颗粒物质中圆棒受到的静摩擦力

通过实验研究了圆棒在颗粒物质中受到的摩擦力与颗粒填充高度及棒径的关系.观测到摩擦力随颗粒高度和棒径而增大.用连续介质模型推导了摩擦力公式，与实验观测基本一致.结果表明，摩擦力和棒径成正比；当颗粒高度很小时，摩擦力与颗粒高度平方成正比；而当颗粒堆积很高时，摩擦力与高度成正比，即静摩擦力与接触面积成正比. 关键词： 颗粒物质 摩擦力     

垂直振动激发下颗粒物质的能量耗散

本文对垂直振动激发下的铜和玻璃珠两种密集颗粒样品,通过实时测量样品盒的加速度和振台对它的作用力,研究了样品的平均耗散功率.实验发现该耗散功率在给定振动强度下随振动频率的变化曲线是一个峰值在几十赫兹的宽峰结构,在给定频率下随强度的变化具有幂率规律,其幂值小于简谐受迫振动模型的幂值2.这些结果将有助于研究测定颗粒流体和气体的迁移系数,以及它们在不同运动模式下的能耗差异.     

气压对颗粒物质振动分离的影响

文章作者系统地研究了垂直振动颗粒床中，在不同气压、颗粒尺寸以及密度情况下大球的运动规律。实验发现，系统处于真空状态或低气压时，大球总是向上运动。然而，当在通常大气压下，大球则会出现上升和下降两种运动状态。大球下降这种运动状态，只在大球的密度和颗粒床中颗粒尺寸足够小时才会出现，颗粒床中的负气压梯度导致大球下降。     

对滑动摩擦力做功问题的分析

计算滑动摩擦力做功的问题在中学和大学物理教学中经常出现,在一些物理书刊上也经常出现.这里,先讲一下计算滑动摩擦力做功的传统方法及其存在的问题,然后谈对这个问题的看法.     

垂直载荷下颗粒物质的声波探测和非线性响应

对于玻璃珠组成的颗粒介质样品,本文测量了横波和纵波声速,同时分析了剪切模量(G)与体积模量(B)的比值(G/B)随压强的变化规律.结果表明,在低压强下,颗粒体系的纵波声速(C_L)明显大于横波声速(c_T),且体系的CL,CT及G/B均随压强p变化呈幂律标度,即CL∝p~(0.3817),CT∝p~(0.2809)G/B∝p~(-0.4539),幂指数与文献[1]中预言的-1/2非常接近,暗示在我们实验压强范围内的颗粒样品处于L玻璃状态.此外,本文还利用快速傅里叶变换法测量了玻璃珠样品中的声学衰减特性及二阶谐波随压强的变化,发现:纵波声衰减系数(α)、接收端二倍频振幅(μ_(2ω))与基频振幅(μ_(1ω))平方的比值(μ_(2ω)/μ_(1ω)~2)均随压强的增大而幂率减小,分别为α∝p~-(-0.1879),和μ_(2ω)/μ_(1ω)~2∝p~(-0.866).     

器壁滑动摩擦力对受振颗粒体系中冲击力倍周期分岔过程的影响

颗粒物质由离散的固体颗粒组成, 受到周期性振动时可以表现出复杂的动力学行为. 这些行为往往受众多因素的影响, 如空气阻力和器壁摩擦力等. 针对受振颗粒体系中冲击力的倍周期分岔现象, 通过抽真空或将容器底镂空消除空气阻力, 单独研究器壁滑动摩擦力的影响. 结果表明在仅有器壁摩擦力作用的情况下, 倍周期分岔过程仅受约化振动加速度的控制, 与颗粒的尺寸、颗粒层数及振动频率无关. 将器壁摩擦力处理成一个大小恒定、方向与颗粒和器壁相对速度反向的阻力, 并包含到完全非弹性蹦球模型中, 能够对所观察到的现象给出很好的解释. 通过对倍周期分岔点测量平均值的拟合, 得到器壁滑动摩擦力的大小约为颗粒总重量的10%. 关键词： 颗粒物质 器壁摩擦力 倍周期分岔 冲击力     

不同形状的棒在颗粒物质中受到的静摩擦力

通过实验对横截面周长相同、形状不同的棒在颗粒物质中受到的最大静摩擦力进行了研究.实验结果表明:相同条件下,圆棒、方棒和扁棒受到的最大静摩擦力各不相同.用水平面上颗粒分层、对称分布模型对实验结果进行了定量分析.     

纠正滑动摩擦力做功问题中的 “ 迷思概念”

: 针对中学生对于滑动摩擦力的常见“ 迷思概念”进行了解析.     

颗粒物质(下)

根据热力学基本原理，一个封闭体系总会趋于自由能最小的状态．例如，不同原子或分子组成的混合气体封闭系统，不管初始状态如何，或受到外界怎样的干扰，最终都会通过扩散等热运动，使系统的熵达到最大，形成均匀分布的平衡态．而对于颗粒物质，正如前面所述，相当于处在kT=0的状态，除非受到外力作用，系统的结构形态永远保持不变．     

用DIS探究影响滑动摩擦力的因素

利用DIS,定量地探究滑动摩擦力在正压力、接触面积、接触面性质以及物体间相对运动速度变化时的变化情况,加深学生对滑动摩擦力的理解,弥补了传统课堂实验只做定性分析的不足.     

