间隙元在钻柱瞬态动力学分析中的应用

为了描述钻柱与井壁的随机碰撞接触状态，本文构造了动力间隙元，并推导了动力间隙元的相对压缩量和迭代求解格式。把动力间隙元与梁单元相结合，采用Newmark直接积分法和冲量定理，进行了钻柱碰撞接触非线性瞬态动力学分析。经工程应用表明，构造的动力间隙元能够描述钻柱的碰撞接触状态，所设计的偏心防斜钻具已在大庆油田得到应用，取得了明显的经济和社会效益。     

两种中级动力学教材的最新修订

本文介绍两本优秀的美国中级动力学教材:Ginsberg教授著《工程动力学》和Moon教授著《应用动力学》的2008年版.比较两书的修订前后的内容,并分析两书的特点.     

多体系统动力学的高斯拘束分析方法

为研究高斯拘束原理下多体系统的动力学分析问题, 针对一类多体开环链状结构, 运用高斯拘束方法建立了动力学方程, 讨论了动力学方程的符号推导过程, 并给出了封闭形式的动力学方程解析表达式. 以刚性和柔性结构为例, 比较分析了不同分析方法、不同自由度下符号推导多体结构动力学方程的运算时间. 分析结果表明, 高斯拘束方法与传统的拉格朗日方法相比, 更适合于多体结构动力学方程的符号推导, 且结构自由度越高, 其运算优势越明显.高斯拘束方法为一种较好的多体系统动力学分析方法.     

柔性多体系统接触/碰撞动力学的若干关键问题

归纳了柔性多体系统接触/碰撞动力学中的4个关键问题: 接触区域的处理方法、 接触作用的力学模型、 柔性体的运动学描述和约束问题的数值方法. 针对这4个问题, 综述了柔性多体领域和有限元领域的现有方法, 指出了这些方法的优点和不足. 进一步提出了柔性多体系统接触/碰撞问题的发展趋势.     

方法论在材料力学课程教学中的应用

将科学方法论中的一些方法引入到材料力学课程教学之中. 经过对几届学生的教学实践表明：学生们不仅能够掌握该课程的内容,而且还能学到科学方法. 掌握了方法论的方法,这对学生今后学习新知识、新技能和培养学生独立思考解决问题以及创新能力很有益处.     

流体力学在选矿中的应用

分析了一些典型的选矿设备中流体的运动,阐述了流体力学对选矿发展的重要性,说明了选矿中流体力学的特点及选矿中面临的流体力学问题.     

环空钻柱三维二重非线性动力学问题的研究

通过对大挠度钻柱受力变形特点及其环空旋转状态下与井壁接触机理的分析，根据动力学原理，建立和进一步完善钻柱与井壁动态摩擦接触模型．根据有限元理论，提出了Ｗｉｌｓｏｎ－θ法与Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法相结合的模式，解决钻柱二重非线性动力学问题．计算分析结果说明，文中理论模型是可行的，不仅更完善，而且更简便；动态非线性效应分析得到了与静态分析相似的结论；钻柱与井壁各种接触形式或并存或交替都有可能；转速较高时动态影响不容忽视．     

