面向学习者动机的虚拟仿真实验课程开发研究

学习动机是激发和维持学生学习的根本动力,面向学习者动机进行课程开发与设计,是虚拟仿真实验课程建设的基本要求。基于学习者动机理论与ARCS模型,着眼于满足学习者“注意A、关联R、信心C、满意S”的学习需求,重点围绕学习问题创设、问题情境构设、过程优化设计、评价体系建立四个方面的核心问题,探索形成面向学习者动机的虚拟仿真实验课程开发策略,可为高校开发适于学习者自主学习、探究学习的虚拟仿真实验课程及资源体系提供参考。

不同臀高女西裤后裆弧线结构优化及验证

女西裤后裆弧线结构是功能性与美观性的重要体现。针对当代成衣生产中公式化制衣导致不同臀高女性西裤选择困难、服装穿着不合体的现象,从女西裤后裆弧线入手,首先对影响后裆弧线的结构因素进行分析,在标准臀高女西裤结构样板的基础上提出针对高、低臀体的西裤结构优化方案;通过三维虚拟仿真技术,建立模拟样衣,以CLO3D的压力系统验证女西裤结构优化方案的合理性,使成形的女西裤后裆结构贴合不同臀高的穿着需求,为今后女西裤后裆结构优化提供参考。

爆炸荷载下反向弧形裂纹扩展规律的实验研究

为了研究爆炸荷载作用下预制反向弧形裂纹的动态断裂特性,采用数字激光动态焦散线实像-虚像综合实验系统分析爆炸应力波作用下和斜入射爆生运动裂纹作用下预制弧形裂纹尖端实像和虚像焦散斑变化特征、预制弧形裂纹尖端应力强度因子变化特征以及爆生裂纹与翼裂纹运动扩展特征。结果表明:通过实像光路和虚像光路可以定量分析裂纹尖端拉剪应力和压剪应力的动态变化过程,从而获得爆炸荷载与预制弧形裂纹作用的全过程;爆生主、次裂纹能量具有大小之分,且其动态应力强度因子变化趋势具有一致性;定向爆生运动裂纹与预制弧形裂纹贯通位置是造成预制弧形裂纹上下端点应力强度因子差异性的主要原因。

动作捕捉系统在三维角色动作设计教学中的应用

研究构建创新教学模型,旨在解决三维角色动作设计课程教学效率低、学生难理解的问题。基于ARCS模型,提出激发动机策略,改进教学设计要点,将Rokoko动作捕捉系统应用于创新教学。运用改良后的CIS量表,验证创新教学模型应用成效。运用Wilcoxon符号秩检验分析,结果显示,渐近显著性(双尾)均小于0.05,两种教学方式存在显著差异,且创新教学中位数得分高于传统教学。

氮氩直流电弧等离子体射流特性实验研究

基于自主研发的等离子体射流性能监测系统,文中通过实验研究了氮氩直流电弧等离子体射流特性:利用基于LabVIEW虚拟仪器技术的监测系统研究了不同氮氩混合比例下直流电弧等离子体射流的弧压、热效率及热焓值特性;利用CCD图像采集与MATLAB图像处理融合技术研究了不同氮氩混合比例下直流电弧等离子体射流长度特性;提出通过钨棒熔断时间表征等离子体射流相对温度的方法,并研究了不同氮氩混合比例下直流电弧等离子体射流在离喷出口5mm处的相对温度变化规律。实验结果表明:氮氩混合比例会对直流电弧等离子体射流特性产生明显影响,具体为直流电弧等离子体的弧压、热效率、热焓值、射流长度、喷口射流温度均随着氮气所占氮氩混合比例的增加呈现出先急剧增加后以某一恒定速率缓慢增加的现象。

考虑集结时间的中欧班列直达与中转运输优化模型

为缩短中欧班列全程运行时间,促进其高质量发展,构造考虑集结时间的中欧班列直达与中转运输优化模型。根据实际中的直达、中转2种中欧班列运输组织方式,提出用虚拟弧表示集结过程的广义服务网络构建方法;基于广义服务网络,考虑不同中转方案对各中转节点集结时间的影响,得到以各货源点发出中欧班列集装箱总耗时最短为目标,以网络流量守恒和集结弧、运输弧能力为约束条件的优化模型;针对模型因决策变量出现在分母的复杂非线性项而难以求解的问题,提出先插入切线近似逼近曲线、再构造等效代换不等式组的“两步走”线性化处理方法;通过小型模拟算例验证模型的有效性。结果表明:对于4个运量相对较小的货源点,与全部直接开行直达中欧班列的全直达方案相比,优化方案中各点始发的中欧班列集装箱总耗时减少42.8 TEU·d,因而该优化模型是可行且有效的。

