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弹目交会条件下爆炸驱动结构体的展开过程研究
1
作者 宁建国 汪齐 栗建桥 《高压物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期1-16,共16页
复杂结构在爆炸驱动作用下的展开是展开型定向战斗部定向过程中的关键问题,对展开过程进行有效控制,有利于战斗部的起爆延时控制和破片利用率提高。针对复杂结构体的展开问题,基于JWL状态方程和第二类拉格朗日方程,从能量守恒出发推导... 复杂结构在爆炸驱动作用下的展开是展开型定向战斗部定向过程中的关键问题,对展开过程进行有效控制,有利于战斗部的起爆延时控制和破片利用率提高。针对复杂结构体的展开问题,基于JWL状态方程和第二类拉格朗日方程,从能量守恒出发推导了考虑爆轰产物膨胀过程和对目标命中状态的爆炸驱动展开模型。将驱动展开模型计算结果与文献实验结果进行对比,验证了爆炸驱动展开模型计算结果的准确性。结果表明,基于该模型的理论计算结果与实验结果的一致性较好,能较为精确地预测不同装药量下结构的展开时间;将辅助装药1与辅助装药2的质量比控制在1.5~1.7,结构体展开可达最佳命中姿态,更有利于命中目标。研究成果可充实定向战斗部设计理论,为展开型定向战斗部的设计提供参考。 展开更多
关键词 爆炸驱动 展开姿态 展开时间 辅助装药 定向战斗部
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双拉簧扭摆转动惯量测量装置的研究 被引量：1
2
作者 周鹏宇 李晗 +1 位作者 侯朴庚 翟阅臣 《物理通报》 2025年第5期98-101,共4页
设计了一种以两条直线拉簧作为驱动机构的扭摆法转动惯量测量装置.详细介绍和讨论了该装置的结构、原理以及使用方法,并利用该装置对圆盘形和圆环形刚体的转动惯量进行了实验测量.通过将刚体转动惯量的实验值和理论值进行比较,对该装置... 设计了一种以两条直线拉簧作为驱动机构的扭摆法转动惯量测量装置.详细介绍和讨论了该装置的结构、原理以及使用方法,并利用该装置对圆盘形和圆环形刚体的转动惯量进行了实验测量.通过将刚体转动惯量的实验值和理论值进行比较,对该装置的测量精度进行了评估. 展开更多
关键词 直线拉簧 扭摆 转动惯量 刚体
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“大学物理实验”军事特色实验项目设计——以弹头转动惯量测量实验为例
3
作者 欧阳建明 罗剑 +3 位作者 彭刚 欧保全 郑浩斌 罗威 《物理通报》 2025年第1期99-102,共4页
面向高素质专业化新型军事人才培养的使命任务,国防科技大学物理实验课程组建设了系列军事特色实验项目.以弹头转动惯量测量为例,介绍了军事特色实验项目的教学设计,该项目在传统转动惯量测量实验的基础上进行改造,并辅以炮弹专用型转... 面向高素质专业化新型军事人才培养的使命任务,国防科技大学物理实验课程组建设了系列军事特色实验项目.以弹头转动惯量测量为例,介绍了军事特色实验项目的教学设计,该项目在传统转动惯量测量实验的基础上进行改造,并辅以炮弹专用型转动惯量测试仪,突出实验项目的军事特色.教学设计围绕实验概述—实验原理—实验演示与讨论—实验内容与要求—自主实验—研讨与拓展等环节展开,在教学过程中通过仪器操作与讨论、课堂研讨等互动环节,提高学生对仪器以及实验的理解,提升整体教学质量. 展开更多
关键词 军事特色实验 大学物理实验 转动惯量测量
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双接触点旋转对称刚体在斜面释放的摆幅研究
4
作者 陶卓 奚顺加 +3 位作者 沈俊杰 王寅龙 周惠君 万建国 《大学物理》 2025年第1期89-95,共7页
