滚而不滑非静力学问题

本刊1987第2期上《小问题》栏133题的解答读后,似感不妥.不揣冒昧,愿与原作者商榷.为方便计,现将原题及解答抄录如下:133.一轮半径为 R,重量为 P,在其铅垂直径的上端 B 点处作用水平力 Q.轮与水平面间的滚动摩阻系数为δ.问水平力 Q 使轮子只滚动而不滑动时,轮与水平面间的摩擦系数(?)需要满足什么条件?答133.轮子滚动的条件为     

小问题

133.一轮半径为R,重量为P,在其铅垂直径的上端B点处作用水平力Q。轮与水平面间的滚动摩阻系数为δ。问水平力Q使轮子只滚动而不滑动吋,轮与     

小问题(42)

133.一轮半径为R,重量为P,在其铅垂直径的上端B点处作用水平力Q。轮与水平面间的滚动摩阻系数为δ。问水平力Q使轮子只滚动而不滑动吋,轮与 ...     

纯滚动圆轮静摩擦力方向的确定

给出了匀质圆轮受力偶或水平力作用在水平地面上作纯滚动时, 其静摩擦力方向的确定方 法. 只受力偶作用作纯滚动的圆轮, 其摩擦力的方向仅取决于外力偶矩的转向, 判断依据为 摩擦力在该圆轮的平面运动中起阻碍圆轮的转动和为圆轮的平移提供主动力两相对的作用. 当圆轮只受水平力作用作纯滚动时, 用刚体平面运动微分方程和动能定理两种方法对摩擦力 方向进行了推导判定, 摩擦力的方向不仅与水平力的作用位置相关, 还与圆轮的大小和相对 质心的惯性半径等因素相关.     

偏心圆轮沿斜面纯滚动至连续弹跳的动力学分析

研究了第十一届全国周培源大学生力学竞赛团体赛中轮子跳高试题的偏心圆轮方案,建立了无初速度释放的偏心圆轮沿斜面纯滚动到连续跳动的动力学理论模型,分析了弹跳现象的产生条件,研究了纯滚动到连续弹跳的动力学过程,给出了斜面倾角、初始释放角和摩擦系数等因素对跳跃行为的影响。     

DYNAMIC ANALYSIS OF ECCENTRIC WHEELS ALONG SLOPE FROM PURE ROLLING TO CONTINUOUS BOUNCING

研究了第十一届全国周培源大学生力学竞赛团体赛中轮子跳高试题的偏心圆轮方案,建立了无初速度释放的偏心圆轮沿斜面纯滚动到连续跳动的动力学理论模型,分析了弹跳现象的产生条件,研究了纯滚动到连续弹跳的动力学过程,给出了斜面倾角、初始释放角和摩擦系数等因素对跳跃行为的影响。     

沟谷坡面风沙起动规律研究

根据坡面风沙受力情况,以滚动模式建立了坡面风沙起动的风速公式.计算分析了相同风向条件下不同坡度风沙的起动风速和相同坡度条件下不同风向风沙的起动风速,并与平面风沙起动计算风速和实测风速进行了比较.计算分析表明,在风向一定时,坡面风沙更容易起动,风沙起动速率随着坡度的变陡而变小.在坡度一定时,风沙起动风速受到风向的影响很大,起动风速随风力与水平面垂线夹角的增大而增大.与平面相比,当风力与水平面垂线夹角小于90°时,坡面风沙起动流速比平面为小.在当风力与水平面垂线夹角大于90°时,起动风速比平面为大.当坡面为平面时,风沙起动公式与平面拜格诺起动公式完全一致.     

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对在光滑水平面上可自由移动的圆弧形凹槽内作纯滚动的圆柱体的运动进行了分析,给出了 圆柱体的质心及其边缘上任意一点在静止参考系中的运动轨迹方程和圆柱体严格等时摆动的 条件,并绘出了它们相应的轨迹. 求出了圆柱体在槽内作纯滚动的运动周期,并与圆柱体被 简化为质点时的周期作了比较.     

慎重选取广义坐标

刘延柱、杨海兴编《理论力学》(高等教育出版社,1991)第529页有这么一道题:质量为m 的单摆D 由不计质量的OD 杆连接,可绕O 转动,杆上一点A 与B以一刚度系数为k,原长为l_(?)的弹簧连接(见图1).设OA=l,OD=L,OB=2l.试求单摆的平衡位置,并讨论其稳定条件.单摆自由度为(?).取广义坐标可有两个方案:(?)或ρ.设过O 点的水平面为重力零势面;以B 为中心,     

慎重选取广义坐标

<正> 刘延柱、杨海兴编《理论力学》(高等教育出版社,1991)第529页有这么一道题:质量为m 的单摆D 由不计质量的OD 杆连接,可绕O 转动,杆上一点A 与B以一刚度系数为k,原长为l_(?)的弹簧连接(见图1).设OA=l,OD=L,OB=2l.试求单摆的平衡位置,并讨论其稳定条件.单摆自由度为(?).取广义坐标可有两个方案:(?)或ρ.设过O 点的水平面为重力零势面;以B 为中心,     

沙尘粒子对轮-铲摩擦学系统的侵入机制分析

以自动取款机的轮-铲摩擦学系统为研究对象,建立了无黏着刚性接触条件下理想球形粒子侵入轮-铲摩擦学系统的静力学计算模型;分析了单个粒子在完整侵入过程中所受的侵入力及其临界侵入条件和侵入运动方式;进一步探讨了粒子在黏着摩擦作用下的侵入条件.结果表明:在无黏着刚性接触条件下,粒子侵入与否仅取决于初始侵入位置;在不同界面条件下,不同粒径粒子的侵入以滚滑运动为主,纯滚动只发生在临界侵入曲线所确定的运动轨迹上;在黏着摩擦作用下,粒子的侵入由表征摩擦副材料和粒子的粒径2个组合特征因子共同决定.     

