各会员、有关单位：国家高度重视科普工作，将其定位为与科技创新同等重要的基础性工作。为帮助学生和公众提高科学素养，增强对科学知识的理解和应用能力，有效传播科学知识，促进科学与社会的互动。经研究，江苏省振动工程学会将举办第三届公益科普短视频竞赛（2026年度）。本届大赛由江苏省振动工程学会主办，江苏省振动工程学会科普工作委员会承办。有关事项通知如下：一、竞赛内容围绕江苏省振动工程学会（http://www.jsve.org.cn/）关注的相关自然现象、工程问题、科学进展、科研和工程仪器等，通过现象描述、合理简化、建模分析、说理阐释，采用分析、实验、计算、演示等方式对其动力学本质进行阐述、解释和论证，要求突出科学性、工程性、趣味性、科普性和文化性等。二、竞赛对象本次大赛主要面向江苏省内高等学校在读学生（含高职、高专、本科生和研究生）及科研机构研究生。同时欢迎企事业单位等社会各界投稿。三、作品要求参赛视频主题：自拟。视频文件要求：建议视频时长不超过10分钟，可配字幕或附解说词，画面比例不限，文件格式建议.mp4格式，建议视频中明确作品名称、作者信息。作品署名：参赛作品完成人数1~4人，其中指导教师0~1人。作品数量：各单位参赛作品数量不限。作品版权：参赛者须全部签署附件《参赛作品承诺及使用授权书》，并随作品一并提交。截止时间：2026年10月31日四、参赛方式1.报名方式：点击下方链接或扫描下方二维码填写报名信息。https://v.wjx.cn/vm/OAGZVik.aspx#2.作品提交方式：线上提交，请将作品以压缩包形式发送到邮箱：kepu-jsszdgcxh@qq.com，或通过电子邮件发送参赛视频文件的百度网盘链接，同时将包含作品信息的文档及附件《参赛作品承诺及使用授权书》一起提交。请确保视频文件完整且可下载，并在邮件名中注明作品名称、作者、单位、联系方式等必要信息。五、奖项设置竞赛作品获奖比例设置，特等奖≤10%，一等奖≤20%，二等奖≤30%。各奖项将由江苏省振动工程学会颁发荣誉证书，并在学术年会上进行颁奖。评奖方式：参赛作品将在收到之日邀请江苏省振动工程领域专家进行初评，并将初评合格的作品发布到本学会网站（http://www.jsve.org.cn/）等平台达到公益科普的目的，10月底组织不少于5位专家对初评合格的参赛作品评审，去掉最高和最低分后按最后得分评奖。评审要点：原理正确性、新颖性、趣味性、受众普及性、视频制作水准。六、联系方式蒋老师：17851482402张老师：15366122369陈老师：13915822612投稿邮箱：kepu-jsszdgcxh@qq.com附件：参赛作品承诺及使用授权书.docx

