赫茲
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE_LJX 創(chuàng)建時(shí)間：2021-03-30
赫茲的視頻教程
直齒圓柱齒輪接觸分析
本課程針對(duì)外嚙合直齒圓柱齒輪進(jìn)行接觸分析，主要包括模型建立、導(dǎo)入workbench、接觸建立、網(wǎng)格細(xì)分控制、赫茲接觸次表面應(yīng)力、網(wǎng)格精度等方面的詳細(xì)分析。歡迎大家提問(wèn)留言。
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abaqus 軌道-車輛-路基 耦合動(dòng)力學(xué)模型教程-Ⅲ型板式無(wú)砟軌
1、展示abaqus中車輛-軌道-基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)仿真建模分析的完整流程，適用于任何經(jīng)驗(yàn)得abaqus使用者，手把手教學(xué) 2、介紹國(guó)內(nèi)常用得Ⅲ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的基本特征 3、建模過(guò)程中常見的地應(yīng)力平衡、輪軌耦合非線性赫茲接觸剛度等問(wèn)題詳細(xì)闡述 4、詳細(xì)講解了車輛三大件車體、轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)及相關(guān)的一系簧二系簧功能作用，并展示具體建模過(guò)程
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CST超表面材料仿真實(shí)戰(zhàn)
適用于在讀微波、太赫茲、光學(xué)人工合成復(fù)合超表面材料研究的研究生、本科生，以及從事軍品整流罩、天線罩、吸波尖劈等行業(yè)設(shè)計(jì)人員； 課程對(duì)超材料主流的頻率選擇表面、高阻抗表面、理想吸收體、極化轉(zhuǎn)化器、輻射表面、波前控制表面、非線性超表面做了講解，并著重對(duì)極化轉(zhuǎn)換類超材料做展開，在石墨烯課程中講解了相位梯度、波束形成、吸波體、EIT等學(xué)術(shù)熱門分類 課程以理論和仿真為主，對(duì)近期的SCI原刊做內(nèi)容講解和一步步的仿真演示
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赫茲的實(shí)例教程
繼上期閱讀：
航天制造中的電鑄技術(shù)（一）：液氫液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室
毫米波/太赫茲器件
通常將頻率處于30~300 GHz的電磁波稱為毫米波，將頻率處于300 GHz至10 THz的波稱為太赫茲波。毫米波與太赫茲波技術(shù)在空間、航天等領(lǐng)域中具有獨(dú)特而顯著的應(yīng)用。毫米波技術(shù)不僅應(yīng)用于精確制導(dǎo)和導(dǎo)航，而且毫米波雷達(dá)得益于其較高的分辨率，可作為地基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的補(bǔ)充，用于監(jiān)測(cè)厘米級(jí)乃至毫米級(jí)的微小空間碎片。由于當(dāng)前隱身飛行器的隱身效果主要針對(duì)厘米波，毫米波還具有優(yōu)異的反隱身性能。
太赫茲技術(shù)在21世紀(jì)得到了飛速發(fā)展，在軍事領(lǐng)域天基監(jiān)視雷達(dá)搭載的太赫茲設(shè)備穿透性強(qiáng)，可用于對(duì)地面的高分辨率成像；在天文領(lǐng)域，太赫茲波在宇宙空間中傳輸損耗較低，基于太赫茲技術(shù)的天文望遠(yuǎn)鏡具有更低的噪聲背景，能接受到更豐富的信息。
展開 首先，更正個(gè)錯(cuò)誤：在上一篇公眾號(hào)文章《平行圓柱體的赫茲接觸計(jì)算與ANSYS實(shí)現(xiàn)》赫茲公式的插圖中，球體赫茲接觸的計(jì)算公式出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在此為自己的疏忽向讀者們表示歉意！正確的計(jì)算公式如下：
