量纲分析:刚体定轴转动和质点平动联系的桥梁

基于量纲分析方法是解决问题的一个重要方法和方向的理念,对刚体的定轴转动问题通过单位制思路转化为质点平动问题,就恒定力矩与角加速度型和恒定力矩与角位移型问题将角量和线量之间进行了简单而高效的转换.

扇形移置带式输送机新式旋转机尾研制

介绍了露天矿扇形移置带式输送机的移设方式、组成和工作原理。通过对扇形移置带式输送机现有机尾的缺点进行分析研究,为解决现有机尾移设不便、周期长等问题,研制一种扇形移置带式输送机新式旋转机尾。通过对新式旋转机尾结构及采取的一些关键技术方法进行分析研究,进一步验证研制的可行性,并阐述了扇形移置带式输送机采用新式旋转机尾的优势及其应用情况。新式旋转机尾的成功研制,为露天矿扇形移置带式输送机高效率作业提供了可靠的设备保障。

基于NX Post Builder双转台5轴加工中心的3+2定轴后处理流程的研究

按照机床运动特性,可将5轴加工分为5轴联动加工和3+2定轴加工。5轴联动加工多用于复杂曲面的半精加工和精加工,3+2定轴加工多用于有多个空间成型面的定位加工。以适配Heidenhain TNC640数控系统的DMG DMU65加工中心为例,对NX后处理中与3+2定轴加工有关的Tcl命令进行分析,阐述了tcl代码的工作流程,推导了坐标系向量旋转矩阵公式,最后通过Vericut仿真验证后处理的正确性。

抖空竹,说物理——中国传统游戏与大学物理教学

“抖空竹”是一项有着悠久历史的中国传统经典游戏。我们将它引入大学物理教学,挖掘其中蕴含的物理知识,包括刚体定轴转动定律、回转体进动、绳缠绕问题等,并用于课堂演示实验与互动。从物理角度探讨空竹游戏,将中国元素融入大学物理教学,集知识性、趣味性、思想性于一体,寓教于乐。这种授课模式,既加深了学生们对物理知识的理解,又弘扬了中国传统文化。

杭州奥体中心网球中心活动屋顶技术简析

介绍杭州奥体中心网球中心活动屋顶的相关技术与特点。这种定轴水平旋转、多片同步开合的活动屋顶,国际上仅有两例皆在我国,其形状独特,开合特点突出,技术成熟、运行可靠安全,维护简单,有推广价值。

基于二次曲线的线阵相机标定技术

针对绕固定轴旋转的线阵相机,提出一种基于二次曲线的相机标定方法。该方法只需要相机在2个或更多不同的方位拍摄图像,通过相机的转动在每个方位拍摄多帧图像。靶标采用一个包含3个或更多二次曲线的平板。相机和靶标可以自由移动,不需要知道运动参数。通过坐标变换,把每个方位所拍摄的多帧线阵图像排列成面阵图像。从面阵图像中提取二次曲线作为标定基元,以此简化基元对应问题。仿真实验结果表明,该方法精度较高,鲁棒性较好。

刚体-流体耦合运动的浸入边界法研究

为避免复杂贴体网格的生成和动、静界面滑移网格技术插值带来的误差,提出采用浸入边界法模拟流体刚体的耦合运动.借助求解不可压缩N-S方程组的分步投影方法的思想,来求解基于浸入边界法的耦合系统方程.其中刚体边界离散点的作用力密度通过强制满足刚体边界的无滑移条件(位移和速度一致)导出,结合刚体定轴旋转的动量矩定理,采用Newmark时间积分方法,实现对刚体运动特性的预测.同时,通过δ光滑函数,将刚体边界离散点的作用力密度转换到流体的欧拉网格点上,实现对流场速度的修正.在空间离散上,对流项采用Quick迎风格式,扩散项采用中心差分格式,采用2阶显式Adams-Bashforth法离散时间项.以雷诺数为300的圆柱绕流为基准数值算例,验证数值计算结果的可靠性.

定轴转动带电体的全空间磁场分布

求定轴匀角速转动带电体的磁场是一类典型的静磁场边值问题。传统的解法之一是用磁矢势结合边界条件解拉普拉斯方程或泊松方程 ,其过程复杂 ,计算冗长。文章利用场的叠加原理 ,由定轴转动带电面的空间磁场分布解出定轴转动实心带电球体、带电球壳、带电无限长柱体、带电无限长圆筒的空间磁场分布 ,并进行相应的讨论和分析。

质量非均匀分布的烟囱在倾倒过程中的力学分析

烟囱倒塌的过程中可能会在某处断裂.本文研究了质量非均匀的烟囱倾倒过程中各部位的受力与扭矩,并通过扭矩极大值点找出烟囱断裂位置.