铁路网检衡车组作业站点序列优化模型及算法

为合理确定检衡车组进行检定作业时的运行径路,提高检衡车组的运用效率,基于运筹学中单旅行商问题(TSP)的求解思路,以检衡车组在所负责子区域路网内的广义走行时间最小化为优化目标函数,首先构建单组检衡车作业站点序列优化模型,并设计基于改进粒子群算法的模型求解方法;在此基础上,结合多组检衡车担当同一路网内作业站点轨道衡和超偏载检测装置检定作业的实际路情,建立多组检衡车作业站点序列优化模型,将多组检衡车的运行径路优化类比为多旅行商问题(MTSP),通过设置虚拟弧费用将其转化为TSP问题,从而实现多组检衡车作业站点序列优化模型的求解。以哈尔滨铁路局管内路网的检衡车组作业站点序列优化为例,验证了模型和算法的有效性。

基于圆锥直纹面刀具姿态控制的曲线插补算法

为提高参数曲线与圆锥直纹面相结合类复杂零件的加工精度,提出一种基于圆锥直纹面刀具姿态控制的曲线插补算法。在该算法中,根据给定圆锥直纹面信息确定圆锥直纹面刀具姿态曲线,实现对刀具姿态的控制;建立虚拟圆弧,将参数曲线与圆锥直纹面刀具姿态曲线间的重参数化问题转化为简单的求解向量夹角问题,从而避免产生多重拟合误差。此外,给出了适用于该插补算法的数控加工程序编程格式。实例验证及分析表明,所提算法能够控制加工中刀具姿态始终在所要求的圆锥直纹面上,并且可在缩短代码段数目的基础上,有效降低运算量和加工误差。

CO_2焊电参数与熔滴过渡图像同步采集分析系统

基于LabVIEW,采用高速摄像机和多路传感数据采集系统,开发了一套CO2焊短路过渡过程电参数波形与熔滴过渡图像采集分析系统.通过软件延时弥补电参数采集系统与图像采集系统的启动延迟时间差,实现了同步采集.系统可对采集到的电参数进行处理,得出反映熔滴过渡状态和稳定性的特征参量.通过焊接试验,实时采集不同焊接条件下电参数及熔滴过渡图像,对电参数与短路过渡过程的相关性进行了分析.

讨论和分析近期低压电器的若干新技术

分析和讨论了近期低压电器的若干新技术,如断路器单断点与双断点分断技术及其系列结构方案比较、永磁接触器与智能操作结合更加节能、根据电弧测试与气吹机理设计新型灭弧室、虚拟样机的应用提高了断路器分断能力。这些新技术有助于低压电器的技术创新。

铁路集装箱客车化开行停站方案与箱位预分综合优化模型研究

近年来,业内提出了货物运输客运化的运输组织模式思想,通过使用旅客列车的按图行车模式提高货运时效性,增强铁路货运产品市场竞争力。在集装箱班列客车化开行的情况下,停站和箱位预分方案是否合理直接关系到列车的满载率和收益。因此,以列车收益最大化为目标,构建集装箱班列客车化开行停站方案与箱位预分综合优化模型,提出列车沿途停站和各站的箱位预分方案。在建模过程中,通过引入虚拟弧和虚拟点构造停站方案决策变量,进而基于包含虚拟弧和虚拟点的广义网络构造目标函数和约束条件。针对模型中存在阶跃函数的问题,通过引入差异化惩罚参数和辅助变量,采用构造辅助约束条件的手段将模型转化为线性模型。最后通过算例验证了模型的可行性和求解效果。

变压器三相涌流波形特征分析及判别方法研究

在揭示变压器励磁涌流两大波形特征的基础上,充分利用波形特征,提出一种利用波形特征区分变压器励磁涌流和内部故障电流的方法,该方法基于涌流波形呈现出尖顶波的凹弧特征,而故障电流基本保持正弦波形特征,在半波周期内找到采样值的极值点及频率,构造出与之对应的虚拟正弦波形,通过判断合闸电流与构造波形在半波周期内的相似程度来区分励磁涌流和故障电流。仿真结果表明,该方法能够有效、快速切除变压器内部故障,并且不受电流非周期分量的影响。

中性点经消弧线圈接地系统虚幻接地故障分析

消弧线圈自动调谐装置参数设置不合格,有可能引起三相对地电压不对称的虚幻接地故障。分析了10kV系统虚幻接地故障的原因以及消弧线圈自动调谐装置参数的配合情况,根据消弧线圈自动调谐装置参数配合实例计算结果,提出了解决10kV系统虚幻接地故障的措施,并介绍了解决措施的现场实施效果。

