抛物线壁内细杆的摩擦平衡分析

细杆在抛物线壁内支承,平衡特性与杆长、倾角和摩擦因子相关.细杆在自身重力作用下可发生焦点下方的顺时针运动,焦点上方的逆时针运动以及两端同时下滑.基于端部支撑力达到摩擦锥边界的条件,可确定细杆状态为不平衡、稳定或不稳定的平衡和摩擦平衡.平衡集为具有宽度的叉式分岔.     

关于浮体平衡的稳定性

<正> 一般流体力学教材在讨论浮体平衡的稳定性问题时,通常给出如下结论:1)若浮体重心位置始终低于浮心位置,则平衡是稳定的;2)当重心在浮心之上时,不一定不稳定.若偏离平衡后,定倾中心位于重心之上,属于稳定平衡,若定倾中心位于重心之下,属于不稳定平衡;3),当重心和浮心重合时,浮体的平衡总是稳定的,不像潜体那样形成随遇平衡.上述结论中,2)和3)是不完善的,现分别补充、修正如下.     

关于浮体平衡的稳定性

一般流体力学教材在讨论浮体平衡的稳定性问题时,通常给出如下结论:1)若浮体重心位置始终低于浮心位置,则平衡是稳定的;2)当重心在浮心之上时,不一定不稳定.若偏离平衡后,定倾中心位于重心之上,属于稳定平衡,若定倾中心位于重心之下,属于不稳定平衡;3),当重心和浮心重合时,浮体的平衡总是稳定的,不像潜体那样形成随遇平衡.上述结论中,2)和3)是不完善的,现分别补充、修正如下.     

弹性杆盘绕折叠的力学分析

以可伸展空间结构元件的盘绕折叠过程为工程背景,分析受圆柱面单面约束的弹性直杆变形为螺旋杆,最终压缩为叠放的平面圆环的变形过程.对此空间大变形的分析不允许利用小变形假设进行简化.由于约束力的存在,也不能直接利用忽略分布力的Kirchhoff弹性杆方程.本文以表述截面姿态的欧拉角为变量,建立受圆柱面约束弹性杆平衡的非线性方程.利用方程的初积分计算杆截面的内力和力矩.忽略盘绕过程的惯性效应,将参数连续改变的螺旋线状态作为杆盘绕过程中的准平衡状态.导出为实现盘绕过程需要施加的轴向压力和扭矩随螺旋角的变化规律.根据一次近似稳定性理论分析得出:两端铰支弹性杆当相对扭率为零时不能保证螺旋线平衡的稳定性.若杆端支承允许存在相对扭转,则轴向压力和扭矩按文中确定的规律变化时可以保证盘绕过程的稳定性.     

中间支承对随从力作用下矩形薄板稳定性的影响

研究了切向均布随从力作用下,带有中间线支承的矩形薄板的稳定性问题.建立板的运动微分方程,利用微分求积法得到复特征方程.求解复特征方程,得出线支承板复频率随着随从力的变化关系,以及线支承刚度对板失稳形式和临界值的影响.对随从力作用下中间支承四边固支矩形薄板的计算结果表明:对于四边固支板,当边长比为1时,发现存在一个临界线支承刚度值,当线支承刚度小于该值时,板失稳为颤振失稳,当支承刚度大于该值时,板失稳为屈曲失稳;当边长比为2时,板失稳形式保持为屈曲失稳.     

CONTACT ELECTRIFICATION DUE TO THE OBLIQUE IMPACT OF CHEMICALLY IDENTICAL BALL AND PLATE

报道了同种材料球板斜碰带电量实验和理论研究, 发现同种材料球和板斜碰后球板会带电,带电量的极性与材料有关,带电量的大小与板的倾角有关,随着倾角的增大先增加后减小,当倾角约50°时,碰撞电量达到最大,是正碰撞电量的6~8 倍. 通过球板斜碰过程的动力学分析,发现球板碰撞后球的带电量与碰撞过程中球与板的摩擦面积成正相关.     

用边界元方法数值分析绕平壁上一薄平板的STOKES流动

本文用边界元方法研究了绕平壁上一薄平板的Ｓｔｏｋｅｓ流动，数值模拟了薄平板与平壁成不同倾角ξ＝π／２时，平板左右两侧形成大小相等的两个涡旋，其涡心到角点的距离为平板高的０．５４倍；当ζ＝５π／１２时，平板两侧仍然形成两个涡旋，不过平板右侧５π／１２角内的涡旋明显大于板左侧的涡旋，其涡心距角点的距离右侧是平板高的０．６８倍，左侧是０．２９倍；当ξ＝π／３时，平板左侧的涡旋已经消失，右侧π／３角内角然     

