點(diǎn)云模型虛擬手術(shù)系統(tǒng)建模及碰撞檢測(cè)

針對(duì)具備持續(xù)動(dòng)力輸入和果實(shí)約束變形兩大特殊性的果實(shí)夾持碰撞問題,以果實(shí)黏彈性burger's模型為基礎(chǔ),提出并建立了夾持器恒速模式與負(fù)載能力限定下的果實(shí)夾持碰撞三階段復(fù)合模型。試驗(yàn)證實(shí)初始夾持速度19.2mm/s下,該模型的峰值碰撞力預(yù)測(cè)誤差僅為1.12%?；谠撊A段復(fù)合模型對(duì)果實(shí)夾持碰撞規(guī)律的分析發(fā)現(xiàn),以恒速模式實(shí)施果實(shí)夾持時(shí),初始夾持速度6mm/s完成綠熟期、變色期、紅熟初期與紅熟中期番茄果實(shí)夾持所需時(shí)間分別僅為0.62s、1.06s、1.19s和1.24s,而超過10mm/s后繼續(xù)加大初始夾持速度對(duì)提高作業(yè)效率的作用有限。峰值碰撞力和果實(shí)變形分別與夾持速度呈線性和近似線性關(guān)系,隨著初始夾持速度的提高果實(shí)破裂損傷的概率大大增加,當(dāng)初始夾持速度低于20mm/s時(shí)番茄果實(shí)損傷概率反而呈現(xiàn)綠熟期最高而紅熟初期最低的現(xiàn)象。該模型為揭示夾持碰撞的特殊規(guī)律和實(shí)現(xiàn)果實(shí)快速柔順夾持作業(yè)提供了借鑒和依據(jù)。

橋梁結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震動(dòng)作用下,伸縮縫兩邊的主梁會(huì)因運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位移大于伸縮縫間距而發(fā)生碰撞,造成橋梁結(jié)構(gòu)損壞,甚至引發(fā)落梁。研究目的是建立較合理的鄰梁碰撞問題分析模型。通過引入表征鄰梁碰撞相互作用的碰撞彈簧,基于直桿共軸碰撞理論建立了鄰梁碰撞問題的分析模型,采用解析與數(shù)值結(jié)合的方法研究了碰撞彈簧剛度比a、鄰梁長(zhǎng)度比12/ll和阻尼比x等參數(shù)對(duì)碰撞力、碰撞持續(xù)時(shí)間和耗能的影響。利用美國(guó)加州強(qiáng)震觀測(cè)計(jì)劃(csmip)獲得的鄰梁碰撞強(qiáng)震記錄,估計(jì)了碰撞彈簧剛度約為0.5倍的較短主梁軸向剛度。

系統(tǒng)建模與仿真在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用 城建學(xué)院暖通工程272081404001朱琴 1、簡(jiǎn)述仿真技術(shù)的應(yīng)用 自20世紀(jì)60年代開始,仿真技術(shù)開始在制冷、空調(diào)領(lǐng)域開始得到應(yīng)用。經(jīng) 過幾十年的發(fā)展,這種技術(shù)在該領(lǐng)域內(nèi)得到了充分的研究和廣泛的應(yīng)用,對(duì)制冷 空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特性研究、產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新起到了非常重要的作用。 傳統(tǒng)的制冷、空調(diào)裝置設(shè)計(jì)手段是開發(fā)研究人員提出一種系統(tǒng)方案,并制出 相應(yīng)的樣機(jī),然后在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行樣機(jī)性能測(cè)試,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)裝置的可靠性和運(yùn) 行效率進(jìn)行改進(jìn)。從理論上講,實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法是一種科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯糠椒?但由于 實(shí)驗(yàn)條件、測(cè)試精度、經(jīng)濟(jì)條件以及開發(fā)時(shí)間上的限制,使其無法對(duì)裝置的實(shí)際 運(yùn)行進(jìn)行較全面的預(yù)測(cè)和較理想的改進(jìn)。而仿真技術(shù)則可以幫助人們更有效地利 用計(jì)算機(jī)手段最大限度地改進(jìn)所研究系統(tǒng)

針對(duì)車輛與護(hù)欄的實(shí)體碰撞試驗(yàn)難度大、經(jīng)費(fèi)高、周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)不易獲取的情況,基于ls-dyna有限元軟件,在分析實(shí)際碰撞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立了碰撞車輛仿真模型和護(hù)欄仿真模型,優(yōu)化碰撞過程,最終形成了車輛-護(hù)欄碰撞仿真模型;同時(shí),與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,分析了誤差形成原因。結(jié)果表明,仿真模型試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了仿真模型的正確性。

