手术仿真中基于质点—弹簧模型的人体组织变形仿真 被引量：10

1

作者 潘振宽 高波 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2003年第3期9-14,共6页

采用质点—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/阻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—质点间的邻接关系,依据该信息... 采用质点—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/阻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—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。 展开更多

关键词 虚拟手术仿真 质点-弹簧模型 人体组织 变形仿真 面模型 体模型 拓扑结构 动力学

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双通道力/触觉交互的虚拟肺手术仿真系统 被引量：14

2

作者 张小瑞 孙伟 +1 位作者 宋爱国 李佳璐 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期421-428,共8页

如何设计出交互性好、逼真、高实时性的虚拟手术仿真系统是当前虚拟手术领域研究的热点,以一种新颖的基于物理意义的层状菱形链连接模型为基础,利用SenAble Technologies公司生产的PHANTOM OMNI交互设备,搭建了支撑双通道力/触觉交互的... 如何设计出交互性好、逼真、高实时性的虚拟手术仿真系统是当前虚拟手术领域研究的热点,以一种新颖的基于物理意义的层状菱形链连接模型为基础,利用SenAble Technologies公司生产的PHANTOM OMNI交互设备,搭建了支撑双通道力/触觉交互的虚拟肺手术仿真系统。通过虚拟双手对正常肺组织与肺硬块在多点交互下的按压、拉拽等变形仿真,分析了该系统的应用情况和性能指标。实验结果表明,将该模型应用于虚拟手术研究中,系统能动态实时逼真地模拟软组织的变形过程,反馈的力/触觉信息真实稳定,为虚拟手术仿真的实用化探索出一条可行的道路。 展开更多

关键词 人机交互 虚拟现实 变形仿真 力/触觉模型

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织物仿真三维模型的建立方法 被引量：5

3

作者 高成英 刘宁 罗笑南 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期111-113,共3页

织物变形仿真是近年来计算机图形学的研究热点。对当前较为流行的仿真模型的建立方法分别从几何的、物理的和混合的 3个方面进行了综述 ,并在最后对 3种技术的优缺点进行了评价。

关键词 三维模型 织物仿真模型 有限元 隐式积分 计算机图形学 变形仿真 纺织学 几何 物理

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基于精确Cosserat模型的柔性线缆物理特性建模与变形仿真技术 被引量：8

4

作者 王发麟 廖文和 +1 位作者 郭宇 王晓飞 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期1343-1355,共13页

复杂机电产品中柔性线缆敷设时空间位姿和形态易发生变化,从而导致线缆在敷设过程中线缆取样信息不准确,严重影响线缆敷设效率.为此,提出一种基于精确Cosserat模型的柔性线缆物理特性建模与变形仿真方法.该方法针对线缆大变形特性,先建... 复杂机电产品中柔性线缆敷设时空间位姿和形态易发生变化,从而导致线缆在敷设过程中线缆取样信息不准确,严重影响线缆敷设效率.为此,提出一种基于精确Cosserat模型的柔性线缆物理特性建模与变形仿真方法.该方法针对线缆大变形特性,先建立线缆活动标架和线缆参数化模型,并分析线缆的空间演化过程;其次对线缆空间位姿和形态进行描述,综合考虑线缆的几何特性和物理特性建立了基于精确Cosserat模型的线缆物理特性模型,构建出柔性线缆的动力学平衡方程;最后对模型进行数值积分求解,模拟线缆在敷设过程中的变形过程.文中设计并开发了相应的柔性线缆布局仿真原型系统,并通过实例对文中方法进行了验证. 展开更多

关键词 柔性线缆 物理特性建模 变形仿真 精确Cosserat模型 数值计算

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构架环形多道焊变形仿真与焊序选优 被引量：7

5

作者 傅利斌 杨鑫华 任瑞铭 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期29-32,114,共4页

基于对焊接变形的产生机理分析,利用实体-壳单元混合模型,建立了转向架构架横梁组对环形多道焊变形仿真的有限元模型,以有效降低计算规模,并利用壳单元实现模型中实体与壳单元的连接.结合试验研究,利用3D双椭球模型,实现了焊接热源的校... 基于对焊接变形的产生机理分析,利用实体-壳单元混合模型,建立了转向架构架横梁组对环形多道焊变形仿真的有限元模型,以有效降低计算规模,并利用壳单元实现模型中实体与壳单元的连接.结合试验研究,利用3D双椭球模型,实现了焊接热源的校核,并通过提取和简化各层的平均热循环曲线,实现热源加载,以提高计算效率.在此基础上,对横梁组对环形多道焊不同焊接顺序下的变形进行计算,实现了面向变形控制的焊接顺序的选优.结果表明,采用的多道焊变形仿真建模与计算方法是可行的,能够满足工程仿真需求. 展开更多