如果在斜面上释放一个双接触点旋转对称的刚体,例如螺栓,当超过一定临界条件时会表现出有趣的非线性现象,即刚体在垂直于斜面方向的扭转幅度会逐渐增大;当不满足此临界条件时,螺栓振荡幅度会逐渐减小.在两接触点处,刚体相对斜面只能滑... 如果在斜面上释放一个双接触点旋转对称的刚体,例如螺栓,当超过一定临界条件时会表现出有趣的非线性现象,即刚体在垂直于斜面方向的扭转幅度会逐渐增大;当不满足此临界条件时,螺栓振荡幅度会逐渐减小.在两接触点处,刚体相对斜面只能滑动或滚动,根据两点滑动或滚动,能组合出四种模式.每种模式下的运动约束和受力情况各不相同,用于数值计算的动力学微分方程也不同.使用MATLAB进行数值仿真,编写数值计算程序,动态计算滑动和滚动状态之间的临界点,来控制程序切换到相应模式进行求解.通过在一定范围内遍历计算初始参数,确定了释放时决定摆幅增大或减小的临界点,这一临界点与斜坡倾角、螺丝半顶角和初始释放角度有关.对临界点数据采用二次曲面拟合的方式,得到临界点满足的经验函数,并进行了相关实验,实验结果与计算结果符合良好.该研究可以作为一个教学案例,用来演示如何使用数值计算软件探究双接触点旋转对称刚体在干摩擦情况下的滑动-滚动转换. 展开更多
关键词 刚体力学 双接触点 滑动-滚动转换 数值计算 非线性
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基于多普勒效应的刚体转动惯量实验设计
5
作者 孙士帅 刘洋 +3 位作者 于丹 李晓兰 孙文文 李鹏飞 《物理实验》 2025年第6期20-23,共4页
基于多普勒效应原理对传统落体法刚体转动惯量测量实验进行设计,通过下落物体加速度的精确测量实现刚体转动惯量的准确测定,改进传统落体法刚体转动惯量实验中时间/高度测量误差大、忽略加速度引发系统误差的问题,提高了实验测量精度.... 基于多普勒效应原理对传统落体法刚体转动惯量测量实验进行设计,通过下落物体加速度的精确测量实现刚体转动惯量的准确测定,改进传统落体法刚体转动惯量实验中时间/高度测量误差大、忽略加速度引发系统误差的问题,提高了实验测量精度.实验结果表明:基于多普勒效应的刚体转动惯量实验设计可行且测量精度高. 展开更多
关键词 转动惯量 多普勒效应 匀加速运动
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轴套间隙中非牛顿流体对转轴转速的调控分析
6
作者 宋奎 祝培光 +1 位作者 李钰嘉 胡小玲 《力学与实践》 2025年第5期959-969,共11页
对于旋转机械或转动能量采集器,保持恒定的转轴转速是维持能量传递稳定性、防止突加载荷引起构件破坏等的关键。本研究设计将剪切增稠型非牛顿流体注入轴与轴套的间隙中,通过理论分析和数值模拟研究了非牛顿流体对转轴转速的调节作用。... 对于旋转机械或转动能量采集器,保持恒定的转轴转速是维持能量传递稳定性、防止突加载荷引起构件破坏等的关键。本研究设计将剪切增稠型非牛顿流体注入轴与轴套的间隙中,通过理论分析和数值模拟研究了非牛顿流体对转轴转速的调节作用。对Bingham、幂律、Herschel-Bulkley、Sisko四种非牛顿流体,考察了黏度、稠度系数、流变指数、屈服应力等物性参数对转轴转速的影响。研究发现,在一定外载作用下,剪切增稠型非牛顿流体能够快捷地调节转轴的转速。 展开更多
关键词 转轴 非牛顿流体 转速调节 模型 数值模拟
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基于数据驱动的平面铰接多刚体系统动力学建模 被引量：1
7
作者 艾之淏 王康昊 刘晓峰 《动力学与控制学报》 2025年第2期55-63,共9页
动力学模型是模拟物理系统的一种有效工具,能够帮助人们深入理解物理系统的运行规律,为物理系统的预测、优化设计以及控制系统的开发提供理论支持.近年来,基于数据驱动的动力学建模方法引起了学界的广泛关注.已有研究虽然取得了一定成果... 动力学模型是模拟物理系统的一种有效工具,能够帮助人们深入理解物理系统的运行规律,为物理系统的预测、优化设计以及控制系统的开发提供理论支持.近年来,基于数据驱动的动力学建模方法引起了学界的广泛关注.已有研究虽然取得了一定成果,但仍存在一些不足之处.本文深入研究了基于数据驱动的平面铰接多刚体系统动力学建模问题,并在拉格朗日神经网络(LNN)的基础上提出了一种改进的数据驱动建模方法——拓扑拉格朗日神经网络(TLNN).相较于LNN,TLNN通过嵌入多体系统的拓扑信息,实现了神经网络学习性能的提高.预测结果显示,使用相同训练数据集,相较LNN、哈密顿神经网络(HNN)以及神经常微分方程(NODE)三种数据驱动建模方法,TLNN可以建立精度更高的铰接多刚体动力学代理模型.另外,本文对数据驱动建模过程所涉及广义坐标选择问题进行讨论.训练和预测结果均显示,相较于选择关节相对角度进行数据驱动建模,采用刚体绝对姿态角进行建模可以获得精度更高的动力学代理模型. 展开更多
关键词 动力学建模 铰接刚体 拓扑拉格朗日神经网络 拉格朗日力学