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作品信息作品标题：从吉他弦到纳米谐振器作者单位：南京航空航天大学全体作者：徐培彧、刘汝盟指导教师：刘汝盟视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/cEm7E_whSDCcQDhzn9SLsQ吉他是现代音乐中常见的弹拨乐器，通常有6根弦，广泛应用于摇滚、爵士、民谣、流行等音乐风格中。常见的吉他分为3种：电吉他、古典吉他和民谣吉他。那么，这件乐器是如何发出动听声音的呢？拨动琴弦时，它并非简单地发生摆动，而是波动在弦的两端来回传递，这些波动会与自身产生增强或减弱的干涉效果。只有特定波长的波动——即弦长的整数分之一，才能够在弦上持续振动。当弦的两端被固定时，波在到达固定端会发生反射，反射波与入射波相互干涉，形成驻波。两端固定的边界条件决定了其基频，弦的长度、张力与线密度共同决定了音高，不同比例的高次谐波叠加创造出独特的音色，琴弦的振动通过琴桥传递至面板，在共鸣腔与空气的耦合作用下放大并辐射声波。在力学中，固有模态是描述振动系统特性的重要概念。固有模态是系统的一种特征，振动形态由固有频率和振型两个基本量刻画。固有频率是指物体在自由振动时位移随时间变化的频率，与初始条件无关，仅与系统的固有特性有关；振型是各广义坐标同频振动时最大位移的相对关系。当结构振动时，在任意时刻，结构的形状为其各阶模态的线性组合。弦每秒振动的次数决定了我们听到的音高，频率越高，音调越高。琴弦的一阶模态呈半正弦波，二阶模态呈全正弦波，各模态的振幅叠加产生了我们听到的复杂而丰富的波形。通过转动旋钮调节音准和使用变调夹变调的过程，在振动分析中称为“调谐”。当系统的固有频率与外部激励频率一致时，会发生共振现象，此时系统的响应幅度会显著增大。调整系统的质量、刚度或阻尼可以使系统在特定频率下达到最佳性能。调整结构参数，使共振频率避开有害激励或增强目标信号，这是振动控制的通用语言，也是连接宏观与微观世界的桥梁。如果将吉他弦等比例缩小，并利用现代微纳加工技术制造出碳纳米管谐振器，那么它的长度将仅有几百纳米，但谐振频率可高达数GHz。在纳米尺度下，谐振器展现出前所未有的性能，开启了全新的技术可能：其具有超高的灵敏度，质量检测精度可达阿克级（10⁻¹⁸ g）；由低刚度带来的大振幅使信噪比显著提升；且微型化使得阵列集成、构建复杂系统成为可能。在纳米尺度下，碳纳米管和石墨烯具有独特的力学特性。作为一维纳米材料，碳纳米管拥有令人惊叹的力学性能，是理想的谐振器材料。其弹性模量高达1TPa，质量低至10⁻²³ kg，具有原子级的完美晶格，品质因子高达10⁵以上，从而可以实现极高的谐振频率，并将能量损耗降至最低。石墨烯作为仅有单原子厚度的二维材料，其面内模量高达1TPa，断裂强度高达130 GPa。石墨烯谐振器具有很高的频率可调性，通过控制背栅电压可大范围调节其谐振频率。在高驱动电压下，其振动具有明显的非线性特征，基频与倍频的多模态耦合为可调非线性器件提供了理想平台。上述提到的频率和品质因子，是两个衡量纳米谐振器性能的核心指标。纳米谐振器的频率由几何尺寸、边界张力和材料特性等共同决定：尺寸越小、边界张力越大、材料刚度越高，谐振频率越高。Q值衡量振子保持能量的能力，Q值越高，能量损耗越慢，振动越纯净，这对于频率选择和传感性能至关重要，可通过改善晶格结构、减小锚固面积、创造真空环境、使用低温冷却等方法来提高Q值。纳米谐振器主要面向高精度、小尺寸的应用场景，具有广阔的发展空间。其拥有超灵敏的质量与力传感特性，是已知最灵敏的天平和弹簧秤，能够探测到单个原子的质量变化和极其微弱的力，可应用于细胞无损质量监测，实现无标记实时称重，测量单个质子的磁力，探索微观世界。高Q值的GHz谐振器可替代传统笨重的LC滤波器，用于手机前端选频，显著减小体积与功耗。通过与超导量子比特耦合，纳米机械振子可作为量子换能器实现声子-光子纠缠，是量子网络的关键元件。目前，纳米谐振器的发展仍面临一些挑战。例如，难以大规模制备尺寸与性能一致的器件、阻抗不易匹配、与外部电路的高效能量耦合需要创新方案，且其功率承受能力有限。但相信通过广大科研人员的不断探索，这些问题一定会在不久的将来得到解决，并实现更多突破：例如，通过应力调控实现更优性能与可调性，制造二维异质结结合不同二维材料以创造全新功能，实现三维集成，构建复杂、强耦合、低损耗的谐振器芯片。