轴向受压螺旋杆的平衡稳定性

在Kirchhoff动力学比拟基础上讨论端部受轴向压力作用的圆截面弹性细杆的螺旋线平衡稳定性问题．弹性杆的平衡状态由Euler角描述的弹性杆平衡方程的特解确定．从Lyapunov或Euler的不同稳定性概念出发,对弹性杆的平衡稳定性的判断可得出不同的结果．根据一次近似扰动方程判断,弹性杆的螺旋线状态和圆环状态恒满足Lyapunov稳定性条件．但螺旋杆在轴向压力到达临界值时,圆环杆在扭转数到达临界值时将产生屈曲而丧失Euler稳定性．导出临界载荷和临界扭转数的计算公式．螺旋杆的临界载荷取决于螺旋线的高度和螺旋角：螺旋角趋近于π／2时螺旋杆转化为带扭率的直杆,其临界载荷的极限值与压杆的Euler载荷一致．文中对两类不同稳定性概念的区别和联系作出解释．     

跳跃振子平衡及其分岔的能量分析

用能量方法研究了跳跃振子的平衡与分岔.用势能驻值条件确定了平衡位置所满足的方程,通过势能极值判断平衡的稳定性.在不同的弹簧构型下,数值计算了平衡随系统弹性刚度和质量比变化的分岔图.结果表明,弹性刚度和质量比较小时,系统只有一个稳定平衡点和一个不稳定平衡点;刚度和质量比充分大时,系统分岔出一个新的稳定平衡点和一个新的不稳定平衡点.     

双级孔含油轴承油压扩散与表面渗析特性分析

为探究含油轴承基体渗流及压力扩散对接触面间油膜润滑性能的影响，建立双级孔含油轴承系统的渗流润滑模型，研究轴承摩擦面上油膜分布规律与双级孔隙中压力扩散行为，分析摩擦副倾角与轴承表层渗透率变化对油膜润滑性能的影响.结果表明，流体动压力产生于摩擦界面的收敛区，并逐渐由摩擦界面向轴承基体扩散，在油压扩散过程中流体压力的作用面积增大，压力数值降低.油膜的润滑性能随倾角增大或表层渗透率减小而得到改善，相比单层含油轴承，具有致密表层的双级孔含油轴承具有较好的润滑性能.不同表层渗透率下，倾角对油膜摩擦系数的影响差异显著：在本文中计算参数下，当表层渗透率小于7×10^-15 m²时，油膜的摩擦系数随倾角增大而减小；当表层渗透率高于7×10^-15 m²时，油膜的摩擦系数随倾角增大而增大.倾角和表层渗透率影响含油轴承基体中的油液渗流和压力扩散行为，最终使油膜的润滑性能发生改变.研究工作为明晰含油轴承润滑机理提供一定理论依据.     

路面横倾角度对人体步进摩擦的影响

预防滑摔是步进摩擦研究的主要目的,但现有研究集中于水平路面和上下坡,对横倾路面研究较少.通过采用自制步进摩擦试验平台测试人体在横倾路面上行走时的摩擦力、足偏角和步态周期,计算必要摩擦系数.结果表明：随着横倾角度的增大,重力的侧向分量增大,导致侧向摩擦系数增大并起主要作用,侧滑风险升高,可调整重心向低侧偏移以减小必要摩擦系数,从而降低滑摔风险;低侧脚足偏角减小,高侧脚足偏角增加,可增加低侧脚足偏角的方法增加动态稳定域以提高行走时的稳定性;路面横倾增大了侧滑风险,人体自适应平衡机制随之减缓步速,并缩短较危险的单支撑期和延长较安全的双支撑期以防止滑摔.     

基于持续同调的边坡土颗粒应力链失稳分析

采用颗粒离散元方法和持续同调理论,研究了内排土场堆叠至不同高度时的边坡稳定性。为便于研究,现采用一水平金属板向下施加压力,代替不同厚度土层的重力荷载,对边坡在竖向荷载作用下的失稳破坏过程进行了颗粒离散元模拟。研究了二维边坡土颗粒速度总矢量、边坡失稳破坏时滑移开裂面的角度以及边坡坡顶y方向的平均速度等宏观响应过程,并构建了自然堆积下边坡堆积体颗粒的法向力链无向网络模型。最后,用持续同调方法对边坡坡顶颗粒接触力链网络的拓扑特征进行分析,获得条码图,建立了岩体结构持续同调特征与失稳演化的关系。本文为研究边坡失稳拓扑识别提供了一种新方法,从而可以有效预测边坡的失稳破坏。     

凹边坡参数对边坡稳定性的影响

抽象出凹边坡的几何模型,采用量纲分析的方法,给出凹边坡几何参数和物理力学参数对边坡稳定系数的影响通式．在FLAC定义的边坡稳定系数意义下,经过数万次计算,采用二次回归的方法,确定了通式中的影响指数,形成经验公式．结果表明,受Mohr-Coulomb和拉应力两个强度准则控制的材料,形成的凹边坡的稳定性受无量纲粘聚力、边坡角、内摩擦角的控制．凹形边坡有利于边坡的稳定,边坡稳定性与岩土的抗拉强度关系不大．这一稳定系数公式对于形状规则均匀性好且符合Mohr-Coulomb破坏准则的凹边坡可以给出精度高的估计．对于其它边坡的稳定性评价还需要做有针对性的工作．     

步进摩擦分析测试平台的研制

研制了步进摩擦分析测试平台,可用于检测人体在静止及运动路面上的步进摩擦特性.该平台主要由六自由度摇摆台、三维测力台和数据采集系统三部分构成,六自由度摇摆台可提供六个自由度的任意组合运动,用来模拟舰船、海浪和地震等工况;三维测力台可测量出人体在行走时的三维力和力矩;数据采集系统将六自由度运动平台和三维测力台的输出数据采集并保存到计算机中,用来分析人体运动时的步进摩擦特性.采用研制平台进行了一组试验,结果表明:人在上、下坡行走时的垂直地面反作用力与在水平路面行走时的垂直地面反作用力具有不同的分布规律,并且垂直地面反作用力均随坡度角的增大而减小.     

