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.     

转动惯量之并矢分析

本文采用并矢分析法研究刚体转动惯量、主惯量和惯量主轴的问题.文中所涉及的并矢概念、运算法则和定理,请见文献[1]...     

落体法测刚体转动惯量的测量方法比较

用JIJG—I刚体转动惯量实验仪的同组数据,分别用测角加速度法和测时间法计算待测圆盘的转动惯量,结果表明,测角加速度法比测时间法的测量精度可提高1到2个数量级,具有明显优点;同时分析了测时间法产生误差的主要原因,也指出了使用测角加速度法的注意事项．     

基于图像分析的金属颈缩过程实验测量方法

提出了一种基于简易图像分析的试件颈缩测量的方法,可以方便有效地定位试件颈缩部位并测量其直径的变化,同时可以测量试件的轴向应变,进而得到试件的名义应力应变曲线及真应力应变曲线．本方法为普通实验室中试件颈缩的测量提供了方便而有效的实现手段,因而可以有效促进材料力学等课程的教学．     

转动惯量和惯性积对旋转坐标系的莫尔圆法

根据转动惯量和惯性积的转轴公式与平面应力状态下斜截面上应力计算公式的相似性,给出了利用莫尔圆计算转动坐标系下转动惯量和惯性积的方法.运用该方法,计算了转动轴通过质心,因安装误差使盘面法线与转动轴存在偏角的刚性圆盘对转动轴的转动惯量和惯性积.该方法简单直观、概念清楚,为进一步计算轴承附加动压力提供了更简捷的方法.     

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     

基于图像的主动脉弓运动和变形参数自动跟踪测量方法

提出一种基于动物实验序列图像的自动跟踪方法,测量主动脉弓在体运动和变形。在测量的初始帧,手动选取测量窗口,采用像素灰度值的梯度算法对图像测量窗口内的边界进行自动识别,得到主动脉弓的真实边界,进而调整测量窗口至最佳位置。在后续帧中,自动跟踪最佳测量窗口的位置,测量主动脉弓不同部位动脉直径和中心点位置随时间的变化。通过对四只兔子的实验测量,结果发现:主动脉弓具有一定锥度,在弓部直径最大,且主动脉弓在体运动和变形周期与心动周期之间存在较强的相关性。结论与生理现象或已有实验结果一致,表明基于图像的自动跟踪方法在测量主动脉弓运动与变形时不仅可行,而且可靠。     

猴子玩具空翻360°站稳的实验测量1)

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。     

落体法测刚体转动惯量的误差分析 1)

为了分析刚体转动惯量实验测定中摩擦力矩变化对测量结果的影响,本文对采用落体法测角加速度方法进行了实测检验。结果表明,摩擦力矩随载物系统转速增大而显著增加,系统空载测量时,减速过程角加速度对应平均转速远大于加速过程平均转速,如果不进行修正,则导致计算结果偏低。而相同质量砝码拉动系统负载测量时,加速过程和减速过程对应平均转速相对接近,测量值主要受测量随机误差影响。上述结果有利于进一步开展转轴摩擦力矩随转速变化系统性的研究。     

电子束质心定位的数据处理方法

在强流直线感应加速器中,电子束质心位置的控制是一项重要的技术。要达到较好的控制效果,对电子束质心位置的准确测量和定位是前提。从实验和数据处理两个方面对具有时间分辨的电子束质心位置的测量和确定进行研究,指出了处理数据区域选取、处理方法等对质心位置的影响,确定的处理方法在实际处理时能够将电子束质心位置的偏移控制在2个像素内,可为束的调控提供准确参数。     

一种基于图像相关的双图像法测量细观试件弹性模量的方法

本文提出了一种基于图像相关的双图像法测量弹性模量的方法,测试精确度比单图像方法的精确度提高了一个量级,通过实验验证了方法的可靠性。利用双图像法对细观尺度不锈钢薄带和牛骨试件的拉伸弹性模量进行了测量,发现牛骨试件的拉伸弹性模量随着厚度的减小而减小。     

三线摆测刚体转动惯量:实验改进与教学体会

三线摆测量刚体转动惯量是工科大类基础力学实验教学中的重要一环.尽管该实验已经过多年的教学实践和改进,但学生的实验结果常不尽如人意,这极大地挫伤了其学习积极性.本文介绍浙江大学力学实验教学中心实验团队近年来对三线摆实验所做的诸多改进及教学体会,以期能起到抛砖引玉之功.     

三线摆摆线质量对转动惯量精确测量的影响

三线摆法是测量转动惯量的常用方法, 理论上通常都是把摆线作理想处理(即摆线质量趋于0), 但在工程测量中, 被测工件往往较重, 摆线不再是轻质细线, 摆线质量势必会对空载悬盘的转动惯量测量产生影响. 本文应用哈密顿原理和变量替换, 导出三线摆摆线的变张力弦振动方程, 通过对摆线与悬盘连接点(x=0)的运动状态讨论, 推得摆线质量不能忽略情形下的对称式三线摆的转动惯量计算式, 并借助于MATLAB 软件快速便利地进行计算.     