 2026-06-11   21

作品信息作品标题：减振降噪的新答案——超材料作者单位：河海大学全体作者：吴卓展、刘上恺、张康林指导教师：茅晓晨视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/3calBPPWR1W1Ikh-C0xjcA在我们的生活中，噪音和振动无处不在，它们不仅令人烦躁，还会影响健康与安全。而其中最为危险的就是低频振动。长时间处于低频噪声环境中，会增加疲劳感、焦虑感，并且会导致注意力下降。低频振动不仅降低舒适度，还可能威胁结构的寿命与安全。然而，传统技术在低频振动抑制上表现不佳，给实际工程应用带来了挑战。今天我们要介绍一种神奇的材料/结构，能有效应对这些挑战，它就是超材料。超材料由人工设计的结构单元排列构成，可实现天然材料难以具备的特殊物理性能。超材料可以分为声学超材料、电磁超材料以及机械超材料等类型。超材料可在特定频率区间内有效抑制弹性波的传播，这类频率范围通常被称为禁带或带隙。今天我们要重点介绍超材料的带隙特性，它能抑制声音与振动的传播，其形成机理主要分为两类：（1）第一种原理是布拉格散射。当声波遇到周期性结构时，会在特定频率下相互干涉，形成传播禁区，这就是带隙。布拉格散射带隙主要与晶格常数有关，带隙频率与晶格常数成反比。如果要抑制低频振动，就要把结构做得很大，因而难以实现。所以我们通常认为布拉格散射对低频波限制效果有限。（2）第二种原理是局域共振。通过在材料内部加入谐振单元，可形成局域共振带隙。局域共振带隙依靠内嵌共振单元与基体弹性波发生共振耦合，将波能转化为单元振动能量，从而在亚波长低频范围内阻断弹性波传播。布拉格散射在宽频上表现优异，而局域共振更适合低频减振，它们的结合使超材料可以在宽频段内实现低频的抑制。在汽车内，超材料通过吸声特性阻挡外部的噪音，让驾驶更加舒适；而在建筑中，超材料的减振效果尤为突出，可以有效阻挡外部的噪音和振动，提高工作效率，让你更专注；在医疗设备中，超材料可减少噪声干扰，帮助医生获得更清晰的诊断环境；在潜艇和水下探测中，超材料还能实现声隐身，降低被声纳探测的概率；在桥梁和轨道交通中，研究人员利用超材料降低结构振动，提升安全性和耐久性。例如，通过在桥梁的关键部位集成了具有高阻尼特性的超材料，可有效吸收由列车通过产生的低频振动，确保乘坐体验的静谧性和平稳度，并降低桥梁的疲劳损伤。未来，超材料可应用于可穿戴传感器，它们能精确调节传感器的响应，为可穿戴设备提供更加准确的生理数据，让设备更灵敏舒适。研究人员正在探索更复杂的结构，如五模超材料，它利用不同的共振模式来实现低频噪声的有效屏蔽，用于水下通信和隐身。随着技术的不断进步，超材料在未来的应用将越来越广泛，从智能建筑到医疗设备，它们将改变我们的生活方式，最终目标是让我们的城市更安静、更安全、更高效。

 2026-05-22   41

5月24日，江苏省振动工程学会理事长、东南大学机械工程学院院长费庆国教授，带领东南大学学子走进商业航天领军企业——天兵科技张家港智能制造基地开展科普研学实践。学会科普工委会委员朱锐老师一同参加。走进基地展厅，天兵科技火箭智造基地副总经理吕伟陪同讲解。从万亿级太空经济蓝海，到大航天时代的产业格局；从企业的创业征程，到商业航天的多元应用场景，勾勒出一幅中国商业航天蓬勃发展的全景图。他重点讲解了公司在液体火箭发动机3D打印技术方面的核心突破，让学生们直观感受到了“实验室里的创新研究”走向“工程应用”的真实路径。在火箭总装现场，吕伟副总经理结合实物讲解了火箭各舱段的结构布局、尺寸参数与装配流程。走廊两侧，一张张纪实照片静静陈列：酒泉发射场下的落日余晖、工程师专注调试设备的侧影……这些画面无声地记录着天兵科技一路走来的奋斗历程。科普讲座环节，天兵科技火箭智造基地技术专家杨工系统介绍了现代火箭的发展历程、总体构造、发射流程与飞行原理。同学们围绕3D打印技术的工程应用与局限、校企人才培养合作、星际出行成本前景等问题踊跃提问，现场互动热烈，折射出青年学子对航天事业的无限热忱。天兵科技作为国内商业航天领域头部企业，始终走在技术创新与工程实践前沿。此次科普研学不仅拓宽了学生的专业视野，也进一步激发了青年学子投身航天强国建设的热情。未来，学会将持续搭建校企联动平台，组织开展更多科普研学活动，助力高校人才培养。

