滑动电接触梯度功能材料电枢熔化磨损特性仿真研究

该文提出一种利用梯度功能材料电枢提高电枢表面熔点、降低电枢熔化磨损率,从而延长电磁轨道发射器中轨道使用寿命的方法,并通过多物理场耦合仿真选择合适的电枢梯度功能材料,研究梯度功能材料电枢的熔化磨损特性。在COMSOL Multiphysics仿真软件中采用“平板式”分层的梯度功能材料模型,将各层复合材料的物理性能表示为关于功能体材料体积分数的函数,模拟在电流流经结构体电阻以及电枢-轨道表面接触电阻产生的焦耳热影响下,电枢于初始阶段的熔化情况。结果表明,铬更适合作为功能体材料加入铝基体形成梯度功能材料电枢,铌、钼次之,而铜功能体梯度功能材料电枢的抗熔化磨损能力较弱。该文仿真实验和结果对梯度功能材料电枢的研发和试验具有一定的指导意义。

高仿真康复训练对乳腺癌术后患者上肢功能及负性心理的影响

目的:探究高仿真康复训练开发及应用对乳腺癌改良根治术后患者患肢运动功能及负性心理的影响。方法:选取唐山市人民医院乳腺外科、华北理工大学附属医院肿瘤外科乳腺癌术后患者114例,随机分为对照组、试验1组及试验2组,每组各38例。对照组给予常规护理、康复,试验1组给予常规护理、康复+患肢功能锻炼操,试验2组在对照组的基础上增加高仿真康复训练。于干预前、干预1阶段后、2阶段后及3阶段时分别应用REWE肩功能评定标准、医院焦虑抑郁量表(HADS)、伤残接受度量表-修订版(ADS-R)及简化Mc Gill疼痛量表(SF-MPQ)测评。结果:干预后,试验1组8个单项维度或总分差值优于对照组(P<0.05);试验2组18个单项维度或总分差值优于对照组(P<0.05)。试验2组与试验1组比较,相应时间节点REWE、抑郁、ADS-R总分及扩大、转变维度、疼痛等11个单项维度或总分差值优于试验1组(P<0.05)。结论:高仿真康复训练能安全有效的提升乳腺癌术后患者上肢关节活动范围,改善抑郁情绪,提高患者伤残接受度及减轻早期疼痛感。

一种基于ModelSim的红外图像仿真方法与系统

在红外热成像的图像处理算法过程中,传统的算法仿真需要借助Matlab等图形处理工具软件先进行仿真再转化成FPGA处理器中可以运行的算法代码,而Matlab上的运行的语言、实现方式与FPGA硬件上运行的硬件描述语言和实现方式完全不同。导致转化过程复杂、转化精度损失、开发周期长等。本文提出了一种基于ModelSim仿真工具的红外图像仿真方法与系统,与Matlab等图形处理工具一样,编程写好代码,导入图像仿真后,立即输出图像显示,并能查看中间处理过程中的数据变化情况。并且ModelSim仿真运行的仿真代码可以直接拿到FPGA编译工具中运行,最终部署在硬件板卡上。在工程应用中,转化过程简单,开发效率大大提升。

基于整车控制功能仿真的城市轨道交通列车模拟驾驶系统研究

为了使列车模拟驾驶系统全面、真实地模拟实际列车的操作体验和故障工况场景,提出一种基于整车控制功能仿真的城市轨道交通列车模拟驾驶系统。通过搭建列车电路仿真模型和各子系统控制功能仿真模型,构建整车控制功能仿真平台,实现列车模拟驾驶系统的核心逻辑运算与仿真控制任务。通过试验验证,该系统实现了列车的控制逻辑仿真、列车特性仿真、人机交互逻辑控制、视景与声音模拟系统联动、故障场景模拟等功能。测试结果表明,该系统能够全面、真实地模拟列车控制逻辑和各种故障工况的列车状态,为城轨交通领域运营人员职业技能培训及列车关键业务系统开发仿真提供可行方案。