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多模式刚体转动惯量实验装置的设计与应用
8
作者 葛威锋 刘彩霞 +2 位作者 连佳辉 王佳琪 杨焙智 《物理实验》 2025年第3期25-30,共6页
为丰富大学物理力学实验内容,研制了多模式刚体转动惯量实验装置.采用同轴化、可拆卸式弹簧套筒结构,在1台装置上实现了落体法和扭摆法测量刚体转动惯量的实验方案.扭摆法模式直接测定了弹簧扭转常量,使实验流程更加直观.以标准的塑料... 为丰富大学物理力学实验内容,研制了多模式刚体转动惯量实验装置.采用同轴化、可拆卸式弹簧套筒结构,在1台装置上实现了落体法和扭摆法测量刚体转动惯量的实验方案.扭摆法模式直接测定了弹簧扭转常量,使实验流程更加直观.以标准的塑料圆柱作为待测物体,分别利用落体法和扭摆法测量其转动惯量大小,并与理论值对比,验证了实验装置的精度. 展开更多
关键词 转动惯量 落体法 扭摆法 弹簧扭转常量
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“悬绳摆”问题研究
9
作者 赵长润 《数学计算(中英文版)》 2025年第1期1-14,共14页
“悬绳摆”问题的研究揭示了悬链线与旋轮线(即最速降线)之间的内在联系,进而得出三个结论:①在长度相等的悬绳摆、单摆和复摆中,以悬绳摆的运动周期最短。②系统质心的运动构成最速降线,这是整个悬绳摆的灵魂,悬绳中点的振幅远小于系... “悬绳摆”问题的研究揭示了悬链线与旋轮线(即最速降线)之间的内在联系,进而得出三个结论:①在长度相等的悬绳摆、单摆和复摆中,以悬绳摆的运动周期最短。②系统质心的运动构成最速降线,这是整个悬绳摆的灵魂,悬绳中点的振幅远小于系统质心的振幅。③悬绳摆末端(即自由端)是悬绳摆上最活跃的质点,它的运动轨迹是以y轴为对称的弧形椭圆轨道。 展开更多
关键词 悬绳摆 悬链线 最佳垂度 旋轮线 滚圆起步角
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运动学方法推导曲率半径公式
10
作者 林建福 《物理通报》 2025年第9期76-77,85,共3页
通过理论推导,得出曲率半径和速度、加速度间的关系,利用所得结论推导平面直角坐标系、平面极坐标系下的曲率半径计算公式,并应用结论解决两道典型的求解曲率半径的运动学问题.
关键词 运动学 曲率半径 极坐标系 速度 加速度
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小球沿斜面跳跃有趣规律研究
11
作者 李开玮 《物理通报》 2025年第5期143-145,共3页
小球沿斜面向上跳跃是一个有趣的问题,采用运动分解法详细研究了小球沿斜面的跳跃运动,发现小球向上跳跃的次数是有限的,每次跳跃时间相同,跳跃过程中离斜面最远距离相同等规律,同时,利用MATLAB作出了各种条件下小球跳跃的图像,与理论... 小球沿斜面向上跳跃是一个有趣的问题,采用运动分解法详细研究了小球沿斜面的跳跃运动,发现小球向上跳跃的次数是有限的,每次跳跃时间相同,跳跃过程中离斜面最远距离相同等规律,同时,利用MATLAB作出了各种条件下小球跳跃的图像,与理论分析结果相符. 展开更多
关键词 斜面 跳跃运动 运动分解 MATLAB
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光电门计时方式对落球法测量重力加速度的影响
12
作者 张凌语 翁存程 《物理与工程》 2025年第2期214-220,共7页
大学物理实验中通常采用落球法测量重力加速度,目前普遍认为电磁铁的剩磁和空气的阻力是影响该方法测量的主要因素,而光电门计时方式对测量的影响却一直被忽视。本论文研究了光电门计时方式对落球法测量重力加速度的两种方式的影响。研... 大学物理实验中通常采用落球法测量重力加速度,目前普遍认为电磁铁的剩磁和空气的阻力是影响该方法测量的主要因素,而光电门计时方式对测量的影响却一直被忽视。本论文研究了光电门计时方式对落球法测量重力加速度的两种方式的影响。研究表明了光电门计时方式对方式一的影响较大,增大小球下落的高度,测量误差会稍微减小,但是百分误差依然大于6%。光电门计时方式对方式二的影响较小,上方的光电门的位置距离小球下落的位置大于3.00cm,百分误差小于0.17%,光电门计时方式的影响可以被忽略。 展开更多