飞石系绳的力学分析

旋转绳索使拴在前端的沙包获得速度后甩出; 待其飞过前方高处的铁杆后, 收紧绳索使沙包 以铁杆为悬挂点作圆周运动; 当沙包接近最低点时快速抽拉绳索; 基于动量矩守恒定律, 沙 包的切向速度因旋转半径缩短而增加, 继而牵引绳索对铁杆缠绕. 摩擦力可以使绳索具有极 高的承载能力.     

Tractive performance of a bulldozer running on weak ground

To determine the tractive performance of a bulldozer running on weak ground in the driven state, the relations between driving force, drawbar pull, sinkage, eccentricity and slip ratio have been analysed together with each energy balance; effective input energy, sinkage deformation energy, slippage energy and drawbar pull energy. It is considered that the thrust is developed not only on the main straight part of the bottom track belt but also on parts of the front idler and rear sprocket, and the compaction resistance is calculated from the amount of slip sinkage. For a given vehicle and soil properties, it is determined that the drawbar pull increases directly with the slip ratio and reaches about 70% of the maximum driving force. The compaction resistance reaches about 13% of the maximum driving force. The sinkage of the rear sprocket, the eccentricity, and the trim angle increase with the increment of slip ratio due to the slip sinkage. These analytical results have been verified experimentally. After determining the optimum slip ratio to obtain a maximum effective tractive power, it is found that a larger optimum drawbar pull at optimum contact pressure could be obtained for a smaller eccentricity of vehicle center of gravity and a larger track length-width ratio under the same contact area.     

Magnetostatic deformation experiment: Bending of a thin plate

The Euler buckling formula is a simple deduction from the Bernoulli-Euler theory of bending. Perhaps a correct magnetoelastic buckling formula with be obtained as a simple deduction from a correct theory of magnetoelastic bending. The present investigation is a first step toward creating such a theory.Thin rectangular plates of solft steel were rigidly fixed at one end and caused to bend into a cylindrical shape by applying a uniform magnetic field whose direction made a small angle (five degrees) with the normal to the undeformed plate surface. Strain measurements and field measurements were made along top and bottom surfaces of the plate. A bending-moment diagram was calculated from the strain measurements and a bending-moment diagram was calculated from field measurements, using the integrand of the first Maxwell stress formula to calculate the force distribution acting on the plate. To get agreement between the two diagrams it was necessary to add a concentrated couple and transverse force (not revealed by the field measurements) at the free end of the plate. The postulated couple and force alone accounted for approximately 30 percent of the bending moment values calculated from strains. We conclude that if the external magnetic field at the surface of a magnetic body cann be calculated correctly, the integrand of the Maxwell formula will corretly give the force distribution over the surface, and classical elasticity theory will then given correctly the elalstic deformation.Paper was presented at the 1985 SEM Spring Conference on Experimental Mechanics held in Las Vegas, NV on June 9–14.     

TWO-DIMENSIONAL MOTION OF A PARTICLE ON AN INCLINED PLANE

质点在斜面上受到大小恒定的下滑力和摩擦力而运动,但后者方向随速度而变化。摩擦因子与斜面坡度比值即等效摩擦因子λ> 1 时质点最终在斜面上停止;0:5 <λ≤6 1 时质点不会停止但水平方向运动距离存在限界,而λ≤0:5 时水平方向也可运动至无穷远。相同等效摩擦因子下质点运动轨迹的曲线簇具有包络线。     

The optimum height of application of force and eccentricity of a wheeled vehicle running on a loose sandy soil

In earthmoving sites, multi-wheeled vehicles are used to excavate a sandy soil or to pull other construction machinery. In this paper, the mechanism of a 5.88 kN weight, two-axle, four-wheel vehicle running on a loose sandy soil is theoretically analysed. For given terrain-wheel system constants, the combination of the effective braking force of the front wheel during pure rolling state and the effective driving force of the rear wheel during driving action will clarify the relation between effective effort of the vehicle and slip ratio and the relation between amounts of sinkage the front and rear wheels and slip ratio, etc. The maximum effective tractive effort of the vehicle varies with the height of application force and the position of the center of gravity of the vehicle. The optimum height of application of force and the eccentricity of the center of gravity to obtain the largest value of the maximum effective tractive effort can be explained with an analytical simulation program. Results of this study showed that the optimum height of application force should be 30 cm and the optimum eccentricity of the center of gravity is 0.05 for a vehicle considered for this study.