基于轨迹的平面气浮台质心实时标定方法

针对微小卫星半物理仿真系统中平面气浮台质心位置变化的问题,提出了一种基于位置观测的质心标定方法。通过测量平面三轴气浮台台体上的任意三个固定点的实时运动轨迹并进行傅里叶分析,有效地将位置信号中的交流分量提取出来,获得被测点的旋转半径,从而实时标定三轴气浮台的质心,并为气浮台惯量的标定奠定基础。数据仿真和实验结果表明,在一般的平面气浮台仿真试验环境下,可以实现5 mm的质心标定,标定精度高、误差稳定。此方法可用于变质心卫星在轨监测以及组合体卫星质心惯量的标定。     

细直杆无滑动脱离水平面的必要条件

该文研究的是起初竖直静置于水平面上的非均质细直杆的倾倒过程,利用质心运动定理、机械能守恒定律和定轴转动定理导出了直杆在下端不滑动情况下所受支持力的表达式,据此指出了直杆能够脱离水平面的必要条件同时包括两部分：对直杆质量分布的要求;对直杆与水平面之间的静摩擦因数的要求。     

转动惯量法在多轴疲劳本构关系预测中的应用

一些金属材料在承担多轴非比例加载过程时,会产生额外非比例附加强化或软化现象,这一现象往往会导致在评估疲劳寿命时因为材料本构关系的不确定而引起预测结果出现较大误差．因此基于单轴疲劳理论得出的寿命预测模型并不能准确地预测多轴非比例疲劳加载下的材料寿命．针对此问题,本文阐述了非比例附加强化效应产生的原因及结果,结合转动惯量法的理论和塑性增量法,建立了预测多轴低周疲劳加载下循环应力-应变曲线的数值计算模型．利用316L 不锈钢试样在5 种加载路径下的实验数据对预测结果进行了验证,结果表明该模型具有良好的预测有效性及精度．     

基于图像灰度分析的腐蚀钢绞线细观损伤行为

外护套破损的在役拉吊索结构,索内镀锌钢丝或钢绞线直接暴露于自然环境中,特别是酸雨的服役环境下,镀锌钢丝或钢绞线腐蚀非常严重,造成重大安全隐患.通过酸雨环境下拉吊索钢绞线在交变应力、静态应力和无应力工况的加速腐蚀试验,运用数字化扫描电子显微镜对腐蚀试件进行图像采集,并进行图像灰度分析,研究钢绞线细观层次的腐蚀损伤力学行为.探索一种基于图像灰度分析的钢绞线腐蚀疲劳损伤评定方法,以期能更好的评估在役拉吊索服役状况与剩余寿命,为桥梁拉吊索结构检测、养护、更换决策提供科学依据.试验表明:腐蚀使钢绞线塑性降低,脆性增强,而在交变应力和环境腐蚀耦合作用下,试件的塑性降低更多,更易发生脆断.当腐蚀时间为720 h时,与无腐蚀试件相比,交变应力工况下试件的断后伸长率下降约50%,破断应力下降较多,个别试件的破断应力下降了约40%,试件发生脆断.静态应力以及无应力工况下腐蚀720 h的试件,断后伸长率约为无腐蚀试件的70%.基于图像腐蚀特征,腐蚀时间在120 h~240 h,各工况下的腐蚀试件抗拉强度变化不大,说明钢绞线镀锌层腐蚀阶段,表面腐蚀对其力学性能影响不大;腐蚀时间为360 h,交变应力工况相比无应力和静态应力工况下的试件,腐蚀更严重,破断应力有大幅下降的趋势.研究也表明,腐蚀图像能反映钢绞线细观损伤行为,细观的损伤行为又与其承载能力密切相关.腐蚀图像灰度分布、细观损伤以及承载力变化之间存在一定的映射关系.     

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.     

非定常热传导对弹-粘/塑性变形和断裂的红外图像分析

本文使用CCD像机、热电偶和红外摄像机对有裂纹平板试样,在单轴拉伸实验中对裂纹尖端附近弹-粘/塑性变形,裂纹的发生、进展,裂纹开口位移和试样表面温度进行了测量.并且用非定常热传导理论对弹-粘/塑性变形和断裂过程中的温度效应进行了解析(FEM).结果显示对于铁合金在不同的应变速率下,用非定常热传导理论解析得到的裂纹尖端附近温度分布与红外图像非常接近.     

基于DRBF-EKF算法的车辆质心侧偏角与路面附着系数动态联合估计

车辆质心侧偏角和路面附着系数是实现车辆底盘智能化所需要的关键参数. 车辆质心侧偏角对于提高车辆安全性和操控性至关重要, 轮胎-路面附着系数决定轮胎力的峰值, 进而确定汽车的动力学稳定性边界. 本文针对四轮独立驱动电动汽车提出了一种基于惯性测量单元、轮毂电机内置转速/转角传感器的车辆质心侧偏角和路面附着系数动态联合估计方法. 对四轮独立驱动电动汽车进行车辆动力学分析, 结合Dugoff轮胎计算模型得到车辆质心侧偏角估计器; 利用机器学习中高维数据降维PCA多元分析方法, 提取主元特征参数, 建立路面附着系数估计器. 采用可自适应调节网络结构的双径向基神经网络和扩展卡尔曼滤波DRBF-EKF方法, 通过K-means算法改进RBF神经网络结构, 扩展卡尔曼滤波进行噪声滤波提高估计精度, 实现车辆质心侧偏角和路面附着系数的动态联合估计. 通过仿真和实车实验表明, 所设计的DRBF-EKF动态联合估计器实时性和估计精度均优于扩展卡尔曼滤波算法, 可以适应车辆行驶过程中路面附着特性与车速的变化, 表现出较强的鲁棒性; 与DRBF方法相比, 显著提高了估计精度; 并且分析了可以同时满足估计精度和实时性要求的最佳隐含层神经元个数.