一种冲击加速度计校准新方法

冲击加速度计校准的传统方法有绝对法、相对法和比较法。综合相对法和比较法的优点,提出了一种校准冲击加速度计的新方法类比法。其标准加速度传感器可采用绝对法直接溯源到国家基准,并在同条件冲击作用下通过标准加速度传感器和被校加速度传感器互换,根据冲击力或动应变测量结果对被校加速度传感器幅值灵敏度、线性度与频率响应等技术参数进行校准,从而弱化了冲击力或动应变测量结果对冲击加速度校准的影响,测量准确度高。     

多点碰撞动力学的规范求解

物体间的碰撞是工程技术中一个重要研究课题．大多数的研究工作都是集中在多刚体系统碰撞动力学问题的研究．在多刚体系统中,两个刚体之间是用一个铰连接的．但是,还存在另一类型的碰撞系统,在这类碰撞系统中,相碰的物体间没有铰存在．物体可能是自由的,也可能是被其周围环境约束的,但在物体之间没有铰的联系,这种碰撞问题称作为“分离式碰撞问题”,物体间的相互联系和相互作用仅仅在碰撞过程中存在．本文对这类“分离式碰撞问题”进行了研究,并且给出了一组解决这类问题的通用公式．这些公式可以方便地编程和计算,从而实现了多物体间的多点碰撞的动力学求解     

滑块碰撞动力学与圆周率的关联

滑块碰撞与圆周率π看似不相关的两个事物却具有某种联系,本文研究了滑块碰撞动力学,利用计算工具MATLAB,发现在理想情况下,滑块的碰撞次数与π有一定的关联,并在理论上证明了计算结果。     

一种值得注意的动力学行为

在讨论一类以ｐａｔｅｒｎ动力学为背景的二维平面映射时,发现了一种具有两个正Ｌｙａｐｕｎｏｖ特征指数的动力学行为．分析表明这种行为可能来自于ｓｎａｐｂａｃｋｒｅｐｅｌｅｒ．进一步的理论工作有待于深入     

理论力学习题课的一种尝试

理论力学习题课“一题多解”训练是一种行之有效的方法。     

一种改进的位移反分析方法

为了发展可用于各种岩土工程及工程地质问题的一般的位移反分析系统方法, 本文在边界控制方法的基础上进行了改进。其目的是对于其各种复杂的系统问题确定最重要的力学参数。     

一种改进的轨道动力学模型

航天器的矢径可以分解为矢径模和单位矢量的乘积,利用该性质将传统轨道动力学方程分解为矢径模和矢径方向的动力学方程组,实现了航天器位置信息的分离;针对两个方程分别采用常数变易法和四元数描述方法,将轨道动力学模型转化为线性无奇异的方程组,同时得到了7 个新轨道变量,且建立了新轨道变量与惯性系下航天器位置速度信息以及轨道六要素之间的相互转换关系. 该轨道模型适用于任意形式的推力和摄动,避免了奇异性,且在虚拟时间的意义下,航天器的旋转角速度只取决于法向力;在常值推力和变推力的情况下,对该模型进行了数值验证,验证了新模型的可适用性、数值稳定性以及计算精度高的优势.      

非线性动力学方程的一种级数解

本文针对n维未知向量v的一阶微分方程v=Hv+f(v,t)进行求解,其中Hv和f(v,t)分别是右端项的线性齐次部分和非线性部分.首先,将非线性部分f(v,f)在所论时刻tk处展成t-tk=τ的泰勒级数,并通过求原函数的方法直接给出每一项的积分,从而获得了待求微分方程在级数形式下的闭合解.它的具有不同精度的各次近似解可表示成τ的分段解析函数,便于研究非线性动力学行为与其物理参数的依赖关系.本文还用算例验证了各次近似解之间的数值关系,并和解析解等作了比较.     

