基于质点—弹簧体模型与改进欧拉算法的力反馈

基于SensAble公司的PHANTOM力反馈设备,以肝脏组织为对象,对虚拟手术仿真中软组织的形变和触觉反馈进行研究。考虑虚拟手术仿真对精度和实时性的要求,采用基于四面体的质点—弹簧体模型构建肝脏组织物理模型,较好地反映了肝脏形变的体特征,增加了模拟的真实感;传统的模型中通常采用线弹性弹簧,但考虑到软组织形变时的黏弹特性,采用弹簧和阻尼器并联的Kelvin黏弹性力学模型模拟肝脏组织的生物力学特征,力图提高形变仿真的准确性。由于光滑的触觉反馈对实时性有更高要求,为进一步提高计算效率,提出一种改进的欧拉算法,仿真结果表明,帧速大于1000HZ,满足虚拟手术实时性需要。

一种半离散的非线性图像增强方法

提出了一种半离散的非线性扩散方法。借助SIDEs不连续右端的基本思想,将整个框架在弹簧体模型下进行考虑,给出了一些好的性质,并对该扩散方法提出了两种数值求解方案:显式方案和可加算子分裂(AOS)的迭代格式。在显式方案中,通过一个特殊的矩阵分解能大大减少滤波过程的运算量;在AOS方案中,对时间步长没有限制,从而可以选择较大的时间步长,提高了运算效率。实验表明,该扩散进程既有很好的平滑效果,又能增强图像边缘,且运算时间较短。

含裂纹弯管的J估算方法的研究

介绍了一种解决含裂纹弯管问题的新方法。采用线弹簧壳体模型进行有限元计算求解含裂纹弯管的J积分 ,而后仿照EPRI方法的思路 ,给出了J估算式及其相关系数F1和h1。避免了EPRI方法在确定h1值时的缺点 ,提高了弹塑性转换区的J积分的准确性 ,所以无须对J积分的弹性部分于进行塑性修正。对于含周向裂纹情况 ,采用两种M0 的计算方法 (EPRI方法和净截面法NSC)所得到的h1值相比较发现 ,EPRI公式得到了较好的h1函数分布。其意义在于引入了线弹簧壳体模型 ,可以采用本文的有限元分析方法和J估算思路 ,补充更多的数据 。

弯管外拱壁内表面周向裂纹的J估算方法的研究

介绍了一种估算含裂纹弯管J积分的新方法:采用线弹簧壳体模型进行有限元计算求解弯管外拱壁内表面周向裂纹的J积分,而后仿照EPRI方法,给出了J估算式及其相关系数F_1和h_1;并对该J估算方法进行了分析与评价。