帆船运动的力学原理

从帆和船体的流体动力性能出发，讨论了帆船运动的力学原理和提高帆船运动水平的若干途径。     

"疾风吹飞帆，倏忽南与北"—— 帆船航行的力学诗趣

简要介绍了中国传统船帆的常见类型与制作材料,通过对帆船航行时的受力分析,解释了中 国古代诗词中所描述的``帆去如鸟翅'、``欹帆侧柁'、``疾风吹飞帆,倏忽南与北'等力 学现象,并对李白诗句``千里江陵一日还'的可信性问题进行了讨论.     

捷联惯导系统中的圆锥和伪圆锥运动研究

分别对圆锥运动和伪圆锥运动的产生原因、表达形式,以及对捷联惯导系统的影响进行了分析.由于圆锥运动和伪圆锥运动并不相同,因此圆锥运动补偿算法将对两者产生不同的效果.数字仿真表明,圆锥补偿算法可以大大降低经典圆锥运动对捷联导航系统的不利影响,但同时却会增大伪圆锥运动对捷联导航系统的不利影响.因此在实际应用当中,应当结合圆锥运动和伪圆锥运动对系统的影响比重,选择合适的圆锥补偿算法.     

探讨生物体节律性步态运动的特点

生物体的运动是多种多样的,分为节律性和非节律性运动两大类.节律性运动的产生并不一定受到周围神经接收器的感应信号的诱导,而是由中枢模式发生器(CPG)自主产生的.CPG不仅能产生节律性运动,而且可以改变运动的频率和模式.本文依据CPG的生物学意义,理论上修正了基于Matsuoka神经振荡器理论的CPG模型,并且进行了一系列的计算机数值分析和模拟,以进一步阐述节律性步态运动的诸多特点.研究结果表明节律性的步态运动呈现的三大特点分别为:节律性、协调性、多样性.从而揭示了生物体步态运动的生物学特性和各类节律运动的特点.     

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运动生物力学是应用力学概念、原理与方法对人体运动规律进行研究的科学. 运动生 物力学的发展对人们深刻理解人体运动规律,提高竞技体育的运动成绩,预防运动损伤,设 计合理有效的康复手段等都具有积极的促进作用. 本文简要介绍了运动生物力学的历史和研 究现状,结合研究实例介绍了运动生物力学在我国的应用,以及运动生物力学的发展趋势.     

轴向运动弦线的纵向振动及其控制

综述轴向运动弦线纵向振动及其控制问题的研究进展.多种工程 系统如动力传送带、磁带、纸带、纺织纤维、带锯、空中缆车索道等均 涉及轴向运动弦线的纵向振动.对线性模型而言,除早期结果外,总结了 运动弦线的模态分析、具有复杂约束和耦合的运动弦线振动和运动弦线 参数振动的近期研究.对非线性模型而言,提出了轴向运动弦线大幅纵向 振动的运动微分方程,概述了离散化和直接近似解析分析、用黏弹性材 料模型化阻尼机制和动力传输系统的耦合振动研究的新进展.讨论了轴 向运动弦线振动主动控制的研究现状,包括能控性和能观性,控制分析的 频域方法和能量方法,振动的自适应控制和非线性振动的控制.最后指出 该研究方向今后需要研究的若干重要问题,包括运动弦线的非线性动力学 行为、黏弹性运动弦线的振动、含运动弦线的混杂系统的控制和轴向运 动弦线非线性振动的控制.     

趣谈体育运动中球和圈的回滚

乒乓球运动和台球运动中可出现球的倒回滚现象, 圈操运动中也有倒回滚圈的动作. 倒回滚 现象是滚动与滑动的复合运动. 本文简要介绍球和圈的回滚运动及其力学原理, 导出圈操中 倒回滚圈时间和距离的计算公式．     

船舶甲板上浪的非线性横摇响应

考虑甲板上浪引起的横倾力矩、非线性阻尼和非线性恢复力矩,建立了规则横浪中船舶横摇运动方程;基于伯努利方程,推导了船舶甲板上浪水质量的计算公式.以66.01米长的拖网渔船为例,计算了不同波浪扰动力矩作用下的横摇响应,并构造了响应的分岔图和庞加莱截面.结果表明:甲板上浪后船舶横摇运动包括混沌运动和周期二、周期三、周期四等多周期运动;随着波浪扰动力矩幅值的增大,横摇响应发生从周期运动到混沌运动或从混沌运动到周期运动的阵发性分岔、正向及反向倍周期分岔.     