关键词 重力加速度 落球 光电门 测量
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圆锥曲线凹槽中小球运动规律的深度研究
13
作者 黄旭 吴寿宠 《物理通报》 2025年第6期132-137,共6页
首先建立简洁统一的圆锥曲线凹槽方程,接着通过数理分析结合数值模拟对小球在圆锥曲线凹槽中的运动规律进行系统研究,并探讨小球是否视为质点的差异和凹槽翻转的可能性,印证和拓展了以往基于圆形凹槽得出的结论,丰富了球槽模型这一力学... 首先建立简洁统一的圆锥曲线凹槽方程,接着通过数理分析结合数值模拟对小球在圆锥曲线凹槽中的运动规律进行系统研究,并探讨小球是否视为质点的差异和凹槽翻转的可能性,印证和拓展了以往基于圆形凹槽得出的结论,丰富了球槽模型这一力学综合问题的研究内容和方法. 展开更多
关键词 球槽模型 圆锥曲线 规律研究
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方位径向摆的简单物理图像
14
作者 朱益辉 侯吉旋 +1 位作者 陈乾 黎秋航 《物理与工程》 2025年第3期214-217,共4页
本文给出了2018年国际青年物理学家锦标赛(IYPT2018)中方位径向摆问题的简单物理图像。通过等效分析,方位径向摆可以等价于在两个相互垂直的方向上摆长不同的双线摆。因为在两个相互垂直的振动方向上的振动频率不同,使得摆球的轨迹呈现... 本文给出了2018年国际青年物理学家锦标赛(IYPT2018)中方位径向摆问题的简单物理图像。通过等效分析,方位径向摆可以等价于在两个相互垂直的方向上摆长不同的双线摆。因为在两个相互垂直的振动方向上的振动频率不同,使得摆球的轨迹呈现出李萨如图形。本文也通过实验演示了方位径向摆和双线摆的轨迹的一致性。 展开更多
关键词 方位径向摆 双线摆 李萨如图形
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基于物理约束并行网络的非线性系统辨识方法研究
15
作者 赵尚宇 程长明 彭志科 《动力学与控制学报》 2025年第5期1-8,共8页
为解决非线性系统在带噪部分状态测量条件下的辨识问题,本文设计了一种新型物理约束并行网络.其核心思想是通过系统的隐式控制方程引导神经网络训练,以有效压缩网络求解空间,同时获得具备物理可解释性的动力学模型.首先,受稀疏回归方法... 为解决非线性系统在带噪部分状态测量条件下的辨识问题,本文设计了一种新型物理约束并行网络.其核心思想是通过系统的隐式控制方程引导神经网络训练,以有效压缩网络求解空间,同时获得具备物理可解释性的动力学模型.首先,受稀疏回归方法启发,设计了具备函数库的稀疏回归网络层,用于捕捉系统的非线性特性;其次,构建了状态约束并行网络架构,通过状态变量之间的导数关系对三个并行子网络的输出进行约束,实现在带噪部分状态测量的基础上重构系统的全状态输出;最后,将稀疏回归网络层与状态约束并行网络相结合,形成物理约束并行网络,实现全状态输出预测与显式动力学方程辨识的双重功能.为提升网络的优化效率,开发了一种轮换优化算法,交替优化稀疏回归网络层和状态约束并行网络.“物理约束”在此特指状态约束损失函数以及基于隐式控制方程构建的残差损失函数.通过上述融合策略,该方法能够在带噪部分状态测量条件下生成具有物理可解释性的非线性动力学模型.其有效性、鲁棒性和适用性通过数值模拟和实验研究得到验证. 展开更多
关键词 非线性动力系统 系统辨识 物理约束神经网络 稀疏回归 轮换优化
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刚体转动惯量实验的改进 被引量：1
16
作者 王晓雄 蒋立勇 《物理实验》 2024年第9期22-26,共5页
动力学法测刚体转动惯量是通过测量砝码脱落前后2π~6π角位移区间的角加速度平均值得到转动惯量,该实验要求砝码脱落前后系统为匀变速运动,但该前提条件并不能得到很好保证,从而引入了系统误差.本文利用黑白条码纸带、光纤放大器、数... 动力学法测刚体转动惯量是通过测量砝码脱落前后2π~6π角位移区间的角加速度平均值得到转动惯量,该实验要求砝码脱落前后系统为匀变速运动,但该前提条件并不能得到很好保证,从而引入了系统误差.本文利用黑白条码纸带、光纤放大器、数据采集卡等对实验装置进行了改进,同时优化了数据处理方法,减弱了对匀变速运动这一前提的要求.对照实验测量结果表明:改进后的实验装置的测量误差减小,对平行轴定理的验证效果得到了提升. 展开更多