在学习中怎样少出错？

然离开教学的讲台有8年了,有时难免想起刚入大学的学生在学习方法上的不适应,不免唠叨几句. 现在写一点在下面,兴许对他们有点参考.科学技术愈发展,人们得和愈来愈复杂的事物打交道. 事情复杂了,就容易出错. 出错的后果不堪设想.一辆汽车由上千个零配件组成,只要有一个零件出了毛病,就会影响汽车的性能. 有时厂家还会因为一批汽车的某个零件出问题而把整批汽车召回修理. 一套含百万条语句的软件,只要有一个符号出问题,运行时就会不正常. 2003年8月14日,导致北美大范围停电事故,直接经济损失达60亿美元,就是控制软件的漏洞和错误引起的.在现代战争中指挥的错误会导致战败,在一项复杂的研究工作中,一个环节的失误,会使前功尽弃. 可见减少错误的意义是非常重大的.{\ziju{0.02}这里先不一般地讨论如何减少错误的问题. 首先来谈谈理工科大学生和研究生学习中,如何减少错误的问题. 这经常是从中学毕业后刚进入大学学习中遇到的一个十分令人烦恼的问题.一些中学拔尖的学生乃至高考``状元',进入大学的门,学习成绩便直落下来. 从中学进入大学,从大学进入研究生,学习所面对的问题也复杂了许多. 如果在学习期间就能够养成尽量少出错的习惯,在将来工作中是会终生受益的.}一般在学习中容易出现的错误有两类,一类是概念错误,一类是运算的错误.概念错误,是很难自我纠正的,犹如一个人总是把张三当做李四,没有外人的纠正,也不对照有关的张三李四的传记和图像资料,就会一直错下去而不自知. 为此在开始接受一个新概念时必须把它完全弄明白. 搞清楚它和别的相近似的概念的区别.{\ziju{0.02}在中学里,老师每讲一个新概念,总要反复举例说明它的内涵,在大学里不会讲得那样仔细,而对于研究生来说,接触新概念就要自己去独立体会它的真实含义和界定,甚至必须独立提出一个以前没有的新概念. 一些刚入大学的学生,常常是一下课,也和在中学时一样,就忙于做习题. 没有认真复习所学的新概念就忙于做习题,总容易犯概念错误. 有时复习一遍还不容易掌握一些概念的实质,这时需要对照几本不同的参考书,认真比较这些概念的叙述,还要查阅有关的例证,以便牢固掌握. 只有这样复习之后再去做题,才会得心应手.}对一个概念准确把握可不是一个很容易的事. 举例来说,从18世纪中叶人们就开始用无穷级数来求解方程,许多人从直觉认为,一个由无穷多连续函数组成的级数,如果收敛的话,它一定也收敛到一个连续函数. 过了一百多年后才弄清楚这个直觉是错的,引进了一致收敛的概念,结论是只有一致收敛的连续函数序列才会收敛到连续函数. 说一个函数级数收敛和它一致收敛,是两个不同的概念,把二者不加区分,就容易得出错误的结果,这中间许多著名的数学大家都犯过这个错误. 类似的,数学中的极限、微分等概念也都是经过漫长的岁月才清晰起来的.再例如,在材料力学的梁的理论中,必然遇到一个中性层(或中性轴)的概念. 也就是在梁受纯弯曲时,横截面上正应力为零的那一层. 从17世纪伽利略研究梁开始,过了二百多年,才由纳维搞清楚,并且弄清楚了它的位置是梁的形心所在的那一层.既然人类在准确把握一个科学概念有时是经过上百年的积累才搞清楚了的,是经过不断犯错误才逐渐清晰起来的,那么作为一个初学者,想在一堂课内只靠听老师讲就能够准确把握是很难做到的. 所以对于一些重要的概念一定要下功夫去琢磨它的方方面面. 有时是需要通过做习题才能够暴露对概念的理解是不是准确. 在经过做题的的试错中调整自己对概念的理解以达到准确把握.     

启迪蒙昧亦庄亦谐——《音乐中的科学》评介

科技工作包括创新科学技术和普及科学技术这两个相辅相成的方面. 大家都深知科技创新的重要性,却往往忽略了科技普及. 普及科学技术,提高全民科学素质,既是激励科技创新,建设创新型国家的内在要求,也是营造创新环境,培育科学家的"摇篮" 工程. 科学家只有站在"巨人" 的肩膀上,才能看得更远. 这里的"巨人",就是指社会公众的科学素质. 科学工作者必须正视这种历史必然,采取有效的方式促进公众理解科学,做好科学传播链上的第一"发球员".     

显微云纹技术在微电子器件力学测量中的应用

电子工业的不断发展促进了电子器件的微小型化,作为新型产品设计基础的微电子器件可靠 性分析成为人们非常关注的问题. 力学参数的测量可以为可靠性评价提供有价值的实验依据. 概括总结了显微云纹技术的发展,主要介绍了云纹干涉法和扫描显微镜云纹方法及其在 微电子器件全场变形场测量中的应用.     

井孔约束下水平井段钻柱的浑沌运动

考虑了钻柱即时构形中轴向力对钻柱弯曲的影响,计及由于弯曲变形而产生的轴向附加力,得到了水平井段钻柱在周期性波动钻压激励下的非线性参数激励振动系统,导出了根据钻柱的物理和几何性质以及井孔尺寸计算系统参数的公式.先通过Galerkin法对控制方程在空间域内加权消残,然后在时间域内用Melnikov-Holmes方法得到了钻柱可能发生浑沌振动的参数激励的阈值.文中结果可能对钻井轨迹的控制具有一定的指导意义.     

柔性多体系统动力学绝对节点坐标方法研究进展

阐述了多体系统动力学理论的研究背景,指出了多种传统的柔性多体系统动力学研究方法的不足.系统地从4个方面回顾了柔性多体系统动力学绝对节点坐标方法诞生十几年以来的研究进展,即:单元研究进展、系统动力学方程求解数值算法研究进展、非线性材料多体系统动力学研究进展以及相关的应用研究进展.最后提出了值得进一步研究的问题.      

