举重序列图像杠铃动力学参数的提取与分析

利用计算机图像采集卡连接摄像头获取举重过程序列图像,提取杠铃垂直方向和水平方向的速度、加速度、作用力等动力学参数,计算举重过程杠铃机械能的变化,分析举重过程杠铃动力学参数等的特征。结果表明,举重过程杠铃的垂直速度、垂直加速度、垂直受力、机械能的最大值均位于抓举阶段,力量是抓举阶段举重动作成功的决定因素,挺举阶段运动员的举重动作技术至关重要;举重过程中运动员向上用力应尽量集中于垂直方向,水平方向作用力尽可能小,以在短时间内获得较大的上升速度;杠铃水平运动速度的最大值位于挺举阶段的上挺发力时刻,运动员使用水平力在动作稍有偏差时及时调整动作来维持杠铃的稳定,避免举重动作的失败。     

举重失败与成功过程杠铃受力特征的比较

利用计算机图像采集卡连接摄像头拍摄同一运动员举重失败过程与成功过程的序列图像,图像经预处理后使用Hough变换自动检测杠铃位置,分别计算两过程杠铃的垂直方向和水平方向受力,分析并比较其动力学特征,寻找举重技术动作失败的原因。结果表明,尽管失败过程与成功过程在杠铃抓举上肩阶段均取得了成功,但失败过程杠铃垂直受力峰值明显高于成功过程,运动员消耗的力量明显高于成功过程;而在杠铃挺举上举阶段,失败过程运动员的上举爆发力并没有接近垂直向上,或前段体能消耗过大而力量不支,并且运动员无法用力阻止杠铃到最高点时水平出现的较大晃动,以上原因导致举重技术动作的失败。     

体操运动为什么用滑石粉

我们多年在物理课堂作业上和新出版的考卷、资料上,遇到在单杠或双杠、举重等运动中,运动员比赛前都要在手上或杠上涂上滑石粉,它的作用是什么这类题,参考答案都是为了增大摩擦力或防滑脱,可是我们通过实验后分析认为此举主要是防接触部位受伤,同时,也有增大摩擦或减小摩擦的作用,理由有以下几点: 一、在举重运动中,如果是为了增大摩擦,在举起沉重而质量很大的杠铃时,这个过程中手腕要改变方向,由于摩擦力大就难以完成或由于转变手腕方向时,有改变运动状态的过程或趋势,而杠铃由于惯性可能要在手中转动,若摩擦力太大,杠就难以转动,它就要改变手的运动状态使任务难以完成,甚至使手被摩起血泡.为了使举杠铃任务顺利完成又不至于使手受伤,用滑石粉应是减小摩擦力.     

利用Kane多刚体动力学模型仿真举重运动

多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程可以优化运动员的动作技术并预测其效果。根据举重过程人体运动的特点,将人体简化为6刚体动力学系统,建立Kane多刚体动力学模型方程,以高速数字摄像拍摄的举重运动过程序列图像的初始夹角与角速度作为初始条件,对举重过程进行计算与仿真,并通过与拍摄的实际举重运动图像比较来验证模型仿真的准确性,研究多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程的方法。结果表明,多刚体动力学模型计算与仿真的人体举重过程与摄像拍摄的实际过程基本相符,两种方法获取的关节坐标的误差约在4~8%,离初始时刻的时间越长则模型计算与仿真结果的误差就越大,呈现误差累积效应。     

预测抓握力和振动传递的手-臂系统生物动力学模型

针对手-臂的振动问题,提出了一种手-臂混合模型来计算不同抓握力下叉车方向盘传递给手-臂的振动。该模型由肩膀、上臂、前臂和手组成,通过具有刚度和阻尼的关节连接。手部模型包含手掌和五个手指,每个手指的远端、近端和掌指端通过旋转关节相互连接,在手指关节上施加力矩来模拟抓握手柄时的主动肌肉力。通过调整模型材料参数以匹配手和手臂在抓握手柄时的接触压力和振动。将标定后的模型应用于某叉车方向盘对手臂系统振动传递率进行预测,结果表明所建立的考虑抓握力和手与手柄接触条件的模型能够预测车辆驾驶员手臂系统的振动传递。     

水泵水轮机在泵工况的导叶水力矩特性

针对水泵水轮机泵工况的导叶水力矩试验中,各被测导叶的水力矩因数并非完全轴对称,本文运用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法,使用SSTκ-ω湍流模型进行数值计算,分析导叶、转轮区域内部流场,探究导叶水力矩特性及其与内流流态的关联。结果表明:力矩因数值的数值模拟结果和试验结果吻合较好,由试验结果可知各开度下水泵工况的力矩因数值呈现抛物线型规律。导叶开度小于43.0%时,流体绕流导叶产生大量旋涡;且开度越小,涡的强度越大,流动越紊乱;开度在51.2%至67.6%范围内,转轮和导水机构流道内流动平稳。小于43.0%开度时,各导叶的水力矩因数均匀性较差,随着导叶开度减小,水力矩因数和静压值的周期性变差,幅值增大,压力脉动和水力矩脉动均明显增强。     

颗粒材料上运动物体所受摩擦力的数值模拟

通过数值模拟,考察一定重量的平板在水平颗粒物质层上做匀速运动所引起的剪切颗粒流,并关注其与平板的摩擦力及等效摩擦系数.数值结果表明,等效摩擦系数不是常数,与平板的运动速度有关.这与通常的固体与固体之间剪切作用时所满足的摩擦定律不同,体现了颗粒系统的特殊力学行为.     

