科技查新实习报告.doc

大学科技查新委托单编 号： 委托日期： 2015.06.23. 出报告日期 查新项目名 称中文：约束力在分析力学中的求解英文：Solving of constraint force in analysis mechanics委托人机构名称 通信地址 邮政编码 电子信箱 负 责 人 电 话 传 真联 系 人 电 话 传 真查新机构机构名称教育部科技查新工作站（Z12）通信地址郑州市科学大道100号邮政编码450001联 系 人电子信箱传 话67780900、67780111、67781670一、 查新目的及查新范围 立项查新（申报计划、开题）： 范围：国内 国内外 成果查新（成果鉴定、申报奖励）： 成果鉴定 范围：国内 国内外 其它（请注明）： 范围：国内 国内外二、 查新项目的科学技术要点如果质点或质点系在运动时其位置、速度受到某些条件的限制，则限制条件称为约束，而约束方程则是用数学表述表示出这些约束。而约束对质点或质点系产生的力都统称为约束反作用力或约束力。在分析力学发展初期，对于约束及系统的分类并不全面，直到1894年德国著名科学家赫兹(Hertz H.R.)才首次将约束及系统分为完整和非完整两大类；如果约束限制了系统各质点的位置而不能限制速度，约束方程表现为质点坐标和时间的函数，则这种约束称为完整约束。而约束不仅与位置、时间有关，还与速度有关时，则这种约束称为非完整约束。有了这样的分类才使得对非完整力学才有了较系统的研究。在对于质点系受完整约束与非完整约束的问题，可采用拉格朗日未定乘数法或拉格朗日第一类方程进行求解；而对于质点系只受完整约束的问题，可先解除质点所受约束后利用拉格朗日第二类方程进行求解。同时可利用软件MATLAB求解具体事例下系统的约束力及对约束力的具体分析。 三、 查新点1. 虽然拉格朗日第二类方程可以求解约束力，但因拉格朗日第二类方程只适用于完整约束系统，所以只能求解完整约束系统的约束力，对于受有非完整约束的系统，则不能求解系统所受的非完整约束力。2. 拉格朗日未定乘数法及虚功原理可求解出系统的平衡条件以及平衡条件时系统所受的约束力，但此方法不能求解出系统任意时刻的约束力，即系统在没有平衡时的约束力大小。3. 利用MATLAB软件编程求解具体事例下的约束力并能从中得到的结果更能理解运动的规律。四、 委托人提供的资料（用户必须提供） 开题报告 研制报告 总结报告 成果申报表 专利说明书 产品样本 检测报告 用户报告 技术报告 可行性报告 报奖材料 其他(请注明)：份数： 密级： 发表论文： 参考文献：五、 中英文检索词（主题词、关键词、规范词、同义词、缩写、全称、化学名称、分子式、专利分类号等）中 文 英 文（仅国内外查新需要填写）约束力 Constraint force拉格朗日方程 Lagrange equation未定乘子法 Undetermined multiplier method虚功原理 Principle of virtual work（以下由查新员填写）检索结果：费用查新报告费加急费原文获取费邮费/传真/长话其它合计预付款：查新员：报告完成日期：备注：中文检索资源名称：中国知网（包库）（期刊、博硕士论文、会议、报纸、中国专利）检索词：约束力、分析力学、拉格朗日、理想约束检索策略：1、选择检索工具检索工具访问方式检索年代文献类型中国知网（包库）（期刊、博硕士论文、会议、报纸、中国专利）不限不限2、选择检索词检索词同义词、近义词约束力束缚力分析力学经典力学朗格朗日理想约束虚功为零3、 拟定检索式主题=约束力 并含 分析力学 并且 关键词=拉格朗日 或含 理想约束4、 搜索引擎 检索步骤：1、首先进入百度主页，搜索“郑州大学”，进入郑州大学的首页，点击“图书馆数据资源”，点击中国知网（包库）（期刊、博硕士论文、会议、报纸、中国专利），点击“高级搜索”，按照检索策略进行检索，选择“主题”检索，依次输入“约束力”并含“分析力学”，之后再继续选择“关键词”检索，依次输入“拉格朗日”并含“理想约束”，共检出7条结果。2、然后选择检索出的文献，点击“分析/阅读”，继续全选这些文献，点击“分析”，得出分析结果。3、在知网首页点击：“学术趋势搜索”，输入关键词：“约束力”，得出结果。检索结果：选择第一篇和第三篇如下：题目1：关于分析力学中约束力的表达问题作者：薛纭 杨玉宝期刊：上海力学第 02 卷第3期1999年9月摘要：本文针对分析力学中约束力表达式是否合理的问题, 分析了约束、约束方程、约束力、虚位移和运动学限制等概念之间的关系并建议了一个新的关系, 指出: (1) 即使是理想约未, 约束力也只能由约束而不走由约束方程唯一确定; (2) 实现运动学限制的途径不是唯一的, 约束力的乘子表达式不是普遮适用的。给出了对于具体的约束, 约束力表达式正确与否的刹别原则。示例说明了上述论点。正文：略。题目2：一阶线性非完整约束力的性质作者：徐振铎期刊：商丘师范学院学报第16卷第4期2000年8月摘要：:约束方程和理想约束协调一致。在约束理想性假定的条件下一阶线性非完整约束系统的非完整约束力是唯一确定的。正文：略。结果分析：由检索结果分析得出结论：1、由于检索式比较精确，仅仅得出7篇文献，如果检索式只限定主题“约束力”，将得到更多的结果，但会增加找出有价值参考文献的工作量。2、从检索结果中抽出的两篇文献可以得出：力的作用与物质的运动是自然界和人类活动中最基本的现象。从前面的分析中可以看出, 关于约束的理想假定是科学的假定, 反映了一般力学系统中物体之间相互作用的实质.理想约束反映了约束的力学性质,约束方程反映了约束的数学性质, 两者是协调一致的, 因此要求约束方程必须真实全面地反映约束的数学性质, 即表示成普发夫形式。例如, 匀速率运动的质点, 其约束方程若以 表示, 就不能全面地反映该约束的数学性质,也不能反映其与理想约束的协调关系。如果将该约束方程表示为 ,就能全面地反映匀速率运动的数学性质 , 及其与理想约束的协调关系。3、从得出的图像我们可知：（1）对于本课题，检索出来的文献中，所用到的引证文献远远多于其参考文献。参考文献中，天津城市建设学院学报中的文章最多，引证文献则为力学学报。共被引文献中由薛纭写的文章最多。（2）读者推荐分析中，华南理工大学学报中的“非完整约束对于运动规划问题的影响”被引用的最多。（3）来源分布比较平均，7大学报所占比例相同。年分布和机构分布也很平均。基金分布则为中国工程物理研究院占14.3%，其他为非基金文献。（4）对“约束力”的学术关注度从97年至今呈曲折上升趋势，05年最低，10年达到顶峰，关注度超过600。用户关注度则只有14年5月到现在的统计，总体还是比较高的，最近一个月下滑严重。