调肾通督健脑法推拿联合3D矫形鞋垫对痉挛型双瘫患儿下肢生物力学及三维步态时-空参数的影响

目的:观察调肾通督健脑法推拿联合3D矫形鞋垫对痉挛型双瘫患儿下肢生物力学及三维步态时-空参数的影响。方法:将162例痉挛型双瘫患儿按随机数字表法分为对照组、观察1组和观察2组各54例。对照组采用常规康复治疗,观察1组在对照组基础上加用3D矫形鞋垫,观察2组在观察1组基础上加用调肾通督健脑法推拿。治疗前和治疗8周后,对三组患儿进行Berg平衡量表(BBS)评分、粗大运动功能评定量表(GMFM)中的D功能区、E功能区评分和下肢生物力学评估[包括立姿跟骨休息位(RCSP)角度、腓肠肌平均肌电信号均方根值(RMS)和超声剪切波弹性成像(SWE)],检测三组患儿三维步态时-空参数(包括步行周期、步速、步长、单支撑时间及髋、膝、踝关节最大屈曲度)。结果:量表评分方面,观察2组GMFM的D功能区和E功能区评分均高于其他两组(P<0.05);观察2组BBS评分高于对照组(P<0.05)。生物力学方面,观察2组左、右侧RCSP角度、腓肠肌RMS以及SWE腓肠肌Emean值均低于其他两组(P<0.05)。三维步态时-空参数方面,观察2组步长以及髋关节、膝关节、踝关节最大屈曲度均大于其他两组(P<0.05),单支撑时间短于其他两组(P<0.05);步速高于对照组(P<0.05)。结论:调肾通督健脑法推拿联合3D矫形鞋垫可以通过纠正下肢力学分布、缓解痉挛改善痉挛型双瘫患儿的平衡功能和下肢运动功能。

采用带注意力机制3D U-Net网络的地质模型参数化技术

针对卷积神经网络增强的主成分分析技术(CNN-PCA)这种地质模型参数化技术在油藏复杂地质特征刻画精度和泛化能力方面存在的问题,不使用预训练好的C3D视频动作分析模型来提取三维模型风格特征,而使用新的损失函数并引入一种带注意力机制的3D U-Net网络来补全主成分分析方法(PCA)降维过程中丢失的地质模型细节信息,并以一个复合河道砂体油藏为例进行了应用效果分析。研究表明,与CNN-PCA技术相比,采用带注意力机制的3DU-Net网络能够更好地补全PCA降维过程中丢失的地质模型细节信息,在反映原始地质模型的流动特性方面具有更好的效果,并能改善油藏历史拟合的技术效果。

基于PFC^(3D)的空心圆柱灰砂岩宏细观参数相关性研究

为从细观层面揭示主应力量值变化并为应力主轴旋转组合条件下围岩的破坏机理研究提供一种有效的数值模拟方法,基于空心圆柱灰砂岩单轴压缩和常规三轴压缩试验特性,分别采用单因素分析法、响应曲面分析法和回归分析法,研究了离散元软件PFC^(3D)中平行黏结模型宏细观参数的敏感性特征。结果表明:依靠单因素分析法确定出的细观参数可靠性极低,基于响应曲面分析法和回归分析法获取的细观参数在低围压下与实验室结果表现出良好的拟合性;空心圆柱灰砂岩数值模型的抗压强度σ_(c)与黏聚力k_(n)^(-)/k_(s)^(-)呈正相关;弹性模量E分别与有效黏结模量k_(n)^(-)/k_(s)^(-)、平行黏结刚度比的二次方(k_(n)^(-)/k_(s)^(-))~2呈正相关,与k_(n)^(-)/k_(s)^(-)呈负相关;泊松比v与平行黏结刚度比k_(n)^(-)/k_(s)^(-)呈正相关;剪切裂纹比α与(k_(n)^(-)/k_(s)^(-))~2呈线性相关。最后,采用迭代法对响应曲面分析法和回归分析法获取的细观参数进行了优化,优化后的数值模拟结果与实验室结果在不同围压下的试样峰值强度、变形参数和破坏形态方面吻合度较高。迭代法为PFC^(3D)中平行黏结模型的细观参数标定提供了一种有效的方法,通过这一优化方法可以简化标定步骤,提升标定结果的适用性,提高模型的准确性和可靠性。

