基于3D打印的可移植人体外耳支架关键技术研究*

耳廓缺损是临床常见疾病,使用患者自体肋软骨雕刻为耳支架并植入缺损耳皮下是目前的主要治疗方法。该方法对手术者提出很高的技术要求,雕刻的外耳支架无法精确还原患者耳廓形状,同时肋软骨的切除会对患者带来并发症。本文探索使用医用硅胶制作患者个体外耳支架的关键技术,使用CT和逆向建模技术得到对应患者个体的外耳数字模型,利用3D打印技术制造人体外耳支架模具,并使用医用硅胶MED 4735完成人体外耳支架的制作成型。动物实验验证了其生物相容性,证明了该方法的可行性。通过该技术制作的硅胶人体外耳支架可以高度模仿患者特定的耳廓形状,支架精度高,制造周期短,无生物排异,可为替代肋软骨雕刻人体外耳支架进行耳廓缺损治疗提供依据。     

高超声速飞行器边界层外缘参数仿真分析

以高超声速飞行器为研究对象,构建快速准确计算高超声速飞行器无黏边界层外缘参数的计算方法。拟合空气比热、比热比随温度变化曲线,建立空气属性温度划分准则。基于不同空气属性建立高超声速飞行器边界层外缘参数工程与数值计算模型,采用钝双锥模型,对比分析工程估算、无黏数值及有黏数值计算方法的计算结果。结果表明,0°攻角状态下,基于无黏流场的数值计算与工程估算和有黏数值计算的压强最大差值分别为1.19%和2.39%;10°攻角状态下,最大差值分别为5%和50%;从而证明所提出的无黏数值计算方法明显优于工程计算方法,为进一步快速准确计算高超声速飞行器气动热环境奠定了重要基础。     

E级超级计算机故障预测的数据采集方法

面向未来E级超级计算机,提出用于故障预测的数据采集框架,能够全面采集与计算结点故障相关的状态数据。采用自适应多层分组数据汇集方法,有效解决随着系统规模增长数据汇集过程开销过大的问题。在TH-1A超级计算机上的实现和测试表明,该数据采集框架具有开销小、扩展性好的优点,能够满足未来大规模系统故障预测数据采集的需求。     

电磁发射用分段供电六相圆筒式直线感应电动机数学模型

为研究新型分段供电六相圆筒式直线感应电动机的运行规律,针对其不对称运行的特点,采用磁动势理论推导了气隙中与空间位置无关的脉振磁场的电感矩阵表达式,通过将其引入abc坐标系下对称的电机数学模型,从而构建了描述六相圆筒式直线感应电机不对称的数学模型。在Simulink环境下,采用隐式梯形法构建了该不对称模型的系统仿真模型。最后,对样机进行了仿真分析和实验验证,仿真结果与实验数据吻合良好,验证了模型的正确性。     

基于体绘制的圆柱体构件缺陷三维重构方法

针对圆柱体构件内部缺陷问题,以超声检测技术为手段,采用体绘制三维重构技术,对构件内部缺陷进行三维重构。首先对圆柱体进行超声检测,并根据采集到的数据提取出其每一个截面的完整信息。然后进行B扫描成像,对成像图像像素点重组。最后利用体绘制技术对缺陷进行三维重构。结果证明,该方法重构出圆柱体构件中心孔、偏心孔缺陷效果良好,与实际构件相吻合,且大小误差在允许范围内。     

一种精确打击下桥梁毁伤视景仿真系统设计实现

目前,在桥梁毁伤仿真领域采用的数值仿真方法虽具有精确性高的优点,但是仿真过程不直观、形象,整体性不强。采用视景仿真技术进行精确打击下桥梁毁伤仿真,在保证精确性要求的基础上,利用Unity3D软件以三维画面的形式进行展示,仿真过程形象、直观、明了。给出的精确打击下桥梁毁伤视景仿真系统的设计方法,能够满足真实性和实时性的要求,利用Unity3D自带的物理引擎完成了桥梁模型的物理特性建模和爆炸仿真分析,通过全过程仿真,能够分析得出相应的毁伤结论,达到了预期效果。     

一种高速实时数据采集处理系统设计

针对目前高速数据采集中的实时性和同步性问题,提出了一种高速实时数据采集处理设计方案。根据上述方案进行了系统的硬件和软件设计,该系统以FPGA器件作为下位机控制核心,设计了时钟同步、数据采集、数据处理、数据缓存、数据通讯等功能模块;整个系统采用ARM微处理器作为上位机控制核心,基于嵌入式Linux 2.6内核进行软件编程,负责向FPGA发送设置参数和控制指令,同时对数据前端采样和处理数据进行存储、显示、统计等。经测试验证,该方案具有高速率、高精度、同步测量、实时处理、体积小、功耗低等优点。     

基于DDS的虚拟信号发生器LabVIEW程序设计

针对传统信号发生器存在的成本高、功能单一、电子线路复杂等缺点,设计了一种基于频率合成技术的虚拟任意信号发生器。通过动态链接库(DLL)与下位机设备DDS-3X25进行通信,基于"模块化"和事件结构的设计思想,用LabVIEW编程实现了基本波形、任意波形、噪声叠加、波形数据载入、波形数据量化转换和线性插值等程序模块。实验结果表明,该设计不仅能产生纯净和叠加噪声的正弦波、方波、三角波和锯齿波等基本波形,而且可以输出手绘的任意波形,验证了设计的有效性。     

基于统计加权的单传感器数据融合算法

单传感器数据融合是十分重要的实际问题。为了提高数据处理的敏感性和精度,在研究基于关系矩阵的数据融合方法的基础上,提出了基于统计加权的数据融合方法,并对两种方法进行了对比分析。实例仿真表明,基于统计加权的数据融合方法优于基于关系矩阵的数据融合方法,该方法能减小无效测量值的范围,并且对测量值的变化更敏感。     

考虑外场差异的步进加速寿命数据可靠性评估方法

针对寿命服从双参数Weibull分布的机电产品,进行单应力、定时转换的步进加速寿命试验,研究加速寿命试验数据下的可靠性评估问题。考虑到外场多应力环境与实验室单一应力环境之间的差异性,构建基于修正系数的分布参数计算模型;开展步进加速寿命试验过程的统计分析,建立各应力下的累计分布函数关系;构建极大似然函数,运用数值迭代法,求解未知参数估计;结合某型机电产品进行仿真方案设计,采用Monte Carlo仿真方法产生样本数据,通过对比分析说明所提出的模型评估精度更高。