单头部模型燃烧室滑动弧等离子体点火数值仿真研究

针对航空发动机燃烧室内滑动弧等离子体点火的特性,采用数值模拟的方法对航空发动机单头部模型燃烧室进行滑动弧等离子体点火研究,将滑动弧等离子体简化为动态热源,并将滑动弧等离子体点火与电火花点火对比,归纳2种点火方式下燃烧室点火过程中温度分布与火焰演化的规律,总结滑动弧等离子体点火的特性。计算结果表明,电火花点火和滑动弧等离子体点火2种点火方式所能达到的平均温度峰值基本相同。在滑动弧等离子体点火过程中,放电功率为200 W、空气流量为25 m^(3)/h条件下,余气系数为1时,着火延迟时间为224.6 ms;余气系数为2时,着火延迟时间为324.9 ms;余气系数为4时,着火延迟时间为878.7 ms。另外,在放电功率为200 W、余气系数为1的条件下,当空气流量为15 m^(3)/h时,着火延迟时间为194.8 ms;空气流量为35 m^(3)/h时,着火延迟时间为298.9 ms。结果表明着火延迟时间随着余气系数、空气流量的增大而增长。

基于3D Shepp-Logan头部模型的三维医学图像重建仿真

Shepp-Logan头部模型是计算机断层图像重建(CT)领域仿真计算普遍采用的经典模型。我们提出一种新思路—以3D Shepp-Logan头部模型作为三维医学图像重建领域进行仿真实验和算法性能评测的基本参考模型。首先介绍了3D Shepp-Logan头部模型的设计与实现以及仿真投影数据的计算,进而描述了所设计的三维医学图像重建仿真计算过程。数值实验部分给出了基于3D Shepp-Logan头部模型的三维医学图像重建仿真实验。实验结果表明了新思路的可行性和模型计算的准确性。

三维Shepp-Logan头部模型仿真投影数据的计算

为了验证三维重建算法的可靠性和准确性 ,提出以 3DShepp Logan头部模型作为三维医学图像重建领域进行仿真实验和算法性能评测的基本参考模型 ,详细介绍了模型的设计与实现以及仿真投影数据的计算 ,并基于 3DShepp Logan头部模型的三维医学图像重建进行了仿真实验 。

用于头面部装备设计的3D头部模型的标准化处理

根据医用CT测得的头部切片的边界数据,采用傅里叶级数拟合各个切片的外形轮廓,建立了一种分层表示的3D头部数学模型·为了得到能够反映特定人群综合特点的标准头部模型,根据人类面部的主要特征定义了若干特征层,并根据特征层相匹配的原则,对样本进行了平均处理,构造了3D标准头部模型·作为实例,用98个样本构造了一个标准头部模型·

不同颅-脑接触面对头部模型损伤状况影响的研究

基于第50百分位中国男性头部CT和MRI数据,建立一个用于交通事故损伤评价的头部有限元模型。分别定义颅-脑接触面为共节点、滑动不分离和滑动分离3种界面,以研究不同颅-脑接触方式对伤害结果的影响。利用Nahum颅内压和Hardy颅-脑相对位移实验数据评价不同颅-脑接触面模型的准确性。结果表明,颅-脑接触面类型对颅内压影响较大,其中共节点界面与实验结果吻合最好,而颅-脑相对位移对颅-脑间界面类型不敏感。

基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计

基于中国人体头部尺寸参数,采用非均一线性缩放方法对混合Ⅲ型(HybridⅢ)假人头部模型进行缩放获得了符合中国50百分位人体尺寸的假人头部模型。利用该模型建立头部标定试验仿真模型,研究了假人头部模型质心设计参数对中国假人头部模型在标定试验中动态响应的影响,通过与HybridⅢ假人头部标定试验响应的对比,探讨了基于中国人体尺寸的假人头部模型质心参数设计依据。结果表明,缩放所得中国假人头部模型合成加速度峰值较HybridⅢ假人头部模型大8.6%;质心参数对中国假人头部模型合成加速度峰值的影响比HybridⅢ假人头部模型明显;当前HybridⅢ假人头部模型质心偏差要求不适用于中国假人头部模型质心参数设计,中国假人头部模型的生产应制定更严格的质心偏差要求。

经颅磁刺激下二维头部模型的磁场分布

为了对经颅磁刺激下大脑内部的磁场分布和变化规律进行准确分析,利用有限元方法建立了经颅磁刺激系统的线圈刺激模型,并提出了利用ANSYS(ANALYSIS SYSTEM)分析系统软件的电磁-电路耦合功能来解决通过调节电路参数实现控制通入线圈模型电流的问题,从而为指导脉冲电流电源的制作提供了可靠依据。完成了对脑内磁场分布的仿真,并指出该磁场分布的一般规律以及对头部各组织的穿透性。实验有助于进一步探索经颅磁刺激的感应电场分布和作用机理。