关键词 转动惯量 光纤放大器 刚体动力学
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第24届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题介绍与解答
17
作者 郭旭波 蒋硕 +2 位作者 张留碗 安宇 阮东 《物理实验》 2024年第11期28-34,44,共8页
第24届亚洲物理奥林匹克竞赛实验题为陀螺仪,陀螺仪是关于刚体转动的综合性实验,对刚体转动时的转动惯量、角动量、力矩、进动、章动等概念做了较全面的考查.试题在理论方面并不复杂,总体难度适中,但对动手能力要求较高,数据处理内容较... 第24届亚洲物理奥林匹克竞赛实验题为陀螺仪,陀螺仪是关于刚体转动的综合性实验,对刚体转动时的转动惯量、角动量、力矩、进动、章动等概念做了较全面的考查.试题在理论方面并不复杂,总体难度适中,但对动手能力要求较高,数据处理内容较多.本文给出了试题以及竞赛组织者给出的标准解答. 展开更多
关键词 亚洲物理奥林匹克 陀螺仪 刚体
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基于大中衔接的金割效应物理摆教学设计
18
作者 景佳 张霆 陈舞辉 《物理实验》 2024年第10期34-37,44,共5页
利用自制仪器“金割效应物理摆”,基于大中衔接理念,对大学物理复摆实验进行了教学设计.从高中物理单摆知识过渡到大学物理复摆知识,建立了大学与中学物理实验之间的联系.该研究重点关注学生综合能力的培养,有利于学生构建知识框架、提... 利用自制仪器“金割效应物理摆”,基于大中衔接理念,对大学物理复摆实验进行了教学设计.从高中物理单摆知识过渡到大学物理复摆知识,建立了大学与中学物理实验之间的联系.该研究重点关注学生综合能力的培养,有利于学生构建知识框架、提高解决问题的能力,并且可以有效促进中学和大学物理实验教育的衔接. 展开更多
关键词 黄金分割效应 大中衔接 周期测量
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非质心系的角动量定理
19
作者 韩卫华 刘青芳 +1 位作者 王建波 王丽 《大学物理》 2024年第10期26-29,共4页
选择适当的参考点在解决刚体运动问题中至关重要,能有效简化问题处理.相对于质心转轴,非质心系提供更为灵活的视角.本文通过推导非质心系的角动量定理,以小球碰撞自由杆模型为例,展示了其在实际问题中的应用.本文为读者提供了处理刚体... 选择适当的参考点在解决刚体运动问题中至关重要,能有效简化问题处理.相对于质心转轴,非质心系提供更为灵活的视角.本文通过推导非质心系的角动量定理,以小球碰撞自由杆模型为例,展示了其在实际问题中的应用.本文为读者提供了处理刚体运动问题的新思路,特别是在复杂情境下更为直观. 展开更多
关键词 角动量定理 非质心参考点 碰撞
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二级齿轮减速器高速级轴承动态特性分析 被引量：1
20
作者 周恒宇 崔权维 周建星 《轴承》 北大核心 2024年第4期28-35,共8页
为探究减速器轴承在动载荷作用下的动态特性变化规律,以高速级轴承为研究对象,采用广义有限元法建立了计入轴柔性、齿轮与轴承时变刚度的二级齿轮传动系统动力学模型,求解并获得轴承动载荷。基于显示动力学法建立了轴承有限元模型,计算... 为探究减速器轴承在动载荷作用下的动态特性变化规律,以高速级轴承为研究对象,采用广义有限元法建立了计入轴柔性、齿轮与轴承时变刚度的二级齿轮传动系统动力学模型,求解并获得轴承动载荷。基于显示动力学法建立了轴承有限元模型,计算在动载荷作用下轴承外圈的应变时域历程,并通过试验验证仿真结果的正确性。最后分析了轴承在动载荷和恒定载荷下接触特性以及打滑特性的变化规律,结果表明:在动载荷作用下,动应力波动幅值增加且内圈运动轨迹呈不稳定态势;外圈动态接触力呈余弦分布形式且波动周期与动载荷保持一致;保持架和滚子的打滑率增加,滚子运动轨迹椭圆率减小且出现“滞后承载,提前退出”的承载形式。 展开更多
关键词 滚动轴承 圆柱滚子轴承 二级减速器 动载荷 恒定载荷 接触特性 打滑特性
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