金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数C_(M)和阻力系数C_(D)取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力,并在Morison方程的基础上,使用最小二乘法计算出相应材料的C_(M)和C_(D);分析了C_(M)和C_(D)随KC数和雷诺数Re的变化情况。结果显示:同一波高下,试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加;同一波浪周期下,试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加;相同材料随着直径增加,所受波浪力增加;3种尼龙单丝随着KC数增加C_(D)逐渐增加,C_(M)变化不明显,趋于常数,随着雷诺数Re的增加C_(M)和C_(D)有逐渐增加的趋势;3种聚丙烯绳索C_(M)随着KC数和雷诺数Re增加而增加,C_(D)在低KC数时较为平稳,其随着雷诺数Re增加逐渐下降,趋于常数;涂沥青的聚丙烯绳索的C_(M)和C_(D)较为稳定。研究表明,本试验得出的C_(D)和C_(M),可用于延绳钓渔具数值模拟。

结构强度试验惯性力计算方法研究

为验证基于作动筒运动位移数据的加载点惯性力计算方法,设计位控作动筒高频推动测力传感器及质量块往复运动的验证试验,同时在控制系统中引入位移数据FIR滤波算法及加速度计算算法。试验结果表明,试验过程中惯性力计算方法与实际测力传感器反馈数据量级一致,初步证明了算法的可行性。

塑料尾门耐惯性力分析及结构优化

根据GB 15086—2013的试验方法和技术要求,以塑料尾门为研究对象,建立有限元分析模型,进行了耐惯性力分析和结构优化。首先,基于塑料尾门的结构设计可行性,利用尾门结构耐惯性力仿真分析模型对塑料尾门的失效运动模式以及结构应力进行了预测和分析;其次,采用增加尾门内板载荷传力路径和局部料厚的结构优化方案,解决了塑料尾门在惯性载荷下的结构失效和开裂问题;最后,通过台架试验验证了塑料尾门优化方案的可靠性以及仿真分析模型的准确性。

利用“摩擦角”和“惯性力”巧解力学问题

文章介绍了利用“摩擦角”巧解动态平衡和利用“惯性力”巧解不平衡两类问题,不仅可避开复杂的数学运算,使解题更简洁直观,更能拓宽学生思路,活化知识,让学生理解这些现象的物理本质,从而提高处理问题的效率和解决问题的能力.

计算惯性力做功的理论教学及其应用

本文针对力学教学中遇到的惯性力做功的计算问题,介绍了惯性力的一种基于参考系物理的等价描述,以此为基础重新讨论了惯性力的做功.首先,文章通过把参考系的动力学归结到定义它的参考物上,巧妙地推导出牛顿动力学可以直接在平动(非转动)参考系适用的一个对称形式的必然描述;而惯性力也通过参考物的真实受力因此得到了理论计算的表达式.其次,原则上在牛顿动力学的传统形式中只要对受力项作从全部受力到相对受力的替换,即可扩展到平动参考系而依然保持成立.由此本文重点给出了计算惯性力做功的新方案.最后作为检验,重新审查了惯性力做功的典型教学专题并得到自洽的结果.

考虑惯性力的螺栓临界松动载荷影响因素分析与试验

为准确探究横向振动工况下螺栓连接的松动特性,综合考虑了局部滑移与扭矩滑移的影响,建立了考虑惯性力的螺栓连接模型,对螺纹周向不同位置进行受力分析,得到了计算螺栓临界松动载荷的理论计算方法,并利用横向振动试验进行了验证,结果表明该理论计算方法具有更高的准确性。定量计算了不同预紧力、螺纹面摩擦因数、振动次数、螺距、振动频率、螺纹升角等参数下的螺栓临界松动载荷,揭示了螺栓松动的主要影响因素。当增大预紧力、螺纹面摩擦因数,降低振动次数、螺距、振动频率和螺纹升角时,螺栓临界松动载荷随之增大,有利于提高螺栓连接抵抗自松弛的防松能力。研究结果对螺栓连接防松设计具有指导意义。

车桥耦合系统结构初始变形伪惯性力模型研究

以往车桥耦合动力分析中不考虑结构初始变形与轨道不平顺两者的差异。研究将高速铁路轨道-桥梁结构初始变形与轨道不平顺分开考虑,提出伪惯性力结构初始变形影响分析新模型,采用经典的Hertz弹簧-质量车辆模型,理论推导了车桥动力方程及轮轨力解析式,以高速铁路简支梁为对象,通过MATLAB自编程序,系统开展了车速及接触刚度影响分析。研究表明:整体上,轮轨力响应较车体加速度、桥梁位移响应对初始变形更敏感,Hertz弹簧刚度对轮轨力的影响要大于车速的影响;将初始变形作为附加轨道不平顺线性叠加模型受Hertz弹簧刚度影响大,伪惯性力模型受车速影响大;线性叠加模型高估了结构初始变形对车桥系统动力响应的影响。该研究可为我国即将到来的高速列车-轨道-桥梁系统大批量运维养护潮,提供更精细准确的模拟方法。

