非线性阻尼下物体转动惯量测量精度提升

本文主要探讨了非线性阻尼条件下的物体转动惯量测量方法。随着现代科技的发展，尤其是在精密工程领域，准确测量物体的转动惯量变得越来越重要，特别是在航空航天、机械设计和振动控制等应用中。作者赵岩、张晓琳、王军、唐文彦和陈金存针对这一问题进行了深入研究。 论文首先分析了非线性阻尼对扭摆运动的影响。扭摆运动是测量转动惯量的经典方法，其基本原理是基于一个悬挂在轴上的物体在受到外力作用时产生的摆动。然而，当阻尼不再是线性的，如在某些材料或环境条件下，它会显著改变扭摆系统的动态特性。因此，为了在非线性阻尼环境中获得准确测量，研究人员需要建立精确的非线性微分方程模型来描述扭摆的运动行为。 利用Hilbert变换这一数学工具，研究人员能够解析地处理扭摆系统的瞬时无阻尼固有频率和阻尼系数。无阻尼固有频率是物体在没有外部干扰时自然振动的频率，而阻尼系数则反映了阻尼力对振动速度的影响。通过计算这些参数，可以推算出被测物体的转动惯量，这是衡量物体抵抗旋转运动惯性的关键物理量。 文中提到，通过增大被测物体的面积，可以增强非线性阻尼的效果，这可能是因为更大的表面积意味着更多的非线性阻尼效应参与进来。然后，作者构建了一套基于扭摆法的转动惯量测量系统，对带有非线性阻尼的阻尼样件进行了实际测量。实验结果显示，在这样的复杂环境下，测量系统的精度非常高，阻尼样件的转动惯量测量相对误差小于1%，显示出该方法具有良好的稳定性和准确性。 这篇论文不仅提供了一个理论框架，还展示了如何通过非线性阻尼条件下扭摆法进行实际测量，并证实了这种方法在工程实践中的有效性和可靠性。这对于优化设计、提高设备性能以及确保安全运行具有重要的实际意义。在未来的研究中，这种非线性阻尼条件下转动惯量测量技术可能会得到更广泛的应用和改进。