关键词 环形多道焊 变形仿真 焊序选优

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触觉可视化技术中柔性物体变形模型研究 被引量：6

6

作者 蔡伟 况迎辉 《计算机技术与发展》 2010年第3期20-23,共4页

触觉可视化技术的出现开辟了虚拟现实技术新的应用前景,柔性物体变形技术成为其中的研究热点。论文对触觉可视化技术中柔性物体变形技术进行深入研究,系统地讨论了基于几何的力变形模型与基于物理意义力变形模型,分析了相关模型的基本... 触觉可视化技术的出现开辟了虚拟现实技术新的应用前景,柔性物体变形技术成为其中的研究热点。论文对触觉可视化技术中柔性物体变形技术进行深入研究,系统地讨论了基于几何的力变形模型与基于物理意义力变形模型,分析了相关模型的基本思想和优缺点,对这些建模方法的性能进行了细致的比较。结果表明随着硬件技术的不断发展,基于物理意义的有限元模型将会得到越来越多的应用。最后对柔性物体物理形变建模的未来发展趋势做了探讨。 展开更多

关键词 虚拟现实 物体建模 变形仿真

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激光选区熔化非实体支撑薄壁曲面特征变形规律研究

7

作者 段现银 胡祖江 +2 位作者 邓犇 林志雄 龙涛 《粉末冶金工业》 CAS 北大核心 2024年第1期17-29,共13页

激光选区熔化(SLM)成形工艺正越来越广泛应用于航空航天装备复杂构件制造,该类零件具有众多薄壁类曲面特征,成形制造中残余应力较大、曲面特征变形问题突出,严重制约增材制造薄壁曲面构件的成形精度和质量。针对非实体支撑薄壁曲面特征... 激光选区熔化(SLM)成形工艺正越来越广泛应用于航空航天装备复杂构件制造,该类零件具有众多薄壁类曲面特征,成形制造中残余应力较大、曲面特征变形问题突出,严重制约增材制造薄壁曲面构件的成形精度和质量。针对非实体支撑薄壁曲面特征激光选区熔化成形,通过模拟仿真研究了非实体支撑的工艺参数和几何特征对支撑连接情况的影响,基于此分析了非实体支撑下曲面特征的残余应力分布与变形规律。采用热弹塑性法对不同支撑成形激光功率和支撑结构下非实体支撑连接情况进行模拟仿真,以连接效果为目标优选支撑参数。应用优选支撑参数,基于固有应变模型对不同壁厚和成形高度的薄壁曲面特征的残余应力和变形分布进行模拟仿真、实验验证与讨论分析。结果表明,优选非实体支撑的薄壁曲面零件的局部变形得到明显改善,薄壁曲面零件残余应力分布主要受零件的Z向正应力影响,且随零件厚度增加而增加。 展开更多

关键词 激光选区熔化 变形仿真 非实体支撑 薄壁曲面 残余应力

原文传递

腹腔镜手术中软组织按压仿真 被引量：5

8

作者 张小瑞 段佳骊 +2 位作者 孙伟 朱利丰 宋爱国 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2018年第7期21-28,共8页

精确可靠的软组织变形模型对虚拟手术至关重要,针对现有模型的不足,提出了一种等节距圆锥形螺旋弹簧模型,模拟对腹腔镜手术中软组织的按压。该模型吸收了弹簧-质点模型计算快速的优点,通过变形截止层控制变形范围,提升模型的稳定性和精... 精确可靠的软组织变形模型对虚拟手术至关重要,针对现有模型的不足,提出了一种等节距圆锥形螺旋弹簧模型,模拟对腹腔镜手术中软组织的按压。该模型吸收了弹簧-质点模型计算快速的优点,通过变形截止层控制变形范围,提升模型的稳定性和精确度。为验证模型各方面性能,首先分别与有限元模型和真实软组织对比变形效果,然后记录力反馈输出与变形响应时间并与弹簧-质点模型比较,最后邀请受试者评分。实验结果表明,模型变形精度高,变形与力反馈输出响应时间均在20ms以下,且普遍低于弹簧-质点模型响应时间。在评分实验中本模型所模拟的3种软组织各指标均分分别为9.2、9.0和9.0,普遍高于其他模型均分。 展开更多

关键词 虚拟手术 软组织建模 力触觉反馈 变形仿真 腹腔镜手术

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虚拟软组织针刺与力觉交互 被引量：5

9

作者 高瞻 潘飞 +2 位作者 王杰华 潘海燕 蒋峥峥 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2453-2459,共7页

对人体软组织进行针刺/穿刺是临床医学普遍使用的诊疗手段,对医者的操作水平要求较高,因此亟需逼真、有效的训练模式。解决方案之一是采用虚拟现实技术来提供针刺训练。针刺过程中软组织的变形仿真和穿刺针与软组织互相作用导致的力觉交... 对人体软组织进行针刺/穿刺是临床医学普遍使用的诊疗手段,对医者的操作水平要求较高,因此亟需逼真、有效的训练模式。解决方案之一是采用虚拟现实技术来提供针刺训练。针刺过程中软组织的变形仿真和穿刺针与软组织互相作用导致的力觉交互,是实现虚拟针刺训练平台的关键问题。为了解决此难题,我们研究了针刺过程的力学模型,采用线性有限元模型实现了软组织的变形仿真,基于线性插值来计算摩擦力,构建了穿刺针和软组织的粘滑运动模型,较好的反映了软组织针刺过程中的物理现象和特性,并实现了软组织针刺的力觉交互。实验结果表明,仿真过程和力觉交互能够较为真实地体现软组织针刺过程。 展开更多

