手术仿真中基于质点-弹簧模型的人体组织变形仿真

采用质点一弹簧建模方法提出了人体软组织面模型和体模型系统、程式化的计算模型建立方法。将连续的软组织离散为由弹簧偶尼器及与其连接的质点构成的离散系统，用邻接表来表示离散系统的拓扑结构，即弹簧一质点间的邻接关系，依据该信息，可自动建立方程并计算与每个质点连接的弹簧、阻尼器对质点的粘弹性力的贡献，然后采用4阶Runge-Kutta方法对得到的微分方程组进行数值积分。通过小肠模型(面模型)和规则块状软组织模型(体模型)2个实例介绍了采用所提出的方法实施软组织变形仿真的过程。     

基于质点-弹簧模型的三维服装模拟

为了实现服装的三维悬垂效果动画模拟,使用质点-弹簧模型对衣片进行三角网格划分,生成质点和弹簧,在力的作用下,衣片产生变形;同时采用基于雅可比迭代法的隐式积分方法高效求解了织物的运动方程,不断显示服装的悬垂动画,并用纹理映射模拟织物的真实效果.该方法求解效率较高,模拟效果比较真实.     

弹簧质点模型用于经编贾卡织物仿真

随着仿真技术在纺织行业的不断发展,人们对仿真的要求越来越高。而一般贾卡针织物的仿真都是采用直线拼接来模拟织物的弯曲结构,忽略了由于组织相互作用而产生的形变,降低了仿真效果的真实感。为了使花型设计的仿真程度得到进一步提升,本文主要分析了经编CAD中的贾卡织物仿真模块在模拟织物应力形变效果时需考虑的因素,介绍了弹簧质点模型及其用于经编贾卡织物仿真的适用性。     

基于弹簧-质点系统的薄膜结构曲面展开算法

将用三角形描述的空间膜片映射到初始二维膜片上，并使初始二维膜片与被展空间膜片在参
数域与空间域具有相同的拓扑结构。描述空间膜片的三角形与描述平面膜片的三角形的边长存在差异，采
用单元节点力代替此差异，节点质量由节点周围的膜单元面积确定，得到了描述系统运动的拉格朗日方程
。在求解方程时，每个时间段迭代初始速度置为零，计算过程中节点匀速运动，从而有效地避免了振幅过
大和发散问题，收敛速度明显加快。平面膜片的局部精度通过弹簧弹性变形系数予以控制，能够满足膜片
边界要求。该曲面展开方法具有精度高、计算速度快和易收敛的特点。     

一种基于质点弹簧模型的牙龈软组织形变仿真算法

在虚拟手术系统中,软组织形变仿真的好坏会直接影响其仿真的真实感。本文以口腔手术涉及的牙龈软组织为对象,应用质点弹簧模型建立其物理模型,提出一种适用于虚拟手术中牙龈形变仿真的中点平均算法。融合了中点法和平均法的优点,采用中点法对速度进行迭代求解,采用平均法对位移进行求解,能够有效减小误差及受步长的影响。通过与多种欧拉算法对比,进一步验证了中点平均算法求解精度更高、受步长的影响更小的优点。     

波形弹簧的非线性计算模型

应用Ｒｉｔｚ法导出了波形弹簧载荷变形有之间的非线性关系，在推导过程中同时考虑到弹簧向曲率、波形曲率和附加变弯曲的影响，经过实验验证在弹簧正常工作范围内本计算模型可靠。     

质点弹簧水面与Metaball结合的雨场景渲染算法

为解决雨场景细节展现不真实和不完善问题,提出一种Metaball技术与质点弹簧水面结合的算法模拟雨滴撞击水面的效果。首先,以粒子系统结合基于图像的绘制方法建立雨滴模型,以质点弹簧建立任意形状的水面模型;其次,采用质点弹簧水面结合Metaball技术模拟雨滴撞击水面起泡的过程;再次,采用粒子系统和逐渐淡化融合的方法表现了水花的产生和消失;最后,使用Cg语言实现了水面和泡泡的反射和折射效果,完成场景渲染。实验结果表明,所提出的方法能够快速且比较真实表现雨滴撞击水面的效果。     

钢板弹簧动态力建模

为在汽车动态仿真中建立精确的板簧悬架模型,进行了钢板弹簧的变形-动态力试验,分析加载频率及幅值对动态力的影响。将钢板弹簧动态力分解为静态弹力及动态干摩擦力,由此建立基于力控阻尼器干摩擦的一般钢板弹簧动态力模型。通过处理动态加载钢板弹簧动态力试验数据,对比分析本文模型与HSRI模型的表达精度。研究一般模型中动态参数与变形历程的关系,提出汽车动态仿真用钢板弹簧动态力模型并辨识了模型参数。研究表明:本文模型可精确描述钢板弹簧动态力特性,独立表达的钢板弹簧干摩擦模型也可方便地用于整车多体建模。     

基于弹簧-滑块模型的平纹织物几何结构模拟研究

基于力学原理研究了平纹织物几何结构的计算方案,并对该平纹结构进行三维模拟显示.根据平纹织物的交织规律和纱线材料及加载张力,提出了串联的滑块-弹簧模型,进而从力学的角度分析纱线的运动趋势、变形情况.不断进行力学公式的迭代计算,得到机上平纹织物稳定状态下的几何结构.利用B样条曲线曲面造型技术,构建截面形态变化的立体纱线模型以探索纱线截面的变化规律,并模拟显示平纹织物的几何结构.     

