围绕弹性结构在外加载荷下的能量转换过程，完成力学建模、COMSOL 仿真、实验测试与数据分析，作为大学生创新创业训练计划负责人推进项目
1. 理论研究与建模
本项目针对“尺子加农炮”物理现象，深入研究了弹性体大挠度弯曲后的能量瞬时释放过程。我们首先引入了欧拉-伯努利梁（Euler-Bernoulli Beam）理论作为力学基础。通过建立悬臂梁模型，推导了尺子在弯曲状态下的弯矩方程：
在此基础上，结合能量守恒定律，推导出系统能量转换公式：
2. 实验探究与数据分析
项目组搭建了高精度弹射实验平台。利用压力传感器实时监测施力大小，通过高速摄像机捕捉射弹轨迹，并应用Tracker 软件进行分帧分析。
- 力与动能的关系：实验数据表明，在弹性限度内，射弹获得的动量主要来源于尺子形变能。通过Origin 软件拟合发现，力F与Ek具有极强的线性相关性，拟合优度达到0.98，证明了该机构作为精密弹射装置的潜力。
- 材质对比分析：我们对比了亚克力（PMMA）与弹簧钢（2cr13）两种材质。结果显示，亚克力材质虽然杨氏模量较低（约3GPa），但在力-动能转化中表现出更高的稳定性和更均衡的应变能释放特性；而钢尺在极端受力下易产生机械振荡，导致部分能量损耗。
- 结构优化：实验证实，当施力点位于尺子长度的80%-90% 区域（靠近弹射端）时，能量传递效率达到峰值。
3. 仿真验证
利用COMSOL Multiphysics 进行了有限元模拟。仿真结果清晰地展示了尺子在弯曲过程中的应力分布，并模拟了射弹脱离瞬间的动态行为。仿真得出的力-速度曲线与实验实测数据高度吻合，验证了实验方法的科学性。