索杆体系的机构运动及其与弹性变形的混合问题

基于有限单元平衡方程推导了索杆体系机构运动的通解、特解及其路径跟踪的迭代求解列式，以及机构运动与弹性变形混合问题的迭代求解列式。从机构运动和弹性变形问题的比较角度出发，解释了机构运动中的若干基本定义，对索杆体系的机构运动和弹性变形混合问题作了分类。数值算例表明：采用本文方法可以非常有效地跟踪求解索杆体系机构运动、弹性变形及其混合问题的全过程路径，得到机构运动的静定状态和混合问题的平衡状态。     

悬臂输流管道的运动分岔现象和混沌运动

研究受约束悬臂输流管道的稳定性和运动分岔问题.在静态与动态失稳区域边界上的一个交叉点附近,用理论分析的方法详细研究了该系统可能发生的复杂运动和运动分岔现象.在动态失稳区域内发现了输流管道的概周期运动和由于概周期运动环面破裂而导致混沌的现象.理论分析结果与数值模拟结果相吻合.     

飞机操纵前轮转弯运动的数学模型及数值仿真

对于飞机滑跑时的操纵前轮转弯运动，本文建立了包括飞机整体运动和前轮转向运动的数学模型，用牛顿－欧拉法导出了非线性运动微分方程组，并求出数值解。在一定限制条件下计算出飞机前轮的最大转向角和飞机的动态响应曲线及其重心的运动轨迹，并把转弯区域面积的计算值与简化理论值作了对比     

也谈惯性运动

惯性运动在运动规律中是最简单的。它有明确的运动学含义和动力学含义。把惯性运动的概念由质点扩大到刚体,是基于它们有同一形式的运动微分方程和同一形式的最简单的运动积分。离开寻求最简单的运动积分这一目标,把惯性运动的概念扩大到非自由质点系并无实际意义。有关文章新提出的"广义惯性 ...     

考虑空气阻力影响的振动筛分物料的运动分析

空气阻力对轻质物料筛分的影响是不可忽略的，本文利用达朗贝尔原理推导出物料在正向滑动、反向滑动和抛掷运动过程中的运动方程，并利用MATLAB软件仿真了物料在运动过程中的位移和速度，将结果与不考虑空气阻力时的物料运动进行对比分析，讨论了主要物理参数对物料运动的影响规律，为轻质物料的筛分提供理论参考．     

MPS-FEM方法模拟弹性船体在规则波中的运动

船舶在海洋中航行时经常会受波浪的作用, 在波浪的作用下, 船体可能会发生六自由度的运动. 在船体运动幅度较小时, 可以简单地将船体运动视为刚体运动. 但当波浪环境较为剧烈、船体运动幅度较大时, 船体可能会发生变形, 此时船舶弹性的影响无法忽略. 因此, 研究弹性船体在波浪中的运动对船舶运动性能和航行安全具有重要的意义. 移动粒子半隐式方法MPS方法是一种基于拉格朗日方法表示的无网格粒子类方法, 该方法在模拟具有自由面大变形特征的问题时具有其独特的优势. 有限元方法FEM作为一种传统的并且已被广泛应用的结构求解方法, 具有很好的稳定性、准确性和鲁棒性. 本文将MPS方法与FEM方法二者的优势结合, 基于MPS-FEM耦合方法, 使用自主开发的MPSFEM-SJTU流固耦合求解器, 模拟刚性船体和弹性船体在规则波中的运动, 并分析船体的弹性对船体运动响应的影响. 首先模拟刚性船体在不同波长的规则波中的运动, 研究规则波波长对船体运动响应的影响. 接着分别模拟了刚性和弹性船体在规则波中的运动, 结果表明, 刚性船体的运动幅值大于弹性船体的运动幅值, 而弹性船体船舯附近的压力大于刚性船体.      

