绝对恢复系数的实验研究和验证

关于相互碰撞时物体恢复系数的相关理论存在不同的看法,而且缺少实验的验证。利用PASCO系统中视频分析功能,实时测量一维碰撞时两钢球的位置变化情况,计算出钢球碰撞前后瞬间的速度。以此为基础,计算不同材质小球的绝对恢复系数和共同恢复系数,并分析两种系数之间的关系。通过实验验证了物体恢复系数的相关理论。     

谈"小球与均质自由杆的碰撞"中角动量守恒

对于光滑水平面上小球与均质自由杆的碰撞系统,选取碰撞时细杆的质心以及细杆和小球的质心作为两个不同的参考点,分别写出应用角动量守恒定律得到的结果,证明两个结果是等价的,因而系统对任意参考点的角动量都守恒。     

考虑波动效应的碰撞恢复系数研究

借助于杆的纵向碰撞及横向碰撞的波动解析解，得到了考虑波动效应的碰撞恢复系数的表达式，分析了波动现象对恢复系数的影响程度；考察了影响碰撞恢复系数的因素，探讨了碰撞恢复系数的新定义。     

定轴转动刚体的碰撞动力学实验研究

通过理论分析了钢球水平撞击细杆瞬间细杆的受力及该系统动量和角动量的变化情况,并设计实验进行验证。实验中,利用PASCO数字化实验采集装置测得碰撞前后各时刻的钢球位置和细杆的角位置,得到系统的动量和角动量变化情况;同时利用力传感器测量了不同碰撞点情况下转轴对细杆施加的约束力分力,以此为基础,解释了系统动量的变化规律。实验结果与理论分析相吻合。     

试论牛顿碰撞定律

作者通过实验指出,在非弹性碰撞中,两物体间的恢复系数e不是定值。即恢复系数的大小不仅与参与碰撞的两物体的质料有关,还与碰撞前两物体的接近速度的大小有关。文中给出了铜球与钢板碰撞时恢复系数随碰前接近速度变化的实验曲线,并通过刚性小球与M_1-K-M_2系统碰撞的物理模型对一维非弹性碰撞问题作了理论上的初步探讨,同时对日本《物理实验辞典》一书中测定恢复系数的实验数据处理方法提出了不同意见。文章最后还就修订国内编写的大学普物教材和理力教材中关于牛顿碰撞定律的提法提出了建议。     

碰撞动能与恢复系数

本文从机械能损耗的角度阐明了恢复系数的动力学意义，并进一步证明了在小球和刚体的碰撞过程中，牛顿公式仍然成立。     

轻质细杆和小球组成系统的角动量与能量守恒问题研究

该文从物理学教学过程中的一道常见习题出发,详细分析了守恒思想在轻质细杆和小球组成的系统中的应用,一方面从动量守恒与角动量守恒成立的条件出发,分析了动量守恒在处理该问题时存在的争议;另一方面,考虑能量条件判据,指出该道习题设计中存在的科学性错误,并结合角动量守恒与能量条件判据,对该问题从两个方面进行了修正,通过改变小球对心碰撞后的返回速度和考虑细杆的质量,得到了满足角动量守恒和能量守恒的自洽条件。     

金属微粒与电极碰撞恢复系数的理论和实验研究

金属微粒是降低气体绝缘金属封闭输电线路(GIL,gas insulated transmission lines)绝缘强度的关键因素之一,研究金属微粒与电极的碰撞恢复系数可为微粒陷阱等金属微粒抑制措施提供理论基础。基于弹塑性变形理论,给出了法向恢复系数和切向恢复系数计算公式,并通过碰撞恢复系数测量平台研究了微粒材质特性、微粒直径以及碰撞速度对碰撞恢复系数的影响规律,实验测量结果验证了理论计算公式的可靠性。理论计算和实验测量表明:按金属材质铝、铜、钢的顺序,法向碰撞恢复系数逐渐减小,切向碰撞恢复系数逐渐增大;法向碰撞恢复系数和切向碰撞恢复系数均与微粒直径呈负相关;同一斜碰撞角度下,法向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加而减小,切向碰撞恢复系数随碰撞速度的增加先减小后增加,并且不同斜碰撞角度下的法向碰撞恢复系数或切向碰撞恢复系数变化规律类似。文中关于碰撞恢复系数的计算方法可为微粒陷阱等工程设计提供理论支撑。     

碰撞的能量转化和能量损失

讨论碰撞过程中能量转化和能量损失,给出恢复系数的能量表达式。     

积水情况下颗粒材料碰撞恢复系数

在研究滚石的运动规律过程中,滚石的碰撞恢复系数是重要的控制参数。该文研究了积水情况下滚石的碰撞恢复系数。采用球状的玻璃珠代替岩块,利用高速摄像系统对玻璃珠运动全过程进行摄像,获得了滚石碰撞前后的速度,进而得到碰撞恢复系数,探讨了不同降落高度和积水深度对碰撞恢复系数的影响规律。通过分析积水情况下玻璃珠与刚性底座碰撞和回弹过程中的受力,建立了积水情况下的滚石碰撞模型。结果表明:积水出现后,恢复系数随着积水深度的增大而减小,随着降落高度的升高而增大,积水的存在极大程度上降低了恢复系数。玻璃珠在与积水接触过程中,一部分能量将转化为积水的动能与液相桥的重力势能。     

