从力学角度研究中国传统民族乐器

相比西洋乐器,中国传统民族乐器一直保留着较为原始的手工制作方式,长期缺少科学的研究方法作系统指导,无法满足人们日益增长的民族文化需求,势必影响民族文化的传承和发展.本文主要以古筝等乐器研究为例,提出从力学角度谈中国传统民族乐器的研究方法.利用现代力学较为完善的理论体系和科学方法,以及在工程实际中的广泛应用,从研究思路、仿真分析和试验方法三方面阐述中国传统民族乐器的研究,有利于揭示民族乐器的发声机理,为民族乐器的设计和制作、音质优化以及乐器评价提供客观依据.     

应用三方向光栅、云纹干涉技术测试平面磨削表面的残余应力

磨削过程中所产生的残余应力对零件的使用性能有很大影响。由于残余应力的随机性，理论计算很难确定它的大小和性质。研制出一种有三个方向灵敏度的光栅，并以此为敏感元件，应用云纹干涉技术，结合钻孔法，测试平面磨削表面的残余应力状况。     

连续球压痕法表征幂硬化金属材料拉伸性能的 有限元模拟

应用ABAQUS软件,采用二维和三维建模方法对典型幂硬化金属材料6061铝合金的连续球压痕试验进行了模拟,得到了压痕载荷-深度曲线,并进行了压痕试验验证;基于压痕载荷-深度曲线计算得到不同方法下的拉伸性能参数,并与单轴拉伸试验结果进行对比,分析了试样厚度、相邻球压头距离等压痕试验参数对拉伸性能计算结果的影响。结果表明:采用三维建模方法得到的压痕载荷-深度曲线与球压痕试验得到的更吻合;由三维建模方法得到的表征应力、表征应变数据与拉伸试验得到的应力-应变曲线更吻合,抗拉强度和屈服强度计算值与试验值的相对误差均不超过1%,说明该方法能够准确地表征试验合金的拉伸性能;影响拉伸性能的临界试样厚度和临界相邻和压头距离均为压头半径的4倍。     

古筝声音品质主观评价指标的CRNN量化方法

古筝等民族乐器声音品质好坏往往采用多位专家共同参与打分的方法来评定。这种评价主观性强、偏差大，且效率低、成本高。因此，本文提出一种基于深度学习的古筝声音品质主观评价指标量化方法。在确定了总体评价古筝声音品质的五个主观指标之后，该方法选择卷积循环神经网络（CRNN）作为深度学习模型框架，将实验收集到的古筝音频信息作为输入，以专家对各指标的综合评价结果作为模型监督，训练深度学习的主观评价指标量化模型。经过检验，这种方法达到了专家主观评价的综合效果，满足了实际检验需求。     

古筝弦-码结构的三维动力学分析与试验验证EI北大核心CSCD

弦-码结构是古筝发声系统的重要组成部分,也是古筝发声机理研究的首要问题。将古筝琴码考虑为刚性双码脚,弦振动考虑为有界弦振动,建立了弦-码结构的三维动力学简化模型,给出了其对应各码脚法向作用力的解析表达式,通过该解析公式利用MATLAB软件数值计算分析了不同拨弦角度(γ=0°,γ=45°,γ=90°,γ=135°)时各码脚法向作用力的变化规律,并进行试验测量验证。结果表明:弦-码结构的三维动力学模型有效、可靠;水平拨弦(γ=0°)时,左码脚动态力的最小值接近于0,说明该码脚几乎脱离琴体表面,可见水平拨弦易造成跳码,与实际古筝演奏情况符合;竖直拨弦(γ=90°)时,左右码脚的作用力同相位,且合力最大;45°角拨弦(γ=45°)与135°角拨弦(γ=135°)琴码两码脚作用力反对称,且两种拨弦方式左右码脚的作用力相位均相反;研究结果优化了古筝弦-码结构的动力学模型,总结了不同拨弦方式下码脚作用力的变化规律,为古筝的进一步研究提供参考。     

柔性圆柱杆接触碰撞实验研究

对两柔性圆柱铝杆纵向接触碰撞进行实验研究．为了深入研究接触碰撞过程中物体的动力学响应,设计了柔性体之间接触碰撞的实验方案,利用铝的导电性精确地测量碰撞的接触时间,利用激光多普勒测振仪非接触地测量接触碰撞过程中柔性杆上各点的速度响应,同时通过动态应变技术测量出接触点附近的应变变化历程．实验结果揭示了碰撞过程中杆上各点速度响应形成弹性波的现象,说明碰撞过程中弹性波传播效应不能忽略．并验证了实验方案的可行性和合理性．     

几何非线性空间梁的动力学建模与实验研究

建立了大变形细长空间梁的几何非线性动力学模型,并通过动力学实验验证建模理论的正确性。首先用曲梁中线上任意一点的3个绝对位置坐标和横截面的3个姿态角描述横截面的位置和姿态,建立了应变和曲率与位置坐标、姿态角的关系,在此基础上基于中线切线与横截面法线重合的假设,对节点广义坐标进行缩减,简化了动力学模型。用虚功原理建立了大变形细长空间梁的动力学方程,将该方法的计算时间与现有大型工程软件(LS-DYNA)进行比较,验证了方法的有效性。引入运动学约束方程,建立了气浮台和柔性空间梁系统的多体系统动力学方程。在大变形情况下,开展了气浮台和柔性空间梁系统的刚-柔耦合动力学实验,验证了几何非线性空间梁动力学模型的准确性。     

气浮台-薄板刚-柔耦合系统动力学建模和实验研究

本文对气浮台和大变形薄板多体系统动力学建模理论和实验方法进行研究。基于非线性应变和位移关系,从曲率的精确表达式出发,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的动力学变分方程。考虑结构阻尼,建立了气浮台和大变形薄板多体系统的动力学方程。利用非接触式的运动测量仪测量特征点的速度和气浮台的角速度,利用应变仪测量特征点的应变,通过理论和实验结果的数值对比验证了本文几何非线性动力学模型的正确性。     

大变形刚-柔耦合系统仿真和实验研究

通过气浮台和梁系统的刚-柔耦合动力学实验研究完备的几何非线性模型和一次近似模型在大变形情况下的适用性.首先从Green应变与位移的非线性关系式出发,用绝对节点坐标法建立了弹性梁的完备的几何非线性动力学模型,并考虑结构阻尼建立了气浮台和梁系统的刚-柔耦合动力学方程,然后利用非接触式的运动测量仪和应变仪测量特征点的速度、角速度和应变,通过理论和实验结果的数值对比验证了几何非线性动力学模型的正确性,在此基础上进一步分析基于小变形的一次近似模型的适用性.     

柔性梁线接触碰撞的动力学建模和实验研究

研究作旋转运动的柔性梁的线接触正碰撞问题.基于Goldsmith的线接触撞击力模型,分别用基于小变形的混合坐标法和基于大变形的绝对坐标法建立了柔性梁的动力学方程,考虑了几何非线性效应.在此基础上,进一步考虑非线性阻尼项的影响,将Hunt,Crossley的阻尼模型推广到线接触问题.介绍了柔性梁线接触碰撞的实验方法.计算结果显示,在考虑阻尼的情况下,计算结果与实验结果吻合很好.比较了混合坐标法和绝对坐标法的撞击力计算结果,与实验结果对比表明,绝对坐标法更适用于大变形的撞击问题.