首页期刊导航|力学学报
期刊信息/Journal information
力学学报
力学学报

郑泉水

双月刊

0459-1879

lxxb@cstam.org.cn

010-62536271

100190

北京市北四环西路15号2号楼 324 房间

力学学报/Journal Chinese Journal of Theoretical and Applied MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《力学学报》由首任主编钱学森等创刊1957年，由中国科学院主管、中国力学学会和中国科学院力学研究所主办。《力学学报》是力学学科的综合性学术刊物，报道在理论和应用力学所有领域里，在理论、方法和实验方面的研究进展。期刊鼓励发表与力学相关的交叉学科的研究成果，力求成为力学与其他工程和科学分支的桥梁，成为有助于中国力学年青学子成长和推动与中国重大工程建设合作的平台。从2012 年开始，学报将提供四个栏目： 1 、特邀论文，2 、全文，3 、快报，4 、对近期在本刊发表论文的讨论。对栏目 1和2的论文从收稿到发表的平均周期，将力争控制在6个月以内；对栏目3和4，则为3个月以内。尽管期刊是逢单月正式发表，论文稿一旦接受发表，将在24小时内网上登出。本刊论文对中国力学学会的所有会员（超过2万人）开放下载
正式出版
收录年代

    基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制

    王培栋王天舒
    2091-2102页
    查看更多>>摘要：空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个 6 自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性.

    多刚体动力学对偶四元数一体化控制空间机械臂漂浮基座

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    双稳态压电超结构的超传输滞回效应与非互易编码特性

    郑宜生陈逸涵瞿叶高孟光...
    2103-2113页
    查看更多>>摘要：利用超结构的非线性效应能够实现新颖的振动能量传输调控现象.双稳态超结构存在非线性超传输特性,即在超结构线性化带隙内,当激励幅值超过某个临界值时,传输的振动能量将突变到很大值.文章针对含双稳态分流电路的压电超结构梁,建立了力电耦合非线性动力学数值模型,并采用伽辽金法对数值模型进行降阶处理以提升计算效率.基于上述模型研究了双稳态压电超结构的振动能量非线性传输特性,发现超结构线性局域共振带隙内的超传输特性存在滞回效应,也即向上扫幅激励和向下扫幅激励两种工况下超传输临界值不同.通过改变双稳态电路两个稳定平衡点的间距或者电路在稳定平衡点的共振强度可以移动超传输滞回区间.进一步通过在双稳态压电超结构一侧布置线性共振电路来引入系统非对称性,可使得正方向和反方向的超传输滞回区间发生偏离,利用这种非互易的超传输滞回效应可以在不同激励幅值区间实现不同模式的非互易编码.增强系统非对称性可使得正方向和反方向的超传输滞回区间偏离更加显著,故非互易编码区间具有可调性.文章极大地拓展了超材料的非互易模式,正方向和反方向能量传输性能不再局限于传统超材料固定的"传输"或"非传输"状态,通过合适的非互易编码设计可以实现弹性信息的单向传输功能.

    压电超结构双稳态电路非线性超传输非互易编码滞回效应

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    间隙约束悬臂梁系统的不连续分岔

    伏江龙吕小红刘一凡罗冠炜...
    2114-2126页
    查看更多>>摘要：间隙约束悬臂梁广泛应用在机械和工程设计中,其动态力学特性的优劣直接反映主机运行品质的高低,是决定主机能否安全和高效运行的关键因素.从多参数角度研究悬臂梁碰撞系统的动力学可实现系统的动态特性与功能目标的优化设计.考虑间隙约束悬臂梁系统,构建由光滑流映射复合的全局Poincaré映射及其Jacobi矩阵.应用数值方法获得各类吸引子在两参数平面的存在区域,结合数值仿真、延拓打靶法和胞映射研究相邻对称型周期 1 吸引子经混合运动域的转迁特征及共存吸引子的形成机理,揭示不稳定吸引子在系统动力学演化过程中的重要作用,以及不同类型的激变、迟滞、鞍结型周期倍化分岔和亚临界叉式分岔等不连续分岔行为.结果表明,在含对称间隙弹性碰撞系统中,周期吸引子的不连续分岔呈现 9 种不同的类型.叉式分岔使多吸引子共存更加普遍.两个反对称的不稳定周期轨道可引起两个共存的混沌吸引子同时发生内部激变.叉式型擦边分岔和9种不连续分岔的定义将进一步丰富非光滑系统动力学.

