不同温度下液滴撞击不同润湿性倾斜表面的动力学行为

1

作者 陈孝松 郑海坤 +2 位作者 张培成 盛伟 郝晓茹 《制冷学报》 北大核心 2025年第2期137-144,共8页

超疏水表面作为一种新型绿色材料在防/除冰领域展现了一定的应用前景。通过实验对比研究了不同温度(-25~16℃)、不同倾角(0~60°)以及不同润湿性表面(亲水、超疏水表面)上撞击液滴的动力学行为,分析了其液滴形态、铺展因子、铺展时... 超疏水表面作为一种新型绿色材料在防/除冰领域展现了一定的应用前景。通过实验对比研究了不同温度(-25~16℃)、不同倾角(0~60°)以及不同润湿性表面(亲水、超疏水表面)上撞击液滴的动力学行为,分析了其液滴形态、铺展因子、铺展时间和接触时间的变化情况。结果表明:由于倾角和润湿性不同,撞击液滴在铺展之后表现出不同的动力学行为;随着倾角增大,亲水表面最大铺展因子和铺展时间随之增大,超疏水表面铺展时间变化与之相同,最大铺展因子随着倾角的增加而减小,特别是T_(s)>-25℃;相比于亲水表面,液滴撞击超疏水表面具有更短的铺展时间,在T_(s)=-25℃时可以达到约10倍;增大壁面倾角会打破液滴在水平超疏水表面上的对称反弹,进而缩短液滴接触时间,说明增加倾角可有效抑制水滴冻结。 展开更多

关键词 液滴撞击动力学 表面润湿性 表面倾角 表面温度 防/除冰

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高速摄影法测量颗粒直径及其撞击动力学参数

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作者 郑志敏 张宁豪 +2 位作者 高欣晴 邵艺群 刘小芳 《力学学报》 北大核心 2025年第2期399-412,共14页

锅炉受热面积灰和结渣问题是影响其安全和经济运行的重要因素.为了缓解这些问题,深入研究颗粒撞击动力学特性,理解颗粒黏附和反弹机制显得尤为重要.文章搭建了一个高温环境下的单颗粒撞击壁面动力学测试平台,并运用粒子阴影图像测速(PSV... 锅炉受热面积灰和结渣问题是影响其安全和经济运行的重要因素.为了缓解这些问题,深入研究颗粒撞击动力学特性,理解颗粒黏附和反弹机制显得尤为重要.文章搭建了一个高温环境下的单颗粒撞击壁面动力学测试平台,并运用粒子阴影图像测速(PSV)技术,对微米级颗粒撞击壁面的动力学特性进行了深入研究.针对高速摄影中球形颗粒直径难以精确测量的难题,开发了一套基于MATLAB的颗粒图像处理程序,并提出了一种亚像素插值与最大内切圆相结合的测量方法,该方法经过实验验证,证实了其可靠性.基于此方法,显著提高了颗粒撞击动力学参数的测量精度.另外,研究结果表明,在本实验条件下, Otsu阈值分割算法在测量颗粒直径时效果更佳.亚像素插值方法和插值倍数对测量结果有显著影响,且存在窗口效应;颗粒的法向恢复系数随着撞击速度的增加而降低,撞击和反弹过程中颗粒速度的减小趋势也表明流场效应对颗粒动力学特性有一定影响,这一点在测量结果中也需予以考虑.随着颗粒的法向恢复系数增加,颗粒的反弹角度总体上呈现出逐渐减小的趋势.这些发现不仅加深了我们对单颗粒撞击动力学的理解,而且为复杂多颗粒系统的研究提供了坚实的基础,对于颗粒材料冲击过程的离散元模型的建立和分析具有重要的意义. 展开更多

关键词 颗粒撞击动力学 颗粒法向恢复系数 高速摄影法 颗粒直径测量 亚像素插值

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液滴撞击润滑液体注入的多孔表面动力学

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作者 蒋泺濠 陈翌鑫 +1 位作者 齐帅东 王京 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期225-239,共15页