傳統(tǒng)的船舶設(shè)計(jì)都依賴于經(jīng)驗(yàn),自動(dòng)化程度相對(duì)較低,在船舶制造過程中遇到問題往往難以高效解決。因此為了提高船舶建造的智能化水平,同時(shí)改善船舶三維設(shè)計(jì)中的碰撞問題,本文以delmia軟件作為仿真平臺(tái),建立船舶三維數(shù)學(xué)模型,通過離散仿真系統(tǒng)對(duì)有關(guān)特性進(jìn)行研究。借助虛擬控制技術(shù)和碰撞檢測(cè)算法,對(duì)船舶建設(shè)過程中的管道布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,從而為實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。

為了快速地得到顆粒碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)顆粒碰撞阻尼系統(tǒng)的整體仿真研究,建立顆粒在單個(gè)碰撞周期中的分段力學(xué)模型。該模型將顆粒的單個(gè)碰撞周期分為三個(gè)階段,通過三個(gè)階段的力學(xué)分析得出顆粒在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),最終得到顆粒碰撞后的反彈速度、碰撞過程中的恢復(fù)系數(shù)和能量損耗的解析表達(dá)式。隨后采用有限元方法對(duì)兩顆粒的彈塑性碰撞過程進(jìn)行模擬,有限元分析結(jié)果與分段力學(xué)模型的結(jié)果吻合較好,證明了分段力學(xué)模型的正確性。最后應(yīng)用此分段力學(xué)模型對(duì)顆粒的碰撞速度、顆粒材料參數(shù)包括屈服點(diǎn)、彈性模量、密度和顆粒大小對(duì)耗能效果的影響進(jìn)行定量的分析計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,材料的屈服點(diǎn)和彈性模量之比越小,碰撞耗能效果越好;同時(shí),質(zhì)量密度越大的材料,耗能效果也越好;在設(shè)計(jì)顆粒阻尼器時(shí)可以以此為原則選用碰撞伙伴的材質(zhì)。以上研究結(jié)果可以用于顆粒碰撞阻尼系統(tǒng)的阻尼特性分析和整體仿真研究。

船舶在高速航行時(shí),為了避免發(fā)生碰撞,需要重點(diǎn)對(duì)周邊的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控,在了解到其他船舶航向的同時(shí),還需要主動(dòng)評(píng)估碰撞所產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素。因此,對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)顯得至關(guān)重要,本文通過優(yōu)化算法及l(fā)ogistic回歸模型,對(duì)船舶在發(fā)生碰撞時(shí)的受損因素,進(jìn)行模塊化分析,并基于該模型設(shè)計(jì)了評(píng)估算法,將影響船舶的各項(xiàng)因素進(jìn)行分解,通過回歸驗(yàn)證,進(jìn)一步提升該模型的準(zhǔn)確度,降低了船舶發(fā)生碰撞的概率;同時(shí),也有利于提高航運(yùn)管理水平,在仿真驗(yàn)證中,采用數(shù)據(jù)分析為主的方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,該模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)船舶發(fā)生的潛在危險(xiǎn)因素。

研究汽車與護(hù)欄碰撞過程中車輛的理想運(yùn)動(dòng)規(guī)律和護(hù)欄的防撞機(jī)理,以提高護(hù)欄的耐撞性能。在ls-dyna軟件平臺(tái)中,根據(jù)樣車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和高速公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),建立了"汽車-乘員-護(hù)欄"碰撞耦合系統(tǒng)有限元模型。碰撞仿真結(jié)果表明,護(hù)欄通過變形吸收了62.2%的動(dòng)能,起到了很好的導(dǎo)向作用。汽車的駛出角為8.2°,可以有效避免二次事故發(fā)生。護(hù)欄的最大橫向變形為750mm,假人頭部性能指標(biāo)hpc為508,假人胸部性能指標(biāo)thpc為25.2mm,假人腿部性能指標(biāo)fpc為1.15kn,均小于法規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,汽車與護(hù)欄碰撞時(shí)不會(huì)對(duì)乘員造成嚴(yán)重傷害。

從高速公路交通事故的統(tǒng)計(jì)資料出發(fā),分析了汽車與高速公路護(hù)欄碰撞事故在交通事故中的比例及發(fā)展趨勢(shì),提出護(hù)欄碰撞研究。對(duì)護(hù)欄碰撞進(jìn)行儀器、過程方面的介紹,并進(jìn)行了力學(xué)分析,總結(jié)分析結(jié)果,提出了改善高速公路交通安全的措施,指出了本領(lǐng)域的研究展望。