培养学生对惯性力的科学认识与批判性思维--以惯性力教学设计为例

惯性力是物体运动中的一个重要概念,涉及惯性系和非惯性系的区分,牛顿运动定律的适用范围,以及相对论的初步引入。该文以神舟十六号载人飞船发射为背景,设计一套惯性力教学活动,旨在培养学生对惯性力的科学认识和批判性思维,激发学生的探究兴趣和创新能力。这套教学设计包括课前问题的提出、结合情境、导入新课、回顾基础知识、探究与发现,介绍惯性力的定义和计算方法,分析和解决问题,总结和反思。

惯性力是真实的力吗

牛顿三定律是大家都熟悉的基础的物理学定律,但是为什么一定是三个定律却并不一定被理解。我们在该文中提供一种理解三定律完整性的有趣解释。牛顿定律的一个基础概念为力,但是与牛顿定律本身不同的是,力在非惯性系中和在惯性系中理解没有什么差别。惯性力是一个例外,它只存在于非惯性系中,没有施力者和反作用,因此被当作是一种虚构的力。在这篇文章中,我们研究了时空如何施加了惯性力并受到相应的反作用,因此惯性力可以被当作是真实的力,这为超出牛顿力学的框架(即牛顿的绝对时空观)理解力提供一种途径。

基于高速摄像技术的振动落果惯性力研究

【目的】研究果实在激振力作用下脱离枝干的运动规律、果实振动脱落时的加速度和脱落惯性力,为振动式果品收获机的研制提供理论依据。【方法】运用果树振动装置进行了杏果侧枝振动落果试验,采用高速摄像仪对分离过程进行了跟踪拍摄,通过Phantom控制软件对图像进行跟踪、捕捉、分析和计算,探寻杏果实在脱离枝干过程中瞬时速度的变化规律。【结果】杏果实脱离枝干过程中瞬时速度的变化表现为增大-减小-匀速运动-杏果实与枝干完全分离,杏果实与所在枝干的相对瞬时速度最大达到1.723m/s,杏果实的脱落加速度最大为4.270×102 m/s2,脱落惯性力最大为5.124N。【结论】脱落惯性力是杏果实脱离枝干所需的最小作用力,其是确定振动式果品收获机在收获果实的过程中作用于枝干激振力大小的理论依据,也是振动式果品收获机其他性能指标的理论参考。确定适当的激振力,可以保证振动式果品收获机在采收过程中果实的采净率高,同时对果树的损伤最小。

附加惯性力对气泡破裂的影响

从气泡破裂的力平衡机理出发,采用流体体积函数(VOF)模型研究竖直窄流道中单个气泡受到附加惯性力作用后变形破裂的情况。通过定义气泡破裂点处的速度和观察气泡破裂时的颈部最短距离来描述表面张力、附加惯性力大小及初始形状对气泡破裂的影响。结果表明:表面张力、附加惯性力和初始形状对气泡的破裂有很大影响,它们直接影响流体对气泡的射流作用,最终可能导致气泡破裂。

曲柄滑块机构惯性力部分平衡的研究

指出了以往运用质量代换方法对曲柄滑块机构惯性力进行部分平衡的不足,运用MATLAB编程计算重新描绘出分别考虑一级惯性力和二级惯性力时各惯性力的变化曲线,通过优化程序重新估算了使机构中残存的最大惯性力的最小配重条件,并进行了理论对比。

仿昆扑翼飞行器的翅膀惯性力分析

用理论模化和仿真试验相结合的方法,研究了昆虫翅膀扑动产生的惯性力和惯性力矩.在昆虫扑翼飞行运动的仿生模拟基础上,研究了翅膀扑动过程中拍动幅度、拍动加(减)速周期、平动迎角和翻转加(减)速周期4个振翅运动参数对翅膀惯性力(矩)的影响.研究表明:微小尺度昆虫高频扑翅产生的惯性力幅值与气动力的幅值大致相当;昆虫翅膀的弦向转动惯量比展向转动惯量近似高一个数量级;翅膀拍动惯性力矩的影响远远高于翅膀转动惯性力矩的影响,而转动惯性力矩是可以忽略不计的;只要翅膀的拍动是对称的,就可认为翅膀的扑动是近似对称的;如果翅膀拍动对称的同时转动对称,就可认为翅膀的扑动是严格对称的,此时翅膀惯性力可以忽略.