受猪笼草的启发,润滑液体注入的多孔表面(Slippery liquid-infused porous surfaces,SLIPS)利用液体润滑替代气体润滑,弥补了超疏水表面耐久度差、耐压能力低等缺陷。SLIPS具有良好的低粘附特性、自修复性、极端压力稳定性等优异特性,... 受猪笼草的启发,润滑液体注入的多孔表面(Slippery liquid-infused porous surfaces,SLIPS)利用液体润滑替代气体润滑,弥补了超疏水表面耐久度差、耐压能力低等缺陷。SLIPS具有良好的低粘附特性、自修复性、极端压力稳定性等优异特性,可被广泛应用于工业防除冰、防除霜、液滴发电等重要能源应用领域。由于SLIPS在应用工况中常伴随着与液滴的相互作用,系统研究SLIPS与液滴的相互作用机制,对于在不同应用工况下准确使用SLIPS至关重要。首先介绍了SLIPS的组成要素和制备方法,总结了液滴撞击SLIPS的动力学现象。进而对液滴撞击过程的铺展动力学、回缩动力学和接触时间进行了理论分析。其中,润滑剂黏度、润滑层厚度、基底表面润湿性对液滴回缩动力学表现有显著影响,而对惯性力主导的铺展动力学表现影响较小。最后,总结了SLIPS在工业防除冰、防污、集水和发电领域的应用和优势,并展望了液滴撞击SLIPS的研究方向和应用前景,为进一步利用SLIPS在重要能源应用领域提供关键物理原理的理解和使用指导。 展开更多

关键词 液滴撞击 润滑液体注入的多孔表面(SLIPS) 超滑表面 撞击动力学 表界面浸润性

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航天器对接接触过程撞击动力学分析 被引量：12

4

作者 于登云 曲广吉 +1 位作者 曾辛 王宁 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第1期62-68,共7页

空间对接接触撞击过程动力学特性是载人航天空间对接机构研究设计的基础．本文针对先进而复杂的异体同构周边式对接机构，运用矢量力学方法和粘弹性理论，建立了航天器空间对接接触撞击过程动力学模型，给出了接触撞击载荷显示表达式，... 空间对接接触撞击过程动力学特性是载人航天空间对接机构研究设计的基础．本文针对先进而复杂的异体同构周边式对接机构，运用矢量力学方法和粘弹性理论，建立了航天器空间对接接触撞击过程动力学模型，给出了接触撞击载荷显示表达式，并结合工程问题算例进行了初步打靶计算和统计分析，取得了较为满意的统计结果． 展开更多

关键词 空间对接 航天器 对接机构 接触撞击动力学

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延伸喷管延展撞击动力学分析 被引量：3

5

作者 宋金松 刘勇琼 +2 位作者 尤军峰 徐秉恒 何树范 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期22-25,共4页

运用MARC软件对某发动机延伸喷管进行了非线性瞬态动力学分析,得到出口锥与延伸锥延伸过程仅经受撞击力作用下的变形及应力随时间的变化情况。对接合部位的密封圈进行了大变形处理,并在计算过程中对网格进行了重新划分。计算结果表明,... 运用MARC软件对某发动机延伸喷管进行了非线性瞬态动力学分析,得到出口锥与延伸锥延伸过程仅经受撞击力作用下的变形及应力随时间的变化情况。对接合部位的密封圈进行了大变形处理,并在计算过程中对网格进行了重新划分。计算结果表明,该喷管出口锥与延伸锥结构是安全的,但考虑到材料性能的波动,安全余量较小,应从设计上保证产品的可靠性。该计算方法对延伸喷管的设计具有指导意义。 展开更多

关键词 延伸喷管 撞击动力学 MARC软件 强度分析 延伸锥 出口锥 发动机 应力 应变

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变截面柔性杆撞击动力学子结构法研究 被引量：4

6

作者 沈煜年 尹晓春 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期33-39,共7页

采用固定界面模态综合子结构法对柔性体的撞击问题进行研究．首先提出研究的力学模型,将模型子结构离散化,导出撞击时多自由度高度非线性的动力学方程,运用无条件稳定的直接积分法(Newmark法)对动力学方程进行求解,得到了变截面柔性杆... 采用固定界面模态综合子结构法对柔性体的撞击问题进行研究．首先提出研究的力学模型,将模型子结构离散化,导出撞击时多自由度高度非线性的动力学方程,运用无条件稳定的直接积分法(Newmark法)对动力学方程进行求解,得到了变截面柔性杆撞击力的时间历程和其他动力响应．通过重点研究柔性体子结构单元离散的划分与其物理参数之间的关系对计算结果的影响,得到了变截面柔性杆子结构离散的基本准则．此外,首次实现了对柔性体中瞬态应力波和速度波传播过程的刻画,可以显示撞击瞬态波多个波阵面传播．研究结果表明子结构法能够完整地描述变截面柔性体的撞击过程和分析撞击瞬态波传播机理,可以更广泛地应用于其他实际柔性机械系统撞击动力学问题的研究． 展开更多

