力学碰撞中恢复系数的一般表达式

从一维正碰着手,应用质点动量定律,推导出力学碰撞问题中恢复系数的一般表达式,为我们正确理解恢复系数,解决与此相关的问题提供理论支持.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

关于恢复系数定义的适用范围

在恢复系数定义的基础上,分析了两个具体的例子,从中发现:恢复系数的定义不适用于所有的碰撞。     

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。     

恢复系数e物理意义的扩充

指出现在流行的恢复系数e物理意义适用范围有限,提出一个适用范围扩充了的e的物理意义。     

加工番茄籽碰撞接触恢复系数的试验

为建立加工番茄籽在加工番茄籽清选装置及排种器中的碰撞接触模型,结合恢复系数的基本定义,采用FASTCAM-10K系列Model 500高速摄像机、自制跌落仪及PC机构建了加工番茄籽恢复系数测试装置,对加工番茄籽的弹性特性进行了测定.试验选择目前新疆广泛种植的加工番茄品种"里格尔87-5"的种子进行研究,采用L12(31×24)混合正交试验研究各相关因素对加工番茄籽恢复系数的影响,结果表明:影响加工番茄籽法、切向恢复系数的显著影响因素为碰撞材料、下落高度和材料厚度.采用L4(23)回归正交组合试验建立了下落高度和材料厚度与法、切向恢复系数的二元线性回归模型.     

移动碰撞过程中的能量转换规律

把能量转换与守恒定律及功能关系用于碰撞过程的不同阶段,给出移动碰撞过程中任意时刻的机械能转换情况及定量计算,并画出能量随时间变化的E－t曲线。     

混凝土块体碰撞过程中的动能损耗

分析了混凝土块体碰撞过程中动能的损耗机理以及在结构倒塌分析中考虑混凝土块体碰撞的基本方法.推导了相关文献中定义的碰撞恢复因数与动能损耗系数间的对应关系.基于根据试验和数值模拟相结合的方法提出的碰撞力学模型,研究了碰撞恢复因数和动能损耗系数的定量确定方法.方法中考虑了质量比、初始碰撞夹角、混凝土抗压强度和块体初始碰撞速度比等因素对混凝土块体碰撞性能的影响,为建立更精确的混凝土块体间的碰撞模型提供了依据.     

风速及碰撞恢复系数对风沙流输沙率沿流向变化规律的影响

利用数值方法模拟研究了双流体模型中风速和碰撞恢复系数对风沙运动的影响。结果表明：在相同风速下,沙粒粒径越大其输沙率饱和值越大,饱和距离越长;在相同粒径下,风速越大其输沙率饱和值越大,饱和距离越大。当碰撞恢复系数不同时,输沙率沿流向的变化趋势相同,碰撞恢复系数越大,输沙率饱和距离越短;碰撞恢复系数相同时,粒径越大,风沙流输沙率饱和距离越长。     

运动与动能关系研究

物体运动状态的改变,经常伴随着能量的改变,因此,它不应是一个单纯的力学问题.     

直接碰撞杀伤动能拦截器末端遭遇分析模型

针对直接碰撞杀伤动能拦截器反弹道导弹问题,建立了一种考虑动能拦截器几何尺寸影响的末端遭遇分析模型. 基于射击线跟踪技术,提出了一种可准确判定动能拦截器末端遭遇的方法,并通过引入瞄准点网格射击线和随机命中点生成技术,实现动能拦截器末端遭遇命中概率分布分析. 算例分析表明,利用该模型可有效分析末端遭遇条件、再入弹头几何参数、动能拦截器几何参数及制导精度、瞄准点选取等因素对命中概率的影响.     

碰撞现象与逻辑思维推理

在物理学史上,伽俐略、马西尔.笛卡儿、惠更斯、马略特和牛顿等著名物理学家都对物体碰撞现象进行过研究。碰撞问题是力学的基本问题之一。但是,在今天的力学课本中,都是直接利用动量守恒定理和机械能守恒定律来处理物体的弹性碰撞,而很少运用思维推理。其实思维推理在物理学中具有重要作用,我们为此特举例说明如何运用思维推理研究碰撞现象。     

碰撞过程机械能损失公式的推广及简化

对碰撞问题进行了一些 教学上的探讨,把献[2]-[6]关于对心碰撞情形机械能损失的公式推广到两体非对心碰撞的情形,引入折合质量的概念对结果进行简化。应用柯尼希定理对 结果进行分析,并对多体完全非弹性碰撞进行了研究。     

碰撞的效率及其应用

详细讨论了对心碰撞系统的转换动能和剩余动能，讨论了动能转换和传递的条件及结果，并举出有关应用实例。     

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。