 2026-06-01   39

各全国学会、协会、研究会，各省、自治区、直辖市科协，新疆生产建设兵团科协，各有关单位：为深入贯彻习近平总书记关于科学普及工作的重要论述精神，全面落实党的二十大和二十届历次全会精神，以新修订的《中华人民共和国科学技术普及法》及《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》为指引，推动科技工作者提升科普创作水平，更好服务公民科学素质提升与科技强国建设，中国科协制定了《科技工作者科普创作指南》（以下简称《指南》），并遴选形成了《科技工作者科普创作参考作品》（以下简称《参考作品》）。现印发给你们，请结合实际认真贯彻落实。一、充分认识科技工作者科普创作的重要意义。科普是国家创新体系的重要组成部分，是实现创新发展的基础性工作。科技工作者是科技创新的决定性力量，肩负科普“第一发球员”的重要责任，是科普创作的主体，是新时代科普高质量发展的重要支撑。各级科协及所属学会要深刻认识科技工作者科普创作的重要意义，将其作为落实科普工作责任、夯实科技强国根基的重要举措，纳入重点工作部署，明确责任分工，细化工作方案，推动科学普及与科技创新协同发展。二、广泛动员科技工作者开展科普创作。各级科协及所属学会要充分发挥社会动员作用和专家资源优势，通过宣讲、培训、座谈等多种形式，组织科技工作者深入学习《指南》，把握科普创作正确导向，推动科技工作者的跨学科协作与多元合作，营造广大科技工作者积极参与科普创作的良好氛围。三、大力提升科普创作服务与传播实效。各级科协及所属学会要结合地方、学科（行业、领域等）实际，做好科普体系化设计和内容资源整合，组织科普创作主题策划，系统推进高质量科普创作。“科普中国”将为科技工作者提供创作指导和“AI小科”辅助创作工具，以及权威、合规的科普素材，并联动各类媒体平台广泛传播科技工作者创作的优秀科普作品，扩大作品的影响力。四、积极完善科普创作激励和保障机制。各级科协及所属学会要推动将科普创作成果纳入科技工作者职称评聘、绩效考核范畴，对科普创作取得突出成果或者有卓越建树的科技工作者，按照有关规定给予奖励激励。加强科普成果知识产权保护，为科普创作高质量、可持续发展提供有力保障。有条件的单位应设立专项扶持科技工作者科普创作。附件：附件1.科技工作者科普创作指南.docx附件2.科技工作者科普创作参考作品.docx中国科协办公厅2026年4月15日

 2026-04-17   145

作品信息作品标题：汽车“抖动”的秘密——振动力学告诉你答案作者单位：河海大学全体作者：吴卓展、刘上恺、张康林指导教师：冀昆视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/e54pxKRmgcd99hT1gWiE8g想象一下，F1赛车和家用汽车在道路上的表现，两者都需要行驶，但为什么它们在振动和稳定性上有如此大的区别呢？今天我们就来聊聊汽车的抖动问题——为什么要汽车的抖动？车身频繁受到不规则振动，就像一个被持续激励的系统。如果频率接近人体对振动敏感的范围，比如4~8Hz，就容易让人产生头晕、恶心和疲劳。方向盘和车身的振动是传递路径响应，如果放大到驾驶员的操作层面，就会造成驾驶员难以精准操控车辆，可能导致危险。周期性的振动等于在金属结构上不断加载、卸载，长期振动会导致零部件的螺栓松动，焊缝开裂，加速汽车的结构疲劳，缩短寿命。理想情况下，车辆的动力应该全部转化为运动，而抖动意味着能量在系统中被无效消耗，具体表现为油耗增加，动力损失。汽车的抖动究竟是什么原因引起的？先看一个经典演示——弹簧夹质量和阻尼器构成振动系统。当我们施加初始扰动，它一定频率振荡，随后逐步衰减。这让我们能直观地理解振动力学三要素：弹性决定振动频率，惯性关系到响应幅度，阻尼控制振动消散速度。在汽车上，轮胎相当于弹性元件，车身质量则带来惯性响应，当它们的自燃频率接近道路激励频率时，就会发生共振，造成车身抖动。发动机与传动系统作为激励源产生强迫振动，这是结构振动的一种。车体作为系统会响应这些频率，从而抖动。悬挂系统的减震器提供阻尼帮助抑制振动。振动力学中适当阻尼可快速降低振幅，增强稳定性。我们该如何控制汽车的抖动呢？（1）我们可以通过改善弹性元件的性能，比如使用高质量轮胎、保持适当胎压、悬挂弹簧状态良好，可调整系统自燃频率，避免与路面激力频率发生共振。（2）也可以降低车身或部件的惯性响应，比如采用轻量材料或优化质量分布，能减弱激励系统引发的大幅振动。（3）增强阻尼是最有效的抑振方式，现代汽车上配备的高性能或智能型悬挂系统，实时调节阻尼系数，根据路况吸收振动，防止共振放大。制造商通过NVH测试、频谱分析、4柱台模拟等振动实验，验证设计在各种振动条件下的表现，从源头预防抖动。通过合理的振动力学设计和定期保养，汽车的抖动问题能够得到有效控制。优化的悬挂系统，平衡的轮胎和良好的驾驶习惯都能让我们的出行更加舒适和稳定。Tip1：汽车抖动影响舒适度，关乎车辆安全。Tip2：汽车抖动三大元凶：弹性、惯性、阻尼。Tip3：控制抖动可通过：智能悬挂、轻量材料和高质量轮胎。