纹身电池将为智能手机充电

<正>下次锻炼时,在上臂贴上嵌入传感器的纹身纸,它会告诉你怎样做才最益于身体,有朝一日还能为你的智能手机充电。科学家开发出一种纹身电池,能够将汗水中的乳酸盐转化为电力,研究者在美国化学会的会议上做了报告。剧烈的体育运动会激活人体一种称为糖酵解的过程,分解血糖产生能量,同时在血液和汗水中生成乳酸盐。通过监测乳酸盐水平可以评估职业运动员的培训方案,医生也将患者异常的高乳酸盐水平作为心肺     

力学原理在标枪运动中的运用

在各种体育运动项目中,都包含有大量的物理学知识．比如,在投掷标枪的过程中,运动员需完成助跑、引臂、最后用力掷出以及用力后的缓冲等一系列动作,在这一系列的动作中,包含着哪些物理知识呢?下面,我们就各个动作过程加以说明．助跑：助跑是整个技术中时间最长,动作环节最多的阶段,其目的是使人体和器械获得预先的动量和为最后投掷创造良好的身体用力条件．标枪在助跑中获得的预先速度是有限的,有人研究只相当于器械出手速度的20%,     

振动在运动训练中的应用

体育动作是人体与周围环境之间相互作用的结果,人体组织和结构,各种器材和装备都有自身的固有频率和在力作用下产生振动的频率,运动员可以在一定范围内通过改变肌肉紧张度使人体的晃动质量变为硬质量,从而调节动作频率,以适应器械(如跳水跳板,单、双杠等)的振动频率,取得共振的效果,为此,需要测定人体和器械(包括运动鞋等)的固有频率,并通过运动员技术使二者共振,文章介绍了振动在体育训练中的运用,由于人体对振动刺激的反映规律尚不清楚,振动的运用还需要进一步探索和研究.     

基于支持向量机的外骨骼机器人灵敏度放大控制

为了准确控制外骨骼机器人跟随人体运动,需要建立其动态、精确的数学模型;人体下肢外骨骼是一个多自由度、强耦合以及非线性的多连杆系统,难以建立准确的运动学和动力学模型;文章使用三维运动捕捉与空间定位系统,获取实际人体运动参数(运动学与动力学),应用支持向量机(SVM)学习人体下肢外骨骼的数学模型;基于该模型构造基于支持向量机模型的灵敏度放大控制方法;文章使用MATLAB和LIBSVM建立外骨骼下肢机器人的数学模型,并进行仿真分析;仿真结果表明基于SVM的模型学习方法,能够准确计算出人体下肢外骨骼的动力学模型,并简化建模过程;基于SVM的灵敏度放大控制,能够有效计算出人体下肢外骨骼各关节(髋关节、膝关节、踝关节)的输出力矩,并控制外骨骼机器人跟随人体运动。     

基于激光二极管光反馈效应的肌肉震颤测量系统

介绍一种测量肌肉震颤频率和幅度的无损伤、非接触光学方法。分析了在直接频率调制下 ,激光二极管中的光反馈效应 ,探讨了振动微小位移和速度的理论模型。设计并研制了一套基于光反馈效应的直接频率调制激光二极管光电探测系统。利用该系统对微弱机械振动信号进行了探测 ,表明该系统能用于肌肉震颤的测量。最后介绍了人体前臂内侧屈肌群紧张收缩时 ,肌肉震颤的光学测量结果     

光机靶室钢混结构基于动刚度等效的简化建模

钢混结构分离式有限元建模方法由于考虑了钢筋的实际分布,其计算精度较高,但建模过程复杂繁琐。开展了基于动刚度等效的钢混结构简化建模研究,该方法将钢筋和混凝土考虑为一种等效材料。研究中首先以典型钢混组合结构为例,以等效模型与分离式模型的模态特性等效为目标,建立了分部件的动刚度等效模型,然后将各部件等效模型组合成整体结构等效模型,数值仿真结果显示在相同载荷作用下,整体参考模型与整体等效模型的响应分布非常接近,而等效模型的规模远小于参考模型,说明了该等效建模方式的有效性。进一步将该等效建模方法应用于神光Ⅲ主机靶室钢混结构的动力学分析中,并计算了该巨型光机结构等效模型在实测基础加速度激励下的随机振动响应,靶球上各方向的响应实测结果与计算结果较为吻合。所采用的动刚度等效建模方法可应用在巨型光机结构动力学稳定性的进一步研究中。     