汽車與纜索護(hù)欄碰撞是一個(gè)極為復(fù)雜的力學(xué)過程,影響其動(dòng)力反應(yīng)的因素很多。碰撞后的護(hù)欄系統(tǒng)如橫梁、立柱、地基的變形情況以及碰撞車輛的變形、運(yùn)動(dòng)軌跡、傾覆等情況也極為復(fù)雜,而且有很大的隨機(jī)性。根據(jù)纜索護(hù)欄的受力特點(diǎn),對(duì)碰撞過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)募僭O(shè),建立車輛與纜索護(hù)欄碰撞的簡(jiǎn)化計(jì)算模型,可為高速公路護(hù)欄的設(shè)計(jì)、施工提供借鑒。

采用單擺和垂直軌道裝置進(jìn)行了混凝土塊體對(duì)心碰撞試驗(yàn)。研究參數(shù)包括質(zhì)量比、初始相對(duì)碰撞速度、絕對(duì)質(zhì)量和相對(duì)加速度。利用ls-dyna有限元程序數(shù)值再現(xiàn)試驗(yàn)過程。在此基礎(chǔ)上選取初始碰撞夾角、有效碰撞面積和混凝土抗壓強(qiáng)度為研究參數(shù),進(jìn)行了補(bǔ)充數(shù)值試驗(yàn)?；谠囼?yàn)和補(bǔ)充數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果,經(jīng)回歸分析得到了混凝土塊體對(duì)心碰撞力學(xué)模型。此外,考慮到試驗(yàn)中參數(shù)的變化,對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行了擴(kuò)展數(shù)值模擬。采用模型得到的結(jié)果與擴(kuò)展數(shù)值模擬結(jié)果吻合良好。

提出基于建筑信息模型(bim)的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模方法,借助圖論構(gòu)造機(jī)電設(shè)備連接拓?fù)鋱D(eectg),通過revitapi開發(fā)實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)提取插件,結(jié)合revitapi提取機(jī)電設(shè)備連接關(guān)系和定位信息,使施工方在設(shè)備安裝施工過程中可及時(shí)查看設(shè)備對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息、定位信息和空間連接關(guān)系,指導(dǎo)機(jī)電設(shè)備和管道的安裝施工。試驗(yàn)結(jié)果表明,基于bim的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模方法可有效提高復(fù)雜bim機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的建模效率和機(jī)電機(jī)房的施工效率。

針對(duì)傳統(tǒng)管線碰撞存在的問題,設(shè)計(jì)完成后對(duì)施工圖紙進(jìn)行二次優(yōu)化。在某建設(shè)項(xiàng)目中建立機(jī)電建筑信息模型(bim),將模型導(dǎo)入分析軟件中進(jìn)行碰撞檢查分析并對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整,從而在施工前解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的\"錯(cuò)、漏、碰、缺\

推導(dǎo)了機(jī)織電極交織電阻的大小范圍。建立了場(chǎng)點(diǎn)電勢(shì)、電極電勢(shì)、電極電勢(shì)差三者的數(shù)學(xué)模型。電極電勢(shì)為交織點(diǎn)處場(chǎng)點(diǎn)電勢(shì)的加權(quán)平均。采用仿真方法探討了電極位置、尺寸、接觸電阻對(duì)電極電勢(shì)的影響。結(jié)果表明,存在兩個(gè)極值點(diǎn)使電極電勢(shì)分別取得極大值、極小值;電極電勢(shì)極值絕對(duì)值隨電極尺寸增大而減小;接觸電阻期望非遠(yuǎn)大于交織電阻時(shí),電極電勢(shì)不受接觸電阻影響。

推導(dǎo)了機(jī)織電極交織電阻的大小范圍。建立了場(chǎng)點(diǎn)電勢(shì)、電極電勢(shì)、電極電勢(shì)差三者的數(shù)學(xué)模型。電極電勢(shì)為交織點(diǎn)處場(chǎng)點(diǎn)電勢(shì)的加權(quán)平均。采用仿真方法探討了電極位置、尺寸、接觸電阻對(duì)電極電勢(shì)的影響。結(jié)果表明,存在兩個(gè)極值點(diǎn)使電極電勢(shì)分別取得極大值、極小值;電極電勢(shì)極值絕對(duì)值隨電極尺寸增大而減小;接觸電阻期望非遠(yuǎn)大于交織電阻時(shí),電極電勢(shì)不受接觸電阻影響。