关键词 柔性机械系统 撞击动力学 子结构法 瞬态波传播

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撞击动力学分析技术在资源一号卫星的应用 被引量：1

7

作者 王跃宇 于登云 曲广吉 《航天器工程》 2003年第4期36-41,共6页

叙述了具有工程应用背景的撞击动力学分析技术的原理与方法。以资源一号卫星太阳翼为例,介绍了该技术在具体型号中的应用情况。

关键词 撞击动力学 资源一号卫星 太阳翼 柔性多体结构

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刚体-柔性梁系统的撞击动力学分析 被引量：1

8

作者 方建士 章定国 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期404-408,413,共6页

该文研究了刚体-柔性梁系统作大范围旋转运动时的撞击动力学问题。采用子系统法建立了考虑“动力刚化”效应的系统刚柔耦合动力学方程,并采用假设模态描述变形,将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程。基于系统的动力学方程导出撞... 该文研究了刚体-柔性梁系统作大范围旋转运动时的撞击动力学问题。采用子系统法建立了考虑“动力刚化”效应的系统刚柔耦合动力学方程,并采用假设模态描述变形,将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程。基于系统的动力学方程导出撞击时系统的广义冲量一动量方程,与撞击恢复系数方程相结合求出撞击动力学响应。文中给出了算例,验证了该文方法,并对大范围旋转运动下的刚体-柔性梁系统的动力学进行了探讨。 展开更多

关键词 柔性梁 子系统法 假设模态法 撞击动力学 恢复系数

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吸能列车与障碍物撞击过程的研究和分析 被引量：33

9

作者 田红旗 许平 《长沙铁道学院学报》 CSCD 北大核心 2002年第3期55-60,共6页

根据第二类Lagrange方程 ,导出轨道列车撞击动力学微分方程 ;对吸能列车与障碍物发生撞击事故的过程进行模拟 ;分析在撞击过程中各车辆产生塑性变形的程度、列车及各车辆的吸能情况以及参与产生塑性大变形的车辆数 ;确定出车辆间的撞击... 根据第二类Lagrange方程 ,导出轨道列车撞击动力学微分方程 ;对吸能列车与障碍物发生撞击事故的过程进行模拟 ;分析在撞击过程中各车辆产生塑性变形的程度、列车及各车辆的吸能情况以及参与产生塑性大变形的车辆数 ;确定出车辆间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数 .研究结果为设计耐冲击吸能车辆及如何减少列车碰撞事故造成的损失提供科学依据 . 展开更多

关键词 撞击过程 吸能列车 碰撞事故 塑性变形 列车撞击动力学 撞击力 计算模型

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柔性体撞击瞬态波子结构法研究 被引量：2

10

作者 沈煜年 尹晓春 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期51-55,共5页

该文采用固定界面模态综合子结构法对柔性体的撞击问题进行研究。运用该法研究了刚性块纵向撞击柔性杆的瞬态响应,讨论了柔性体的离散方法对于数值分析计算结果的影响,得到了柔性体合理离散的一些规律。对比分析发现,柔性体的离散并不... 该文采用固定界面模态综合子结构法对柔性体的撞击问题进行研究。运用该法研究了刚性块纵向撞击柔性杆的瞬态响应,讨论了柔性体的离散方法对于数值分析计算结果的影响,得到了柔性体合理离散的一些规律。对比分析发现,柔性体的离散并不遵循子结构数目和节点数目越多越好的原则,由于选择的模态数有限,根据所选模态数和结构尺寸,存在一个合理的子结构离散和节点离散数目的范围,在此范围数目内离散结构模型,可以得到合理的计算结果,否则会出更多的伪振荡。通过对撞击系统瞬态动力响应的研究结果表明,子结构法不但可以精确高效地计算撞击过程柔性体瞬态撞击力,而且可以刻画撞击导致的瞬态波在柔性体内的传播机理,从而为复杂柔性系统撞击过程的精细化研究提供了一种简单有效的方法。 展开更多

关键词 柔性机械系统 撞击动力学 子结构法 瞬态波传播

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受外冲击的多刚体拉氏动力学方程 被引量：5

11

作者 章定国 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1996年第6期563-568,共6页

本文讨论了多刚体系统受外冲击的动力学响应问题，给出了其拉氏动力学方程，所得的方程便于计算机程式化计算．

关键词 冲击 多刚体系统 撞击动力学 拉氏动力学方程

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中巴地球资源卫星动力学分析设计

12

作者 曲广吉 王跃宇 +1 位作者 杨雷 于登云 《航天器工程》 2002年第2期124-130,88,共8页

简要叙述了总体部动力学组从基础理论和工程应用两方面,对柔性动力学、多体展开动力学、多体撞击动力学等领域进行的深入研究和取得的代表性成果。重点介绍了这些研究成果在中巴地球资源卫星动力学分析设计工作中的应用情况。

