空间连杆机构中四面体法关于单元类别的判定法则

四面体法在解决实际问题时涉及到单元类别的判定问题。单元类别的判定有助于避免单元形成过程中矢量环方程处理的盲目性。本文就一般空间连杆机构中隐含单元的类别判定作了较深入的研究,给出了相应的判定法则。     

基于光顺准则的软组织模型切割

软组织模型的切割是虚拟手术中的一个重要组成部分,传统切割方法的重点在于用较短的时间将网格进行分裂,这样往往忽略了切割后网格单元的质量,为后续的变形计算埋下了隐患。本文提出了改进切割方法,按照切割交点与其周围四面体单元的拓扑关系,采用光顺性规则对切割交点和相邻单元进行调整,提高了网格的质量。基于肝脏四面体模型的切割结果表明,与传统的最少单元法相比,改进后的切割方法在满足虚拟手术实时性要求的同时,能够有效地提高切割后网格单元的质量。     

空间连杆机械中四面体法关于单元类别的判定法则

四面体法在解决实际问题时涉及到单元类别的判定问题。单元类别的判定有助于避免单元形成过程中矢量环方程处理的盲目性。本文就一船空间连杆机构中隐含单元的类别判定作了较深入的研究，给出了相应的判定法则。     

基于空间微四面体的异质材料零件建模方法

当前以均质材料为设计前提的大多数商用计算机辅助设计系统难以描述异质材料零件(Heterogeneous objects,HEO)的结构信息和材料信息,已有的HEO建模方法也基本上都缺少与通用的建模软件系统及快速成形设备的兼容性。基于此,以几何与材料信息基本映射关系为基础,提出一种基于常用数据格式——表面三角化数据(Stereo lithography,STL)以构建微四面体空间单元的HEO建模方法。通过建立实体、微四面体、STL面片、空间节点四者之间的对应关系,进行HEO实体模型的逐层分解,从而形成被离散化的微四面体空间单元网格节点,并赋予网格节点相应的材料信息,再根据单元网格节点的三维位置及材料值逐一计算各微四面体表面处的结构和材料分布,进而实现整个HEO边界曲面至内部的结构及材料设计,利用实例验证了该方法在复杂HEO设计方面的有效性。     

基于压缩索引的二阶四面体网格等值面抽取方法

基于二阶10节点四面体网格单元可视化过程中存在的等值面拓扑、三角等值面片结果的计算、存储及传输代价问题,提出了基于压缩索引的等值面抽取方法。为真实表现网格单元内部等值面片拓扑结构并克服其二义性,分析并简化了二阶10节点四面体单元等参插值函数,提出顶点、棱边、表面间的关系矩阵,分别在网格单元棱边、表面及体内计算提取可以表现等值面几何拓扑特征的等值点,设计了关键点匹配规则;结合三类插值点间的逻辑关系制定了令拓扑准确唯一的等值面片三角化及优化策略,设计了辅助三角化、图像优化及绘制过程的可分裂式三角面片压缩索引结构,提出了针对初始面片及优化后面片存储结构的分裂策略。试验结果证明,该方法可准确描述及确定二阶四面体网格单元内部等值面片的唯一拓扑结构,基于压缩索引结构的计算及优化分裂方法简捷有效,可适应不同的精度要求,大幅降低了计算与绘制传输中产生的代价。     

基于有限元仿真的单元参数对悬臂梁分析结果影响的研究

针对悬臂梁结构进行有限元仿真分析,并进行单元参数化研究。从仿真结果可以看出,有限单元的数量、类型及其密度都会对悬臂梁的分析结果产生影响。分析结果表明,悬臂梁的刚度主要受单元密度的参数控制的影响,而单元类型的变化对悬臂梁最大应力的影响比较明显,同时基于四面体单元建立的悬臂梁刚度明显高于六面体单元的悬臂梁,四面体单元的应力集中最大值也更小。参数化分析揭示了悬臂梁有限元分析单元建立的机理,可为后续悬臂梁的设计、优化提供理论帮助。     

基于边光滑有限元的声固耦合研究

在声固耦合的计算分析中,一般采用耦合的有限元或者耦合的有限元与边界元等数值方法来进行模拟。由于有限元系统偏硬,因而在使用有限元进行声学及声固耦合问题的模拟中,都会产生比较大的数值误差。为了降低声固耦合系统的刚度,降低有限元的计算误差,通过采用耦合的边光滑有限元法来对三维的声固耦合问题进行模拟。由于三角形网格和四面体对于任何复杂几何模型的离散适应性很强,因此在结构域中,将采用三角形来离散系统,而在声学域中,采用四面体来离散,并对结构域中三角形板单元以及流体域中的四面体单元都进行基于单元边的梯度光滑操作。通过数值算例的研究结果表明,光滑梯度操作能够适当降低有限元系统的刚度,使离散系统刚度更加接近连续系统的刚度,数值解更加接近真实解,从而为本方法的进一步应用打下基础。     