在上一篇公眾號(hào)中，我們一起討論了平行圓柱體的赫茲接觸計(jì)算方法及其有限元計(jì)算方法。我們發(fā)現(xiàn)：在控制好所有條件以后，使用ANSYS計(jì)算出的赫茲接觸應(yīng)力（壓力）與使用赫茲公式計(jì)算出的應(yīng)力結(jié)果幾乎完全一致；接觸面半寬的計(jì)算結(jié)果誤差也在可接受的范圍之內(nèi)。今天，我們一起討論下球體的赫茲接觸計(jì)算方法及ANSYS實(shí)現(xiàn)。
我們以兩個(gè)直徑為100mm，
泊松比為0.3、彈性模量為200Gpa的
球體為例，假設(shè)外載F=1000N，分別基于
赫茲公式和
ANSYS軟件計(jì)算一下接觸面面半徑和最大接觸應(yīng)力：
一、基于赫茲公式的計(jì)算：
同樣，對(duì)于赫茲公式的計(jì)算，筆者編了一個(gè)簡(jiǎn)單的Python小程序，程序代碼如下：
根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，該問(wèn)題中兩物體的接觸面半寬為0.5546mm，遠(yuǎn)小于接觸物體的結(jié)構(gòu)尺寸，因此
符合赫茲公式的假設(shè)。
二、基于ANSYS軟件的計(jì)算：
使用ANSYS計(jì)算時(shí)，只需要在公眾號(hào)文章《平行圓柱體的赫茲接觸計(jì)算與ANSYS實(shí)現(xiàn)》基礎(chǔ)上，做如下修改即可：
Step1
平面分析設(shè)置修改
將Step5中的2D Behavior修改成Axisymmetric（軸對(duì)稱）。
Step2
刪除軸對(duì)稱設(shè)置
將Step6中的軸對(duì)稱設(shè)置刪除。
展開 1882年，年僅25歲的德國(guó)天才物理學(xué)家赫茲發(fā)表了關(guān)于接觸力學(xué)的著名文章《關(guān)于彈性固體的接觸（On the contact of elastic solids）》，系統(tǒng)地闡述了兩物體之間接觸面上所傳遞的壓力分布，以及它所引起的垂直于接觸面的彈性位移在接觸區(qū)內(nèi)、外的關(guān)系。另外，赫茲在這篇論文中提出了有關(guān)彈性體接觸的理論公式——赫茲公式。
赫茲
海因里希·魯?shù)婪颉?em>赫茲是德國(guó)天才物理學(xué)家，畢業(yè)于柏林大學(xué)，師承古斯塔夫·基爾霍夫（德國(guó)物理學(xué)家，在電路、光譜學(xué)的基本原理有重要貢獻(xiàn)）和赫爾曼·范·亥姆霍茲（能量守恒定律的創(chuàng)立者）。
赫茲在波動(dòng)方程、光電效應(yīng)和接觸力學(xué)等領(lǐng)域都做出了杰出的貢獻(xiàn)，尤其是他于1888年首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，成為了近代科學(xué)史上的一座里程碑，開創(chuàng)了無(wú)線電電子科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。
正當(dāng)人們對(duì)他寄以更大期望時(shí)，他卻于1894年元旦因血中毒逝世，年僅36歲。為了紀(jì)念他的功績(jī)，人們用他的名字來(lái)命名各種波動(dòng)頻率的單位—赫茲（Hz）。頻率也是國(guó)際單位制中頻率的單位，它是每秒中周期性變動(dòng)重復(fù)次數(shù)的計(jì)量。
圖為赫茲及夫人伊麗莎白
赫茲公式是研究疲勞、摩擦以及任何有接觸體之間相互作用的基本公式。接觸理論指出：接觸表面上所承受的壓應(yīng)力是處處不同的，其分部呈半橢圓柱形。初始接觸線處壓應(yīng)力最大，以此最大壓應(yīng)力代表兩零件間接觸受力后的應(yīng)力。
展開 新型石墨烯基太赫茲探測(cè)器（概念圖）
圖片來(lái)源：MIPT官網(wǎng)
據(jù)俄羅斯莫斯科物理技術(shù)學(xué)院（MIPT）官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，來(lái)自俄羅斯、英國(guó)、日本、意大利的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了一種基于石墨烯的太赫茲探測(cè)器。新設(shè)備既可充當(dāng)靈敏的探測(cè)器，也可作為工作頻率在太赫茲范圍的光譜儀使用。
