多种边界条件下自旋圆柱壳振动特性研究

自旋圆柱壳作为实际工程结构中的重要部件,其壳体端部边界条件复杂多样,对部件的振动特性有着重要影响。为研究多种边界条件下自旋圆柱壳的振动特性,基于Lagrange方程和Novozhilov壳体理论建立自旋圆柱壳的结构动力学模型;根据圆柱壳边界条件的数学描述,采用Chebyshev多项式构建满足边界条件且与壳体结构参数无关的位移场离散函数;通过求解与振动特性相关的特征方程得到静止圆柱壳的固有频率和模态,分析壳体转动惯性对固有频率的影响,讨论壳体理论在不同壳体几何尺寸下的适用性;此外,发现了环向波数相关的模态函数,并将其用于圆柱壳零阶环向模态固有频率的求解及多种边界条件下自旋圆柱壳行波固有频率的求解,讨论了自旋圆柱壳行波固有频率随结构参数变化的情况。

精密定位用螺杆式压电位移执行器研究

为了掌握柔性铰链、螺杆滑轨、夹持力机构的相互关系,基于惯性黏滑位移原理,制作一种螺杆旋转步进驱动的压电位移执行器。采用有限元仿真计算对柔性铰链及夹持机构进行设计分析。施加单向锯齿波信号,在频率低于500 Hz时,该执行器位移输出速率稳定;前进、后退速率随频率和电压增大而线性增大,500 Hz/48 V下,前进、后退速率分别为11.51μm/s和7.98μm/s,平均步长分别为23 nm和16 nm;长行程往复循环运动时,前进、后退速率相对误差分别为12.85%、4.21%,具有良好的位移稳定性。

直剪试验过程中剪切面上法向应力变化规律分析

首先推导出不同剪切位移下试样截面惯性矩表达式,然后计算得到试样剪切面上归一化最大、最小法向应力随剪切位移变化的关系曲线,发现两法向应力及其差值随剪切位移的增大而增大,随试样剪切面直径或剪切边长的增大而减小。当试样剪切面直径和边长相同时,圆形试样剪切面上的法向应力要比方形上均匀些。当试样剪切面为矩形,沿矩形长边方向剪切时,其上法向应力的分布要比沿短边方向剪切时均匀些。建议尽量使用剪切面为圆形的大样进行直剪试验。

汶川地震公路隧道洞口结构震害分析及震害机理研究

通过对汶川地震公路隧道震害调查资料的统计分析,对隧道洞口结构进行了震害分析,结果表明:洞外结构受次生灾害影响较大,地震惯性力影响明显;硬岩洞口段隧道结构基本无破坏,软岩洞口段隧道结构震害较严重。通过三维有限差分数值模拟计算和现场典型震害分析,研究了公路隧道洞口结构的震害机理。探明了洞外结构震害机理,即洞外结构受次生灾害影响较大,震害的主要原因是地震惯性力,洞门墙结构和基础设计不合理以及隧道洞口所处位置也是影响洞外结构震害的重要因素。探明了洞口段隧道结构震害机理,即正穿坡面洞口段隧道结构存在软硬围岩交界面时,其附近软岩内隧道结构受较大强制位移作用;正穿坡面洞口段隧道结构覆盖层为软岩时,震害的主要因素是地震惯性力。研究成果对公路隧道洞口结构的抗减震技术有着重要的意义。

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。

转向架三轴向转动惯量测试方法

转向架三轴向转动惯量是评估车辆运行性能的重要参数.文中结合转向架参数测定试验台的结构特点,提出了基于振动理论的转向架三轴向转动惯量的试验方法,并构建了转向架三轴向转动惯量测试的数学模型.为实现转向架转动惯量测试时各作动器的控制,文中还建立了基于欧拉角及向量范数的转向架运动平台位姿反解模型,并依托Simulink仿真环境对绕X轴转动惯量测试时运动平台的位姿进行实时解算,得到各作动器伸缩量与时间之间的关系曲线,验证了解算模型的正确性.

一种新的选择相空间重构参数的方法

阐述了时间延迟对于相空间重构的影响 ,概括现有的基于相空间扩展准则选择时间延迟的主要方法 ,提出了以相轨迹绕相空间主方向轴转动惯量为依据的新方法 ,利用典型数据测试 ,并与典型的平均位移法进行比较。结果表明 :本文提出的转动惯量法不仅具有更明确的物理与几何意义 。

复合材料储能飞轮应力位移场分析及与均质材料飞轮比较

根据非均质各向异性弹性理论建立了复合材料飞轮的计算模型,得到了复合材料飞轮在工作转速情况下应力和位移计算的解析公式,给出了任一点的径向、环向应力及径向位移。并按照所建立的计算模型对不同材料对应力、位移分布的影响进行了分析比较。

辐射吊顶与置换通风复合系统夏季运行策略的探讨

辐射吊顶与置换通风复合系统夏季运行时,辐射吊顶表面的结露与系统大惯性导致的温度响应速度慢是两个最重要的不利因素。本文针对这两点不利因素,寻找最佳的运行策略,并在上海某别墅进行现场测试研究,通过对实测数据的分析,探讨运行策略的可行性。结果表明,该策略可以有效地避免辐射板表面结露,而降温速度与室内送风参数密切相关;实际运行时应根据实际情况判断运行策略中各阶段的转换条件。该策略可以为辐射吊顶与置换通风复合系统的推广应用提供运行指导。