    非光滑系统悬臂梁两参数动力学不连续分岔

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    四分点集中阻尼弦系统阻尼特性的可叠加性问题

    张永顺郑罡张晓东曾广榕...
    2127-2136页
    查看更多>>摘要：带有集中阻尼的张紧弦系统在力学模型上属于混杂动力学系统,为了解系统的阻尼特性以满足工程应用需求,通常采用近似方法求解其本征问题.为更深入的理解系统的动力特性,文章以含有三项集中黏性阻尼的张紧弦系统作为研究对象,从解析角度分析了系统的阻尼特性变化规律,并重点探讨了阻尼特性的可叠加性问题.推导阻尼布置于四等分点时系统超越函数形式的复频率方程,给出该方程经换元后的通用代数形式.在此基础上,将代数形式的复频率方程依次简化为 3 类退化系统的特定方程,即单阻尼系统序列、双阻尼系统序列和三阻尼系统,在代数层面解析求解 3 类系统的复本征值,将其表达为以阻尼系数为参数的显式解析式.分析阻尼系数对各型系统衰减特性的影响,利用对称多项式讨论各型系统衰减特性的可叠加性问题,导出考虑有限阶振动时各型系统间阻尼特性的比例关系.结果表明,相同集中阻尼个数的各系统之间复本征值实部之和相等,且不随集中阻尼的位置坐标而改变;不同集中阻尼个数的各系统之间复本征值实部之和存在比例关系,且不随阻尼系数而改变.最后,以 20 分点阻尼弦系统为例,说明可叠加性为系统本身的固有特性,并不依赖于复本征值的求解方法.

    张紧弦集中黏性阻尼本征值叠加性衰减因子

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    极小昆虫翅膀拍动模式的气动特性实验研究

    何皓翔付嘉钧白宏磊
    2137-2149页
    查看更多>>摘要：不同于较大的昆虫(如熊蜂、果蝇和鹰蛾等,飞行雷诺数Re>100),极小昆虫(如丽蚜小蜂、西花蓟马和瘿蚊等,Re<100)的翅膀采用更复杂的三自由度拍动形式,对应特殊的非定常高升力机制——"划桨"机制;同时,微小型飞行器(MAV)的飞行雷诺数较高(Re=103～105),其任务环境复杂多变,当MAV面对超载荷或高机动任务时,利用极小昆虫翅膀拍动模式飞行或许可以作为一种新的解决方案.为了深入理解MAV雷诺数下极小昆虫翅膀拍动模式的气动特性,基于三自由度拍动翅膀模型实验(包括直接测力和染色液流动显示,Re=3.9×103～1.0×104)对 3 种典型极小昆虫(丽蚜小蜂、西花蓟马和瘿蚊)悬停飞行状态下翅膀拍动模式的气动力特性进行研究.发现在上挥(upstroke)阶段初期,即"划桨(rowing)"阶段,翅膀受到的铅垂升力急剧增大;在所考虑的雷诺数范围内,翅膀在整个上挥阶段的平均铅垂升力系数(大于 3.1,丽蚜小蜂)明显大于较大昆虫翅膀拍动模式下获得的铅垂升力系数(1.5～2.0).同时,观察到在"划桨"阶段初期,翅膀的前缘和后缘产生一对旋转方向相反的旋涡;进入"划桨"阶段中末期,后缘旋涡脱落,但是前缘旋涡始终附着.这表明在MAV雷诺数下,翅膀上挥过程中的高升力产生机制为"延迟失速机制",而不是极低雷诺数下的"划桨机制".此外,发现在翅膀上挥下拍冲程交替即"打开(fling)"阶段,其高升力机制仍然是"打开机制";然而,也注意到雷诺数效应和双翅效应对"打开"阶段的气动力影响很大.

    极小昆虫高升力机制微小型飞行器

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    水力压裂体积张开度-应力扰动本构关系及压裂效果调控

    王利南亚坤许朔曹运兴...
    2150-2163页
    查看更多>>摘要：储层体积张开和应力扰动是水力压裂过程中相互伴生的力学行为.前者创造了储层水力裂隙网络,包括主裂缝和分支裂缝网络,它们为游离气提供运移通道.后者是储层基质骨架上的压应力增量,包括主裂缝应力扰动和静水应力扰动,它们通过在脆性储层产生剪胀扩容或在塑性储层产生塑性变形,控制骨架基质吸附气的解吸和扩散通道.二者共同决定水力压裂的工程效果.为了进行压裂效果调控,文章建立体积张开度-应力扰动本构关系,包括体积张开度-应力扰动细观机理、数学表达式以及施加流体载荷的方法,从而将水力压裂众多影响因素融入一个模型中.水平井压裂实例表明,该本构关系揭示了水力压裂和效果评价的各主要力学特征、机制和影响因素,可以反映断裂传播机制(黏性-储存主导机制和黏性-滤失主导机制)、压裂液(水、液态CO2、超临界CO2 和N2)以及流量对体积张开度和应力扰动的影响,为建立压裂效果调控机制:流体载荷-体积张开度-应力扰动-长效导流机制,奠定了关键理论基础.

    水力压裂体积张开度应力扰动本构关系效果调控

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据