多体系统动力学中关节效应模型的研究进展

在一般的多体系统动力学研究中认为运动关节是理想运动副. 然而,实际中的运动关节不仅含有间隙与摩擦,还有间隙引起的关节元素之间的接触碰撞、局部变形和磨损. 多体系统动力学中的关节效应不仅引起了系统的振动和噪声,减小了系统的可靠性和寿命,而且损失了系统的精度和稳定性. 为此,对近十几年多体系统动力学中关节效应的研究进行了详细分析,总结了关节效应中间隙运动学模型、接触力模型与磨损模型在多体系统动力学中的建模过程. 其中,着重分析了多体系统动力学中关节磨损效应的研究进展,并对常用的Reye'shypothesis 和Archard 磨损模型进行了比较,详细地分析了Archard 磨损模型的演变形式以及主要磨损参数(接触应力,接触面积和滑移距离),特别分析了关键磨损参数接触应力的建模方法,解释了基于Winkler 弹性基础理论在求解接触应力时遇到的困难. 另外,介绍了4 种间隙运动副(转动副、移动副、圆柱副和球面副) 的运动学模型. 分析了考虑关节磨损多体系统动力学模型的一般建模方法,并以平面五杆机构为例说明了其建模过程.最后,简要地展望了多体系统动力学中关节效应模型的发展趋势以及应用前景.      

极坐标下弹性力学的一个新解答

在极坐标下将Hamilton体系下的分离变量法应用到弹性力学的非齐次边界情况,得到了一个新解答,利用这个新解可以求解一类弹性力学问题。文中给出了具体例子。     

多体系统传递矩阵法研究进展

作为一种多体系统动力学新方法, 多体系统传递矩阵法由于其无需系统总体动力学方程和快速计算的特点, 已被广泛用于各种多管火箭、自行火炮、舰炮等复杂大型机械系统动力学分析与设计. 本文介绍了该方法的研究进展, 包括: 线性多体系统传递矩阵法、多体系统离散时间传递矩阵法、二维系统传递矩阵法、受控多体系统传递矩阵法、多体系统传递矩阵法和通常动力学方法的混合方法等, 给出了该方法解决自行火炮、多管火箭武器多体系统动力学的重大工程应用实例.      

高速机构动力学研究进展

高速机械动力学及其控制是机构学研究领域的一个前沿性学科,与其内容相关者涉及多个新兴学科领域.本文首先概述了高速机构动力学基础------柔性多体动力学建模理论及周期时变机械系统动力行为研究的现状及其进展状况.其次,对机械工程中常见的典型高速机构,特别是对高速连杆、凸轮机构动力学的研究现状进行了分门别类的介绍.再次,对带间隙机构动力学的研究给予了一定的关注.相应地,对柔性机构振动主动控制的研究状况也进行了简要介绍.最后,指出上述研究领域内一些值得研究的问题.      

高速铁路列车系统中的动力学问题

本文系统地讨论了高速铁路列车系统中存在的动力学问题,包括结构动力学、车辆动力学、空气动力学和一些耦合动力问题。重点对高速铁路列车系统中的一些特有动力现象和解决方法进行了分析与介绍,并指出了高速铁路列车系统中各个研究领域的现状和发展方向。      

柔性多体系统动力学实验研究综述

介绍了国内外柔性多体系统动力学实验研究现状,分为三个方面,即理论模型验证实验、动力学特性的实验研究和其它实验.柔性多体系统动力学建模理论的发展经历了3个阶段:运动-弹性动力学(KED)方法、传统混合坐标方法和计及了动力刚化效应的各种非线性理论.关于这些理论的模型验证实验均在本文中作了重点介绍.文中还对柔性多体系统动力学性态的研究实验也作了介绍,包括系统模态特性和共振等非线性力学行为.关于机械臂控制和碰撞研究实验虽有提及,但不作为重点.随后,着重介绍了柔性体弹性振动位移的测量和阻尼因素的处理这两个在实验不可避免但又难以解决的问题,尤其是结构阻尼和大范围运动引起的空气阻力.最后指出了今后的研究方向.文中对一些较为重要的实验装置也着重予以介绍,并给出了部分实验图片及数据曲线,以给读者一个更好的理解和参考.      

计算流体力学在炼钢中的应用和发展

介绍了计算流体力学应用到炼钢过程中所面临的边界条件和材料物性数据等问题．并着重评述了钢包精炼和连铸结晶器过程中流动及相关现象研究概况,指出炼钢过程中数值模拟的目标不是获得描述某给定过程的精确数值,而是获取过程知识,特别是获取实验无法得到的信息．数值模拟不能代替实验,相反是扩大实验的内容．将来的炼钢过程数值模拟工作将面临更复杂的三维、时间相关的多相反应系统或气金渣等自由表面问题的挑战．