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5月12日,廣西南寧,“第二十屆非線性振動暨第十七屆全國非線性動力學和運動穩定性學術會議”圓滿落幕。會議聚焦了運載工具動力學與控制、流固耦合振動、動力學與實驗技術、隨機振動與隨機動力學、微納結構振動等關鍵議題。

千眼狼科學儀器攜自主研發的高速攝像機、數字圖像相關DIC測量系統、粒子圖像測速PIV系統受邀參會,并向與會專家學者展示了非線性振動領域中的經典應用。
應用領域1—運載工具動力學與控制
運行中的飛機、汽車等運載工具在各種復雜激勵下,產生非線性振動。研究關鍵部位如車身、機翼的振動特性,可評估載具的性能和舒適性,助力優化運載工具的動力學設計。

千眼狼高速攝像機以每秒數千幀捕捉汽車輪胎經過減速帶時的局部變形情況,包括輪胎花紋塊的擠壓細節。通過拍攝的序列圖像進行處理和分析,計算出輪胎振動的頻率和周期。
DIC應變測量系統可對輪胎表面進行全場應變測量。通過在輪胎表面施加散斑圖案,然后利用高速攝像機拍攝輪胎經過減速帶的圖像序列,計算出輪胎花紋塊和胎側等關鍵部位的應變分布,為輪胎的結構優化設計提供依據。
應用方向2—流固耦合振動
流體與固體結構如橋梁、風力發電機葉片之間的相互作用會導致振動現象。利用PIV流場測量系統測量橋梁周圍風流場的速度和渦量變化,利用高速攝像機記錄橋梁的振動情況。結合二者的數據,可以分析風流場變化與橋梁振動的互作機制,用于在橋梁前緣后緣底部等增加抗渦措施,減輕渦流的影響,提高橋梁設計的安全性。

應用領域3—動力學與振動實驗技術
機翼在氣流作用下可能會出現一階彎曲振動、二階彎曲振動以及扭轉振動,這些多個階次的振動模式可能同時存在或相互耦合。利用高速攝像機可以清晰捕捉到機翼在不同振階下的位移變化,DIC測量系統通過圖像序列,可確定不同振動模式的頻率、振幅和相位參數。

應用領域4—隨機振動與隨機動力學
地震模擬實驗主要通過振動臺模擬地震隨機性的激勵源,利用高速攝像機、DIC應變測量系統捕捉結構損傷演化過程圖像序列,通過在模型表面施加散斑圖案,實時測量結構件各個點在隨機激勵源下的位移、應變和振動模態,進而評估模型建筑物在地震作用下的損傷和失效機制。

應用領域5—微納結構振動研究
在微納結構如摩擦電動納米發電機(TENG)的振動研究中,利用高速攝像機捕捉TENG在不同拉伸應變下的振動瞬態圖像,揭示振動頻率、振幅與接觸面積的動態關系,為能量搜集效率的優化提供依據。DIC測量系統則通過全場應變測量,定量表征復合材料的局部應變分布,為研發人員優化微納結構設計、提升關鍵性能提供支持。

5 結語
千眼狼高速攝像機、DIC應變測量系統及PIV流場測量系統,以其高時空分辨率、多場耦合分析能力,為非線性振動理論的完善、控制技術的創新以及工程應用的拓展提供實驗數據支持,推動我國非線性振動領域的研究持續發展、創新。
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