基于惯性参考系基准的快速传递对准方法

研究了以惯性参考系为基准的新型传递对准方法。推导了计算惯性坐标系和计算体坐标系传递对准动态误差模型,并给出了相应的"速度+姿态"观测方程。基于惯性参考系的对准方法通过链式法则将子惯导输出的姿态矩阵描述为三个变换矩阵之积,其中两个变换矩阵通过对准时间和主惯导提供的位置信息可得到精确求解,剩余的变换矩阵(子惯导体坐标系至惯性坐标系间的变换矩阵)通过子惯导陀螺仪的输出进行解算,其误差通过传递对准估计得到的失准角进行补偿。对提出的两种对准方法进行摇摆实验验证,方位对准误差优于4’(1)。与传统基于导航坐标系的方法相比,基于惯性坐标系的方法直接将误差定位到惯性坐标系上,具有算法简便的特点。     

大学物理《力学》中的自由度分析

对《力学》中的物体自由度进行多方面分析,以深化教学、提高学生正 确分析物理问题的能力.使用实际教学分析的研究方法,在《力学》范围内讨论自由度与坐标、 自由与约束的关系并得以下结论: (1) 同一物体的自由度随其所在的``空间'不同而不同, 不因坐标系的选取不同而 异, 在同类参考系中不因参考系的动静而有别;(2)自由度遵循叠加原理. 讨论了质点系的总自由度及相关计算问题,并指出研究《力学》中自由度的意义.     

烧脑之问：撞击力有多大?

作为冲击加载的一种类型,撞击指的是一个具有质量m 的物体(或结构) 以某一初速度V0 撞到另一个物体(或结构) 的加载行为,以及由之产生的力学和物理现象。动量--冲量定理是求解撞击问题的基本方程,但仅由此定理并不能解出撞击后各物体的速度,所以刚体动力学中通常建议引进一个\恢复系数" 来求得解答。可是,恢复系数" 实际上并不是材料常数,而且仅凭动量-- 冲量定理和\恢复系数" 仍然不能得出撞击脉冲的参数,如峰值力、撞击时长和脉冲形状。本文基于冲击接触力学和结构冲击动力学,对确定撞击脉冲提出了一些思考,并指出工程中沿用的\动载系数" 是缺乏理论根据的,许多撞击问题值得深入探讨。     

非惯性参考系中弹性壳的非线性振动分析

给出了弹性壳处于非惯性参系中的运动描述，基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理建立了中厚壳在非惯性参考系中的非线性运动控制方程，应用多尺度法及谐波平衡法具体地分析了圆柱壳的非线性振动问题     

非惯性参考系中板的非线性振动分析

给出了弹性变形体处于非惯性参考系中的运动描述，基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理建立了中厚矩形板在空间运动中的动力学一般方程，应用多尺度法及谐波平衡法具体地分析了简支矩形板在空间运动中的非线性振动问题。     

基础力学课程微课体系的构建1)

微课和传统课堂教学的有机结合可以帮助基础力学课程走出课时压缩的困境并实现层次化教学,因此构建基础力学微课体系有重要意义。首先阐明了构建基础力学微课体系的基本思想,在此基础上提出了微课体系的基本框架和实现的具体步骤,然后基于基础力学的课程特点构建了微课体系各部分的详细目录,最后分别以知识点\动点、动系和定系选择的基本原则" 和\弯曲强度典型例题" 说明了微课内容的选择和组织。总之,基础力学微课体系的构建以传统课堂教学为基础,与课堂教学相结合,重内容、轻形式,循序渐进,逐步发展完善。     

静止状态和广义惯性运动

虚功原理作为分析静力学的基本原理,自然是讨论平衡问题。关键是怎样定义非自由质点系的平衡。如果单纯理解为静止,似乎太窄。通常的理力教科书上,定义平衡为物体相对惯性参考系静止或匀速直线运动,显然也不全面。事实上,这些书在空间力系的题 ...     

静止状态和广义惯性运动

虚功原理作为分析静力学的基本原理,自然是讨论平衡问题。关键是怎样定义非自由质点系的平衡。如果单纯理解为静止,似乎太窄。通常的理力教科书上,定义平衡为物体相对惯性参考系静止或匀速直线运动,显然也不全面。事实上,这些书在空间力系的题     

非惯性参考系中弹性薄板在参数激励与强迫激励联合作用下的1／2亚谐共振分岔分析

本文研究了非惯性参考系中弹性薄板在范围运动与变形运动相互耦合时的1／2亚谐共振分岔,在建立了该系统的动力学控制方程的基础上,利用多尺度法得到了参数激励与强迫激励联合作用下非惯性参考系中弹性薄板1／2亚谐共振时的分岔响应方程及其分岔集,讨论了该动力系统的稳定性,给出了它的五种分响应曲线。     

牵连速度——英文是什么?

在理论力学课程里讲点的复合运动,总得讲牵连运动、牵连速度、牵连加速度等概念.牵连,就是假想点在动参考系里静止不动,由它固连在动参考系上面而获得了有关的量.国内在50多年来的力学课程里都有,大家很熟悉了,中文名词也没分歧.但是,相应的英文怎么说,比如牵连速度英文是什么,就很不一致了.这里提出一些资料和看法,就正于读者.     

