实时测算阻尼比研究转动惯量

以``长摆线三线摆'为物理动力学模型, 采用拉格朗日第二类方程研究阻尼对工件 转动惯量测量的影响, 针对``振幅测量法'中很难测准摆幅幅值等实际问题,提出 一种``等弧--时间比法', 即通过计算悬盘在不同周期内、在相同位 置摆过相等圆弧所用时间比来计算系统阻尼比$\zeta$的方法, 提高外形尺寸较大 工件的转动惯量测量精度.     

用三线摆方法测试物体转动惯量的误差问题

 通过对均质圆盘的转动惯量用实验方法测试的结果和理论精 确值的对比，揭示了摆线长度是三线摆方法测试物体转动惯量精度 的主要影响因素. 从而对这种方法的等效条件作了进一步的讨论和 补充.     

用三线摆测定物体对非质心轴的转动惯量

对三线摆的线性近似模型和转动惯量计算公式的由来作了简要说明. 分析了三线摆扭振系统 质心偏移对转动惯量测试的影响，给出了扭振系统质心与三线摆中心轴对齐的判别准则和用 三线摆测定物体对非质心轴转动惯量的工程实用方法. 通过工程实例说明了该方法的有效性 与可靠性. 最后讨论了提高转动惯量实测精度的几项具体措施.     

识别复杂形体转动惯量的一种新方法

本文导出了约束三线摆有阻尼自由摆动的非线性微分方程．提出复杂形体转动惯量的约束三线摆非线性等效识别法．对识别误差作了讨论．指出该法应用于复杂形体转动惯量甚至惯性张量的高精度识别的可能性     

螺桨盘转子轴头动刚度实验测量方法及技术处理

在螺桨盘转子系统的颤振涡动研究中,系统的安装刚度对转子的颤振涡动失稳有着重要的作用.对于飞机发动机,实际安装情况十分复杂,发动机短舱.安装节、机翼等对螺桨盘转子的运动均有影响.所以,在颤振涡动研究中,必须考虑轴头的动刚度.轴头的动刚度是通过动柔度转换而来的,而在动柔度的实验测量中必须解决几个技术问题,首先是提高信噪比.其次是消除工艺夹具带来的附加质量和附加转动惯量的影响,从而提高动刚度系数的测量精度.本文通过对模型转子以及某实际桨轴发动机转子轴头动刚度系数的测量及处理,阐述轴头动刚度矩阵的测量方法,以及有关技术问题的处理过程.     

由三平行轴惯量求重心的一种方法

为了求得复杂刚体重心的位置, 根据转动惯量平行轴定理, 由已知轴转动惯量和一定的几何 关系推导出用于求重心的关系式, 从理论上给出两个可能重心坐标值, 再实际判断取舍.只要 用实验仪器先测量刚体对3个平行转轴的转动惯量, 就可由该关系式计算得到刚体重心的位 置. 这一方法有时要比直接测量重心更为简单.     

均质圆柱类刚体对任意轴的转动惯量计算公式

本文给出均质圆柱类刚体对空间任意轴的转动惯量计算公式,并进行一些必要的讨论。均质圆柱类刚体是关于中心轴对称的刚体,因此空间任意轴可用(a,d)这两个方位变量来表征。这里a为轴与刚体中心线所成的角,d为刚体重心(即中心轴中点)到转轴的距离。设均质圆柱类刚体为外径为R,内径为r,高为h的中空圆柱体,质量为M,对中心轴的转动惯量为J_0, ...     

EXPERIMENTAL MEASUREMENT OF A MONKEY TOY THAT CAN STAND STEADILY AFTER A 360° SOMERSAULT1)

对一种能空翻360°站稳的猴子玩具进行了实验测量。在实验测量中,用悬挂法测量了质心位置,复摆法测量了转动惯量,拉伸法测量了弹簧刚度。此外,还用数字图像相关法对猴子玩具的运动过程进行了测量。结果表明,通过实验测量结果与理论分析的相互印证,能更好地阐 述猴子玩具运动的力学机理。该实验项目的开展有助于培养学生的实验和科研兴趣。     

行星减速器带支承盘的插销式W-机构销轴力的分析与强度公式

插销式 W-机构是少齿差行星减速器和摆线针轮减速器 W-机构的主要形式.它的销轴受力状况较差,往往是此种减速器强度上的薄弱环节.实验和调查表明在销轴悬臂端加支承盘可以大大改善销轴受力状况.但是,对此种机构的销轴至今尚缺乏深入研究,有的资料把它简化为简支梁,称此种支承为"简支式".     

润滑膜厚测量的双色光干涉强度调制方法

提出一种红绿双色光干涉强度调制技术(DIIM)对球盘接触润滑油膜厚度进行测量.利用接触区外部干涉图像中红、绿分量强度值之差得到调制信号,并由此得到对应特征点的条纹干涉级次,进而由干涉强度得到接触区内任一点膜厚.运用多光束干涉理论对所提出的测量技术进行了原理分析,讨论了所用双色光的光波长、半峰全宽、测量介质对测量结果的影响.最后,应用该技术分别对球盘接触的静态间隙和动态油膜厚度进行测量,结果与经典理论有很好的一致性,证明了该技术的可行性.对试验所用的双色激光光源(红光653 nm、绿光532 nm),光学量程可达4μm.由于光强衰减小且能避免干涉级次计数,该方法可高效测量润滑油膜厚度.     