 2026-04-09   158

各有关高校教务处：科普工作是提高国民整体素养的重要途径。国家高度重视科普工作，将其定位为与科技创新同等重要的基础性工作。为帮助学生和公众提高科学素养，增强对科学知识的理解和应用能力，有效传播科学知识，促进科学与社会的互动。经研究，江苏省振动工程学会拟定于2026年4月至10月期间举行第三届公益科普短视频竞赛（2026年度）。本届大赛由江苏省振动工程学会主办，江苏省振动工程学会科普工作委员会承办。有关事项通知如下：一、竞赛内容围绕江苏省振动工程学会（http://www.jsve.org.cn/）关注的相关自然现象、工程问题、科学进展、科研和工程仪器等，通过现象描述、合理简化、建模分析、说理阐释，采用分析、实验、计算、演示等方式对其动力学本质进行阐述、解释和论证，要求突出科学性、工程性、趣味性、科普性和文化性等。二、竞赛对象本次大赛主要面向江苏省内高等学校在读学生（含高职、高专、本科生和研究生）及科研机构研究生。同时欢迎企事业单位等社会各界投稿。三、竞赛作品要求参赛视频主题：自拟。视频文件要求：建议视频时长不超过10分钟，可配字幕或附解说词，画面比例不限，文件格式建议.mp4格式，建议视频中明确作品名称、作者信息。作品署名：参赛作品完成人数1~4人，其中指导教师0~1人。作品数量：各单位参赛作品数量不限。作品版权：参赛者须全部签署附件《参赛作品承诺及使用授权书》，并随作品一并提交。四、参赛方式本次公益大赛不设报名环节，鼓励学生随时投稿参赛，作品提交方式待二轮通知。五、奖项评选及设置竞赛作品获奖比例设置，特等奖≤10%，一等奖≤20%，二等奖≤30%。各奖项将由江苏省振动工程学会颁发荣誉证书，并在学术年会上进行颁奖。评奖方式：参赛作品将在收到之日邀请江苏省振动工程领域专家进行初评，并将初评合格的作品发布到本学会网站（http://www.jsve.org.cn/）等平台达到公益科普的目的，10月底组织不少于5位专家对初评合格的参赛作品评审，去掉最高和最低分后按最后得分评奖。评审要点：原理正确性、新颖性、趣味性、受众普及性、视频制作水准。六、联系人蒋老师：17851482402张老师：15366122369陈老师：13915822612附件：参赛作品承诺及使用授权书.docx

 2026-04-09   157

2026年3月9日，江苏省振动工程学会理事长、东南大学机械工程学院院长费庆国教授率队走进南京航空航天大学航空航天馆，开展科普研学活动，旨在通过实地参观与沉浸式体验，拓宽学生视野，激发其科学兴趣，为中国航空航天事业培育新生力量。第一站：解锁气动力基础研学开篇，费教授巧用通俗生动的语言，清晰阐释了航空器升力、阻力产生的基础原理，并结合具体机型分析了气动力布局与飞行性能之间的关联。同学们借此对航空器飞行原理形成初步认知，为后续参观学习筑牢理论基础。第二站：回望中国歼击机进化史在费教授的引导下，同学们依时间轴系统了解了中国歼击机从仿制迈向自主研发的艰难历程。其间，重点学习了歼5、歼7、歼12等代表性机型，深切认识到每一次机型迭代都凝聚着中国航空人的智慧与心血，深刻领悟到中国航空人自主自强的科学家精神。第三站：拆解飞行器设计细节以歼12战斗机为核心，费教授具体介绍了飞机的气动力布局、尾翼、直翼与后掠翼等关键设计要点。通过近距离观察机身各处细节，同学们对该自主研发机型的里程碑意义有了更为深刻的认识。第四站：透视中外航发差异在发动机展区，费教授系统阐述了涡喷、涡扇、涡桨等发动机的进化历程与性能特征。通过重点对比中美航空发动机发展历史，并聚焦C919动力系统，介绍了CJ-1000A国产发动机的研发进展，使同学们深刻认识到核心技术自主可控对国家航空事业发展的重要性。第五站：感受机翼魅力在费教授的指导下，同学们近距离观摩各类机翼构型，了解机翼布局与飞行性能之间的内在联系，通过细致观察机翼铆接工艺、机体轻量化设计等工程细节，将课堂所学理论知识与实际工程操作相印证。第六站：名师答疑解惑研学尾声，费教授结合自身科研经验，耐心解答学生疑问，并就航空航天事业的发展困境与未来趋势与学生展开热烈探讨，为其学习路径选择与职业规划提供务实指导。此次科普研学活动，带领学生走出教室、走进展馆，将科学理论传播与研学实践巧妙融合，进一步激发了同学们逐梦蓝天的热情。未来，学会将持续搭建产学研平台，助力人才培养，为中国科学事业贡献积极力量！