運(yùn)用多剛體動(dòng)力學(xué)和有限元耦合的方法建立了兒童約束系統(tǒng)模型,并對(duì)該模型有效性進(jìn)行了驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用psm(prescribedstructuremotion)子結(jié)構(gòu)法研究側(cè)碰撞中兒童約束系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)3歲兒童乘員動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及其損傷的影響,仿真結(jié)果表明,兒童安全座椅側(cè)翼的深度、兒童座椅安全帶開孔的位置、兒童座椅安全帶剛度對(duì)兒童乘員的頭、頸部及胸部的加速度響應(yīng)影響較大,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整這些參數(shù)可以降低3歲兒童乘員在側(cè)面碰撞中的受傷風(fēng)險(xiǎn)。

在簡(jiǎn)單介紹體位變換機(jī)械通氣原理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了臨床試驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了建模仿真研究。提出了滑桿驅(qū)動(dòng)式搖椅機(jī)械方案,建立了該方案的動(dòng)力學(xué)模型,利用adams仿真軟件構(gòu)建了控制系統(tǒng)完整模型,并進(jìn)行了模型驗(yàn)證和仿真研究。仿真結(jié)果表明了機(jī)械方案的可行性。

為降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行成本,提高其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,提出了一種新的用于空調(diào)系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性分析的評(píng)價(jià)模型。該模型是在熱力學(xué)的(火用)分析和經(jīng)濟(jì)學(xué)等理論的基礎(chǔ)上形成的,并以能量費(fèi)用和非能量費(fèi)用計(jì)算的單位熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本作為分析評(píng)價(jià)的依據(jù)。通過2因素3位級(jí)9個(gè)工況的正交實(shí)驗(yàn),得到用該模型計(jì)算的單位熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本曲線,并同熱經(jīng)濟(jì)學(xué)矩陣模式分析方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明該模型是合理的,可為空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)診斷提供決策依據(jù)。

在簡(jiǎn)單介紹體位變換機(jī)械通氣原理的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了臨床試驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)和智能控制算法,文中提出了滑桿驅(qū)動(dòng)式搖椅機(jī)械方案,建立了該方案的動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了基于自抗擾控制理論的自抗擾控制器。最后,利用adams和matlab仿真軟件構(gòu)建了控制系統(tǒng)完整模型,并進(jìn)行了模型驗(yàn)證和仿真研究。仿真結(jié)果表明機(jī)械方案的可行性和自抗擾控制器的快速精確控制能力。

針對(duì)地鐵工程管線施工中新管線和原有管線碰撞的問題,引入bim技術(shù),將傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為三維立體設(shè)計(jì),可對(duì)管線進(jìn)行立體直觀的觀察,方便分析和完善。文章以某市軌道交通2號(hào)線一期工程為實(shí)例,介紹了bim技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)、給排水、動(dòng)力照明3個(gè)系統(tǒng)工程中的應(yīng)用,并對(duì)其進(jìn)行碰撞檢測(cè),結(jié)果表明bim技術(shù)能夠有效解決新管線和原有管線的碰撞問題,不僅提高了地鐵建設(shè)質(zhì)量,而且節(jié)省了成本。

將bim技術(shù)應(yīng)用在項(xiàng)目施工過程中進(jìn)行碰撞檢查,可提前發(fā)現(xiàn)施工過程存在的問題,以達(dá)到優(yōu)化工程施工的目的。在分析bim技術(shù)碰撞路線及碰撞類型的前提下,本文以某市某城4#住宅樓為例,采用魯班bim軟件創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、安裝模型,通過navisworks、魯班集成應(yīng)用平臺(tái)(lubanworks)實(shí)現(xiàn)多專業(yè)之間的協(xié)調(diào)工作,并進(jìn)行不同專業(yè)之間的碰撞檢查,最后形成并導(dǎo)出碰撞檢查報(bào)告。通過bim技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)模型優(yōu)化,從而指導(dǎo)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工,對(duì)于工程項(xiàng)目降低施工成本、縮短施工周期、節(jié)約資源而言具有重要意義。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越發(fā)完善,在建設(shè)這些建筑的過程中,應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),能夠有效提高施工質(zhì)量和施工效率,并且可在一定程度上降低成本。目前,我國(guó)在進(jìn)行建筑施工的過程中,比較常用的技術(shù)就是bim技術(shù),利用bim技術(shù),能對(duì)存在的問題有效進(jìn)行處理。首先對(duì)bim軟件簡(jiǎn)單進(jìn)行了介紹,并基于bim技術(shù)的管線碰撞檢測(cè)的實(shí)際情況進(jìn)行分析,從而建立bim的管線碰撞檢測(cè)體系,就可以在工程施工前進(jìn)行有效控制。希望可以對(duì)相關(guān)從業(yè)人員有一定的幫助。