外文检索资源名称：Elsevier Science Direc电子期刊检索词：Constraint force；Lagrange equation；Undetermined multiplier method； Principle of virtual work检索策略：1、选择检索工具检索工具访问方式检索年代文献类型Elsevier Science Direc电子期刊不限不限2、 选择检索词检索词同义词、近义词Constraint forceBinding forceLagrange equationLagrange theoremPrinciple of virtual workUndetermined multiplier methodLagrange number multiplication3、拟定检索式Constraint force（ in all fields） and Lagrange equation(in all fields)4、搜索引擎 检索步骤：1、 首先进入百度主页，搜索“郑州大学”，进入郑州大学的首页，点击“图书馆数据资源”，点击“外文”，点击“Elsevier Science Direc电子期刊”，点击“Advanced search”，按照检索策略进行检索，输入“Constraint force”，选择“and”,再输入“Lagrange equation”。共检出862条结果。检索结果：检所分析：选择两篇文献：题目：Forces associated with non-linear non-holonomic constraint equations作者：Carlos M. Roithmayr , Dewey H. Hodges来源：International Journal of Non-Linear Mechanics journal homepage: /locate/nlm摘要：A concise method has been formulated for identifying a set of forces needed to constrain the behavior of a mechanical system, modeled as a set of particles and rigid bodies, when it is subject to motion constraints described by non-holonomic equations that are inherently non-linear in velocity. Anexpression in vector form is obtained for each force; a direction is determined, together with the point of application. This result is a consequence of expressing constraint equations in terms of dot products of vectors rather than in the usual way, which is entirely in terms of scalars and matrices. The constraint forces in vector form are used together with two new analytical approaches for deriving equations governing motion of a system subject to such constraints. 题目：Fractional variational integrators for fractional EulerLagrange equations with holonomic constraints作者：Dongling Wang, Aiguo Xiao来源：Commun Nonlinear Sci Numer Simulat journal homepage: /locate/cnsns摘要：If constraint forces are of interest they can be brought into evidence in explicit dynamical equations by employing the well-known non-holonomicpartial velocities associated with Kanes method; if they are not of interest, equations can be formed instead with the aid of vectors introduced here as non-holonomic partial accelerations. When the analyst requires only the latter, smaller set of equations, they can be formed directly; it is not necessary to expend the labor rst to form the former, larger set and subsequently perform matrix multiplications.结果分析：1、 约束的作用机理是极其复杂的.关于约束性质的假定是一个涉及到认识论的根本性问题.物体的刚性假定就是在约束的物理性质方面作出的一种理想性假定, 它在区别于连续介质力学的一般力学中是一项根本性的假定。2、 我由于英语水平不是太高，英文检索的时候界面还不太熟悉，造成检索难度的变大。3、 从检索分析来看，2013年发表的相关文章比较多，Publication title中Computer method in applied mechanics 收录的相关文章居多，有80篇，含Lagrange的主题有150篇，其次为Lagrange multiplier.课程收获：通过信息资源检索这么课程的学习，收获良多。首先，我掌握了基本的文献检索方式方法，包括中文和外文数据库的运用，其中特别是对中国知网，万方数据库，以及维普数据库三大主流中文数据库的检索达到了科研需要的水平；其次，对Elsevier Science Direc电子期刊、SCI（科学引文索引）等外文数据库的运用，也有了一定的了解和提高，更够较为熟练的检索出本专业本课题所需的国内外相关文献。这些信息资源检索知识促进了自己科研实力的增强。检索体会：1、中国知网的查全、查准、以及文献更新速度要略高于其它两者，这也许是由于检索策略的制定以及方法不同造成的。但是总的来说，中国知网文献收录量确实比较大点，而维普由于平时使用较少点，不是很熟练的原因，对于很多功能都没能有效的运用，以后要多多加强维普的使用。更改检索同义词或有不少的收获，下义词的检索量明显少于上义词，而且有些词语要考虑到过去的表达方式，这样能提高查全率；再者多用专业词汇，这样可以提高查准率，对于检索中关键词的选