浅埋地下结构地震反应分析的惯性力–位移法

现有的地下结构地震反应简化分析方法,如：地震系数法、自由场变形法、柔度系数法、反应位移法、反应加速度法和Pushover分析方法等,均没有考虑上覆回填堆积土体或地震中因剪切破坏失效后的上覆堆积土体在竖向地震作用下产生的惯性力效应。已有研究表明,这种上覆土体竖向惯性力效应对浅埋地下结构支撑构件的抗震性能（抗剪强度和极限变形）有重要影响,是评价浅埋地下结构抗震安全性的关键因素之一,不能忽视。为此,针对浅埋地下结构地震反应分析问题,提出了一种考虑上覆土体竖向惯性力影响的反应位移法,简称惯性力–位移法。给出了惯性力–位移法分析模型的两个关键参数确定方法,包括地基弹簧刚度及上覆土体最大竖向惯性力。工程实例分析结果表明,建议的惯性力–位移法与传统的反应位移法相比,不仅克服了传统的反应位移法不能给出中柱轴力的缺陷外,其它反应量的计算精度与之基本相当。

模态试验悬挂系统附加质量惯性力抑制效果检验技术研究

介绍了模态悬挂系统的工作原理,通过理论分析研究提出附加质量惯性力抑制方案并通过试验检验效果。附加质量惯性力的抑制是通过电磁力装置来实现的。采用电磁力装置产生适当相应的电磁力,最终使随动部件随动于试件的力来自电磁力,而不是从试件上传递过来。这样抑制了附加质量对试件的影响。

上覆土竖向惯性力对浅埋地下框架结构地震损伤反应影响离心机振动台模型试验研究

已有研究表明不同轴压比下中柱侧向变形能力是影响浅埋框架地铁车站结构抗震性能的关键因素。为了研究由竖向地震作用引起的柱轴压比增高对浅埋地下框架结构的地震损伤反应的影响,采取在结构上覆土中掺入钢砂的方式体现上覆土的竖向惯性力作用,开展地下结构地震破坏离心机振动台模型试验研究。试验结果表明:结构上覆土体掺钢砂的方式对土-结构体系的动力特性、地震作用下地下结构顶、底板水平相对位移反应影响不大;增加上覆土竖向惯性力较大地改变了围岩土体与地下结构的接触压力分布形式,进而改变结构各构件的内力状态,使得框架结构中的关键竖向承力柱的轴压比升高;增加上覆土竖向惯性力导致地下结构框架受力及中柱轴压比增高的后果使得地下框架结构更易发生地震破坏。

曲柄滑块机构惯性力优化平衡的新方法

针对曲柄滑块机构的部分平衡,提出了一种新方法。这种方法考虑了最大惯性力和惯性力绝对值的平均值两项优化指标,能更加合理地选择最佳平衡量,并且给出了设计算例和计算结果,结果表明这种方法效果良好,具有较强的理论价值和实用价值。

附加惯性力作用下竖直矩形流道内过冷流动沸腾的数值模拟

摇摆条件下附加惯性力的作用会对两相流动的压降及汽泡受力产生影响。考虑相变能量和质量输运,采用流体体积(VOF)多相流模型对附加惯性力条件下竖直矩形流道内过冷流动沸腾进行了数值模拟。汽液界面位置通过分段线性插值(PLIC)的方法获得。模拟结果获得了孤立汽泡周围压力、速度、温度分布以及二次流动现象,分析了汽泡聚合过程汽泡形态及内部速度矢量的演变过程,模拟结果与文献中结论吻合良好。附加惯性力作用使得流动压降比静止条件下要大,过冷流动沸腾压降由于汽相产生会在单相流动的基础上产生波动,且热通量越大,压降波动幅度越大。摇摆产生的附加惯性力相对汽泡所受的其他力而言可以忽略不计,而摇摆导致的流量波动会改变汽泡受力大小,进而影响沸腾换热。

离心惯性力效应对超临界二氧化碳干气密封流场与密封特性影响分析

为揭示离心惯性力效应对S-CO2干气密封流场与密封特性的影响规律,以螺旋槽干气密封为研究对象,引用考虑离心惯性力效应的Reynolds方程,在考虑气膜真实气体效应、黏度随压力与温度双重变化的同时,基于N-S方程与能量守恒定律,建立了绝热状态下考虑离心惯性力效应作用的能量控制方程.然后,采用有限差分法对压力控制方程与能量控制方程进行耦合求解,并对考虑离心惯性力效应与没有考虑离心惯性力效应下的压力分布、温度分布以及密封特性进行了分析讨论.研究表明:离心惯性力效应具有削弱流场内压力与温度的作用;从避免凝结流动角度考虑,离心惯性力效应引起的温降将不利于S-CO2干气密封;考虑离心惯性力效应作用时,气膜开启力在不同槽深与转速下存在最佳工况点,泄漏率随着转速的增加显著减小,而离心惯性力效应与膜厚之间没有强交互作用;考虑离心惯性力效应作用的气膜开启力、泄漏率、出口温度均比不考虑离心惯性力效应作用的小,且这种差异随着转速的增大而增加,而随着膜厚的变化没有改变.这些结果为进一步研究S-CO2干气密封奠定了一定的理论基础.

平面五杆机构的惯性力平衡问题的研究

平面双自由度五杆机构惯性力平衡 ,可以通过加平衡质量来实现。通过对此类杆机构的研究 ,可以得到其惯性力完全和部分平衡的条件 ,并对一种特殊形式的双自由度五杆机构进行了分析。给出了实例 ,对惯性力平衡的效果加以仿真 。