关键词 中巴地球资源卫星 设计 柔性动力学 多体展开动力学 多体撞击动力学

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纳米流体液滴撞击固体壁面的实验和模拟研究 被引量：1

13

作者 王睿 沈学峰 +3 位作者 霍元平 王军锋 郑诺 刘海龙 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2020年第2期281-287,共7页

液滴撞击固体壁面现象常见于动力机械、喷雾冷却和薄膜材料沉积制备等工业生产中。将石墨烯和碳纳米管作为分散颗粒,应用超声波分散技术制备均匀性与稳定性良好的树脂基纳米流体。利用高速摄像技术,研究纳米流体液滴撞击固体壁面的动力... 液滴撞击固体壁面现象常见于动力机械、喷雾冷却和薄膜材料沉积制备等工业生产中。将石墨烯和碳纳米管作为分散颗粒,应用超声波分散技术制备均匀性与稳定性良好的树脂基纳米流体。利用高速摄像技术,研究纳米流体液滴撞击固体壁面的动力学行为。基于有限元法,通过修正的幂律黏度模型耦合纳米流体的剪切变稀特性,采用水平集方法捕捉相界面的移动,建立纳米流体液滴撞击固体壁面的数值模型。模拟结果与实验结果较好一致,验证了数值模型的正确性与准确性。研究发现实验配制的纳米流体表现出非牛顿剪切变稀特性,纳米颗粒的加入抑制了液滴撞击固体壁面过程中的铺展和回缩行为。随着幂律指数m的减小,液滴撞击固体壁面后的铺展范围变大。随着表面张力的增大,液滴的无量纲直径在铺展阶段无明显变化,但在回缩阶段逐渐减小。 展开更多

关键词 纳米流体 非牛顿特性 液滴 撞击动力学 水平集方法

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带电液滴在带电固体表面的撞击行为

14

作者 唐飞然 曾玉彬 +1 位作者 周文豪 郑怀 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4539-4550,共12页

实验研究带相反电荷的液滴与固体表面之间的撞击行为,探究不同液滴电荷比和不同表面电荷密度对液滴撞击行为的影响,并提出撞击过程中的电荷中和机理。研究结果表明:负电荷液滴撞击正电荷表面前,液滴底部受库仑力作用形成锥形尖端,这种... 实验研究带相反电荷的液滴与固体表面之间的撞击行为,探究不同液滴电荷比和不同表面电荷密度对液滴撞击行为的影响,并提出撞击过程中的电荷中和机理。研究结果表明:负电荷液滴撞击正电荷表面前,液滴底部受库仑力作用形成锥形尖端,这种锥形尖端消除了中性液滴撞击表面时产生的气泡。锥形尖端角度随电荷比和表面电荷密度增大而减小,同时带电液滴撞击表面速度随电荷比和表面电荷密度增大而增大。撞击表面瞬间,液滴内负电荷与固体表面正电荷部分中和,导致液滴接触角变小。撞击带电表面后,最大铺展直径随着液滴电荷比和表面电荷密度增大而增大,接触时间和最大反冲高度随着液滴电荷比增大而增大,随着表面电荷密度增大而减小。 展开更多

关键词 撞击动力学 带电液滴 气泡 带电表面

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不同速度段弹体侵彻岩石靶体的理论分析 被引量：19

15

作者 宋春明 李干 +2 位作者 王明洋 邱艳宇 程怡豪 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期250-257,共8页

随着撞击速度的增加,弹体对岩石类靶体的侵彻机制会发生显著变化,由刚体侵彻逐步转变为半流体侵彻和流体侵彻,3种侵彻机制各自适用的理论模型完全不同。在半流体侵彻阶段,弹体质量损失开始显著增加,造成侵彻效率严重下降,侵彻深度随撞... 随着撞击速度的增加,弹体对岩石类靶体的侵彻机制会发生显著变化,由刚体侵彻逐步转变为半流体侵彻和流体侵彻,3种侵彻机制各自适用的理论模型完全不同。在半流体侵彻阶段,弹体质量损失开始显著增加,造成侵彻效率严重下降,侵彻深度随撞击速度的增加急剧减小。基于提出的弹体质量与速度的理论模型以及弹体刚体段的侵彻阻抗,推导出考虑弹体质量损失的半流体侵彻深度计算公式。对于超高速撞击时的流体动力学侵彻段,通过对流体区和刚性区进行假定,建立动量守恒和伯努利方程,推导给出该阶段弹体的侵彻阻抗,结合弹体质量变化方程推导出侵彻深度的表达式。最后将3个阶段的理论计算结果与花岗岩侵彻试验数据进行了对比验证,侵深和弹体质量变化规律均吻合良好,而且各阶段模型计算结果反映出的侵彻变化规律与实验结果完全一致。 展开更多