基于质量功能配置的自动着陆仿真方法研究

着陆是飞机在运行过程中的一个重要阶段,着陆分为手动着陆和自动着陆。具备自动着陆能力的飞机可以适应更多的运营场景,极大地增加了飞机的市场竞争力。经过调研,与自动着陆性能要求相关的适航标准大多为概率指标。为验证自动着陆系统是否满足适航条款中的性能要求概率指标,需要进行大数量级蒙特卡罗仿真,并且需要设置与实际飞行场景概率模型相一致的干扰因素概率模型。根据自动着陆相关适航要求捕获自动着陆需求,并采用QFD工具进行二次转化将需求转化为自动着陆仿真的三点功能要素,分别为概率分布拟合、仿真次数确定以及蒙特卡罗计算方法,针对这三点功能要素采用QFD亲和图等方法对解决方案进行整理分类,进而采用交叉验证法、正交试验法等方法确定最终的解决方案。针对最终方案进行自动着陆系统仿真,确认自动着陆蒙特卡罗仿真方法的可行性。

功能涂层在多场多尺度仿真下的设计理论及研究进展

功能涂层设计需要考虑从纳米级到米级的多场多尺度效应,这对于功能涂层的设计理论和仿真计算仍是一项巨大挑战。梳理当前功能涂层的多尺度仿真方面存在一些问题,如多场耦合理论有待加强、多尺度数值方法计算效率有待提高、大尺度湍流数值仿真仍存在较大模型误差等。综述了功能涂层设计理论与仿真的现状与趋势,重点讨论了多场多尺度设计理论、动力学设计理论、数据驱动仿真方法以及强度与寿命评价方法等方面的最新进展。在此基础上,提出功能涂层设计理论与仿真的未来重点发展方向。指出面向工业应用的多场多尺度设计技术、动载荷性能设计、数据驱动仿真和搭建仿真软件平台是功能涂层仿真设计所面临的技术难点,并给出面向关键技术难点的研究建议,为后续多场多尺度仿真在功能涂层设计领域中的应用提供参考。

基于计算机仿真的功能梯度陶瓷材料刚柔耦合动力学问题研究

针对具有内冷通道且截面尺寸不一致的旋转中心刚体—梯度功能材料(functionally gradient materials, FGM)柔性梁在热环境下的动力学特性进行了较为深入的分析。首先基于横向与纵向的物理变形对非线性耦合变形量进行计算,并分析了在热环境下采取内冷措施时热力耦合的具体影响,从而获取FGM柔性梁在沿厚度方向所形成的温度场。通过计算机仿真分析说明了大范围运动在何种条件下会引起柔性梁的高频振荡及刚柔热耦合反应。

仿真猫头鹰多功能驱鸟器的研制与应用

随着生态环境的改善,鸟巢引起的配电电力线路故障频发。现有的传统驱鸟装置以风车式、占位式为主,防鸟效果不佳,且鸟类产生了适应性。为此研发了一款仿真猫头鹰多功能驱鸟器,实现形、光、色、味、声多功能驱鸟,且可带电安装。该装置防鸟效果显著,外形逼真、功能多样、安装方便。

3D虚拟仿真技术在功能解剖学教学中的应用分析

目的观察3D虚拟仿真技术在功能解剖学教学中的应用效果。方法随机选取我校2022届220位医学生为本次实验对象,按照功能解剖学教学过程是否采取3D虚拟仿真技术将实验对象分为对照组(110位:传统功能解剖学教学)与实验组(110位:3D虚拟仿真技术功能解剖学教学),比较两组医学生功能解剖学教学中不同教学模式干预效果。结果与对照组相比较,实验组医学生教学活动开展后批判性思维能力、学习投入情况、考试成绩均显著提高,数据经统计学比较差异明显(P<0.05)。实验组医学生对教学效果满意度(97.27%)高于对照组(92.73%);数据差异不明显(P>0.05)。结论3D虚拟仿真技术功能解剖学教学较传统功能解剖学教学有效提升医学生批判性思维能力,有利于医学生学习投入,提升医学生考试成绩以及对教学效果满意度。

雷达精细化功能级仿真建模

为解决预警雷达作战效能评估中兼顾高精度和高时效性的难题,提出了精细化功能级仿真建模方法。其中,检测处理子模型严格计算雷达系统、阵地地形、目标运动、目标RCS起伏、电子干扰等影响,精确计算目标信干噪比和检测概率,以逼近信号级仿真模型的精度生成点迹数据;点航迹处理子模型按照实装软件完成虚假点迹过滤、点迹凝聚、航迹起始、点航迹关联、航迹滤波等处理;行为控制模型按照实装规则执行干扰环境感知与抗干扰控制策略。相比传统功能级仿真方法,本方法可更为准确模拟复杂环境下的雷达抗干扰性能。