混凝土3D细观模型及准静态力学行为分析

混凝土是应用最广泛的建筑材料,在细观尺度上由砂浆、粗骨料和界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)组成,建立3D细观模型是揭示荷载作用下混凝土材料内部损伤机理的重要研究方法。基于传统的“生成-投放”法建立空间随机分布的随机凸多面体粗骨料模型,并提出骨料重力沉降和粒径缩放建模方法,实现了粗骨料体积率在50%范围内可调控;采用四面体网格划分多面体粗骨料以表征其真实形状;采用等效于零厚度粘结单元的粘结接触表征ITZ,解决了20μm~50μm厚度ITZ的网格划分问题;采用RHT材料模型表征砂浆和骨料,建立了混凝土3D细观有限元模型。随后开展了准静态单轴压缩、单轴拉伸、劈裂拉伸、双轴加载和三轴压缩条件下混凝土试件力学行为的有限元模拟。通过与试验应力-应变关系和试件破坏模式进行对比,验证了所建立的混凝土3D细观有限元模型的可靠性。进一步分析了砂浆、骨料和ITZ的强度,以及骨料粒径和体积率对混凝土单轴压缩力学性能的影响。结果表明增大砂浆强度可显著提高混凝土强度,而骨料和ITZ强度的影响较小;增大砂浆强度和ITZ强度可使混凝土峰值应变显著增大,而增大骨料强度导致混凝土峰值应变略有减小;降低粗骨料体积率和增大骨料最大粒径均可使混凝土强度略有增大且峰值应变减小。

基于FLAC3D的考虑实测主应力与计算模型边界斜交的模型初始应力场生成

进行地下采矿FLAC3D数值模拟时,正确地在模型中生成初始应力场尤为重要。考虑到实际工况,常需在计算模型中进行多次开挖和分组,而为了方便多次开挖和分组,建模时可能会出现实测主应力与模型边界斜交的情况。为研究实测主应力与模型边界斜交情况下的初始应力场生成方法,应用弹性力学空间问题基本理论求解了作用于模型边界的应力值,运用莫尔圆极点法和力的平衡法确定了作用于模型边界应力的方向,并最终采用以应力边界控制为主、以位移边界控制为辅的准应力边界控制法在模型中生成了初始应力场。将计算平衡后模型中的各主应力值和方向与实际情况对比,模型中各标高位置上的主应力值与实际值几乎相同,各主应力的方位也与实际情况相符,从而证实了准应力边界控制法正确合理,可为类似情况下的初始应力场生成方法提供借鉴。

一种基于PID控制算法的分布参数法压缩式空气源热泵模型

采用分布参数法建立单、双级压缩式空气源热泵的热力学模型,并且将比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制算法应用到模型计算中,形成一种基于PID控制算法的全系统循环分布参数模型。将建立的模型在C++环境中运行,用实验数据验证模型精度。结果表明:模型充分利用了分布参数法和PID控制算法的优点,与传统集总参数法建立的模型相比,模型具有更高的计算精度,其中双级压缩式空气源热泵模型的模拟制热性能系数(COP)与实验数据的平均相对误差为4.91%;加入PID控制算法后,提高了模型的运算速度,双级压缩式空气源热泵模型循环迭代5次就达到了收敛。

基于PFC3D的砂土线性模型细观参数敏感性研究

准确地标定参数是使用商用离散元软件PFC合理建模的前提和关键步骤。采用PFC3D对砂土线性模型试样共进行了80次三轴压缩试验模拟,分别改变颗粒间摩擦系数、颗粒有效模量、颗粒刚度比和试样初始孔隙率等细观参数,探究不同围压下细观参数的变化对试验结果(最大偏应力)的敏感性。结果表明,颗粒间摩擦系数对试验结果有明显影响,初始孔隙率在>0.32%时对试验结果有明显影响。

基于关联度分析法的双参数对3D打印颜色再现的影响研究

3D打印技术已经可以实现全彩色打印,关于影响全彩色3D打印颜色再现的因素与控制研究成为热点。其中,打印层数设置和原材料颜色是影响3D打印颜色再现的关键信息。本文基于关联度分析法,通过设置打印层数和控制原材料颜色信息输入,实现对最终全彩色3D打印的颜色再现控制,实现了双参数对3D打印颜色再现的研究。

