矩形钢管混凝土短柱的轴心受压性能分析

采用考虑钢—混界面的接触的非线性有限元方法分析了内加劲肋矩形钢管混凝土短柱轴心受压性能。分析结果表明,矩形钢管混凝土短柱的轴压破坏过程表现出明显的弹塑性特征,短柱破坏时,钢管中部的纵向应力水平普遍较高,横向应力仅在壁板的角点处偏高;钢管内壁设置的开孔钢板加劲肋能够有效约束钢管壁板的鼓曲变形,改善钢管壁板的屈曲形态,提高钢管壁板的屈曲荷载;开孔钢板加劲肋还能起到提高钢管壁板对管内混凝土约束作用的效果。

简支预应力混凝土箱梁的收缩徐变效应研究

采用有限元方法对60m简支预应力混凝土箱梁的收缩应变、徐变应变与混凝土龄期之间的关系,收缩徐变效应对简支箱梁的竖向变形的影响,以及收缩徐变效应引起的预应力损失对简支箱梁的竖向变形的影响进行了研究。研究结果表明,在浇筑结束至龄期100d范围内,收缩徐变应变随龄期增长呈现出线性快速增长态势;龄期超过100d后,应变增大速度逐渐减缓;在混凝土浇筑结束至龄期25d时间范围内,徐变变形随龄期增长呈线性快速增长趋势;随混凝土龄期进一步增长,徐变变形增速减缓;在混凝土浇筑结束至龄期140d范围内,收缩徐变效应导致的预应力损失引起主梁最大下挠2.3mm,龄期达1000d时的主梁下挠最大值为4.0mm。

穿刺软组织中针的受力形变仿真和偏差分析

为了提高机器人辅助针穿刺软组织的精度,减小穿刺误差,建立了柔性穿刺针的弹性梁物理模型。提出一种穿刺针受力分析的算法,并通过理论计算和ANSYS对模型进行仿真分析。得到了穿刺针元素结点的挠度和偏转角度,并验证了一致性和算法的正确性。通过对针尖施加不同大小的集中载荷进行仿真。仿真结果表明线弹刚性针的形变与施加在同一结点力的大小成线性关系,并就穿刺针的穿刺偏差原因,偏差模型进行相应的分析和介绍。

具有时延的遥操作机器人系统稳定性与透明性研究

针对遥操作机器人系统通信时延引起系统不稳定以及性能下降等问题,将系统描述成一个具有时延的状态方程,通过构造适当的李雅普诺夫函数,分析了时延下系统处于约束运动状态下的稳定性,并得到系统的稳定性条件.此外,通过建立系统的等效电路图,研究了一种采用阻抗匹配方法分析系统在有时延和无时延情况下透明性的新方法.仿真实验结果表明该方法的有效性,时延下的系统在保证稳定的基础上实现了良好的透明性.

机器人辅助穿刺手术中针与组织形变有限元仿真研究

为了提高机器人辅助针穿刺软组织的精度,减小穿刺误差,建立了柔性穿刺针的弹性悬臂梁物理模型,提出一种穿刺针受力分析的算法,并通过理论计算和ANSYS对模型进行仿真分析,得到了穿刺针元素节点的挠度和偏转角度,并验证了一致性.此外,利用准静态有限元分析法将软组织形变的连续动态过程离散成静态有限元模型,对二维软组织和三维软组织进行有限元模拟仿真,得到各节点的形变位移和力的分布云图,为预测组织形变和术前规划提供了重要的参考依据.

遥操作康复机器人系统的透明性研究

针对遥操作康复机器人系统通信时延引起系统性能下降问题,通过建立系统的等效电路图,采用阻抗匹配的方法分析了系统在有时延和无时延两种情况下的透明性。仿真实验结果表明该方法的有效性,时延下的系统在保证稳定的基础上实现了良好的透明性。

单索面斜拉桥钢—混组合索塔施工抗风性能研究

大榭第二大桥为单索面斜拉桥,为了验证其钢—混组合索塔在施工过程中的抗风安全性,采用有限元数值分析方法,对索塔在下横梁浇筑前、上横梁浇筑前、裸塔阶段等3种施工控制状态,在20年一遇台风作用下的静阵风荷载响应进行了分析,并进一步分析了裸塔状态下施加临时风缆后对抗风性能的改善情况。研究结果表明:索塔施工过程中风荷载作用下产生的最大拉应力出现在裸塔阶段,位于横桥向迎风侧中塔柱根部,与恒载效应组合后,最大拉应力值为5.04MPa,;最大拉应力产生的裂缝宽度为0.067mm,小于规范规定的限值(0.15mm);裸塔状态下施加临时风缆可以显著减小混凝土塔柱的最大拉应力。