关键词 撞击力学 侵彻 高速侵彻 岩石靶体 侵彻机制

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柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究 被引量：8

16

作者 濮赞泉 李文彬 郑宇 《兵工自动化》 2016年第2期62-65,共4页

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的... 为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明:当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。 展开更多

关键词 柱状破片 撞击动力学 起爆判据 数值模拟

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射弹侵彻中的攻角效应 被引量：11

17

作者 刘瑞朝 何满潮 +1 位作者 任辉启 施鹏 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期26-29,共4页

为了研究偏航机理 ,在受力模型简化的基础上利用撞击动力学理论 ,分析射弹撞击异形体后的动力学特性 ,并利用数值模拟技术分析攻角及偏航角对侵彻的影响 .研究表明 :射弹撞击异形体将会产生攻角和偏航角 ,在对均质材料的侵彻过程中 ,由... 为了研究偏航机理 ,在受力模型简化的基础上利用撞击动力学理论 ,分析射弹撞击异形体后的动力学特性 ,并利用数值模拟技术分析攻角及偏航角对侵彻的影响 .研究表明 :射弹撞击异形体将会产生攻角和偏航角 ,在对均质材料的侵彻过程中 ,由于初始攻角的存在 ,致使射弹在侵彻过程中受到巨大的不对称力作用 ,而使偏航角逐渐加大 ,反映在侵彻路径上 ,表现为侵彻路径呈曲线状 ,有效侵彻深度显著缩小 . 展开更多

关键词 射弹 攻角效应 侵彻路径 偏航角 偏航机理 撞击动力学 遮弹结构

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基于磁定位技术的冲击侵彻尺度的测量

18

作者 刘东阳 李然 +3 位作者 陈泉 李一鸣 孙其诚 杨晖 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期552-559,共8页

在小天体的探测任务中,探测器需要应对小行星表面特殊的风化层地貌环境。而人们目前对于风化层与探测器间的多尺度、强非线性的复杂动力学行为认知尚不充分,且对于撞击侵彻参数的测量缺乏合适的方法。为了掌握着陆过程中探测器的侵彻尺... 在小天体的探测任务中,探测器需要应对小行星表面特殊的风化层地貌环境。而人们目前对于风化层与探测器间的多尺度、强非线性的复杂动力学行为认知尚不充分,且对于撞击侵彻参数的测量缺乏合适的方法。为了掌握着陆过程中探测器的侵彻尺度关系,提出了一种实验室环境下基于磁偶极子模型的撞击动力学测量系统,通过迭代标定和GA-LM最优化算法提高了定位精度。将其应用于斜坡的撞击实验中,测量了撞击过程中撞击物2个方向的侵彻深度数据。结果表明:通过迭代标定算法和GA-LM算法平均提高了三轴31%的定位精度,使得最终的单轴定位误差小于3 mm;撞击斜坡过程中存在Y方向垂直穿透和Z方向横向滑动两种侵彻过程。Y方向的垂直穿透与下落高度符合1/3的幂律关系,而Z方向的滑动位移的标度规律并不稳定,原因是存在颗粒层崩塌的影响,并使得该位移与下落高度呈现非线性增加特征。 展开更多

关键词 风化层 磁偶极子模型 最优化算法 撞击动力学 侵彻深度

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对接捕获过程中相互接触作用点的确定 被引量：3

19

作者 曾辛 曲广吉 于登云 《航天器工程》 1994年第3期32-35,41,共5页

针对周边式对接机构,首先给出了其可能的接触区域和接触点的基本类型,然后逐一建立了各类可能接触点的空间解析描述,最后建立了确定各类接触点的数学模型,并对接触点的判解方法进行了简要叙述。

关键词 空间对接 周边式对接机械 对接捕获 撞击动力学

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作者介绍

20

《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期386-386,共1页

李文彬 副教授，1965年生；2003年毕业于南京理工大学火炮、自动武器与弹药工程专业，获工学博士学位；主要从事爆炸力学、撞击动力学、弹药总体技术以及地震勘探震源技术研究。

关键词 作者 南京理工大学 撞击动力学 工程专业 自动武器 博士学位 爆炸力学 地震勘探

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