初次支护结构对围岩塑性区和位移的影响研究

为了探索初期支护对隧道围岩稳定性的影响,采用岩土工程三维有限元分析软件Z_Soil3D对隧道施工中锚杆和钢架的作用进行了模拟分析。计算结果表明:增加锚杆长度或钢架惯性矩,围岩塑性区厚度和围岩位移都减小,锚杆长度及钢架惯性矩存在优化值,当锚杆长度或惯性矩超过优化值后对进一步改善围岩稳定性的作用不明显;永久钢架主要起拱的作用,其内力以轴向压力为主,在节点处存在局部弯矩,永久钢架构件内力与施工顺序相关,最早施加的构件轴力是后施加的数倍;临时钢架为压弯构件,存在较大轴力和弯矩,水平和竖向临时钢架的弯矩相差不大,2层水平钢架构件的轴力相差较大,竖向构件的轴力与上层水平构件的轴力相当,但明显大于下层水平构件的轴力。

复合材料传动轴的弯曲振动分析

为改善直升机传动轴的动力学特性,研究了非惯性系下复合材料传动轴的弯曲振动问题.根据质心运动定理导出了非惯性系下两端支承的倾斜纤维增强复合材料传动轴的弯曲振动方程,用Galerkin法求得方程的解.在此基础上,分析了质量偏心、阻尼、惯性力和重力对振幅的影响.研究表明:复合材料传动轴比钢、铝合金传动轴同阶弯曲固有频率大,相邻阶之间不产生共振的频率范围大、静挠度小、振幅小.惯性力不变时,传动轴的最大横向位移等于惯性力和重力产生的静挠度与质量偏心产生的动挠度幅值之和;惯性力变化时,传动轴产生动挠度.

模板匹配算法在高精度压电微位移测量中的应用

提出了一种压电微位移器的微位移测量方法,即通过模板匹配算法测量Twyman-Green干涉系统中对应干涉条纹的移动量,进而实现对应位移量的高精度测量.为确保测量结果的可靠性,同时利用匹配模板的归一化转动惯量特征对测量结果进行实时验证.应用该测量方法对自制的压电微位移器的电压位移特性曲线进行了实测,并详细分析了模板大小的选取对于测量结果的影响,实验中的归一化转动惯量相对误差均小于5%,且模板匹配互相关系数大于0.97;同时运用一高精度纳米微位移平台对测量方法的可行性进行了实验验证,测量精度达到了λ/50.实验结果表明,运用本方法测量压电微位移,具有较好的噪声抑制能力和可靠性,可实现纳米量级的测量精度.

反应位移法在地铁隧道抗震分析中的应用

高烈度地区进行地铁建设活动,隧道的抗震性能研究是必要的工作。反应位移法是《城市轨道交通结构抗震设计规范》的推荐方法。拟通过具体算例分析,探讨目前反应位移法在实际应用中需关注的问题。计算分析表明:地震作用等级、场地类别、覆盖层厚度等因素导致地震响应差别显著;土层位移对结构内力贡献最大,结构周围剪力次之,惯性力影响最小;高烈度地区,准永久组合计算结果不满足地铁隧道截面抗震验算要求。

变转动惯量刚体转动定律实验研究

通过改进既有的刚体转动实验仪,研究了变转动惯量情况下的刚体转动定律,通过实验结果与理论值进行比较,发现二者在实验误差允许的范围内非常吻合。

第42届国际物理奥林匹克竞赛实验试题简介

第42届国际物理奥林匹克竞赛中的实验试题为"电学黑盒子——电容式位移传感器"和"力学黑盒子——一个内含小球的圆筒".本文较全面地介绍了试题内容和解答,并在必要时作了简短评论.

新型惯性式微驱动器及其在微纳米定位中的应用

研制了一种基于压电陶瓷的惯性式微驱动器,其驱动电压直接由电子线路产生。介绍了微驱动器的工作原理和结构设计,测试了微驱动器的位移特性和动态响应性能。结果表明,在电压幅值20V^350V、频率20H z^125H z范围内,微驱动器可产生平稳和均匀的运动,平均步长在60nm^1502nm范围内连续可调,最大运动速度可达120μm/s。且驱动行程不受限制。给出了微驱动器在扫描隧道显微镜定位机构中的应用实例。

确定自旋航天器旋转轴的动平衡方法

本文研究自旋航天器的旋转轴的试验测定方法，给出了自旋轴方向的表示方法及其与转动惯量、惯性积的关系，建立了利用动平衡试验的不平衡量确定自旋轴相对平衡旋转轴偏差的计算公式，从而可以利用功平衡试验的测试结果确定自旋轴的方向。文末的例中讨论了动平衡机的最小可达剩余不平衡量对试验结果的影响。

非惯性系下的虚功原理

文章在以固定点为直角坐标系坐标原点的惯性系下的虚功原理的基础上,通过相对虚位移!r!A的引入,对非惯性系下的受理想约束的力学体系的平衡问题进行分析,进而推导出非惯性体系下的虚功原理。

虚功准则法在结构优化设计中的改进

虚功准则法是理性准则法,在结构优化设计中应用非常广泛,但以前对其求解时均忽略结构的自重及惯性载荷,导致虚功准则法准则不准,结果不优,所以本文基于有限元法以桁架结构为例推导考虑自重及惯性载荷的虚功准则法方程组,并优化迭代求解公式。

经典力学革命中的概念图式变化

经典力学革命中起核心作用的是运动概念的变化。亚里士多德力学把运动理解成位移,这种运动概念与因果解释图式一起,限定了力学解释的基本特征。为了解决抛体问题而引入的冲力理论是一个过渡,伽利略在用冲力理论解释自由落体运动时改变了思考问题的方向,转向新的运动概念——运动就是瞬时运动。这个概念结合力学解释的因果图式预告了惯性定律。