动力学普遍方程的一种应用

本文给出动力学普遍方程的一种应用方法,把它与达朗伯原理相结合,来求解多自由度的非自由质点系的动力学问题,在某些情况下,或许会比过去的应用方法简便。     

一种基于面-面局部搜索的接触算法

接触-碰撞算法是影响动态接触问题数值分析精度的重要因素,发展健壮、精确的局部搜索算法对提高数值模拟精度具有重要意义。为解决点-面接触搜索算法存在的盲区问题,提出了一种基于面-面的局部搜索算法,并发展了相应的接触力计算方法。新的接触算法以面心坐标与特征长度表征接触片,进行预搜索快速排除不会发生接触的潜在接触对;利用主从接触片的投影与侵入深度关系确定接触片间的接触状态;利用等参逆变换解析给出接触点,避免了方程组的迭代求解。典型算例与工程实例计算表明,本文算法消除了接触搜索的盲区,具有很好的健壮性与计算精度。     

柔性机械臂碰撞系统的一种建模方法及精细积分数值模拟

对一单连杆柔性机械臂与外界发生碰撞时的动力学特性进行了研究。在建立动力学模型时，利用有限元思想，用有限个刚性单元和抗扭连接弹簧来模拟机械臂及其柔性性质，得出了较为简单的非线性动力学方程，根据几何关系，建立了系统在发生碰撞时的约束条件。本文在系统的动力学方程中引入对偶变量，并将方程导向Hamilton体系，用精细积分法对系统的动力学特性进行了模拟。     

直升机下落碰撞的动力学响应研究

利用碰撞弹簧概念,结合多柔体系统动力学方法,建立了多体系附落碰撞的动力学模型。并通过求出响应,可详细描述碰撞过程。     

一种特殊瞬态动力学现象释疑

引入瞬态平衡点的概念 ,来解释一种简单的摆式减振器模型中的瞬态动力学行为中的一种特殊现象 :即振子从开始小幅振动突然增大最后达到大幅振动 ,而减振摆也从铅垂位置附近的小幅振动过渡到绕悬挂点的圆周运动。分析表明 ,产生此现象的原因是系统瞬时平衡点的剧烈变化     

泥石流反粒径分布的一种定性解释

假设泥石流中的粗颗粒（如石块等）以跳跃的方式前进,通过分析单个颗粒在定常充分发展的流场中的运动,给出了单一起跳速度下以及具有一定分布的起跳速度下,颗粒数密度随高度的分布,并给出了起跳粒径有分布时颗粒的平均粒径随高度的分布,定性地解释了泥石流中的反粒径分布现象。     

基于中心差分法的纤维结构碰撞动力学分析

随着纤维结构在各领域的广泛应用以及对纤维结构研发要求的越来越高,针对纤维结构譬如毛刷等构件的力学特性的研究正在越来越深入.本文利用显式中心差分法以及接触算法对模化为梁单元的纤维结构进行了碰撞动力学分析,考虑了纤维的几何非线性,接触状态非线性,振动阻尼,得到了纤维结构在与刚体接触过程中的接触力响应曲线;并根据此方法,对改...     

多体系统接触碰撞问题的牛顿-欧拉线性互补方法

基于非光滑动力学方法的多体系统接触碰撞分析是目前多体系统动力学的研究热点.本文采用牛顿-欧拉方法建立多体系统接触、碰撞问题的动力学模型,给出一种牛顿-欧拉型线性互补公式.该建模方法与目前一般采用的拉格朗日建模方法的不同之处是约束条件中除了库仑摩擦、单边约束之外还含有光滑等式约束.在建立系统动力学模型时,首先解除摩擦约束和单边约束得到原系统对应的基本系统.牛顿-欧拉方法采用最大数目坐标建立基本系统的动力学方程,由于坐标不相互独立,因此基本系统中带有等式约束,其数学模型为一组微分代数方程.借助约束雅可比矩阵,在基本系统微分代数方程中添加摩擦接触和单边约束对应的拉氏乘子,就可以得到系统全局运动的具有变拓扑结构特征的动力学方程,再结合非光滑约束互补条件便可构成完备的系统动力学模型.完备的动力学模型由动力学微分方程以及等式约束和不等式约束组成.线性互补公式采用分块矩阵形式进行推导,简化了推导过程.数值计算采用基于线性互补的时间步进算法.时间步进算法是目前流行的非光滑数值算法,其突出特点是可以免去数值积分中繁琐的事件检测过程,而数值积分过程中通过对线性互补问题的求解可以确定系统的触-离状态.通过对典型的曲柄滑块间隙机构进行数值分析,验证本文方法的有效性.     

