足式机器人触地检测方法的研究综述

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响.总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法.归纳地面湿滑、地面松软以及非足端触地这3种特殊场景中的触地检测方法.分析触地检测技术的应用场景,具体包括运动控制的需要、导航中的应用、地形与地质的感知这三大应用场景.指出硬件改进和集成、多模态触地检测、多传感器融合化触地检测以及智能化触地检测这四大触地检测方法相关的发展趋势,总结各触地检测算法之间的具体关联,为触地检测后续技术的发展及触地检测的具体应用提供指导.

乒乓球运动者正手弧圈球不同触地模式的下肢生物力学变化

背景:探讨基于步法的足部触地模式对乒乓球运动中下肢关节运动特征的影响,可为指导下肢训练提供科学依据。目的:对比乒乓球运动中不同触地模式下的运动学和动力学差异。方法:使用动作捕捉和三维测力台同步采集17名专业乒乓球运动员在正常触地和全脚掌触地模式下优势侧下肢的运动学和动力学数据。配对样本t检验用于分析关节角度、地面反作用力、关节反作用力和关节力矩等离散指标的统计学差异;统计参数映射用于分析足底压力中心移动轨迹和膝关节力矩等时间序列数据的统计学差异。结果与结论:①正常触地模式下的膝关节内翻、侧向地面反作用力、膝关节垂直反作用力和伸膝力矩峰值显著高于全脚掌触地模式;②在足底压力中心移动距离中的89%-91%运动阶段,正常触地模式压力中心显著远于全脚掌触地模式;③在X轴力矩曲线中的23%-38%运动阶段,正常触地模式的伸膝力矩显著大于全脚掌触地模式;④在Y轴力矩曲线的8%-18%运动阶段,全脚掌触地模式显著大于正常触地模式。通过对比不同触地模式的下肢生物力学特征值和统计参数映射分析结果,认为全脚掌触地模式可能是影响乒乓球运动表现的重要因素。乒乓球运动中需要针对性地对触地模式进行调整和练习,避免使用全脚掌触地模式,提升乒乓球运动者下肢运动能力。

基于实测数据的单点系泊系统钢缆触地分析

对南海某FPSO单点系泊系统,基于系泊系统监测数据,应用Orcaflex软件开展时域动力分析,对系泊系统中上钢缆触地行为进行识别和统计分析,结果表明,在该FPSO单点系泊系统中,系泊缆#1和#6不仅往复触地次数多,触地时间也比较长,容易出现钢缆磨损,导致钢缆锁接头脱落、钢缆松股、断丝等问题发生,建议在实际维修检验中给予更多重视。

哨兵1号影像在南极触地线提取中的应用与分析

冰川触地线是内陆冰盖和漂浮冰架的分界线,其位置的准确界定对南极冰川物质平衡计算、冰川动力学建模、冰川变化和海平面变化研究具有重要意义。本文针对Sentinel-1A/B雷达影像数据在南极触地线大规模提取中的应用,基于2020年Sentinel-1A/B雷达影像数据,采用DDInSAR方法对南极触地线进行了大范围的提取,提取触地线约23472 km,结合MEaSURE_GL、MOA_GL2009、MEaSUREs冰流速等数据对触地线提取结果进行综合分析。结果表明:利用DDInSAR方法和Sentinel-1A/B雷达影像数据可以实现对南极触地线长期、高效且较全面的提取,南极不同地区的触地线具有不同的变化特征,存在稳定、回退、前进、消失和冰升等多种变化现象。南极半岛和西南极可以完全应用6 d的Sentinel-1A/B雷达影像数据提取触地线,东南极大部分区域只能应用12 d的Sentinel-1A/B雷达影像数据提取触地线。潮汐运动的强弱影响触地线的提取质量,在西南极的强潮汐区域触地线提取质量较高,在东南极冰盖周围的弱潮汐区域触地线提取质量较差或者结果空缺。南极触地线的提取受冰流速影响较大,当冰流速超过400 m/a时,由于较大冰流速的存在使得触地线提取质量较差甚至无法提取触地线。在利用Sentinel-1A/B雷达影像数据提取南极触地线时,南极半岛和东南极优先选择秋季的影像数据,西南极优先选择夏季的影像数据。

爆破拆除高耸建筑物触地危害分析与控制

分析爆破拆除高耸建筑物倒塌触地产生的危害:触地震动、触地飞石和超压气流。基于一般塌落质点振动速度公式,提出3种减少震动危害的措施;根据抛体运动规律,得出触地飞石水平飞行范围,提出3种减少触地飞石危害的措施;在分析超压气流危害机理的基础上,提出了3种减少超压气流危害的措施。并引用实例进行分析说明。