 2026-03-11   182

近日，江苏省振动工程学会理事、东南大学机械工程学院副研究员朱锐积极投身“云上科学桥：智启新时代”系列科普活动，担任主讲嘉宾，借助现代信息技术搭建的“云端桥梁”，跨越地域限制，为云南省南华县第一中学和内蒙古五原县第一中学近400名师生作《星海起航，中国载人航天故事与精神》主题讲座，带领偏远地区的青少年近距离感受航天科学的魅力。朱锐老师长期从事飞行器结构设计、动力学反问题等领域研究，主持国家自然科学青年基金、江苏省自然科学青年基金、重大基础研究课题等项目。近五年发表SCI论文40余篇，其中AIAA J一作论文7篇，授权国家发明专利20余项，入选中国科协青年托举人才工程、江苏省青年科技人才托举工程等，荣获中国仿真学会一等奖，在航空航天领域有着深厚的学术积累与丰富的实践经验。讲座兼具温度与深度，带领师生们回溯了中国载人航天的光辉历程：从筚路蓝缕的创业起步，到“神舟”问天的辉煌跨越。通过重温航天英雄的感人事迹，生动诠释了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神，让在场师生深刻感受到航天人用忠诚与热血铸就的精神丰碑，激励更多青少年勇攀科技高峰，为实现航天梦、强国梦贡献青春力量。长期以来，学会致力于服务全民科学素质提升、培养科技创新人才，尤其关注偏远地区青少年的科学教育。未来，学会将持续发挥人才资源优势，助力更多优质科学知识跨越千山万水，传递到每一个渴望知识的角落，为科普事业贡献积极力量！来源：东南大学研究生支教团云南分队