一种新型外挂物动力学计算模型

翼下外挂物是现代作战飞机的必不可少的装备,由于其非线性环节多,一般的有限元模型不能很好地反映它的动力特性.本文通过计算和试验研究,探索出一种新的外挂物建模方法,并用于某型飞机机翼带外挂物振动特性计算.实践表明,这种外挂物有限元模型是适合工程应用的简洁明了的模型.     

垂直壁面附近上升单气泡的弹跳动力学研究

采用高速摄影技术结合阴影法,对静止水中垂直壁面附近上升单气泡运动进行实验研究,对比气泡尺度及气泡喷嘴与壁面之间的初始无量纲距离 ($S^{ast}$)对气泡上升运动特性的影响,分析气泡与壁面碰撞前后,壁面效应与气泡动力学机制及能量变化规律.结果表明,对于雷诺数$Re approx 580 sim 1100$,无量纲距离$S^{ast } <2 sim3$时,气泡与壁面碰撞且气泡轨迹由无约束条件下的三维螺旋转变成二维之字形周期运动;当$S^{ast } >2 sim3$时,壁面效应减弱,有壁面约束的气泡运动与无约束气泡运动特性趋于一致.气泡与壁面碰撞前后,壁面效应导致横向速度峰值下降为原峰值的70%,垂直速度下降50%;气泡与壁面碰撞前,通过气泡中心与壁面距离($x/R$)和修正的斯托克斯数相关式可预测垂直速度的变化规律.上升气泡与壁面碰撞过程中,气泡表面变形能量单向传输给气泡横向动能,使得可变形气泡能够保持相对恒定的弹跳运动.提出了气泡在与壁面反复弹跳时的平均阻力系数的预测模型,能够很好地描述实验数据反映出的对雷诺数${Re}$、韦伯数${We}$和奥特沃斯数${Eo}$等各无量纲参数的标度规律.     

垂直壁面附近上升单气泡的弹跳动力学研究

采用高速摄影技术结合阴影法,对静止水中垂直壁面附近上升单气泡运动进行实验研究,对比气泡尺度及气泡喷嘴与壁面之间的初始无量纲距离(S^*)对气泡上升运动特性的影响,分析气泡与壁面碰撞前后,壁面效应与气泡动力学机制及能量变化规律.结果表明,对于雷诺数Re≈580～1100,无量纲距离S^*<2～3时,气泡与壁面碰撞且气泡轨迹由无约束条件下的三维螺旋转变成二维之字形周期运动;当S^*> 2～3时,壁面效应减弱,有壁面约束的气泡运动与无约束气泡运动特性趋于一致.气泡与壁面碰撞前后,壁面效应导致横向速度峰值下降为原峰值的70%,垂直速度下降50%;气泡与壁面碰撞前,通过气泡中心与壁面距离(x/R)和修正的斯托克斯数相关式可预测垂直速度的变化规律.上升气泡与壁面碰撞过程中,气泡表面变形能量单向传输给气泡横向动能,使得可变形气泡能够保持相对恒定的弹跳运动.提出了气泡在与壁面反复弹跳时的平均阻力系数的预测模型,能够很好地描述实验数据反映出的对雷诺数Re、韦伯数We和奥特沃斯数Eo等各无量纲参数的标度规律.     

一种微静电开关系统的非线性动力学

在微型电子机械（MEMS）中，存在着多种非线性因素，诸如：几何非线性、静电力的非线性以及空气阻力的非线性等，它们严重影响着微机械系统的行为。对于一种具有典型结构的微静电开关，考虑机械、静电、挤压气隙三部分的因素，导出了系统单自由度非线性运动方程（保留到三阶非线性），用数值方法分析了静电激励变化导致的分岔，发现倍周期分岔、逆倍周期分岔广泛存在于该类系统中。