集成块参数化绘图中3D模型到2D图纸的方法研究

集成块是液压系统的核心零件,采用按照几何原理进行空间转换和判断的方法,研究了液压系统集成块3D模型到2D图纸的实现途径,从而为集成块参数化设计和绘图奠定了基础。

基于点分布模型的3D模型拟合方法

针对传统方法构建的患者病患部位的3D解剖结构模型与测试样本拟合效果较差的问题,提出基于点分布模型的3D模型拟合方法(3DMFB-PDM).对训练样本集进行数据处理,使模板样本与目标样本对齐,减小训练样本由于旋转及尺度变化产生的不利影响;在训练样本间建立对应关系,用正态分布表示患者的点分布模型;计算测试样本中的特征点与点分布模型中对应点间的距离,通过引入Mahalanobis距离和转换非线性方程组,使点间距最小.根据最小间距不断调整点分布模型的形状参数,使点分布模型与测试样本拟合.选取30组左侧股骨作为训练样本集实验验证3DMFB-PDM的有效性,结果表明引入附加项后的拟合误差小于未引入附加项的拟合误差.将3DMFB-PDM与其他3种方法进行对比,结果显示3DMFB-PDM的拟合误差最小,表明3DMFB-PDM能够有效地将患者病患部位的3D解剖结构模型与测试样本拟合.

正交-响应面法在PBM细观参数标定中的应用

数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异。因此,采用正交-响应面法相结合的数值分析方法,首先通过正交试验筛选出具有显著影响的平行黏结模型(PBM)细观参数,其次应用响应面法(RSM)研究其交互作用对模型试样宏观参量的影响规律,最后结合岩石宏观破坏形态提出一套PBM参数标定流程。结果表明:有效模量E*与刚度比k n/k s对弹性模量E影响显著;k n/k s、接触摩擦系数μ、最小颗粒半径R_(min)对泊松比ν影响显著;黏聚力c与法向黏结强度σc及其交互作用对单轴抗压强度UCS影响显著,应用响应面法计算分析得出的细观参数的模拟值与试验值误差绝对值小于7%,且二者应力应变曲线力学特征相似,宏观破坏形态相同,证明所提出的PBM细观参数标定流程具备科学性和可靠性。

Hydrus-3D模型模拟田间点源入渗与水分再分布准确性评价

滴灌条件下水分入渗与再分布是评价滴灌灌溉效率的重要内容，通过 Hydrus3D 模型模拟单点源和点源交汇情况下水分入渗及其再分布过程，并利用田间试验实测资料进行验证。结果表明：采用 Hydrus3D 软件建立的模型可较好地模拟单点源水分入渗、水平湿润锋扩散过程及土壤剖面水分的分布情况，水平湿润锋距离的模拟值和实测值的误差在灌水结束时达到最大，且滴头流量越大，误差亦越明显，其中最大绝对误差为4．6 cm ，最大相对误差达0．167，R2在0．95以上，F 检验 P 值大于0．05，且 RMSE 在2．1以内；模型模拟的土壤体积含水量分布和实测值基本一致，模拟值和实测值的 R2在0．90以上，F 检验 P 值大于0．05，RMSE 均小于0．07；湿润范围模拟结果和实测结果的吻合度较高。灌水结束后20 h ，模拟土壤剖面含水量的分布情况与实测值基本一致，模拟值和实测值 R2在0．575～0．652之间，F 检验 P 值大于0．05，RMSE 在0．013左右，双点源交汇区整个剖面模拟值和实测值 R2为0．526以上，F 检验 P 值大于0．05，RMSE 均小于0．01，模拟结果较好，说明 Hydrus3D 模型可模拟土壤水分再分布情况。

复式播种单元3D模型参数化数字资源研究

为基于装配约束的部件参数化设计提供便捷准确的解决方案,深入研究在装配体中运用参数化设计的实施方法。以一种复式播种单元为研究对象,在对其进行功能模块划分的基础上,建立该播种单元的CATIA数字样机,对零部件进行参数化建模,以功能模块为单位对各零部件进行逐层参数关联,通过核心部件排种盘直径进行驱动,实现播种单元在农艺及特征结构约束与要求下的关联变化。理论研究与仿真驱动表明,核心尺寸驱动的层次化关联是产品参数化设计有效实施途径,可作为装备数字化资源库的核心基础支撑技术,也可为产品高效研发提供一种现代化的解决方案。

基于粒子群优化理论的可靠性分布模型的极大似然参数估计法

针对有些复杂分布模型采用常规极大似然法很难直接进行参数估计,将粒子群优化理论引入极大似然法,提出了基于粒子群优化算法的新的参数估计方法,并通过实例模拟论证了该方法的可行性与有效性。