太赫茲波是介于微波和紅外線之間的電磁波，具有穿透性強(qiáng)、安全性高、定向性好等優(yōu)勢(shì)，有望用于醫(yī)療、宇宙探索等領(lǐng)域。但現(xiàn)有太赫茲探測(cè)器存在效率低下的問(wèn)題，主要是因?yàn)樘?em>赫茲波與檢測(cè)元件（晶體管）之間尺寸不匹配。晶體管僅百萬(wàn)分之一米，而太赫茲輻射的波長(zhǎng)是其100倍，導(dǎo)致太赫茲波從探測(cè)器身邊溜走。
1996年，科學(xué)家提出了一個(gè)解決辦法：將入射波能量壓縮到與檢測(cè)器大小相當(dāng)?shù)捏w積內(nèi)。為此，探測(cè)器材料需要支持特種“緊湊波”——所謂的等離激元。從理論上來(lái)說(shuō)，在波的諧振下，這種探測(cè)器的效率會(huì)得到進(jìn)一步提升。
但實(shí)現(xiàn)這種探測(cè)器比預(yù)期更難。原因在于：在大多數(shù)半導(dǎo)體材料中，由于電子與雜質(zhì)的碰撞，等離激元會(huì)快速衰減。石墨烯被認(rèn)為可解決問(wèn)題，但其還不夠潔凈。
在最新研究中，科學(xué)家解決了這個(gè)問(wèn)題。他們制造了一個(gè)光電探測(cè)器，由封裝在氮化硼晶體之間的雙層石墨烯組成，并與太赫茲天線發(fā)生耦合。在這個(gè)“三明治”結(jié)構(gòu)中，雜質(zhì)被逐出石墨烯薄片之外，使等離激元更自由地傳播。被金屬鉛束縛住的石墨烯片形成了一種等離激元諧振器，而石墨烯的雙層結(jié)構(gòu)使波速可在一個(gè)寬范圍內(nèi)調(diào)諧。
新設(shè)備實(shí)際上也是尺寸僅為幾微米的太赫茲光譜儀，可通過(guò)電壓調(diào)諧控制諧振頻率。此外，它還可用于基礎(chǔ)研究：在不同頻率與電子密度下測(cè)量探測(cè)器中的電流，展示出了等離激元的特性。
展開 1881 年 H.R.赫茲最早研究了玻璃透鏡在使它們相互接觸的力作用下發(fā)生的彈性變形。他假設(shè)：
① 接觸區(qū)發(fā)生小變形。
② 接觸面呈橢圓形。
③ 相接觸的物體可被看作是彈性半空間，接觸面上只作用有分布的垂直壓力。
凡滿足以上假設(shè)的接觸稱為赫茲接觸。當(dāng)接觸面附近的物體表面輪廓近似為二次拋物面，且接觸面尺寸遠(yuǎn)比物體尺寸和表面的相對(duì)曲率半徑小時(shí)，由赫茲理論可得到與實(shí)際相符的結(jié)果。在赫茲接觸問(wèn)題中，由于接觸區(qū)附近的變形受周圍介質(zhì)的強(qiáng)烈約束，因而各點(diǎn)處于三向應(yīng)力狀態(tài)，且接觸應(yīng)力的分布呈高度局部性，隨離接觸面距離的增加而迅速衰減。此外，接觸應(yīng)力與外加壓力呈非線性關(guān)系，并與材料的彈性模量和泊松比有關(guān)。
1
問(wèn)題描述
圖1 兩圓柱體接觸及軸線平行的兩圓柱體相接觸的壓力分布
軸線平行的兩圓柱體接觸時(shí)，變形前二者沿一條直線接觸，受壓力P后，接觸處發(fā)生了彈性變形，接觸線變成寬度為2b的矩形面，接觸面上的單位壓力按橢圓柱規(guī)律分布。變形最大的X軸上壓力最大，以P0表示，接觸面上其余各點(diǎn)的壓力按半橢圓規(guī)律分布。
最大單位壓力：
由赫茲公式知：
代入上式得：
若兩圓柱體均為鋼時(shí)，E1＝E2＝E，μ1＝μ2＝0.3，取則接觸應(yīng)力為：
本例將用有限元分析的方法，計(jì)算兩圓柱體的接觸應(yīng)力，并與赫茲接觸理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證有限元計(jì)算的仿真方法。
展開 
赫茲的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
赫茲的最新內(nèi)容
? 基于權(quán)威文獻(xiàn)：嚴(yán)格遵循 Abbott Aerospace 標(biāo)準(zhǔn)文檔（AA-SB-001 第 12.3.1 節(jié)）的赫茲接觸理論公式，涵蓋 9 種典型機(jī)械接觸場(chǎng)景（球?球、球?平面、球?凹槽、圓柱?平面、平行圓柱、圓柱?凹槽、交叉圓柱、刀刃?平板、錐體?平板）。
早期（20世紀(jì)60年代），激光測(cè)距精度僅為米級(jí)；到21世紀(jì)初，隨著千赫茲（kHz）級(jí)重復(fù)頻率激光技術(shù)的應(yīng)用，精度提升至厘米級(jí)；近年來(lái)，超高重復(fù)頻率技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破——奧地利科學(xué)院太空研究中心成功實(shí)現(xiàn)1MHz重復(fù)頻率的衛(wèi)星激光測(cè)距，大幅提升了數(shù)據(jù)獲取效率，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間碎片的精準(zhǔn)測(cè)量。