基于不可微问题优化的四面体网格光顺算法

提出一种基于不可微问题优化的四面体网格光顺算法。针对四面体网格光顺的最小最大约束优化问题,应用一类不可微优化问题的有效解法,提出与不可微目标函数等价的可微目标函数,进一步转化为无约束极小优化问题,进而调用现有的优化程序库进行网格优化。该算法实现了多点并发优化技术,能够有效地实现四面体网格的质量优化,特别是能够有效地解决非孤立劣质单元优化问题。算例表明,该算法计算效率高,且易于实现,能够优化得到较高质量的四面体网格。     

一种四面体形金属微型桁架结构制造方法研究

通过对四面体形金属微型桁架结构芯子现有制造方法的归纳总结和四面体形桁架结构的成形特点,提出了基于改进金属穿孔板弯曲成形法的多次弯曲成形法。说明了新方法的制造原理,并对多次弯曲成形法的过程进行了研究,分别以桁架毛坯在制造过程的3个成形阶段的结构模型为基础,初步设计了3次成形阶段所需的模具,并将模具与毛坯模型进行了预先装配。最后,根据该方法初步加工出桁架结构试件,验证制造方法的可行性。     

异质材料零件的集成设计与制造研究

异质材料零件的CAD与CAM研究的相互孤立使其难以形成有效的设计与制造体系。文中提出并研究了一种基于STL数据格式的异质材料零件设计与制造一体化方法。以异质材料零件的逐层分解、网格细化及均匀化为基础,逐步对微四面体空间单元网格节点、表面及其内部进行结构与材料的并行设计,之后对异质材料零件CAD模型进行切片分层,获得含有结构信息和色彩信息的系列彩色切片数据,并采用基于数字化微滴喷射技术的快速成型工艺较为系统地实现了异质材料零件的原型设计与制造。     

Minimal Realization of Linear Graph Models for Multi-physics Systems

An engineering system may consist of several different types of components,belonging to such physical"domains"as mechanical,electrical,fluid,and thermal.It is t...     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

Fifth International Summer School on Screw-Theory Based Methods in Robotics

正3-11 September,2014University of Bologna,Bologna,Italy www.summerscrews.org summerscrews2014.ing.unibo.it SUMMER 20SCREWS 14In 2014,our screw-theory school comes to the world's oldest university.In early September,Summer Screws'14 will gather six experts in the application of screw theory in robotics and up to 40 participants at the University of Bologna,Bologna,Italy.The school will teach attendees how to apply existing methods and empower them to develop new ones in their own research.The basic theoretical notions will be introduced in a rigorous manner,emphasizing examples,applications,and exercises.Scholarships are available.     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

INDUSTRIAL ENGINEERING AND VISUALISATION-A PRODUCT DEVELOPMENT PERSPECTIVE

Taking the actual project of teaching and researching process for example, the relationship between the industrial engineering and product development is discussed. And use the novel visualization technology to support the industrial engineering and product development. How to use the new computer modeling and simulating technologies to support the product development and industrial engineering, is introduced especially. The support includes both domestic products and industrial systems. The visualization and computer technologies take a very important role in some system or multi-direction modeling, those technologies mentioned above can help the industrial engineers study the effect of design on the whole life circle, including the producing steps. So the engineers can avoid making the wrong decision which may cause bad effects on the whole industrial engineering.     

Non-monotonic material contrast in scanning ion and scanning electron images

30 keV Ga⁺ focused ion beam induced secondary electron (iSE) imaging was used to determine the relative contrast between several materials. The iSE signal compared from C, Si, Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Mo, Ag, and W metal layers does not decrease with an increase in target atomic number Z₂, and shows a non-monotonic relationship between contrast and Z₂. The non-monotonic relationship is attributed to periodic fluctuations of the stopping power and sputter yield inherent to the ion–solid interactions. In addition, material contrast from electron-induced secondary electron (eSE) and backscattered electron (BSE) images using scanning electron microscopy (SEM) also shows non-monotonic contrast as a function of Z₂, following the periodic behavior of the stopping power for electron–solid interactions. A comparison of the iSE and eSE results shows similar relative contrast between the metal layers, and not complementary contrast as conventionally understood. These similarities in the contrast behavior can be attributed to similarities in the periodic and non-monotonic function defined by incident particle–solid interaction theory.