复杂封闭声场面板声学贡献度识别的等效源法

针对由复杂结构振动形成的封闭空间声场,提出了一种基于等效源法的面板声学贡献度分析方法。该方法首先利用基于等效源法的内部声全息技术,重构出振动结构表面的法向振速并实现对整个内部封闭声场的预测。再将振动结构的每个面板在腔体内部场点产生的声压分别用位于空腔表面附近的等效源在该点产生的辐射声压代替,将复杂的封闭非自由声场问题转化为简单的内部自由场问题,结合重建出的结构表面法向振速进而识别出封闭振动结构各面板对腔体内任意位置的声学贡献度。通过对复杂结构内声场的数值仿真和验证实验,分析了等效源的数量及与重建面距离等参数对重建精度的影响,结果表明所提方法不仅能够达到传统数值分析方法的计算精度,而且具有更简单的求解过程。      

某型导弹发射装置平衡机的改装设计

根据某试飞器发射装置改装方案,在对平衡机工作原理研究的基础上对某型导弹发射装置平衡机进行了改装设计;根据平衡机的设计原则,分析了平衡机的工作原理,计算了带弹和不带弹定向器的重量力矩,由此进行了平衡机的弹簧结构参数和平衡性能参数计算;通过对平衡力矩曲线和高低机负载曲线进行分析讨论,文章设计的方案中,平衡机的平衡力矩曲线与理想情况相符,切不平衡力矩曲线变化较为平缓,设计结果符合方案要求,且改装工作量小。     

内混合强吸收气溶胶粒子光散射的等效性

 以黑碳和水两种成分组成的内混合单分散气溶胶粒子为例,根据其各消光效率因子、吸收效率因子和散射相函数,分析了用等效折射率来描述含有不同成分的内混合气溶胶系统的适用性。结果表明：在瑞利散射区和几何光学区内,内核（碳粒）体积比为0.01,0.1,0.5,0.9时,消光效率在大多数尺度参数下等效性都很好,但在米散射区内相对较差;当体积比大于0.3时,其吸收效率、消光效率等效性较好;除瑞利散射区外,散射相函数在各体积比下的等效性都很差。当考虑内混合气溶胶粒子系统的散射和吸收特性时,一般不难找到等效折射率,但在光散射技术中,应用相函数反演等效折射率的可靠性还有待商榷。     

波叠加声场重构精度的影响因素分析

波叠加法是利用等效源的思想来求解声辐射问题的一种数值方法.其原理并没有确切地规定如何配置等效源.正由于这些不确切性的存在,当将它应用到声场重构时,有必要检验重构的准确性,分析影响重构精度的各种因素,目的是通过分析而获得一些提高重构精度的规律.通过理论分析和数值仿真,分析了各因素对重建准确性的影响.证明等效源必须配置在辐射体内部,而且最好能与辐射体表面共形;但测量面并不需要与辐射体表面共形,而且也不需要在近场测量;还发现,Tikhonov和TSVD正则化方法很适合与波叠加法结合用于声场重构.依据这些规律能更好地应用波叠加法进行声场重构,也将拓宽其应用范围. 关键词： 声场重构 波叠加法 误差影响因素 正则化方法     

Stoner-Wohlfarth模型的磁滞回线特征量分析

针对磁化强度的一致转动:Stoner-Wohlfarth模型,在磁滞回线不能严格求解的现实情况下,我们获得了描述磁滞回线的特征量:剩磁、矫顽力、饱和场的严格解.依据磁化强度一致转动过程的分析,我们提出了剩磁、矫顽力、饱和场这3个特征量的确定条件,并得到以上磁性材料的技术磁化特征量与材料内禀参量饱和磁化强度和各向异性等效场的关系.同时,我们利用磁滞回线在3个特殊角度下的严格解和一般情况下的数值解验证了以上特征量关系的正确性.本研究结果对于判断磁性材料的磁化反磁化过程和深入理解一致转动过程具有重要参考意义.     

低温液体充填管路的数值计算

在低温液体的管路输送中,充填过程是一个使管路热负荷大幅减少的预冷却阶段,了解其特征规律非常重要。本文通过建立一维模型,对水平液氢加注管的预冷过程进行了数值计算,求得了各时刻管路的壁温分布,以及预冷却过程所用的时间。初步分析了低温液体充填管路过程中,管壁与工质的温度分布特点,以及管路长度、管径与加注流量对预冷却时间的影响。     

混合物冲击压缩后平衡态的研究

 将混合物组元颗粒在三维网格内按组元比例随机分布,采用热动力学有限元数值方法,对其冲击压缩过程进行数值模拟。研究了混合物在冲击压缩下趋于热动力平衡过程、热平衡特征时间、压力平衡特征时间和平衡后的热力学状态,得出热平衡特征时间与颗粒度的平方近似成正比,而力平衡特征时间与颗粒度近似成正比。数值模拟了多种合金的冲击压缩特性,其结果与混合物物态方程的体积相加模型、一次冲击绝热线的叠加原理和实验等不同方法获得的结果作了比较,除冲击温度外,各方法得到的结果一致;体积相加模型和叠加原理不能给出合理的混合物冲击温度,但数值模拟能给出合理的混合物冲击温度。