 2026-04-03   167

作品信息作品标题：《空中的隐形守护者：揭秘飞行器如何感知外力》作者单位：东南大学全体作者：章思涵 、覃锦霖指导教师：朱锐视频链接：        https://mp.weixin.qq.com/s/DZiid1umPrhWqaFFiYEDow     你有没有想过，火箭在冲出大气层，飞机在穿越气流的瞬间，它们会受到多大的力？机翼会不会弯折，结构会不会损伤？又是谁在实时监控这些变化？其实飞行器是可以“感知”自己的受力情况的，这就是今天介绍的主题：载荷识别技术。那么飞行器是怎么知道自己受了多大力，又是如何实现这一技术的呢？——载荷也称为结构荷重，指作用在飞行器结构上的外部力量，引发结构内部的应力、应变、变形等物理行为，在飞行器上，载荷就像一种无形的力量，不断作用在它的结构上，影响安全与性能。对于载荷，不同的分类方法揭示了不同的工程特性——（1）按照载荷性质分类，可分为静态载荷和动态载荷。静态载荷指缓慢变化或恒定的力，如重力、稳态飞行时的气动力；动态载荷指随时间快速变化的力，如飞行时的冲击力。（2）按照作用形式分类，可分为分布载荷、集中载荷和移动载荷。分布载荷指连续作用在结构表面的力，如机翼上的气动压力分布；集中载荷指作用于局部点的力，如火箭发动机推力；移动载荷指随时间或空间位置改变而产生动态响应的力，如飞机滑跑时的轮轨接触力。（3）按照来源分类，可分为气动载荷和惯性载荷。气动载荷指由气流作用产生，如升力、阻力，例如战斗机大公角飞行时垂尾的随机振动；惯性载荷指加速或机动时产生的力，如运输机俯仰机动导致的法向过载。无论是性质、作用、形式还是来源的不同，这些载荷共同构成了飞行器所面对的真实世界。理解它们是确保飞行安全与性能的基础。为了让大家更直观的理解，我们来看一个机翼模型的例子：当机翼的一端受力会发生形变，这种力就是外载荷，而梁产生的弯曲就是结构响应。在飞行器上，如果只知道响应，我们该如何反推出载荷呢？识别飞行器在飞行中受到的载荷主要有三种方法：第一种是直接测量法，通过安装在飞行器上的传感器直接测量外部载荷，如脉冲压力传感器可以捕捉飞行过程中受到的外力变化。该方法的优点是直观准确，但缺点是只能测到装了传感器的地方，无法全面覆盖。第二种是间接识别法，我们利用测到的响应数据，结合数学模型、有限元法等方法反推出外载荷的大小和方向。这就像在飞行器结构测试中，我们看不到直接作用在机翼上的外力，但可以通过测到的形变量和振动数据，结合模型反推出外力的位置和大小。第三种是AI与机器学习，我们用人工智能算法训练系统，从大量飞行数据中自动识别载荷模式，尤其是数据驱动与物理模型的结合，让识别变得更精准、更实时。无论是直接测量、间接识别还是AI智能分析，他们的共同目标都是让飞行器时刻了解自己承受了多大的力，从而更安全，更可靠。载荷识别技术广泛服务于航空航天的各个环节。在飞机上，它用于结构健康监测，我们可以判断机翼是否疲劳，提前维护，防止灾难发生；在卫星和空间站上，它可以实时监测卫星所承受的撞击力，评估宇宙碎片带来的潜在威胁；它还被应用在无人机健康监测、直升机旋翼和高超音速飞行器等各类载荷监测中。从地球到太空，载荷识别在各类飞行器中都是不可或缺的安全守护者。尽管载荷识别技术已经广泛应用，但它依然面临不少挑战。第一是模型误差，实际飞行情况往往比理论复杂；第二是环境扰动，飞行环境具有强烈的非线性误差，来源复杂；第三是数据局限，传感器分布有限，测量精度不足。未来，更先进的AI算法将让载荷识别具备实时预测能力，提前预判可能的结构风险，同时，数字孪生技术的加入将让我们在虚拟世界中同步观察现实飞行器的受力变化。想象一下，未来的飞行器或许就像人类一样，能感知自己受到的每一股力量。载荷识别是连接科学与工程的桥梁，也是通向未来的窗口，科学让飞行更安全。

 2026-02-26   271

作品信息作品标题：《声音的振动—克拉尼图形的前世今生》作者单位：南京传媒学院全体作者：刘子慕、戴士轩、刘雯欣指导教师：吴桐短视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/0y1XJkBg2dcnQ02gDE9N6w声音，作为我们生活中无处不在且至关重要的元素，其本质源于物体的振动。当人们说话、唱歌时，正是声带的振动产生了声音。声带振动引发周围空气分子有节奏地压缩与舒张，形成声波，进而传播到我们的耳朵中，让我们感知到声音。那么，声音能否以可视化的形式呈现呢？要解答这个问题，就不得不提及一个在声学领域极具代表性的实验——克拉尼图形实验。该实验的关键在于，底板在声波的作用下会产生振动，这种振动会在底板表面形成具有特定强弱分布的图案。那么，人声所产生的振动图案究竟是什么样子的呢？当我们通过特定方式观察到这些图案时，实际上就已经“看到”了声音的形状。而在这些看似奇妙的声音图案背后，又隐藏着哪些不为人知的奥秘呢？让我们一同走进克拉尼图形的前世今生，探寻其中的科学真谛——时间回溯到100多年前，科学家泰勒在研究琴弦发声现象时发现，琴弦之所以能够发出声音，是因为其处于振动状态。由于琴弦两端被固定，这种特殊的约束条件使得琴弦的振动必然形成整数倍波长的波形。在这种振动模式下，琴弦上会出现一些特殊的点，这些点始终保持固定不动，而整个波形并不会向前传播，这种特殊的振动形式被命名为驻波。克拉尼图形则是由二维平面上的驻波所形成的独特现象。具体来说，当金属平面受到特定频率的声波激发而产生振动时，放置在金属平面上的沙子会因振动而发生移动。沙子会从振动最为强烈的区域被弹开，逐渐聚集在那些完全不振动或者振动极其微弱的区域，从而在金属平面上形成各种复杂而精美的图案。这些图案直观地展示了二维平面上驻波的分布情况，为我们理解声音与振动的关系提供了生动的视觉证据。在克拉尼图形的研究历程中，日耳曼科学家做出了重要贡献。他们几乎从零开始构建相关理论，深入探究克拉尼图形背后的物理机制，并给出了科学合理的解释。为了准确描述这一现象，他们建立了一组四阶偏微分方程。这组方程不仅为克拉尼图形的研究提供了坚实的理论基础，还因其卓越的科学价值获得了法国科学院大奖。值得一提的是，偏微分方程在科学领域具有极其广泛的应用。随着研究的深入，人们将偏微分方程的应用从二维平面拓展到了三维空间。在三维空间的应用中，诞生了许多改变人类生活的伟大发明，例如微波炉和CT扫描仪等。然而，声音的奥秘远不止于此。尽管我们已经取得了诸多关于声音和振动的研究成果，但声音的世界仍然充满了未知，等待着科学家们不断探索和发现。