利用面片法向量保留模型特征的3D打印自适应分层算法

针对传统算法计算复杂、不能有效保留模型特征的问题,提出一种以STL文件中三角面片法向量为计算基础、可以减小台阶效应并且识别和保留模型特征的自适应分层算法。首先计算面片法向量在分层方向上的分量,识别出分量较大处即为模型表面倾斜角度较小的地方,在该地方采用较小的分层厚度以减小台阶效应。然后给出一种识别模型特征的方法,利用面片法向量计算模型面片之间的二面角大小和顶点的复杂程度,识别出模型表面的锐边和复杂点特征。接着在特征附近采用较小的分层厚度以保留模型特征,其余地方采用较大的分层厚度以减少打印时间。最后检测遗漏的三角面片并对分层厚度进行修正,以防止模型特征丢失。实验结果表明:对于实验所采用的哑铃模型,所提算法能识别出传统算法识别不出的非局部最高或最低特征点;对于龙猫模型和锥体模型,本文算法可以识别出所有模型特征,并且可以根据模型特征的复杂程度调节分层厚度,在保证尖端高度分别为0.400 mm和0.355 mm的前提下,分层数较传统识别模型特征的自适应分层算法分别降低了2.5%和1.2%。

基于下落法的PFC3D岩土模型构建及应用

使用PFC3D按照其用户手册上的步骤构建模型时,存在半径放大系数(mul)确定困难、构造的不同属性颗粒体的边界连接程度难以保证等问题。由此,提出了基于"下落法(Particles Fall Method,PFM)"的PFC3D岩土模型的构造方法。该方法根据颗粒岩体的自然形成过程,在规定区域内使颗粒自然下落堆积、压实和充分接触,然后通过删除规定形状外的颗粒进行构型,计算至平衡得到初始地应力场。与经典步骤相比该方法不用计算mul,不用建立边坡墙和土层间的分界墙,不用消除悬浮颗粒;但增加了颗粒下落计算和构型过程。提供了整体下落法(Overall Particles Fall Method,OPFM)和分层下落法(Hierarchical Particles Fall Method,HPFM)两种方式。通过实际工程分析,总体上模型的精确度和构造便捷程度优于经典方法,一次模型构建的成功率较高。

浅谈3D打印中设计模型的导入及相关参数调节

通过介绍3D打印技术的相关模型要求和参数调节,呈现了3D打印技术在设计实践中的创造性应用.首先,强调3D打印前模型设计的基本要求,认为前期的模型设计是一个非常重要的步骤,它与模型成形成功与否有着至关重要的作用,决定着最终设计作品是否与数字模型一致及设计作品是否完整等;其次,强调了3D打印前相关打印软件及相关参数调节,这些技术参数稍有变化就会对模型带来巨大的变化.3D打印技术的出现为设计界和制造业带来了全新的革命,它将演绎着设计创意的无限可能,也将对设计师们提出新的技术要求.

基于三维足形与足底压力分布的鞋垫参数化定制设计

为降低足底压力峰值、提升鞋垫产品的舒适性,达到预防足部相关疾病的目的,提出了一种以三维足部模型与足底压力分布为驱动的多孔结构鞋垫参数化定制设计方法。首先,依据用户三维足部模型及相关足部尺寸参数构建了自动生成高适配性鞋垫模型的方法;其次,基于图像采样算法建立了用户足底压力分布向鞋垫空间结构密度分布的映射点集,以此为数据基础,通过Voronoi3D工具在鞋垫模型限定域内生成空间单元结构;最后,提取适应鞋垫模型边界的Voronoi骨架线,并结合网格生成算法建立多孔鞋垫网格模型。动态及静态足底压力实验结果表明,与传统鞋垫的性能相比,基于足形和足压分布定制设计的多孔鞋垫可以有效卸载足底压力峰值、增大足底的接触面积及提升左右足部压力分布的对称性。

基于特征线法的双曲型分布参数模型预测控制及其应用

本文针对双曲型分布参数系统提出基于特征线法的模型预测控制算法.通过特征线变换将描述分布参数模型的偏微分方程转化为常微分方程;进而求解得到分布参数系统状态变量的解析式;离散化后作为预测模型用于模型预测控制.以循环流化床烟气脱硫系统中SO2浓度控制为例,进行仿真研究,结果表明基于特征线法的模型预测控制算法可以实现对双曲型分布参数系统的有效控制,并且该算法的控制效果优于目前工程应用的前馈反馈控制策略.

基于响应面法PLA的3D打印工艺参数优化

以3D打印的打印层高度、喷头温度及打印速度为试验因素,PLA打印件的表面粗糙度为响应值,设计规划BBD响应面试验,构建出打印工艺参数与表面粗糙度之间的二阶响应面模型.运用建立的响应面模型进行优化分析,获得表面粗糙度值最小时的工艺参数,并用此进行3D打印试验.结果表明,打印件的表面粗糙度值为6.125μm,与响应面优化值5.874μm相比,二者误差仅为4.1%,响应面法优化效果较好,可用于3D打印工艺参数的优化.