterial flagella. We also find that the orientation of pulling flagella along the driving torque is not stable and comment on the biological relevance for marine bacteria.     

圆截面弹性螺旋杆的稳定性与振动

基于Kirchhoff理论讨论圆截面弹性螺旋杆的动力学问题.以杆中心线的Frenet坐标系为参考系，建立用欧拉角描述的弹性杆动力学方程.讨论其在端部轴向力和扭矩作用下保持的无扭转螺旋线平衡状态.在静力学和动力学领域内讨论其平衡稳定性问题.还讨论了弹性杆平衡的Lyapunov稳定性和欧拉稳定性两种不同稳定性概念之间的区别和联系.在一次近似意义下证明了螺旋杆在空间域内的欧拉稳定性条件是时域内Lyapunov稳定性的必要条件.导出了解析形式螺旋杆三维弯曲振动的固有频率，为螺旋线倾角和受扰挠性线波数的函数. 关键词： 弹性螺旋杆 Kirchhoff动力学比拟 Lyapunov稳定性 欧拉稳定性     

伸出式侵彻体攻角侵彻靶板的数值模拟研究

 利用LS-DYNA3D软件,对有攻角条件下伸出式侵彻体侵彻单层靶板及等厚度双层间隔靶板进行了数值模拟研究,从靶后动能和靶板破坏程度的角度对比了伸出体与同质量、同外径的基准杆侵彻单/双层靶板的能力。得出了侵彻体动能随时间变化的规律,分析了侵彻过程中攻角、速度及靶板分层3个重要因素对侵彻体侵彻能力的影响。结果表明：当攻角小或速度大时,伸出式侵彻体相对基准杆有较明显的优势;当双层靶板的间隔与基准杆长度相等时,靶板的分层对伸出体的侵彻性能几乎无影响,而对基准杆有较大影响,说明伸出体侵彻多层间隔防护结构的能力明显优于基准杆。