着鞋和触地方式对慢跑时足部受力特征的影响

目的探讨穿鞋和裸足跑在不同触地方式下对足部受力特征的影响。方法利用Medilogic鞋垫式足底压力测试系统和Kistler三维测力台采集12名健康男性受试者在着鞋与裸足情况下分别进行后跟触地与前掌触地慢跑(3 m/s)时的受力特征,包括地面反作用力、冲击力峰值、最大负载率、足底压力峰值以及冲量。结果 (1)后跟触地时,穿着运动鞋可以显著降低最大负载率,并且延缓冲击力峰值出现的时间。前掌触地时,穿鞋时的最大蹬地力量要显著大于裸足;(2)不同触地方式对于足底各区域压力峰值参数的影响相较于着鞋条件更多,主要表现为两种触地方式之间对于足中区和足后区足底压力峰值和出现时间的差异。结论不同触地方式对慢跑时的足部受力影响更为显著。穿鞋后跟触地跑能降低冲击负荷,而裸足前掌触地跑则会使足底压力过度集中于足前部,提示慢跑时无论采用何种触地方式均可以通过选择合理的运动鞋来减小足部受力。

基于重球触地实验的空区塌落振动分析及治理

根据相似理论,以重球落地实验模拟采空区坍塌进而指导采空区治理为出发点,在振动波动特性分析的基础上,分别开展了质量为4 kg和10 kg的重球从1.0、1.5和2.0 m的高度落地的峰值振动速度测试实验;首次提出了累计振动速度衰减率和相对能量比概念;以普氏拱理论为基础,分析了采空区坍塌振动速度。研究表明:振动速度与重球质量和落地高度成正相关,且前者对累计衰减率的影响大于后者;随着测点距离的增大,振动速度整体表现为衰减趋势;重球质量为4 kg和10 kg时,在水平距离重球落地点3.0 m处的累计衰减率分别为79.79%~81.61%和79.95%~83.52%。不同介质交界面的反射和折射可引起振动速度的小幅度“跃增”。重球质量对振动能量衰减影响明显;质量越大,近区能量衰减越慢。采空区冒落体582.5~5 926.5 t,引起的振动速度远大于边坡安全允许值。采用“采空区顶板崩落+边坡削坡”方案进行治理后,边坡安全系数可达到1.26,消除采空区安全隐患。

塌落触地振动对地铁管片结构的影响研究

为研究建（构）筑物爆破拆除塌落触地振动对地铁管片结构的影响,结合武汉市精武片区爆破拆除工程,采用ANSYS有限元软件对周边地铁管片结构进行了模态分析和动力响应研究。模态分析的计算结果表明：地铁管片结构的前十阶主振频率在0.1-0.26 Hz之间,属于低频。说明管片结构对低频的触地振动比较敏感,低频成分高的触地振动更容易对其造成破坏。塌落触地振动作用下地铁管片结构的动力响应计算结果表明,行车道墙角处的质点振动速度峰值与实测值比较吻合,地铁结构顶板和侧帮位置处的最大主应力值比较接近,最大值为3.24 MPa,低于钢筋混凝土材料的拉伸极限。

爆破振动与塌落触地振动特点及传播规律试验研究

基于某大型高架桥爆破工程,制作了1∶1足尺单柱模型和单跨桥梁模型,采用单柱爆破试验研究爆炸引起的振动特点及其传播规律;利用单跨梁体爆破试验研究爆炸物塌落触地引起的振动特点及其传播规律。基于试验结果的分析表明:(1)振动响应随着距离的增加而显著衰减;(2)不同位置处的振动影响程度取决于爆破距离;(3)倒塌触地振动引起的主频率接近一般结构前几阶频率,可能引起周围结构较大的动力响应;因此,在实际爆破工程中应优先考虑塌落触地振动。试验研究成果可为国内今后类似爆破工程的设计与实施提供参考。

砂土地基触地爆炸的SPH-FEM耦合分析方法

针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态的发展全过程,适合描述爆炸大变形问题。数值结果显示,爆炸波在近区表现的强间断冲击波,是造成土体流动大变形的重要因素;土体参数在正常范围的浮动对爆坑尺寸具有一定影响,在设计应用时应予以考虑。利用SPH-FEM耦合法计算得到的爆坑形态和尺寸与ConWep程序经验数据基本一致,验证了SPH-FEM耦合法在分析触地爆炸问题中的正确性。

基于全耦合模型和管土作用模型的深海悬链线立管触地区域疲劳特性分析

利用建立的浮体、立管和系泊索全耦合模型预报悬链线立管(SCR)的顶端响应,并作为立管详细有限元模型的顶端边界条件,进行疲劳响应分析.在全局有限元分析中,SCR与海床的相互作用通过开发的触地单元模拟,该单元能够考虑海床吸力的产生和释放过程,以及海床沟槽的形状.针对不同的海床参数,计算了SCR触地区域的响应,并通过雨流计数法进行了疲劳损伤分析,得到了触地区域的疲劳损伤对海床参数的敏感性.