模拟仿真功能评估训练系统对踝关节创伤性关节炎患者三维步态参数的影响研究

目的 分析模拟仿真功能评估训练系统(BTE Primus RS)对踝关节创伤性关节炎患者三维步态参数的影响。方法 收集2019年12月至2021年12月宝鸡市中医医院康复医学科收治的96例踝关节创伤性关节炎患者,根据电脑数字表法进行随机分组,对照组48例予以常规训练,观察组48例予以BTE Primus RS训练,比较2组患者的干预效果、关节活动度、三维步态参数及无痛步行距离。结果 训练后,观察组患者的总优良率是93.8%,高于对照组的79.2%(P<0.05);观察组患者踝关节的外翻、背伸、外展、跖屈及内收角度均高于对照组(P<0.05);观察组患者患足廓清地面的最大距离、步长均长于对照组,同时步频与步速也高于对照组(P<0.05);观察组中无痛步行200~500 m及>500 m的患者数高于对照组,而无痛步行距离<200 m的患者数则低于对照组(P<0.05)。结论 BTE Primus RS训练在踝关节创伤性关节炎患者中的应用效果显著,有助于提升其干预效果,改善关节活动度与三维步态参数,并且促进无痛步行距离延长。

基于计算机仿真的复合光功能树脂的设计

基于计算机仿真技术,结合蒙特卡罗算法和光学理论,研究了荧光粒子粒径和用量对复合光功能树脂光通量、相关色温、光子平均自由程和色坐标等的影响规律。结果表明:复合光功能树脂的光通量随着荧光粒子粒径的增大先升高后降低,相关色温和光子平均自由程则由于粒子数目降低而逐渐升高,在粒径为9μm时具有最大光通量(150.69 lm);复合光功能树脂的光通量随着荧光粒子用量的增加先升高后降低,相关色温和光子平均自由程则由于粒子数目升高而逐渐降低,在荧光粒子质量分数为8.5%时具有最大光通量(149.26 lm)。进一步结合色坐标与黑体辐射曲线的相对位置得到荧光粒子最佳粒径为12μm,最佳用量为6.0%(w),此时对应色坐标x=0.379 1,y=0.383 2,相关色温4 588 K,光通量144.95 lm。

面向MBSE的飞行器多学科模型集成仿真技术研究

飞行器等复杂产品涉及的专业学科众多,学科建模软件各不相同,导致MBSE在实施过程中建立的系统架构模型难以驱动不同学科软件建立的多源异构模型,不能以仿真方式验证系统模型。针对上述问题,梳理了多学科模型的集成仿真方法的优缺点,并以无控火箭试验弹为例,提出采用FMI标准将各学科模型进行标准化封装,并在GCAir软件中进行集成和仿真验证,实现了多学科模型与系统仿真架构的一体化集成和仿真验证,解决了不同学科之间模型交互障碍,提高了复杂产品系统仿真验证效率。

新一代载人飞船卫生区功能性空间优化设计研究

目的开展中国新一代载人飞船卫生区的空间优化研究,探索功能性空间优化设计方法,提高载人飞船空间利用效率,同时提升航天员的舒适性体验。方法以中国空间站卫生区的功能和结构为依据,探讨中国新一代载人飞船卫生区功能组件的构成;依据航天员在微重力状态下使用卫生区的动作与姿态,建立卫生区空间布置的初步概念;根据卫生区的舱壁布局、微重力下航天员视野区域及最佳操作空间分析,开展相关功能组件建模,基于卫生区的人机交互节点,利用JACK软件进行仿真分析与评估,结合评估结果改进设计方案,并通过追踪航天员活动轨迹产生的包络体完成卫生区的空间优化。结论通过对比中国新一代载人飞船卫生区优化前后设计方案的舒适性、可操作性和空间尺寸,验证了功能性空间优化设计方法的有效性和可靠性,为载人航天器舒适性与集成化设计提供了参考。