一种滞弹簧耗能的新型离散元滚动阻力模型研究

颗粒间滚动阻力对颗粒体系的稳定性起着重要作用. 在传统的离散元法中, 滚动阻力模型通常由转动弹簧、转动黏壶和摩擦元件表达, 颗粒滚动动能由黏滞力(矩)和摩擦力做功耗散. 由于黏滞力(矩)与滚动速度相关, 临近静止状态的颗粒滚动速度变小, 动能耗散减弱, 传统的离散元模拟得到颗粒由滚动到静止耗费的时间比试验观测的结果要长. 为解决这一问题, 基于摩擦学理论分析了滚动阻力产生的材料滞弹性机理, 将其引入离散元滚动阻力模型, 提出了一种速度无关型动能耗散的滞弹簧, 给出了滞弹簧的弹性恢复力计算公式, 建立了一种新型的离散元滞弹性滚动阻力模型(HDEM). 为验证新型滚动阻力模型的正确性, 通过一个光学物理试验对单个圆形颗粒试件的自由滚动过程进行了测量, 将测量数据与新型的滞弹型离散元模型和传统离散元模型计算结果进行了对比. 结果显示, 基于滞弹性滚动阻力模型HDEM计算结果与试验数据吻合程度更高, 而且模拟得到的颗粒摆动频率更符合试验现象.      

广义双重抗侧力结构体系的统一位移计算理论

在广义概念上将建筑结构视为由同时考虑弯曲变形、剪切变形的两种子结构组成的双重抗侧力结构体系, 提出弹性阶段广义双重结构水平位移的统一的计算方法. 子结构单独承受水平外载荷时其内力与变形的关系服从Timoshenko剪切梁基本理论, 在子结构协同工作的基础上, 采用水平变形连续化的计算方法, 建立了广义双重抗侧力结构体系的统一位移微分方程, 以结构承受均布载荷作用为例推导出两个子结构的弯曲变形、剪切变形及结构总水平位移的通用解析表达式. 对框架-剪力墙结构与广义双重结构的位移微分方程式、微分方程特解、水平位移解析解进行了全面对比分析, 证明了框架-剪力墙结构是隶属于广义双重结构体系的一种具体表现形式; 算例分析表明, 对于一般中高层双重抗侧力结构, 采用解析法计算所得的位移结果能够满足一般工程设计的精度要求.      

关于纯滚动条件的讨论

 动力学教学中，关于圆柱体在支撑面上作纯滚动脱离支撑的习题的 习惯解答，往往对摩擦条件不予讨论. 文章讨论了该习题的纯滚动摩擦条 件及其应用问题.     

小虫玩转大环

正题目在光滑水平面上放置半径为R的圆环,圆环上有一只小虫,小虫与圆环的质量相同,初始时圆环和小虫都静止.当小虫以相对圆环的常速率v沿着圆环爬行时,求圆环的角速度.(此题改编自:朱照宣等编著《理论力学(下册)》第120页例7.21)解题思路我们研究圆环与小虫组成的系统,该系统在光滑水平面上运动,但在水平面内不受任何外力作用.于是有:结论 1根据质点系动量定理或质心运动定理,系     

Reissner矩形板的弯曲问题

本文根据Rcissncr平板理论,提出了矩形中厚板弯曲问题的解答,应用本文中的(5)、(9)式,可求解通常边界条件下,承受横向均布力q_0以及承受横向均布力和板边法向弯矩等组合荷载共同作用下的矩形中厚板的弯曲问题,而且使这类问题的解答规律化。     

软土的各向异性损伤对剪切带形成的影响

在软土各向异性弹塑性损伤模型的基础上,把小应变模型扩展到有限应变模型,推导出不排水平面应变条件下的剪切带形成条件,分析K0固结状态下各向异性损伤对剪切带形成的影响.以上海软土为例,分析临界状态参数β=0.9时,损伤变量D1,D2的不同组合的剪切角和简单剪切模量与有效平均主应力比(g/p')的关系曲线.计算结果表明,损伤变量越大,越接近不稳定状态,垂直方向损伤对剪切带的影响比水平方向的强烈. 特别指出无论土为横观各向同性损伤的情况,还是各向异性损伤的情况,在本文研究的条件下,不稳定状态(g/p'为最小值)相应两个剪切角约在50°和130°,这对研究弹塑性损伤对剪切带形成与变化有指导意义.     

小问题2019-2

<正>《小问题》栏欢迎来稿出题(请自拟题目或注明题目来源),题目及解答请寄《力学与实践》编辑部,采用后将致薄酬.圆环半径为r,质量为m,以向前的水平速度v_0和相应于向回里滚动的方向的角速度ω_0与水平地面接触。接触时,圆环与其移动速度v_0在同一个铅锤平面内。圆环和地面的滑动摩擦系数     

《小问题》2020-1解答

正问题:圆环半径为r,质量为m,以向前的水平速度v0和相应于闲回里滚动的方向的角速度ω0与水平地面接触。接触时,圆环与其移动速度v0在同一个铅垂平面内。圆环和地面的滑动摩擦系数为f,滚动摩阻不计。问:(1)在什么条件下圆环会往回里滚动?(2)在何时何处开始作纯滚动,角速度是多少?(3)在什么条件下,往回里滚动的圆环正好在着地时开始作纯滚动?     

刚体的平面运动和旋轮线

讨论了作平面运动的薄板上一个质点在不同条件下的旋轮线轨迹,并讨论了这些不同形状的旋轮线是怎样由圆轮的纯滚动形成的.