隧道衬砌-土层接触面黏-弹性对地铁空间振动传播的影响

隧道衬砌-土层接触面的动力特性十分复杂,且受诸多因素影响,而地铁振动的传播又具有空间性,其在接触面处必然会发生较大变化,针对这一问题,提出一种黏弹性接触面模型,模拟隧道衬砌与土层的动力相互作用。利用柱面P波的传播规律推导了黏弹性接触面模型的无量纲弹簧系数和阻尼系数的解析表达式,并给出了其低频和高频极限。结果表明:与连续性接触面模型相比,黏弹性接触面模型能够有效地模拟衬砌-土层接触面处波动能量的损失;随着衬砌-土层剪切模量比的增加,土层动力响应幅值逐渐增大;衬砌-土层密度比对土层应力幅值影响较小,基频附近对应的径向位移幅值随着密度比的增加而增大;土层泊松比对无量纲频率ω1<l和ω1>3时的径向位移幅值影响较小,基频附近对应的径向位移幅值随着土层泊松比的增加逐渐减小。

眼科手术器械操作黏弹性组织的导纳控制方法

基于广义Maxwell黏弹性模型建立手术器械与眼组织之间的黏弹性接触模型,并通过力松弛实验对接触模型的参数进行辨识.进而在此基础上提出一种导纳控制方法,通过控制手术器械的位移实现对接触力的控制.该方法将传统的导纳控制器替换为比例-积分(PI)控制器,从而将黏弹性接触模型中的理想微分环节替换为1阶微分环节.替换后,在低频段,尤其是频率趋近于0时的幅频响应可得到提升并保持稳定,从而避免幅频响应过低导致的接触力衰减.通过对离体猪眼球进行力控制实验验证了该控制方法的有效性.实验结果表明,阶跃力平均误差约为4.6%,响应时间约为2.5 s,无明显超调,并可实现一定频率的正弦力输出.阶跃力输出精度可以满足机器人辅助眼科手术的要求.