 2026-01-16   347

作品信息作品标题：冲击振动试验：城市轨道交通的“安全密码”作者单位：南京林业大学全体作者：唐天行、邹思羿、刘宇博指导教师：姜东短视频链接：https://mp.weixin.qq.com/s/-ciuTusB_AJAhhnN2_zXtA人们的日常出行离不开城市轨道交通。在乘坐地铁时，我们经常感到车辆在晃动。这是地铁车辆转向架轮对受到轨道的冲击和车辆本身固有属性相互作用的结果，城轨车辆所受振动由车轮和轨道的相互作用而产生，振动通过转向架的悬挂系统，层层传递至车体，最终影响乘客。近年来，中国城市轨道交通发展迅速，运营里程持续攀升，海外订单也纷至沓来。随着列车速度的提升与乘客对舒适性要求的提高，如何有效减振降噪成为行业重要课题。幸运的是，经过悬挂系统的缓冲与衰减，车厢内的振动已大幅减弱。然而，车载设备——如蓄电池箱、辅助逆变器箱、空调机组等——却始终处于动态力的“考验”之中。如果缺乏前期的设计与验证，长期的振动可能影响车载设备使用寿命，严重的甚至会导致结构失效，引发安全隐患。因此，研究振动对轨道车辆部件的影响，进行相应的可靠性试验，显得至关重要。常用的试验手段包括扫频试验、随机振动试验和冲击试验，这些多在振动试验台上完成。振动台主要分为液压式与电动式两类：液压试验台：行程大、推力强，适用于低频范围；电动试验台：行程小、推力适中，频率范围宽，是轨道交通行业最主流的试验设备。电动振动台通常由控制仪、功率放大器、振动台体及冷却系统构成。其工作原理宛如一场精密的“磁场之舞”：台体内的励磁线圈产生恒定磁场，动圈通入交变电流后形成变化磁场，利用“同极相斥、异极相吸”的原理，实现轴向的往复运动。采集到的振动信号通过加速度计反馈至控制仪，再经PID算法不断调整，驱动功率放大器，最终使振动台按照预设信号精准运行。本项目介绍了城市轨道车辆在研制过程中需完成的四种动态试验。正弦试验检验工装的频响特性，获取试件在特定方向的振动响应。冲击试验目的是检验抗过载能力，测试车辆的瞬态响应性能。随机振动试验分为功能性和模拟长寿命2类。功能性随机振动试验是为了检验设备在运行环境条件下能否正常运行，模拟长寿命随机振动试验是为了考核产品在整个设计寿命周期（25年）的可靠性。须严格按照参考标准要求，正确设置参数，方可进行试验。时域复现方法用于解决特殊线路条件下试件测试，其信号来源于真实路线，试验量级不高，不能用于模拟长寿命测试。虽然可以进行补偿，但容易超出试验台限制。城轨车辆工程师们借助振动仿真与反复试验，巧妙化解现实中的振动难题，通过严谨的试验流程为轨道交通的安全运行筑起坚固防线。未来，随着振动试验技术的不断进步，它将继续默默守护我们的每一次出行，让城市交通更安全、更平稳、更安心。

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