基于离散元方法斜碰落石冲击力的研究

落石灾害往往给交通基础设施、过往车辆、行人等造成极大地威胁。落石冲击力是落石灾害防护结构设计的主要荷载,因此,对落石冲击力进行深入研究能为防护结构的设计提供理论参考。本文对比分析了PFC3D模型与现有落石冲击力公式计算结果差异,并采用离散元程序,对落石不同半径、不同角度地冲击作用进行了数值模拟。结果表明：PFC3D离散元程序能够用于落石冲击力的计算;在冲击能量相同的情况下,落石斜碰作用冲击力不及正碰作用,当冲击角度α>50°时,斜碰作用冲击力与正碰作用冲击力相差变小;并且落石冲击力切向分量随着角度先增加后减小,角度越缓,落石冲击力主要由切向力控制。当斜碰垂直分速度与正碰速度相同的情况下,斜碰冲击角度越缓,落石冲击力反而越大,切向力占比越大。本文的研究结果可为落石斜碰作用下防护结构的设计提供参考。     

利用数字化方法验证小球二维碰撞中的动量守恒

利用多媒体技术和数字化方法可以使普通数码摄像机实现频闪仪的拍摄效果,笔者利用CASIO(EX—FH100)数码相机的高速摄像功能拍摄小球的二维碰撞过程,得到视频文件,然后通过视频播放软件QQ影音和视频截图软件"Mr.Captor"进行截图,得到类似于频闪照片的图片,再将图片粘贴至几何画板中加以分析和计算,很好地验证了小球二维碰撞过程的动量守恒。这种方法可供选修课或学生研究性学习时选用。     

利用碰撞定律求解斜碰问题

指出斜碰情况下在垂直于相互作用冲量方向，动量守恒定律表现为两球保持各自速度不变，只是沿着相互作用冲量方向，两球才交换动量，并且在这个方向仍然有分离速度与接近速度成正比．同时运用这种分解方法求解了平面斜碰问题和三维空间斜碰问题，讨论了不同情况下解的个数及物理意义。