内耗技术在软物质研究中的一些应用

软物质物理已成为物理学发展迅速的重要前沿学科。描述软物质复杂非平衡态动力学及其运动规律是理解其宏观性质的关键。内耗与力学谱作为材料缺陷与力学性质研究的重要实验技术,它能够很灵敏地探测和研究材料中发生的复杂相变和弛豫动力学过程。文章结合作者近年来的典型工作,介绍了内耗技术在软物质研究中的一些应用,阐述了内耗手段发挥的独特作用。随着内耗测试新方法、新技术和内耗新理论的不断出现和完善,相信未来内耗技术在材料科学和凝聚态物理研究领域将起到越来越重要的作用。     

滑动摩擦力作用下弹簧振子的振动

对在粗糙水平面上作振动的弹簧振子进行研究,探讨该弹簧振子最后停止的位置,估算了弹簧振子的振动总次数,得出弹簧振子的相轨迹.     

基于非连续能量耗散的滑动摩擦系数计算模型

分析了界面摩擦状态下能量非连续耗散过程,建立了简化条件下晶体材料界面摩擦滑动摩擦系数计算模型.结果表明:在弹性接触状态下,滑动摩擦系数与载荷及实际接触面积无关,当实际接触面积接近名义接触面积时,滑动摩擦系数随载荷增加而减小.在缓慢滑动时,滑动摩擦系数随滑动速度的增高而缓慢增大,相对滑动速度愈高,滑动摩擦系数增大趋势愈显著.滑动摩擦系数随晶格常数的增加而降低,而当晶格常数较大时,其变化对滑动摩擦系数影响较小.同时,滑动摩擦系数随原子的可能温升增加而增大.研究结论对工程应用及相关的理论研究具有一定的参考意义. 关键词： 滑动摩擦系数 非连续能量耗散 界面摩擦     

纳米级随机粗糙表面微观滑动摩擦力的计算研究

表面形貌很大程度上决定了摩擦副的摩擦性能, 而所有的表面都不可能是绝对光滑的.由于摩擦表面形貌的随机性, 决定了实际的摩擦过程具有随机性的特点, 因此为了获得与随机形貌对应的摩擦特性, 建立合理的随机摩擦模型是必要的. 本文基于Lennard-Jones势能建立了纳米级随机粗糙表面和原子级光滑的刚性平面间的随机摩擦模型; 模型中, 界面势能由法向载荷和界面间平衡距离决定.通过数值计算的方法, 推导了微观滑动摩擦力的计算公式和摩擦力与法向载荷之间的关系. 研究结果表明摩擦力随着法向载荷的增加而增加, 但不是线性增长. 结果也说明界面间的表面势能可能是微观摩擦力的本质起源. 关键词： 随机粗糙表面 Lennard-Jones势能 微滑动摩擦力 微摩擦     

电力系统混沌振荡的等效快速终端模糊滑模控制

电力系统混沌振荡被认为是大型互联电力系统停电事故的主要原因, 本文通过相图、 李雅普诺夫指数图和时域波形图分析了二阶电力系统混沌振荡的动力学行为, 并提出了等效快速终端模糊滑模控制来抑制电力系统混沌振荡, 使其恢复到同步运行状态. 仿真结果表明, 所提出的控制方案不仅具有较快的收敛速度, 而且能够柔化控制信号, 减少控制能量, 并且能有效地降低抖振. 关键词： 电力系统混沌振荡 等效滑模控制 模糊滑模控制 快速终端滑模控制     

Microstructural evolution of AZ31 magnesium alloy subjected to sliding friction treatment

Microstructural evolution and grain refinement mechanism in AZ31 magnesium alloy subjected to sliding friction treatment were investigated by means of transmission electron microscopy. The process of grain refinement was found to involve the following stages: (I) coarse grains were divided into fine twin plates through mechanical twinning; then the twin plates were transformed to lamellae with the accumulation of residual dislocations at the twin boundaries; (II) the lamellae were separated into subgrains with increasing grain boundary misorientation and evolution of high angle boundaries into random boundaries by continuous dynamic recrystallisation (cDRX); (III) the formation of nanograins. The mechanisms for the final stage, the formation of nanograins, can be classified into three types: (i) cDRX; (ii) discontinuous dynamic recrystallisation (dDRX); (iii) a combined mechanism of prior shear-band and subsequent dDRX. Stored strain energy plays an important role in determining deformation mechanisms during plastic deformation.     

用跃变旋转矢量研究滑动摩擦空气阻尼弹簧振子

运用跃变旋转矢量法,即通过旋转矢量的起点、长度和相位的变化规律对受到空气弱阻尼作用和滑动摩擦力作用的弹簧振子的振动进行了研究.讨论了在滑动摩擦力作用下空气阻尼为临界阻尼和欠阻尼情况下的弹簧振子的运动,根据阻尼和初值情况得出不同的振动曲线.并对弹簧振子4种相图和相图旋转矢量进行了比较.     

基于非线性振荡和混沌分析的单相AC-DC变流电路的摄动解析

针对单相交直流全桥变流电路,推导出其在脉宽调制下的连续等效摄动解析模型.首先通过研究非线性振荡过程得到其连续微分方程,该方程含有控制参数和摄动参数.随后通过数学理论证明正则摄动方法能够求出其近似解.求解后对比PSCAD/EMTDC的仿真结果从而验证了解析的正确性.该方法在大规模计算中具有优势.最后分析了控制参数和摄动参数的物理意义,指出这两个参数能够影响变流器的工作状态,甚至引发倍周期混沌.该摄动建模方法不仅适用于单相变流电路,也适用于三相变流电路甚至多相变流电路.