浅谈从球体到人体头部模型的制作方法

本文介绍用3ds max软件将球体修改成人体头部模型的制作方法。这种方法操作简便、简单易学,还是比较实用。

针对头盔设计的三维头部模型采集与测量方法研究

为设计穿戴舒适的头盔类产品,依据三维扫描技术采集了346位年龄为18~28岁中国青年男性头部三维数据模型;结合逆向工程GEOMAGIC软件,完成样本数据模型的预处理、坐标系的统一、9个头部特征尺寸的测量;利用SPSS统计分析软件,完成样本数据的奇异值删除与正态分布检测,进一步通过数理统计分析的方法,计算得到头部特征尺寸的平均值、标准差、分布区间等指标,为头盔类产品的造型设计提供参考。

面向网络个性化定制的三维参数化头部模型创建方法

为了解决头部可穿戴产品网络个性化定制设计时,数据传输速度慢、消费者头部数据获取困难、数据不准确等难题,根据人体头部特征,确定了23个用户可准确定位的特征点;依据特征点将头部三维模型分割成不同截面,提取截面的轮廓曲线,将该曲线分为三类;利用带有自由参数的Hermite插值曲线描述这三类曲线,并用Grasshopper软件建立参数化头部模型;利用带贴片的用户正交照片,计算得到用户的头部数据,并修改Grasshopper程序参数,获得用户的头部三维参数化模型。通过对3个志愿者拍摄照片验证,该方法可有效的应用于面向网络的头部可穿戴产品个性化定制设计。

行人保护仿真分析中的新型头部模型建模方法

为更精确地评价新车型行人保护头部碰撞的性能,提出一种新型头部碰撞模型构建方法。该方法基于传统头部模型,根据摩擦理论和试验经验,推导接触压力和接触面相对速度与摩擦因数的复合关系式,通过头部模型跌落冲击试验标定复合摩擦曲线参数,得到与真实行人头部吻合度更高的新型头部模型。某车型行人保护头部碰撞仿真计算表明,使用新型头部模型可极大地提高仿真的准确性。新型头部模型建模方法适用于不同法规对头部模型的要求,可提高新车研发效率。

基于ICP算法的头部模型配准方法研究

为了研究头部模型的配准问题,利用Matlab平台编写了基于主成分分析法和迭代最近点算法的程序。首先使用主成分分析法(PCA)将点云模型进行初始配准,将两点云数据统一到同一坐标系下大致相同的位置,为迭代最近点(ICP)算法提供一个较好的初始位置。然后利用ICP算法进行两点云的精确配准。实验表明,提出的算法能够实现头部模型的配准,同时能实现稀疏点云数据与密集头部点云数据的配准。

“会诊式”教学模式探究——MAYA三维头部模型构建

传统教学模式是教师讲、学生听,知识点的解构与吸纳局限于学科角度,并取决于任课教师的业务水平、专业背景和视野;学生接受知识过程单一,知识点的融合不够贯通。鉴于此,对高职院校动漫学科的三维课程采用“会诊式”教学模式,从目标定位、课程解构、课堂讲授、反馈等环节入手,对该教学模式的内涵、可行性、延展性及前景进行探究。

运用一种外在有限元人头部模型分析头部撞击部

研究头部在直接撞击伤情况下的动力学响应和损伤机制。方法：把机械参数与头部直接撞击伤的机制联系起来，建立一个三维综合的有限元的人头部模型。用一种外在的综合有限元技术进行分析。模型反应同测得的撞击力，头部加速度和颅内压资料进行了比较。

个性化头部生物力学模型的开发及验证

本文提出了一种个性化头部生物力学模型建模方法,并对所生成模型进行了有效性验证。该方法以图斯特50th百分位头部生物力学模型为基础,基于目标模型头部CT数据,采用三维点云配准和自由网格变形法,实现具有详实脑组织结构的个性化头部生物力学模型的快速建模。通过重构经典尸体试验,发现该方法构建的个性化头部生物力学模型在运动学和生物力学响应方面与尸体试验结果高度一致,且与通过逆向工程方法开发的头部生物力学模型并无明显差异,验证了本文方法所开发模型的有效性。因此,本文方法可用于快速构建具有详细解剖学结构的个性化头部生物力学模型,为损伤生物力学、临床医学和法医鉴定等领域的数字化需求提供基础计算分析工具。

基于正交图像的头部三维模型构建

为快速构建人体头部的三维模型,提出了一种使用头部正面和侧面两张正交图像进行重建的方法.首先,利用Candide-3模型生成标准头部模型;然后,利用改进的主动形状模型(ASM)自动获取正面图像中68个特征点和侧面图像中35个特征点,并将获取的特征点与标准头部模型中的顶点进行匹配,利用匹配特征点对标准模型进行全局变形和局部变形,从而获得个性化模型;最后,对侧面头像进行仿射变换,使之与正面图像配准,并通过柱面投影和加权融合获得人脸全景纹理图,将其映射到个性化模型上以获得逼真的头部模型.实验结果表明:与传统ASM算法相比,利用改进ASM算法获得的特征点定位准确度提高了13.1%;所提方法仅需约1.2 s便可重建出具有真实感的头部三维模型,并能提供较大范围的可视角度和较丰富的深度信息.