在激光測(cè)月領(lǐng)域，美國(guó)是最早實(shí)現(xiàn)突破的國(guó)家。
例如，2014年，研究人員制作了一種由二氧化釩等離子體材料制成的200 nm太赫茲光開關(guān)。二氧化釩顯示出在不透明金屬相和透明半導(dǎo)體相之間轉(zhuǎn)換的能力。
二氧化釩納米粒子沉積在玻璃基板上，并與充當(dāng)?shù)入x子體光電陰極的金納米粒子疊加。隨后，研究人員施加了短激光脈沖，使自由電子從金納米粒子跳到二氧化釩超材料上，從而產(chǎn)生短暫的相變。
例如，2014年，研究人員制作了一種由二氧化釩等離子體材料制成的200 nm太赫茲光開關(guān)。二氧化釩顯示出在不透明金屬相和透明半導(dǎo)體相之間轉(zhuǎn)換的能力。
二氧化釩納米粒子沉積在玻璃基板上，并與充當(dāng)?shù)入x子體光電陰極的金納米粒子疊加。隨后，研究人員施加了短激光脈沖，使自由電子從金納米粒子跳到二氧化釩超材料上，從而產(chǎn)生短暫的相變。
二氧化釩開關(guān)與現(xiàn)有的硅基芯片兼容，并在光譜的近紅外和可見區(qū)域工作。
什么是波導(dǎo)？2個(gè)月前
波導(dǎo)的應(yīng)用示例
波導(dǎo)（光學(xué)和非光學(xué)）的用途很多，包括：
光通信（電信）
光子集成電路（PIC）
光學(xué)傳感器
激光
干涉儀
雷達(dá)
微波和RF通信
印刷電路板（PCB）
光學(xué)電路
光發(fā)射器
太赫茲（THz）通信
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用的波導(dǎo)（稱為光波導(dǎo)）較大，與常規(guī)波導(dǎo)截然不同
在DSP性能方面，NTP8918在20-20000赫茲的整個(gè)音域范圍內(nèi)可完成多達(dá)32段的分頻段音量控制，可自由調(diào)節(jié)EQ點(diǎn)和高效精準(zhǔn)的DRC功率控制；有效防止破音。另韓國(guó)NF在NTP8918上集成了他們獨(dú)特的技術(shù)專利，如NS降噪算法、APEQ功能調(diào)節(jié)、虛擬3D等，大幅度增強(qiáng)優(yōu)化聲音輸出效果。極寬的功率頻帶與極高的轉(zhuǎn)換速率使之音色溫暖柔和且越發(fā)耐聽。
這種測(cè)量方式一般使用測(cè)距范圍小于30米即可，且要求激光測(cè)距速率比較高，一般要求能達(dá)到100赫茲就可以了。
這對(duì)于在重要路段監(jiān)控可以達(dá)到很好的效果，能夠區(qū)分各種車型，對(duì)車身高度掃描的采樣率可以達(dá)到10厘米一個(gè)點(diǎn)。對(duì)車流限高，限長(zhǎng)，車輛分型等都能實(shí)時(shí)分辨，并能快速輸出結(jié)果。
SSTF中脈沖前傾的仿真3個(gè)月前
雖然在某些應(yīng)用中這種影響是不必要的，但在某些光學(xué)領(lǐng)域，如非線性頻率轉(zhuǎn)換或太赫茲生成，它可能是有好處的。
[VirtualLab] SSTF中脈沖前傾的仿真3個(gè)月前
雖然在某些應(yīng)用中這種影響是不必要的，但在某些光學(xué)領(lǐng)域，如非線性頻率轉(zhuǎn)換或太赫茲生成，它可能是有好處的。
激光測(cè)距技術(shù)應(yīng)用—太空探索3個(gè)月前
早期（20世紀(jì)60年代），激光測(cè)距精度僅為米級(jí)；到21世紀(jì)初，隨著千赫茲（kHz）級(jí)重復(fù)頻率激光技術(shù)的應(yīng)用，精度提升至厘米級(jí)；近年來(lái)，超高重復(fù)頻率技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破——奧地利科學(xué)院太空研究中心成功實(shí)現(xiàn)1MHz重復(fù)頻率的衛(wèi)星激光測(cè)距，大幅提升了數(shù)據(jù)獲取效率，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間碎片的精準(zhǔn)測(cè)量。