深水SCR触地区管-土相互作用试验研究进展

与海床的相互作用是钢悬链线立管特有的性质,是传统立管发展中不曾遇到的问题,也是控制立管疲劳寿命的主要因素,特别是触地区出现的峰值弯曲应力和管土接触模型的不确定,成为SCR触地区研究的难点。由于立管与海床的作用机理非常复杂,因此管土相互作用模型的提出大多是建立在模型试验的基础上。通过对国内外深水SCR触地区管土相互作用试验研究案例的分析,简要介绍了SCR触地点的动态响应取决于一系列参数,如海床土刚度、加载状况、立管的提升速度、土的重塑时间和土吸力等,并设计了一套三维管-土相互作用的试验装置,能够为深水钢悬链线立管触地区管-土相互作用的试验研究提供参考。

210m高烟囱爆破拆除触地振动控制措施研究

南昌电厂210m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除工程,采用在烟囱根部开凿拱形超大导向窗、倾倒方向设置触地危害防护体系等措施进行触地振动控制。振动监测分析和实际爆破效果表明,预开拱形超大导向窗更有利于烟囱根部解体,且触地破碎效果更好;各项减振措施使得触地冲击速度减小到计算值的21%～71%,减振效果显著,相关减振措施可为类似工程提供参考。

深海钢悬链立管触地点动力响应分析

研究深海钢悬链立管(SCR)在海洋环境载荷作用下的动力响应。利用非线性弹簧模拟立管与海床触地点的耦合模型,通过模态分析得到钢悬链立管的动力特性参数;时域动力响应分析获得不同工况下触地点及典型部位的位移、弯矩和应力时程。比较分析表明:浮体垂荡运动对触地点的应力状态影响较大,触地点附近存在钢悬链立管动力响应过程中的位移极值点和弯矩极值点。所提方法为触地点区域模拟分析提供了新思路,给出的分析结论对钢悬链立管设计有一定借鉴意义。

深水钢悬链线立管触地区疲劳实验系统设计

深水钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)触地区易发生疲劳破坏,且疲劳寿命预测问题是目前理论计算与数值分析的难点,通过实验能更好地促进理论和数值研究.因此在相关理论研究基础上,设计一套SCR触地区疲劳实验系统,模拟实际工作状况,考虑张力、弯曲、内外压与管土相互作用等因素的变化组合.该实验系统为以后开展深水立管疲劳实验、研究SCR触地区疲劳破坏机理以及准确预测SCR触地区的疲劳寿命奠定基础.

建筑物塌落体触地冲击力计算方法研究

以弹性理论为基础 ,从不同角度提出了建筑物塌落体触地最大冲击力的三种计算方法 ,三种方法计算结果吻合好 ,均认为最大冲击力Pmax主要与塌落体和地表土体的力学参数、塌落体质量、形状及下落高度等因素有关方法 3根据塌落体不同形状可以得到不同的Pmax,具有广泛适应性 。

联体筒形圆仓爆破拆除的触地振动分析研究

高大建筑物爆破拆除时的振动是由炸药爆炸引起的振动和倒塌冲击触地产生的触地振动2部分组成的,触地振动所带来的影响往往远比炸药爆炸引起的振动影响要大。通过对某联体筒形圆仓群的爆破拆除振动测试结果分析,研究分析了爆破拆除的触地振动的垂直速度及其主频的分布特点,并通过在仓体触地位置采取覆盖3.5 m厚的黄土层和微差爆破技术等的减振措施,有效地控制了联体筒形圆仓倒塌的触地振动,大大地减少了爆破振动对周围设施的影响。

建筑物倒塌触地震动模拟研究

利用地基处理中夯锤对地面的冲击 ,模拟建筑物爆破倒塌触地产生的震动。推导了夯锤对地面冲击力的表达式 ,并分析了影响冲击力的因素。介绍了实测的地面质点振速及其波形 ,给出了根据实测数据拟合的振动速度公式以及本试验条件下公式中Ka、α系数的值。

非线性海床土对钢悬链式立管触地点动力响应和疲劳损伤影响分析

基于钢悬链式立管(SCR)动力分析程序CABLE3D,采用大挠度柔性梁理论建立SCR的运动方程,将线性海床模型扩展为考虑海床土吸力的非线性海床模型,采用非线性有限元方法对控制方程进行离散,时域内积分采用Newmark-β法,开发出新的计算程序。通过算例分析上部浮体垂荡运动幅值、海床土剪切强度、海床土剪切强度梯度对SCR触地点区域动力响应和疲劳损伤的影响。分析结果表明:SCR触地点区域动力响应和疲劳损伤对上部浮体垂荡运动幅值和海床土剪切强度的变化较为敏感,疲劳损伤在触地点区域最大,远大于悬垂段和流线段,在设计过程中应采取一定的加强措施。

三种不同管土相互作用模型在触地区立管运动模拟中的比较研究

选择恰当的管土相互作用模型,对于准确描述海洋悬链线立管在触地区的动力响应至关重要。首先总结分析了国内外已有的三类典型管土作用模型,并基于三种模型计算模拟了触地区管道的竖向运动过程,计算结果与试验数据进行了对比验证。选用的三类模型均包括四个管土作用状态,即未接触、初始贯入、上拔和再贯入。研究发现:RQ模型对管道远端管道埋深的预测结果远比试验值小,明显低估了管道的触地区范围;AB模型可以考虑管道的开槽效应,但对于土体强度弱化估算不准,预测的管道埋深远低于试验值;ABY模型能够考虑土体强度的循环弱化,但在模拟管土相互作用时会严重低估土体的强度,预测的管道远端的埋深远大于试验值,这可能导致对管道疲劳寿命的估计错误,需对其进行必要的修正。