中心刚体-形状记忆合金层合功能梯度梁的动力学特性研究

文章对中心刚体-形状记忆合金层合功能梯度梁系统在平面内作大范围运动进行动力学特性研究。SMA层采用多项式的形状记忆合金的本构模型和假设的层合部分的功能梯度分布,在考虑横向变形引起纵向变形的非线性耦合量。采用假设模态法对SMA层合FGM梁系统进行离散,运用第二类Lagrange方程推导得到系统高次刚柔耦合模型,编写软件程序进行动力学仿真。研究了形状记忆合金层的在不同功能梯度下温度对动力学特性的影响以及不同温度下增加SMA层厚度对动力学特性的影响。研究结果表明温度和SMA层厚度对系统的动力学特性影响较大。

3D虚拟仿真技术在功能解剖学教学的应用

功能解剖学是一门形态学课程,侧重于研究人体某一局部的层次结构以及血管、神经、肌肉和器官之间的位置和毗邻关系。此课程是康复学专业非常重要的基础课程,但是功能解剖学内容庞杂、枯燥乏味、难懂难记,导致学生学习积极性不高、学习困难,影响教学效果。3D数字虚拟仿真系统具有可视化、三维化、虚拟化和交互等特点,联合这些虚拟仿真重建、虚拟可视化等软件教学,克服了传统医学教学的局限性,提高了课堂授课效率,提升了标本利用率,既可以激发学生学习的积极性、主动性,又受到了师生的认可,可促进功能解剖学的教学改革和发展。

基于运动特征参数提取的下颌骨功能运动解析与验证

人体下颌骨由于肿瘤、创伤、先天发育畸形等原因而施行整复手术后,下颌骨形态和关节形态必然会存在一定程度的改变,不仅会影响颌面部的形貌,还会对下颌运动模式造成改变。而下颌骨作为承载颌面部运动的刚体构件,其运动模式的改变可能导致开口度减小、前伸运动不对称等运动问题,严重者甚至会产生颞下颌关节弹响、强直等关节疾病,对语言、咀嚼等功能造成阻碍。目前下颌运动主要通过电子面弓等设备仪器进行采集分析,存在价格昂贵、操作复杂等问题。针对这一问题,利用曲率分析和微分几何原理,对基于电子计算机断层扫描(CT)图像重建的下颌骨三维模型关节窝进行曲率分析,获得功能运动的特征参数并构建运动矩阵;然后通过运动仿真、机器人夹持仿真下颌骨模拟运动实验和志愿者视觉采集进行对比实验验证。结果表明,基于曲率分析获得运动特征参数,并拟合下颌运动矩阵,其最大误差为0.45 mm,可以有效还原真实的下颌功能运动。研究结果为临床上经济便捷地诊治下颌运动疾病和颞下颌关节紊乱提供了理论基础。

高职新能源汽车检测与维修技术专业虚拟仿真实训基地的建设与实践研究

随着国家政策的支持,虚拟仿真技术发展成为大趋势,因此我校与企业共同建设新能源汽车检测与维修技术专业虚拟仿真实训基地,能够满足教、学、训、研、赛、展等多重功能,进一步拓展了校企合作深度。

评价文胸防震功能的运动假人关键技术研究

为了研制一款可进行文胸防震功能评价的运动假人,以避免测试过程中因真人个体差异造成的影响,从仿真模型和动力系统两方面进行关键技术研究。首先总结乳房形态和力学参数,其次综述仿真模型制备方法,然后分析躯干运动轨迹计算方法及动力系统设计方法,最后提出一套仿真模型和动力系统的设计方案。其中,仿真模型由内部支撑、外部包覆材料及仿真乳房组成,乳房用特殊配比的硅胶灌注;动力系统由运动平台、电动机和凸轮组成,根据躯干竖直方向运动轨迹参数方程设计凸轮轮廓。未来可探究仿真乳房的不同硅胶配比、计算躯干三维运动轨迹参数方程,并研发模拟快速运动的动力系统。

场景导向的雷达系统模型设计与仿真方法研究

由于雷达系统工作过程、接口交互目前主要采用文本的形式进行描述,导致了系统的整体验证过度依赖实物,因而带来了验证周期长、设计修正成本高等问题。针对研制过程中存在的问题,采用MBSE思想,开展了以雷达场景为导向的需求分析,并根据雷达系统功能成熟度、复杂度等特点,详细阐述了适用于不同雷达的功能分析方法,重点介绍了雷达系统与分系统的架构设计和三层仿真验证方法,将系统调试阶段的部分验证环节提前到系统设计初期,解决了过度依赖实物的痛点问题,对雷达系统新研制模式的应用具有积极的意义。