多种因素对三角翼俯仰/滚转运动特性影响的数值研究

耦合求解NS方程和刚体动力学方程数值模拟80°后掠三角翼强迫俯仰、自由滚转双自由度耦合运动特性,研究了转动惯量、轴承机构阻尼、翼面流态以及俯仰运动频率、振幅、平均俯仰角等因素对三角翼俯仰、滚转双自由度耦合运动特性的影响。结果表明:机翼的转动惯量和轴承的机械阻尼显著影响自由滚转的频率和振幅;在转动惯量、轴承摩擦和湍流等多种因素的共同影响下,三角翼的双自由度运动可能会形成台阶形式的振荡曲线;俯仰运动的振幅、频率以及平均俯仰角对强迫俯仰、自由滚转双自由度耦合运动特性存在不同程度的影响。     

含对称间隙的摩擦振子非线性动力学分析

建立了两自由度含对称间隙的干摩擦碰撞振动系统的动力学模型,分析了系统运动中存在的滑动、黏着及碰撞,分别给出其判断方法和衔接准则,推导出各阶段系统的解析解,并采用数值迭代方法求解和分析了系统的复杂动力学行为,同时分析干摩擦对系统动力学性能的影响.结果表明,系统存在叉式分叉,系统由对称周期运动变为反对称周期运动,进而通过Hopf分叉或周期倍化分叉通向混沌.在参数变化范围较大的情况下,系统存在类型丰富的周期运动、拟周期运动以及混沌;系统存在对称运动、反对称运动对、黏滑碰撞运动以及由初始条件决定的共存吸引子.     

呈现混沌运动的一个实验装置

本文报道一个呈现混沌运动的实验装置,列出该系统的运动微分方程并介绍了参数识别方法,最后给出几例混沌运动的时间历程和谱分析曲线.     

微机械陀螺测量旋转体自旋频率的机理分析

阐明了所研制的微机械陀螺可用于检测旋转体的自旋频率.首先,根据微机械陀螺结构特点和工作原理得出陀螺输出信号的频率取决螺敏感轴和偏转方向之间夹角的变化,进而得到微机械陀螺输出信号频率与旋转体自旋频率之间的关系.其次,在旋转体处于恒值运动、角振动运动、圆周运动和椭圆运动等四种基本运动形式下,分别建立了陀螺测量旋转体自旋频率的数学模型,并采用加速度计输出为基准信号,推导出陀螺输出信号频率与旋转体自旋频率、运动形式、运动频率、运动方向之间的关系.最后,利用三轴转台模拟旋转体的四种运动形式,并将陀螺输出信号和加速计输出信号进行频谱分析.试验结果表明,理论分析与试验结果相吻合,该微机械陀螺可用于测量旋转体自旋频率.     

单桩横向非线性运动地震响应简化分析

采用退化的Bouc-Wen模型和动力Winkler地基梁模型,建立了一个单桩横向非线性运动地震响应的简化分析模型,将自由场位移,作为沿桩轴均匀分布的非线性弹簧和频率相关的粘壶的支撑运动,利用运动响应因子的概念以及相应的计算方法,计算并讨论了地震运动过程中,单桩横向非线性运动地震响应问题。计算结果表明,对于单桩横向非线性运动地震响应问题的简化分析,所提出的模型在物理上是合理的。     

同向回转双机驱动振动系统的频率俘获

提出了改进小参数平均法,将两个转子的同步问题转化为相位差及平均转速扰动参量微分方程的零解存在与稳定性问题,得出了同步实现与稳定性条件,提出了频率俘获力矩的概念,解释了两个转子自同步的奇特现象.自同步产生于系统的运动选择动力学特征,即两偏心转子激励起机体的圆运动和绕质心的摆动运动,圆运动对频率俘获力矩贡献驱动相位差向π趋近,实现摆动运动;摆动运动对频率俘获力矩贡献驱动相位差向O趋近,实现圆运动.频率俘获力矩与两电动机的输出力矩之差的比值称为同步指数,实现同步条件为同步指数的绝对值大于1.当同步指数绝对值远大于1,摆动运动占优势时,系统实现圆运动;而圆运动占优势时,实现摆动运动.