山区流域月蒸发力计算模型

针对目前利用气温及降水因素建立山区流域月蒸发力计算模型存在的问题，引入时间、气温及降水因子，提出了一种具有较好拟合精度的月蒸发力预测模型，并通过实例进行了残差平方和、标准剩余差及NSE比较，获得了较好的实际效果。     

弹簧的等效质量研究

对非理想弹簧的等效质量展开了初步研究并得出一些重要结果,非理想弹簧的mef=m3/;非理想、非线性弹簧的mef=m/3-m/2;串联弹簧的mef=[a^2m1 (a^2 a 1)m2]/3.     

基于固有频率的振动系统增容问题

提出了振动系统的增容问题：增加现有振动系统的容量，且使之具有预先给定的固有频率，讨论了两和睦 产容方式，得到了解存在的充分必要条件，且给出了数值算法和算例。     

吴方法在平面二簧系统静力逆分析中的应用

采用吴方法解决了平面二簧系统的静力逆分析问题,得到了一个一元６次平衡位置方程,并编制了相应的求余软件。经验证所得结果无增无漏,从而为求解其它机构学难题提供了一个新途径。     

简析新民俗之央视春晚的大众审美心理

中央电视台春节联欢晚会是除夕夜全国人民期待的一道大餐,何以央视春晚在中国人民最重大的节日可以纵横三十年?她掌握了观众的哪些"软肋"让全国的观众沉醉三十依旧?从观众审美心理的传统方面和现代视角出发,探究央视春晚与中华民族传统心理需求的满足、与现代观众审美心理需求的满足的契合度,探求春晚的不衰魅力。     

弹簧等效质量系数的不确定度研究

讨论“弹簧振子的研究”实验中弹簧等效质量不确定度计算存在的一些问题。     

三明治结构的特异材料板间相对Casimir力的研究

微型机械的尺寸缩小至微纳米范围使得Casimir效应对微纳米系统的影响不容忽视。基于Lifshiftz理论,着手研究了三明治结构的特异材料板间的相对Casimir力,即考虑在有无色散情况下三明治结构的特异材料板间Casimir力的比值。研究分析了影响相对Casimir力的因素,包括金属板的间距、特异材料板厚度以及特异材料的填充因子等,还引入了Casimir力的幅度问题,一并来调控Casimir力,应用于工业生产。     

考虑步行力随机性的单人步行力模型

傅里叶级数形式的步行力模型是最为常用的单人步行力模型,但是该模型忽略了人实际行走过程中的随机性,往往导致较为保守的计算结果;(Z)ivanovic提出的时域随机性模型过于繁琐,不便于应用.本文在(Z)ivanovic模型的基础上,提出了一个较为简单的单人步行力模型,该模型既能反映实际步行力的非周期性、又可以直接用于时程分析.通过现场试验,对该模型进行了验证.     

弹簧床垫的力学模型

对弹簧床垫在垂直载荷作用下的变形进行了测量，提出了描述床垫力学行为的模型，进一步的验证结果表明，实测挠度与利用所建模型计算的理论值很接近，证明该模型是一个简便而又适用的模型。     

整体提升脚手架内力计算

由于建筑物的形状不同，在建筑施工过程中所用的整体提升脚手架的布置也就不同，从而造成了整体提升脚手架在实际运用中内力的差异。基于这种原因，本文通过对整体提升脚手架设计方法的研究，建立了三跨连续梁的力学模型，分析了其受力特性，对脚手架在实际布置的最恶劣工程中所受到的各种载荷进行分析，从而得到了整体提升脚手架内力的一般求解方法。把上述方法求解出的各种载荷下的内力进行组合，即可用于验证脚手架的安全性。本文所述方法在脚手架设计时具有通用性。     

平面载流线圈在匀强磁场中所受的磁力矩

平面载流线圈在匀强磁场中所受到的磁力矩是电磁学和电动力学中重要问题之一 ,其数学表达式多数是以载流矩形线圈放在均匀磁场中而且转轴和磁力线垂直为特例推导出来的 ,推导过程和结论均有一定局限性。通过安培定律和力矩的定义式以及斯托克斯定理推导出任意形状载流线圈在匀强磁场中处在不同方位时 ,分别对质心参考点和质心轴以及固定转轴的磁力矩的数学表达式。推导方法不仅准确 ,而且从推导过程中可以看出其数学表达式适用于计算任意形状的平面载流线圈在匀强磁场中所受到的磁力矩 ,具有更普遍的意义