5月12日，廣西南寧，“第二十屆非線性振動(dòng)暨第十七屆全國(guó)非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議”圓滿落幕。會(huì)議聚焦了運(yùn)載工具動(dòng)力學(xué)與控制、流固耦合振動(dòng)、動(dòng)力學(xué)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)、隨機(jī)振動(dòng)與隨機(jī)動(dòng)力學(xué)、微納結(jié)構(gòu)振動(dòng)等關(guān)鍵議題。
千眼狼科學(xué)儀器攜自主研發(fā)的高速攝像機(jī)、數(shù)字圖像相關(guān)DIC測(cè)量系統(tǒng)、粒子圖像測(cè)速PIV系統(tǒng)受邀參會(huì)，并向與會(huì)專家學(xué)者展示了非線性振動(dòng)領(lǐng)域中的經(jīng)典應(yīng)用。
應(yīng)用領(lǐng)域1—運(yùn)載工具動(dòng)力學(xué)與控制
運(yùn)行中的飛機(jī)、汽車等運(yùn)載工具在各種復(fù)雜激勵(lì)下，產(chǎn)生非線性振動(dòng)。研究關(guān)鍵部位如車身、機(jī)翼的振動(dòng)特性，可評(píng)估載具的性能和舒適性，助力優(yōu)化運(yùn)載工具的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。
千眼狼高速攝像機(jī)以每秒數(shù)千幀捕捉汽車輪胎經(jīng)過(guò)減速帶時(shí)的局部變形情況，包括輪胎花紋塊的擠壓細(xì)節(jié)。通過(guò)拍攝的序列圖像進(jìn)行處理和分析，計(jì)算出輪胎振動(dòng)的頻率和周期。
DIC應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)可對(duì)輪胎表面進(jìn)行全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量。通過(guò)在輪胎表面施加散斑圖案，然后利用高速攝像機(jī)拍攝輪胎經(jīng)過(guò)減速帶的圖像序列，計(jì)算出輪胎花紋塊和胎側(cè)等關(guān)鍵部位的應(yīng)變分布，為輪胎的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
應(yīng)用方向2—流固耦合振動(dòng)
流體與固體結(jié)構(gòu)如橋梁、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片之間的相互作用會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)現(xiàn)象。利用PIV流場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量橋梁周圍風(fēng)流場(chǎng)的速度和渦量變化，利用高速攝像機(jī)記錄橋梁的振動(dòng)情況。結(jié)合二者的數(shù)據(jù)，可以分析風(fēng)流場(chǎng)變化與橋梁振動(dòng)的互作機(jī)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(shè)計(jì)的安全性。
應(yīng)用領(lǐng)域3—?jiǎng)恿W(xué)與振動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)
機(jī)翼在氣流作用下可能會(huì)出現(xiàn)一階彎曲振動(dòng)、二階彎曲振動(dòng)以及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，這些多個(gè)階次的振動(dòng)模式可能同時(shí)存在或相互耦合。利用高速攝像機(jī)可以清晰捕捉到機(jī)翼在不同振階下的位移變化，DIC測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)圖像序列，可確定不同振動(dòng)模式的頻率、振幅和相位參數(shù)。
應(yīng)用領(lǐng)域4—隨機(jī)振動(dòng)與隨機(jī)動(dòng)力學(xué)
地震模擬實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模擬地震隨機(jī)性的激勵(lì)源，利用高速攝像機(jī)、DIC應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)捕捉結(jié)構(gòu)損傷演化過(guò)程圖像序列，通過(guò)在模型表面施加散斑圖案，實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)構(gòu)件各個(gè)點(diǎn)在隨機(jī)激勵(lì)源下的位移、應(yīng)變和振動(dòng)模態(tài)，進(jìn)而評(píng)估模型建筑物在地震作用下的損傷和失效機(jī)制。
應(yīng)用領(lǐng)域5—微納結(jié)構(gòu)振動(dòng)研究
在微納結(jié)構(gòu)如摩擦電動(dòng)納米發(fā)電機(jī)（TENG）的振動(dòng)研究中，利用高速攝像機(jī)捕捉TENG在不同拉伸應(yīng)變下的振動(dòng)瞬態(tài)圖像，揭示振動(dòng)頻率、振幅與接觸面積的動(dòng)態(tài)關(guān)系，為能量搜集效率的優(yōu)化提供依據(jù)。DIC測(cè)量系統(tǒng)則通過(guò)全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量，定量表征復(fù)合材料的局部應(yīng)變分布，為研發(fā)人員優(yōu)化微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提升關(guān)鍵性能提供支持。
5 結(jié)語(yǔ)
千眼狼高速攝像機(jī)、DIC應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)及PIV流場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，以其高時(shí)空分辨率、多場(chǎng)耦合分析能力，為非線性振動(dòng)理論的完善、控制技術(shù)的創(chuàng)新以及工程應(yīng)用的拓展提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)我國(guó)非線性振動(dòng)領(lǐng)域的研究持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新。
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