弹性梁运动刚化现象的Rayleigh法分析

针对作定轴转动的弹性梁随着转动角速度的增加，其结构刚度随之增大——运动刚化的现象，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ 能量近似法简便地得出了水平面内作定轴转动之弹性梁基频的运动刚化修正系数。对于柔度较大的弹性梁，主要由基频决定其振动性态。因此，该分析结果不仅可直观地反映弹性结构运动刚化现象的变化规律，而且可直接应用于水平面内作定轴转动之弹性梁的实时控制。

定轴转动中打击中心位置分析

刚体定轴转动的打击中心是一个很重要的力学概念,但在很多《大学物理》教材中都没有介绍.本文以一根质量均匀分布的细杆绕端点作定轴转动为例,首先从动力学的角度,分析刚体的受力和力矩,根据动力学方程,分别计算出打击中心位置;然后从运动学角度出发,以转轴O点的切向速度和切向加速度等于零为条件,再分别寻找打击中心的位置.计算结果表明:上述4种方法得出的刚体打击中心位置是相同的.最后简介刚体打击中心在体育运动、日常生活中一些应用.

减小双轴旋转惯导中陀螺仪随机漂移影响的方法研究

针对双轴旋转惯导惯性器件的随机误差无法在导航过程中自动进行补偿的问题,提出优化的两位置重调(TPR)的方法来补偿系统的随机误差导致的方位和位置误差,以提高双轴旋转惯导的长航时精度。与传统两位置重调(CPR)方法相比,使用优化的误差传递方程的两位置重调的方法,可以在少于6h条件下估计出系统的方位误差,从而使得系统的位置精度和方位精度都得以极大的提高。根据惯性器件的随机误差导致的方位误差的特性,建立了TPR的误差模型。通过仿真,证明了该方法的有效性。

转子定轴转动时轴上附加压力计算的研究

利用动量定理和角动量定理推导出了刚体定轴转动时的轴上附加压力的一般表达式,并对正方板和正三角板的轴上附加压力作了计算,给出了参数表达式,针对具体实际情况进行了分析讨论,得出转子在高速转动时作用在轴上的附加压力相对于重力产生的压力要大很多,并且同质量的三角形转子比正方形转子产生的附加压力要大。所得的结果为转子的设计、安装提供一定的理论参考。

利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律的设计

介绍了设计性实验"利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律".该实验要求学生理解刚体动力学原理;利用实验室现有的仪器,对刚体转动惯量实验仪进行改装;提出新的实验原理,可以对阻力矩进行估测,利用该实验装置验证刚体定轴转动定律.

刚体转动惯量计算方法研究

转动惯量是量度刚体转动惯性大小的物理量,类似于牛顿力学中的惯性质量,但比起质量来说,转动惯量并不是那么易于计算和测量。从刚体转动惯量的定义入手,通过几种简单形状刚体的转动惯量计算,来加深对定积分数学知识的理解。

刚体平动和刚体定轴转动中力学问题的对比研究

刚体转动一直是普通物理学中的重点和难点。质点运动的相关知识学生都比较熟悉,但是刚体的转动却是首次接触。由于对质点运动的描述和对刚体转动的描述有一定的相似性,而且质点运动和刚体转动的一些定律和定理也有很大的相似程度,因此可以在已有的质点运动知识的基础上,来理解刚体转动的相关知识。

三种分析定轴转动刚体轴上附加压力的教学方法对比研究

定轴转动刚体轴上附加压力的分析和计算是教学中的一个重点,同时也是学生理解的难点.现行教材[1]和文献[2]分别从不同的出发点对该问题进行了阐述,但在应用时均存在一定的问题.而结合实际教学经验,从刚体整体的角度对此问题进行分析,则可避免二者存在的不足.

偏斜圆盘定轴转动时的动力学建模方法探讨

建立空间动力学问题的数学模型的好坏将直接影响到求解过程的复杂程度和对问题实质的理解.在普通三元复数模型的基础之上,对偏斜圆盘定轴转动时的附加动约束力的计算进行了讨论,在此过程中,提出了普复面及普复数的概念,进一步完善三元复数模型,并验证了该种三元复数模型的可行性和简便性.

大学物理教材及教学应重视刚体定轴转动时角动量与角速度的方向关系

大学物理教材及教学在刚体定轴转动一章中,往往不太重视刚体总角动量与角速度的关系,而只关注于沿轴向的角动量,有时甚至出现L=Jω这种容易误解的表述形式.实际上,一般情况下刚体定轴转动时的角动量与角速度方向不相同,且刚体匀速转动时受变外力矩作用.本文首先从理论层面上给出角动量与角速度方向不一致的一般性证明,并给出方向相同的两种特殊情况,其次用一个实例阐述刚体定轴转动时,刚体轴受到垂直于轴向的变力矩作用,最后将特例所得结论推广至一般刚体定轴转动,从而阐明重视两者方向关系的必要性.

基于加速度计的单轴旋转自主式寻北方法

基于加速度计的无陀螺寻北方法是无陀螺惯性导航必须解决的关键问题。目前加速度计的分辨率无法直接敏感地球自转北向分量,文中设计了一种基于定轴旋转的自主式寻北模型。通过将地球自转北向分量加载在载体旋转角速度上,实现加速度计间接敏感地球自转北向分量,从而进行寻北的功能。该模型可以实现载体任意状态下的寻北功能,并精确解算载体姿态。分析了影响寻北精度和姿态解算精度的几个主要因素。仿真结果表明:加速度计的分辨率和信号采集精度是决定模型寻北精度和和姿态解算精度的关键要素。当加速度计分辨率为5×10-6g,信号采集精度为9mV时,其寻北和姿态解算精度可以达到0.20。