关于上旋球落台后的反弹速度增量的探讨

从力的基本原理得知：乓乒球从台面获得的反作用力与它施于台面的作用力大小相等。针对上旋球落台后的反弹速度加大这一现象，本文结合材料力学理论和碰撞原理对此进行了分析，从而得出球体压缩性形变所产生的弹性形变能以及球因受“突加约束”作用而获得水平速度是上旋球落台后获得较大速度增量的重要原因。

复合材料乒乓球拍击球特性研究

乒乓球拍作为主流体育运动器材,其底板材料特性直接影响击球过程中的球速及旋转变化。为更好研究乒乓球拍底板材料对击球的影响,建立底板球拍与乒乓球碰撞模型,采用不同复合材料模拟乒乓球与不同材质底板的碰撞过程,通过研究乒乓球与底板相对速度及碰撞接触时间,分析复合材料乒乓球拍的动力学特性。结果表明:较之桧木,阿尤斯木底板球拍的反弹速度提高了22%,即增加碳纤维材料可提高出球速度;随着入射速度增加,相同底板材料下碰撞过程能量损失增加,碳纤维材料提高能量转化率,增加碰撞高速球的适应性;此外,当球速为20m/s时,碳纤维阿尤斯木底板球拍下乒乓球反弹速度比桧木底板球拍高32%;较之碳纤维阿尤斯底板,碰撞接触时间乒乓球入射速度增大而减小,且相同入射速度,与桧木底板碰撞接触时间可增加44%。

不同底板材料乒乓球拍碰撞动力特性研究

底板是影响乒乓球拍击球作用力的重要因素,直接决定出球速度和旋转性能。为研究乒乓球拍底板性能,建立不同材料底板球拍的乒乓球碰撞模型,采用数值模拟方法,分析了乒乓球与不同材质及嵌入材料底板的碰撞过程和动力学特性,并对比研究了不同入射速度下乒乓球反弹速度和碰撞接触时间。结果表明:底板材料影响乒乓球碰撞接触时间和反弹速度,碳纤维可提高出球速度,纯木底板可增加碰撞接触时间。

学习因子和时间因子随权重调整的粒子群算法

粒子群优化算法中惯性权重和学习因子的独自调整策略削弱了算法进化过程的统一性,很难适应复杂的非线性优化,为此提出一种利用惯性权重来控制学习因子的粒子群算法,通过增强权重和学习因子之间的相互作用来平衡算法的全局探索和局部开发能力。在此基础上引入时间因子,将其视做权重的线性函数,以便进一步提高迭代后期的局部开发能力并加快收敛速度。针对粒子群算法收敛性与多样性之间存在的矛盾,提出了边界限制和速度反弹的策略,避免粒子飞离区域造成种群多样性的减少,同时促使粒子快速收敛到全局最优。通过对多个基准测试函数进行优化分析,并将分析结果与其他粒子群算法计算结果进行对比,表明该算法能达到平衡粒子向个体学习和向群体学习能力的作用,提高了算法的寻优能力和收敛精度。

滚石颗粒随机碰撞模型的理论分析

准确预测滑坡滚石随机碰撞后的力学特性对滚石灾害预测与防治工作具有重要的意义。为了探究影响滚石-壁面碰撞过程的随机因素,本文选取了碰撞过程中4个主要影响因素(入射速度、初始旋转角速度、入射角度以及碰撞角度),建立滚石随机碰撞理论模型,基于接触理论得到滚石碰撞过程中的基本方程,进而推导出滚石碰撞后速度公式,并且结合工程算例分析了入射速度、入射角以及初始旋转角速度对滚石的反弹速度、运动轨迹以及总动能的影响。结果显示:(1)滚石颗粒入射速度、角度以及旋转角速度对碰撞过程影响显著;(2)当滚石入射速度增加时,滚石碰后水平运动距离呈线性增大,垂向最大弹跳高度和碰后总动能成幂函数型增大;(3)当滚石入射角增大时,滚石碰后水平运动距离、垂向弹跳高度均呈减小趋势,前者幅度远大于后者,碰后总动能随着入射角的增大不断减小;(4)当滚石的初始旋转由顺时针变为逆时针增大时,滚石发生回弹现象,水平运动距离不断增大,垂向最大弹跳高度逐渐减小,碰后的总动能随着初始旋转的改变先减小后增大。该随机碰撞模型可为滚石的运动轨迹以及冲击能量的预测以及滚石灾害防治提供一定的理论依据。

台球碰撞问题解析理论与有限元分析

在过去的一段时间里,对于台球方面的研究越来越多,并且已开发了一些旨在台球开发培训和仿真计算工程系统。尤其是在球有自旋时,台球在与桌案碰撞后会彻底的改变了球的运动轨迹。在小变形的假设下,这项工作可以预测球在缓冲碰撞作用后的反弹速度。在此影响下,可推导出球的动力学微分方程并对其进行数值求解。数值和实验结果的对比分析很好地证明了数值模型分析的有效性。

煤矸光电分选输送机上料段物料冲击稳定性研究

为了提高煤矸光电分选系统中带式输送机物料运输的稳定性,研究煤矸石与输送带冲击后煤矸石的反弹速度和输送带最大振幅。基于Yeoh模型,将Yeoh应变能函数进行三次项式展开,计算了展开式的3个系数C10、C20和C30,建立了橡胶材料本构模型。在ANSYS/Explicit Dynamics中建立了有限元仿真模型,研究了上料段长度和输送带带宽对煤矸石反弹速度和输送带振幅的影响。仿真结果表明:设上料段长度为变量,上料段长度超过340 mm时,反弹速度基本不受带宽影响,为0.15 m/s~0.3 m/s,总体呈反比例函数走势;输送带最大振幅易受带宽影响,且随着带宽的增大而减小,输送带带宽大于800 mm时,输送带振幅基本保持10 mm不变,总体走势呈反比例函数关系。