虚拟仪器在CO_2弧焊品质分析中的应用

弧焊品质反映了焊机的性能和操作过程的稳定程度,是决定焊件质量的关键。由于弧焊过程的复杂性,弧焊品质分析面临许多困难,是目前焊接界的一个研究热点。根据虚拟仪器的思想和特点,初步建立了基于虚拟仪器的弧焊品质分析系统,并在DSP控制的NBMD500焊机上进行实验,取得了良好的效果。

视景仿真固定路径浏览速度实时控制实现

在视景仿真系统中,利用三次样条曲线实现固定路径浏览中速度实时控制。通过Simpson法计算两点之间曲线弧长,二分法迭代得到观察者每一帧时所处的视点和视角。为达到虚拟环境中的实时性要求,提出了保存观察者当前帧所处视点和设定适当的迭代精度,从而降低得到下一帧观察者视点和视角所需的计算量,实现观察者运行速度的实时性控制。该方法在实际仿真中取得了较好的效果,并已成功应用于某城市轨道交通视景系统中。

一种可选择最佳带宽的多路路由算法

实现服务质量保证,在多用户、多请求接入的网络中都是采取为相应请求预留资源的方式,而多请求预留资源使得网络局部出现资源碎块.单路路由算法不能利用这些资源接入用户请求.为提高网络的资源利用率,采用多路路由方法,在单一通路不能满足连接请求要求时,寻找多条能联合满足要求的一组虚拟不相交并路,并预留资源共同满足用户的服务质量要求.为验证算法的有效性,在ns2模拟器上实现了所提出的算法,并与其他算法进行了性能比较.实验结果表明,提出的算法能很好地适应网络运行状况.在网络轻负载情况下,通信开销小.在网络重负载情况下,使用并行多路增加连接请求的接通率.将此算法应用于支持服务质量保证的多媒体数据网,能充分利用有限的网络资源。

VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型的研究

气体绝缘变电站(GIS)中快速暂态过电压(VFTO)严重影响相关设备的安全运行和绝缘强度设计,在仿真计算中,用合理的电弧模型得到较为准确的VFTO波形就显得尤为重要。本文提出虚拟电感电弧模型,结合某1 000kV GIS变电站,通过与其他电弧模型对比,对GIS内部关键设备处的VFTO做了详细的研究,并研究了仿真步长对VFTO的影响。结果表明,虚拟电感模型是考虑弧道电感特性的电弧电阻模型的继续,相比于时变电阻模型和定值电阻电弧模型,考虑了弧道电感特性,并且解决了考虑弧道电感特性的电弧电阻模型中动态电感难以搭建并且影响系统稳定性的问题,在VFTO的研究中,适合在考虑电弧电感特性时使用。

多电弧焊接过程监测教学实验平台设计

该文基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,该文自主研制了一种多电弧焊接过程参数监测教学实验平台。该平台的硬件装置包含触控显示主控模块、数据采集滤波模块、特征参数传感模块和高频高压信号隔离模块等构成,软件系统分别针对单丝熔化极气体保护焊、双丝熔化极电弧焊、钨极氩弧焊和等离子弧焊焊接过程,开发了各自的焊接电流、电弧电压和熔敷金属温度等参数检测记录与分析模块。该实验平台已经用于开具了多项创新实验项目,教学实践表明,该平台具有良好的人机界面和智能评价特性。教学平台的应用和创新实验项目的实施,有效提升了学生对现代科学知识的应用与创新实践能力,为新工科创新人才的培养提供了支撑。

基于虚拟样机的钢拱架安装机构的设计与仿真分析

介绍了钢拱架安装机构的工作原理,在CATIA下建立安装机构的三维模型进行了虚拟装配,通过MSC SimDesigner插件添加约束和驱动,导入到ADAMS下获得安装机构的虚拟样机模型,在ADAMS下进行了运动学和动力学的仿真分析,得出了安装臂的工作范围和各个驱动力的大小以及关键部件的受力,为有限元分析和液压系统设计提供理论依据。

利用电弧动态数学模型的低压断路器开断过程仿真分析

低压断路器开断过程仿真的关键内容是如何建立开断过程的电弧数学模型,并将其与其它开断过程的物理现象相耦合。通过对虚拟样机软件ADAMS进行二次开发,将电弧动态数学模型应用到低压断路器的开断过程仿真,并结合有限元软件ANSYS,建立了耦合复杂机械运动﹑电路﹑磁场和电弧数学模型的低压断路器开断过程仿真模型。通过将建立的仿真模型应用到一带双向斥开触头系统的塑壳断路器,研究了静触头压力大小对该塑壳断路器开断性能的影响。实验结果表明,利用所提出的仿真模型研究低压断路器的开断过程是可行的。