基于三维头部数值模型的颅脑碰撞损伤机理研究

头部碰撞载荷会致使颅脑发生创伤性脑损伤(Traumatic Brain Injury, TBI)。其中,脑组织挫裂伤是最为常见的一种,具有高死亡率与高致残率的特性。该文基于数值模拟方法对其开展相关研究,揭示其损伤机理,对该类损伤的预防救治与相关防护设备的开发都具有重要意义。首先,该文基于颅脑的核磁共振切片建立了人体头部三维数值模型,该模型真实地反映了颅脑的生理特征与细节构造。在该模型中,颅骨采用典型类三明治结构进行表征,其内外层为刚度与密度较大的骨密质,中间层为骨松质。为了真实反映脑组织与颅骨间的相互作用,将脑脊液与蛛网膜小梁简化为均质整体,采用状态方程表征脑脊液的液态特性,并通过较小的剪切模量表征蛛网膜小梁的剪切传递作用。然后,基于死尸前额碰撞实验对三维头部数值模型的有效性进行验证。该头部模型采用三种不同的颈部约束边界条件对前额碰撞实验进行数值模拟,模拟结果表明:自由边界条件下的模拟结果与实验数据吻合良好,验证了该头部碰撞模型的有效性;而在竖向约束边界条件或固定边界条件下颈部的约束过于刚硬,导致撞击处与对撞处的颅内正、负压力交替变换,与实验结果相比出现较大偏差。最后,利用验证的头部碰撞模型对枕部碰撞过程进行数值模拟,并结合前额碰撞的模拟结果,分别从脑组织压力(体积变形)与Mises应力(剪切变形)等方面对颅脑的动态响应规律进行分析;进一步结合医学上颅脑碰撞损伤的统计数据,揭示了脑组织挫裂伤的损伤机理,建立了相应的损伤准则。

基于正面照的自适应三维头部网格模型研究

研究三维头部建模问题。针对以软件导出的三维头部模型作为标准模型受到数据量多、结构复杂的影响,对不同人脸进行匹配时需要进行数据简化操作,造成工作量大、可控性差且应用受限等问题,提出一个简单的能适应于不同人脸的三维头部模型。根据Candide-3模型提供的人脸三维信息,通过增加耳朵特征和后脑曲面模型,使用127个控制点建立了标准三维头部模型,然后配合人脸特征点信息和局部调整原理建立了与输人人脸图像相仿的三维头部模型。实验结果表明,建立的三维头部模型顶点少且具有较强真实感,可根据输入人脸图像的不同相应地产生与图像人脸相仿的形变模型,具有较好的适应性和广泛的应用价值。

球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟

在军事行动、恐怖袭击和工业事故等爆炸事件中,爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一。为了阐明冲击波损伤规律及头部承受冲击波损伤阈值,针对不同冲击波入射压力对人体颅脑不同部位的损伤规律进行了研究。建立了头部三维有限元模型,验证了其有效性。建立了冲击波-头部流固耦合模型,在大脑表面沿正中矢状面选取5个特征点,对头部分别在1 000 kPa、800 kPa、600 kPa、400 kPa、300 kPa、200 kPa、100 kPa和50 kPa入射冲击波作用下的损伤情况进行分析。在球形冲击波的作用下,颅骨分散冲击波,为脑组织提供防护;冠状面前侧的特征点受压,后侧特征点受拉;入射冲击波超压大于600 kPa时,距离爆源越近的特征点压力越大,距离爆源越远的特征点压力越小;造成颅脑组织80%严重损伤的入射冲击波超压临界值约为137 kPa。

汽车交通事故中头部损伤评估模型的构建与验证

为预测与评判汽车碰撞事故中头部骨折和旋转加速度引起的脑损伤,对一位中国成年50百分位男性志愿者进行CT扫描,建立了具有中国人体特征的头部几何模型和有限元模型并进行验证。对模型仿真结果的运动学和动力学响应与本文和Nahum与Trosseille等前人的实验结果所进行的比较表明,颅内压力分布均表现出冲击-对冲的压力梯度分布模式,且压力峰值吻合较好,说明模型具有较高的生物逼真度。