《小问题》2017-1解答

<正>问题:自由刚体的一般运动在哪些条件下可以当作刚体平面运动?提示:综合考虑运动学条件、受力条件、质量与惯量的条件等.(2017年1月清华大学钱学森力学班"动力学与控制"课期末考试的简答题,李俊峰、马曙光供稿)解答:在惯性参考系中建立直角坐标系OXYZ,再     

DSP硬件算法在捷联惯性AHRS系统中的实现

在利用基于DSP TMS3205416的导航计算机实现捷联惯性航姿参考系统(AHRS)过程中,为充分利用系统硬件资源,实现AHRS系统最优化,针对该DSP硬件系统的特点,优化设计了低阶卡尔曼滤波器算法,并提出了改进导航系统精度的三量分解法(TSA),解决了因DSP位数和相关支持软件的局限而造成的导航系统精度不足的问题.这两种基于DSP的硬件算法的有机融合,可靠有效,对实现工程DSP系统有重要参考价值.     

基于J-C本构模型的Comp.B炸药落锤冲击数值模拟

为研究Comp.B炸药在惯性冲击下的力学响应特性, 基于Johnson-Cook本构模型, 对 点火前的Comp.B炸药大落锤(400kg)冲击实验进行了数值模拟. 在不同应力加载条件下模 拟计算得到了用状态方程和不用状态方程的$\sigma$-$t$曲线, 对比应力峰值、应 力上升时间等主要力学参数, 结果表明考虑了状态方程的数值模 拟结果与实验吻合最好, 可以很好地模拟炸药惯性冲击下的力学响应.     

机载导弹惯性制导装置生产测试工艺研究

从机载导弹惯性制导装置的工厂生产测试的实际情况出发，提出了使用自由方位惯性坐标系作为静止导航测试中的导航参考坐标系，证明了它和以发射点地理坐标系为基础的惯性坐标系的等效性，论证了测试平台所需的调平精度，给出了确定测试指标的算法。这种方法的应用，可节省测试场地的建设经费，提高生产效率。     

刚体相对于一般动参考系的定轴转动微分方程

为了便于研究刚体相对于动参考系的定轴转动的动力学问题,本研究从质点系对任意点的动量矩定理出发,推导出了刚体相对于一般动参考系的定轴转动微分方程。最后,将该方程应用于3个具体实例,验证了该方程的正确性和应用上的便捷性,以此说明了该方程具有一定的应用推广价值。     

论创新型工科的力学课程体系

如何培养技术创新拔尖人才,既是钱学森之问,更是时代之问——21世纪后,创新被国家置于发展全局的核心位置. 力学的技术科学或工程科学属性,内在地决定了它能够、并且应该在回答钱老之问时,起到基础性的作用. 按照这个信念, 清华大学于2009年设立了定位于工科基础,同属清华学堂人才培养计划暨国家基础学科拔尖学生培养计划试验的钱学森班(简称钱学森班). 作为负责钱学森班的 首席教授,我在本文里首先论证三个基本观点：(1)力学同时拥有定量化“基因”(简称量化基因)和技术创新“基因”(简称创新基因); (2)前者在以往发展得很好, 后者却相对发育不良; (3)这种发展不平衡有可能正是近30年来力学遭遇较大困境的内在根源,并且影响到工科创新. 接着,在简要 介绍钱学森班的培养方案和实践案例的基础上,力图表明：以“通过研究学习”为牵引,可以构建一个大幅删减总课时要求却同时加 强基础科学地位的课程体系,激发起学生的强烈学术志趣、有效实现对技术创新基因的强化. 实践说明,这个培养模式受到了学生们的 热烈欢迎和诸多学科导师们的认可. 最后,对力学面向未来技术创新的关键发展方向,进行了讨论.     

“风车制作”中的力学问题简析

分析了``风车制作'中输出、动力和传动3个部分所包含的主要力学问题,建立了相应的物理模型,由此针对题目设置分别给出了策略建议。考虑到有效输出功率、风机叶片的运行效率、传动的比例搭配等因素,指出最优策略是应当选择更大的杯子质量、更多的叶片数量、宽型的叶片形状、稍大于45$^\circ$的叶片安装角、更大比例系数的齿轮组合。     

刚性直杆倾倒过程的动态分析

考察了刚性直杆由静止开始倾倒到接触地面前这一短暂时间内的力学行为.建立了刚性直杆定轴转动和平面运动的动力学方程.应用Mathematica软件揭示了系统在倾倒过程中的角位移、角速度、角加速度、质心加速度以及摩擦力等随时间变化的规律.     

刚柔耦合约束多体系统的动力分析

本文提出了描述多体系统的牵连坐标轴系统。该坐标轴系统由惯性参考系、牵连坐标系、物体坐标系及单元坐标系组成，从而实现了对刚体平动、刚体转动及弹性运动的分解，较好地消除了由于刚体大角度转动而产生的刚弹耦合非线性特性，以有限元方法为基础，应用拉格朗日方程建立了在该坐标系下的刚弹耦合约束多体系统的动力方程。该方程具有形式简洁、易于推导和编程等优点，本文并对方程的数值解法进行了研究，提出求解的广义坐标分块法，最后给出了一个典型多体系统的数值算例。     

工程实例在建筑力学课程教学中的应用1)

建筑力学是一门服务于工程实际的基础力学课程,如何将所学知识与实际工程有机地结合在一起尤为重要。本文分析了建筑力学课程教学中存在的问题,提出了将实际工程应用到建筑力学课堂的教学方法。以作者的横向课题"城市轨道交通U型梁受力性能及施工风险成本研究"为例,详细论述如何将该课题应用到建筑力学课程的梁的弯曲章节,并通过问卷调研方式对该方法的教学效果进行验证。验证结果表明该方法在提高学生学习兴趣、学生掌握知识的能力以及学生将所学知识应用到工程实际的能力皆优于常规教学方法,建议该方法大力推广应用。