广义协调厚薄通用板单元的动力特性分析

推导了板的有限元运动方程,构造了单元刚度矩阵和考虑转动惯量的单元质量矩阵,并采用 子空间迭代法计算了板的前几阶频率,分析了广义协调厚薄通用板单元ATF-PQ4a的动力特 性,并讨论了转动惯量和剪切变形对固有频率的影响. 结果表明：ATF-PQ4a单元计算结果和 理论解及有限元软件ABAQUS的结果比较吻合,说明在动力学范围内ATF-PQ4a单元能做到厚 薄通用,满足工程需要.     

建立基于力的变截面梁单元质量矩阵的新方法

基于位移的有限梁单元中三次Hermite插值函数不能有效地描述变截面梁单元内部位移变化,只能通过加密网格增加单元数解决,会造成计算量增大。基于力的有限梁单元由于使用的力插值函数不受截面形状变化的影响,在处理变截面梁时有很大优势,可以得到精确的位移插值函数,利用较少的单元可以达到很高的精度,解决了基于位移的有限梁单元在处理变截面梁时的不足。本文得到了考虑剪切变形的位移插值函数和考虑转动惯量的一致质量矩阵。利用算例验证了本文理论的正确性和高效性。     

AN EVALUATION METHOD OF THE STRUCTURE OF CHINESE CHARACTERS BASED ON MECHANICAL ANALYSIS

汉字,是中华民族的伟大创造,是由笔画组成的结构体,所以科学合理的笔画结构,决定了字体的美观与否。本文引入力学领域中形心和惯性矩的概念,通过图像处理分析得到归一化后的字体图像形心和字体结构惯性矩,用这两个参数定量描述字体结构中重心和中宫的概念,为汉字字体结构提供评价方法和为汉字字体设计提供参考。     

How a Small Bird Executes a Sharp Turning Maneuver: A Mechanical Perspective

In this work, how a small bird (Japanese White-eye, Zosterops japonicus) executes a sharp turning maneuver is analyzed from a mechanical perspective. A specific type of turning maneuver, termed a ‘hovering turn’, was experimentally identified, which is evidently distinct from the yaw or bank turn that is well documented in the literature. The hovering turn is characterized by a turning radius only about ~1/10 of the wingspan, and requires less than 0.2 s. The reorientation of the bird’s body is invariably preceded by a brief hovering stage during which the elevation angle of the bird increases from 40° to approximately 90°, leading beneficially to a considerable decrease (40% of its maximum) in the moment of inertia of the body against the axis of rotation. The brief hovering is deemed a strategic, preparatory and transitional stage in executing a roll-dominated turn that is efficient and particularly suitable for a small space. The mechanisms pertaining to the hovering turn might provide a useful, biomechanical inspiration to improve the maneuverability of artificial aerial vehicles.     

The influences of both offset and mass moment of inertia of a tip mass on the dynamics of a centrifugally stiffened visco-elastic beam

The present study is concerned with the out-of-plane vibrations of a rotating, internally damped (Kelvin-Voigt model) Bernoulli-Euler beam carrying a tip mass. The centroid of the tip mass, possessing also a mass moment of inertia is offset from the free end of the beam and is located along its extended axis. This system can be thought of as an extremely simplified model of a helicopter rotor blade or a blade of an auto-cooling fan. The differential eigenvalue problem is solved by using Frobenius method of solution in power series. The characteristic equation is then solved numerically. The simulation results are tabulated for a variety of the nondimensional rotational speeds, tip mass, tip mass offset, mass moment of inertia and internal damping parameters. These are compared with the results of a conventional finite element modeling as well, and excellent agreement is obtained. Some numerical results are given in graphical form. The numerical results obtained, indicate clearly that the tip mass offset and mass moment of inertia are important parameters on the eigencharacteristics of rotating beams so that they have to be included in the modeling process.     

变刚度可瘪乳胶管的参数激振

当脉动流经过乳胶管时,如果跨壁压力为负,则乳胶管就被压瘪,其截面积和截面惯距都将减小。本文首先导出了上述问题的控制方程——有阻尼 Mathieu 方程,然后再用摄动法求解。证实了截面积和截面惯距的周期变化加强了脉动流的激励、容易使乳胶管发生位移振荡,这与实验结果在定性上是吻合的。     

跨声速机翼阵风减缓研究

阵风响应分析是大型民用飞机设计必不可少的工作. 利用操纵面的主动偏转实现机翼阵风减缓是未来民用飞行器的一个关键技术. 基于CFD/CSD耦合的气动弹性仿真方法,将阵风视为输入,翼根弯矩作为输出,通过系统辨识方法建立跨音速阵风响应的状态空间分析模型. 而后将副翼作动位移视为系统输入,建立副翼作动对应的机翼响应分析模型. 耦合上述2个模型,通过最优控制方法设计副翼偏转的控制律,实现跨音速机翼的阵风响应减缓. 通过设计状态观测器得到最优控制反馈所需的状态量. 通过数值算例验证了所设计的阵风减缓控制律的有效性,能将翼根弯矩减少60%～80%.      

一类带柔性附件充液航天器姿态机动控制

基于Lyapunov稳定性理论研究了用动量轮控制一类带轻质悬臂梁附件的充液航天器的姿态机动控制问题, 其中晃动液体用黏性力矩球摆模型代替, 悬臂梁附件用若干集中质量代替. 用动量矩定理和Lagrange方程分别推导得到航天器主刚体、等效球摆、等效集中质量的动力学方程, 所用反馈控制律包含了与动量轮角加速度密切相关的权重因子, 利用系统初、终状态和到达最终姿态所需时间解析确定此权重因子. 同时利用Lyapunov稳定性理论得到了实现最终姿态机动的稳定性判据. 数值仿真表明所用控制律的有效性, 分析附件的相对主刚体平面的转角、相对系统质心的高度、长度、刚度、质量、阻尼系数和到达最终姿态所需时间等因素对控制过程中航天器剩余章动角的影响大小.