低频振动隔离和能量采集双功能超材料

振动隔离和能量采集一体化是一种能够将有害振动隔离并转化为电能收集利用的动力学机制. 本文从局域共振超材料存在低频带隙特性出发, 研究了振动隔离和能量采集双功能超材料的动力学行为. 通过在球型磁腔内放置固接了感应线圈的球摆构成具有能量采集功能的球摆型谐振器, 并将其周期性的放置在基体梁中, 可以将带隙频率范围内的振动聚集在谐振器内, 以实现振动隔离和能量采集双功能. 建立了横向激励下双功能超材料梁的动力学方程, 应用Bloch's定理得到超材料的能带结构, 通过有限元仿真验证了理论模型和研究方法. 研究了不同参数下超材料梁的带隙特性. 进一步将一维拓展到二维, 研究了二维双功能超材料板的振动隔离和能量采集性能. 最后, 设计并建造了振动隔离和能量采集一体化双功能超材料动力学实验平台, 解析、数值和实验结果表明, 在局域共振带隙的频率范围内, 超材料梁主体的振动明显被抑制, 与此同时, 振动被局限在谐振器中, 使采集到的电压达到了最大值. 通过对附加谐振器和没有附加谐振器的能带结构和幅频响应的对比, 发现球摆型谐振器的加入可以在低频范围内形成了一个局域共振带隙, 有效提高了超材料梁在低频处的振动隔离和能量采集性能.      

悬臂梁中开闭裂纹的损伤识别

利用裂纹诱导弦挠度函数,建立了悬臂Euler-Bernoulli中开闭裂纹位置、深度、初始张开角等损伤参数的识别方法.为此,首先将梁中开闭裂纹等效为单向扭转弹簧,给出了考虑裂纹缝隙效应的裂纹梁等效抗弯刚度,并得到悬臂Euler-Bernoulli开闭裂纹梁弯曲挠度的显式闭合解及裂纹诱导弦挠度函数,证明了裂纹诱导弦挠度的...     

步进轮摆共振法测量流体黏度

在液体中做受迫振动的摆球可以在特定的情形下达到共振,所以只要改变摆球的摆动频率,并测量摆球达到最大摆幅时的共振频率,就能实现流体黏度的测量．通过计算机模拟,验证了在0.1～1.5Pa·s范围内黏度与共振频率呈线性关系,给出了计算流体黏度与共振频率的简化公式,设计了实验系统,并通过实验验证了上述理论．探究了摆长、温度和Q值对流体黏度测量的影响,并分析了实验系统的性能误差和进一步改进的措施．     

引力波探测中的被动隔振系统

介绍了引力波探测实验中的被动隔振系统的基本原理和研究现状,讨论其性能及特点.低频被动隔振系统,如七级气体弹簧隔振系统,多级隔振堆,四级悬臂弹簧隔振系统以及三级弯曲弹簧隔振系统在10Hz以上,都具有好的隔振性能;倒摆、折叠摆、 X摆和锥摆等超低频水平隔振系统实现了几十秒的共振周期;建立在对称扭杆弹簧系统基础上,构思新颖的被动垂直隔振系统克服了传统被动垂直隔振系统无法解决的困难,实现了超低频被动垂直隔振.      

三角形截面梁柱构件的三维等效弹簧计算模型

传统有限元在分析梁柱构件时一般采用常应变单元和双线性单元,但此类单元在梁柱构件受弯分析中计算精度不是很高.本文根据梁柱构件的力学性能,在三维连续介质体受到轴向变形和弯曲变形的状态下,利用其轴向变形和弯曲挠度相同,得到具有相同宽度和高度且刚度等效的超静定桁架力学模型.然后,通过桁架杆的截面参数求得弹簧的刚度系数,从而得等效弹簧元模型.本文提出的等效弹簧模型计算方法简单,便于扩展到更为复杂的构件分析中.     

对一个运动斜面上摩擦力问题解法的探讨

应用牛顿运动定律对一个有关斜面体小车上的物体在摩擦力作用下随小车一起做简谐运动问题的错误解法进行辨析,并给出正确的解答方法.     

从一道题的错解说弹簧振子

本文对一道高考模拟试卷中引发热议的多项选择题做了详细的分析和深入的讨论.本期同时发表的还有陆天明老师的《对一道双平衡位置振动问题的讨论》.二文各有千秋.     

此题还一个解——对《正确使用平均值》一文的补充

《物理通报》2010年第6期一篇文章《正确使用平均值》[1]中,例题1的参考解答是利用动量与能量的观点来研究的.但笔者认为此题还有一个解,分析如下.文中如有不当之处还请各位批评指正.     

用等效网络方法求均匀弹簧纵振动的本征频率

利用机电类比方法导出了均匀质量弹簧在几种特定边界条件下的本征频率方程,并给出了相应的本征频率公式。体现了等效网络理论分析机械振动问题的优越性。     

利用弹簧振子演示李萨如图形

介绍了利用光滑导轨、弹簧振子、高亮发光二极管演示李萨如图形的方法.