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韦氏摆的弹性力学分析:圆柱螺旋弹簧模型的特色推导与验证
1
作者
刘天恒
曹博星
张福林
《大学物理》
2022年第12期43-49,共7页
韦氏摆又称威尔伯福斯摆,是一种特殊的耦合摆,由竖直悬挂的圆柱螺旋弹簧和固连在弹簧末端的物块组成.物块有两个自由度:沿弹簧轴线拉伸的位移,绕弹簧中轴线扭转的角位移,在运动时,物块的平动动能和转动动能会发生周期性转化.本文研究了I...
韦氏摆又称威尔伯福斯摆,是一种特殊的耦合摆,由竖直悬挂的圆柱螺旋弹簧和固连在弹簧末端的物块组成.物块有两个自由度:沿弹簧轴线拉伸的位移,绕弹簧中轴线扭转的角位移,在运动时,物块的平动动能和转动动能会发生周期性转化.本文研究了IYPT2021第12题的韦氏摆,给出了系统的拉格朗日函数,得到了描述耦合现象的运动方程.利用圆柱螺旋线的自然坐标系,建立了圆柱螺旋弹簧模型.从弹性力学角度出发,进行了微元分析,将圆柱螺旋线的曲率和挠率变化的几何意义与弹簧材料应变的物理意义联系,得到了弹簧弹性势能的解析解.其数学计算是严格的,具有一定的普遍性,可推广应用于各类与均质弹簧力学有关的精密计算.文中还进行了静力学实验,弹性系数的理论值落在实验值合成标准不确定度的范围内,验证了圆柱螺旋弹簧模型的正确性.
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关键词
韦氏摆
圆柱
螺旋弹簧模型
耦合摆
弹性力学
中性层
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职称材料
汽车钢板弹簧多体动力学建模综述
被引量：
4
2
作者
古玉锋
吕彭民
单增海
《汽车工程》
EI
CSCD
北大核心
2014年第12期1513-1519,1545,共8页
本文中首先综述了板簧设计与建模的研究现状。接着,系统分析了螺旋弹簧模型、beam element模型、ANSYS模型、SAE三连杆模型这4种板簧模型的优缺点及适用情况,在模型复杂程度、仿真速度、参数化等方面进行了对比。最后,以某8×4重型...
本文中首先综述了板簧设计与建模的研究现状。接着,系统分析了螺旋弹簧模型、beam element模型、ANSYS模型、SAE三连杆模型这4种板簧模型的优缺点及适用情况,在模型复杂程度、仿真速度、参数化等方面进行了对比。最后,以某8×4重型货车为例,分别建立了包含4种板簧模型的整车模型,进行平顺性和操纵稳定性的仿真,并与实车试验进行了对比。结果表明,在4种板簧模型中,SAE三连杆板簧模型的综合性能最好。
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关键词
钢板
弹簧
螺旋弹簧模型
梁单元
模型
ANSYS
模型
SAE三连杆
模型
整车
模型
多体动力学
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职称材料
题名
韦氏摆的弹性力学分析:圆柱螺旋弹簧模型的特色推导与验证
1
作者
刘天恒
曹博星
张福林
机构
天津大学理学院
出处
《大学物理》
2022年第12期43-49,共7页
基金
天津大学本科教育学改革研究项目(基于“力学”及“基础物理学A”课程的创造性学习模式的引导)资助。
文摘
韦氏摆又称威尔伯福斯摆,是一种特殊的耦合摆,由竖直悬挂的圆柱螺旋弹簧和固连在弹簧末端的物块组成.物块有两个自由度:沿弹簧轴线拉伸的位移,绕弹簧中轴线扭转的角位移,在运动时,物块的平动动能和转动动能会发生周期性转化.本文研究了IYPT2021第12题的韦氏摆,给出了系统的拉格朗日函数,得到了描述耦合现象的运动方程.利用圆柱螺旋线的自然坐标系,建立了圆柱螺旋弹簧模型.从弹性力学角度出发,进行了微元分析,将圆柱螺旋线的曲率和挠率变化的几何意义与弹簧材料应变的物理意义联系,得到了弹簧弹性势能的解析解.其数学计算是严格的,具有一定的普遍性,可推广应用于各类与均质弹簧力学有关的精密计算.文中还进行了静力学实验,弹性系数的理论值落在实验值合成标准不确定度的范围内,验证了圆柱螺旋弹簧模型的正确性.
关键词
韦氏摆
圆柱
螺旋弹簧模型
耦合摆
弹性力学
中性层
Keywords
cylindrical helical spring model
Wilberforce pendulum
coupled system
Theory of elasticity
The neutral surface
分类号
O321 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
汽车钢板弹簧多体动力学建模综述
被引量：
4
2
作者
古玉锋
吕彭民
单增海
机构
长安大学
徐工集团徐州重型机械有限公司
出处
《汽车工程》
EI
CSCD
北大核心
2014年第12期1513-1519,1545,共8页
基金
中央高校基本科研业务费项目(CHD2011TC134)
国家自然科学基金(1120203)资助
文摘
本文中首先综述了板簧设计与建模的研究现状。接着,系统分析了螺旋弹簧模型、beam element模型、ANSYS模型、SAE三连杆模型这4种板簧模型的优缺点及适用情况,在模型复杂程度、仿真速度、参数化等方面进行了对比。最后,以某8×4重型货车为例,分别建立了包含4种板簧模型的整车模型,进行平顺性和操纵稳定性的仿真,并与实车试验进行了对比。结果表明,在4种板簧模型中,SAE三连杆板簧模型的综合性能最好。
关键词
钢板
弹簧
螺旋弹簧模型
梁单元
模型
ANSYS
模型
SAE三连杆
模型
整车
模型
多体动力学
Keywords
leaf springs
coil spring model
beam element model
ANSYS model
SAE 3-link model
vehicle model
multi-body dynamics
分类号
U463.334.1 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
韦氏摆的弹性力学分析:圆柱螺旋弹簧模型的特色推导与验证
刘天恒
曹博星
张福林
《大学物理》
2022
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
汽车钢板弹簧多体动力学建模综述
古玉锋
吕彭民
单增海
《汽车工程》
EI
CSCD
北大核心
2014
4
在线阅读
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职称材料
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