岩石球砾与平板碰撞法向恢复系数

落石法向恢复系数是运动轨迹分析的关键参数。为研究碰撞速率和材料参数对落石法向恢复系数的影响,基于球板碰撞模型,在考虑材料弹塑性基础上建立岩石球砾法向恢复系数理论模型,并利用ABAQUS模拟球板碰撞过程,监测岩石球砾碰撞前后速率的变化。研究结果表明:数值模拟结果与理论计算结果吻合较好,最大差值在5%以内。随着碰撞速率的增大,岩石球砾法向恢复系数逐渐降低,且下降速率逐渐减小;球砾法向恢复系数随着弹性模量的增加而减小,随着弹性极限的增加而增大,且均呈线性关系;泊松比对球砾法向恢复系数影响较小。     

Energetic Coefficient of Restitution for a Planar Two-Body Oblique Collision with Friction

Although the coefficient of restitution was originally thought to be only a material property, the coefficient of restitution also depends upon initial conditions as well as on the frictional effect for oblique collisions. The objective of this paper is to demonstrate a method for obtaining the coefficient of restitution for oblique collisions and thereby to provide a theoretical guide for collision experiments. In this paper, we derive expressions for the energetic coefficient of restitution ( e* ) based on general normal contact deformation law, by which the value of e* can be obtained according to the initial conditions. An example shows that the results calculated by the derived expressions are reasonable.     

旋转圆板冲击现象的实验研究

在研究法向冲击速度对圆板碰撞恢复系数影响的基础上,应用高速摄像系统对伴有旋转速度圆板的冲击行为进行了实验研究,分析了不同法向冲击速度下旋转角速度对碰撞恢复系数的影响.通过确定变形量系数与旋转角速度的相关性,应用数值解析方法得出了不同法向冲击速度及旋转角速度下的碰撞恢复系数,得到了旋转角速度与碰撞恢复系数的相互关系.结果表明,数值计算结果与实验结果具有良好的一致性.     

定常均匀流中颗粒均匀分布的稳定性

在双流体模型的框架下,对定常均匀流中颗粒均匀分布的稳定性进行了分析。给出了颗粒均匀分布的稳定性条件。研究了影响颗粒均匀分布状态稳定性的主控参数及颗粒均匀分布稳定的参数范围。讨论了颗粒碰撞恢复系数、颗粒初始体积分数对颗粒聚集的影响。发现随着颗粒Re的增加,系统将会由稳定状态转变为不稳定状态。在初始的颗粒体积分数小于0.015的情况下,系统对短波扰动是稳定的,对长波扰动是不稳定的。在颗粒初始体积分数高于0.015时,系统对短波扰动是不稳定的,对长波扰动则是稳定的。颗粒碰撞弹性恢复系数越小、颗粒初始体积分数越大,颗粒聚集现象越明显,只有在颗粒浓度小于0.0005的情况下,颗粒才不会出现聚集现象。     

基于能量恢复系数的多刚体系统的摩擦碰撞

研究了多刚体系统的摩擦碰撞问题。一般的法向弹塑性力与位移的关系被直接引入到多刚体系统的计算中,同时考虑了碰撞中滑动模式的变化。在现存的文献中,常通过求解微分方程来解决该问题,但因碰撞时间同碰撞力不在同一个量级上,这就导致计算步长的选择十分困难,而且Amontons-Coulomb摩擦定律的不光滑性导致了在搜索粘滞状态与滑动状态的非光滑点的困难。代替通常的解微分方程的方法,以能量恢复系数作为桥梁,通过代数的方法得到碰撞前后系统状态。其主要优点在于既避免了能量的不协调性,又比微分方法简单。     

从能量的角度讨论质心系中的两体碰撞问题

从能量的角度出发,考察了在质心坐标系中两体对心碰撞前后体系动能的变化特点,重新讨论了恢复系统的物理意义,结果表明恢复系数等于碰撞之后和之前的质心系中的相对动能之比的平方根。     

恢复系数与能量的关系

导出了恢复系数与能量的关系：恢复阶段动能的增加量与压缩阶段动能的减少量之比,等于恢复系数的平方,并将其推广到有外力作用的碰撞过程。     

圆板非弹性冲击过程的碰撞恢复系数

应用数值解析方法分析圆板形材料塑性加载和弹性卸载过程的法向接触压力和法向变形量的关系,推导了冲击前后圆板法向冲击速度的理论计算方法.针对圆板形材料卸载过程中材料轮廓的假设引入了变形量系数的概念,探讨了卸载过程中的材料轮廓与加载过程材料轮廓间的关系.应用高速摄像系统观测了圆板对平面冲击过程的冲击速度和反弹速度,确定了对不同冲击速度下圆板冲击速度对碰撞恢复系数的影响规律.对变形量系数予以修正.实验结果表明,所得到的碰撞恢复系数理论计算结果与实验结果十分吻合.