关键词 虚拟现实 软组织 针刺 力觉交互 变形仿真

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基于数字孪生的雷达天线测量调控系统设计

10

作者 程五四 陈帝江 +1 位作者 张祥祥 李赞澄 《无线互联科技》 2023年第7期78-80,共3页

文章针对基于数字孪生的雷达天线阵面测量调控需求,开发出集测量、分析、调控于一体的数字孪生系统,完成通用系统框架设计开发、系统交互逻辑设计开发、集成模块接口设计开发、数字孪生模型数据库构建、系统集成联调测试等工作,实现天... 文章针对基于数字孪生的雷达天线阵面测量调控需求,开发出集测量、分析、调控于一体的数字孪生系统,完成通用系统框架设计开发、系统交互逻辑设计开发、集成模块接口设计开发、数字孪生模型数据库构建、系统集成联调测试等工作,实现天线阵面变形的监控、仿真、可视化与数据存储,对于提升天线装配测量调控能力,缩短装配测量调控周期,提高天线阵面精度装配质量和电性能指标具有重要意义。 展开更多

关键词 雷达天线阵面 数字孪生 精度测量 变形仿真

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基于模板驱动的大型舰船传动装置零部件加工仿真

11

作者 王嘉华 柳伟 《模具技术》 2023年第3期36-45,共10页

针对大型舰船传动装置建模仿真问题,提出了“工艺模板驱动”的思想,将专家知识和设计经验进行软件固化。针对4类传动装置零部件的参数化建模、切削力热仿真及零件变形仿真三个环节,通过ANSYS APDL参数化建模语言和AdvantEdge软件,制定... 针对大型舰船传动装置建模仿真问题,提出了“工艺模板驱动”的思想,将专家知识和设计经验进行软件固化。针对4类传动装置零部件的参数化建模、切削力热仿真及零件变形仿真三个环节,通过ANSYS APDL参数化建模语言和AdvantEdge软件,制定了针对性的设计规范,并据此总结了一系列工艺模板。当面对相似结构的零部件时,系统启用相应模板,将其实例化,并根据预设路径,驱动仿真流程的依次执行和数据传递,提升了设计流程的效率。以加工仿真集成框架为依托,使用C#和Winform开发了加工仿真集成平台,用户可在交互界面中对传动装置零部件的几何参数与工艺参数进行设置。仿真结果表明,提出的基于模板驱动的零部件加工仿真方案具有很好的可行性。 展开更多

关键词 工艺模板驱动 传动装置 参数化建模 变形仿真 AdvantEdge

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整体叶盘型面电解加工阴极“C”形加强筋结构优化设计 被引量：3

12

作者 万龙凯 曲宁松 +2 位作者 刘嘉 徐正扬 朱栋 《机械制造与自动化》 2015年第3期5-8,16,共5页

电解加工整体叶盘时,由于叶栅通道狭窄,阴极工具必须设计成薄片结构,因此减少工具阴极在高速、高压电解液环境中的变形显得尤为重要。采用单向流固耦合方法分析了三维复合流场下2.5 mm等厚度薄片阴极的变形,分析结果表明该阴极变形量过... 电解加工整体叶盘时,由于叶栅通道狭窄,阴极工具必须设计成薄片结构,因此减少工具阴极在高速、高压电解液环境中的变形显得尤为重要。采用单向流固耦合方法分析了三维复合流场下2.5 mm等厚度薄片阴极的变形,分析结果表明该阴极变形量过大,无法满足要求。设计了"C"形加强筋结构,提出了一种加强筋厚度优化方法,获得了最优加强筋厚度,并对设计优化后的阴极进行变形仿真,仿真结果表明:叶背阴极变形量从0.052 mm减少到了0.003 7 mm,叶盆阴极变形量从0.061 mm减少到了0.007 4 mm,阴极变形量显著减小。 展开更多

关键词 电解加工 整体叶盘 变形仿真 阴极结构设计 优化

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核电箱形结构焊接变形的模拟计算与分析 被引量：2

13

作者 陈跃 韩建民 +1 位作者 谭俊 杜恒芳 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第21期181-184,共4页

传统的体积收缩法能够快速计算焊接结构的变形分布,却不能分析焊接顺序对焊接变形的影响。本文基于体积收缩法,并通过改变焊缝单元焊接前后的弹性模量来反映其刚度的变化,实现分析焊接顺序对变形影响的目的。以核电箱形结构为例,利用壳... 传统的体积收缩法能够快速计算焊接结构的变形分布,却不能分析焊接顺序对焊接变形的影响。本文基于体积收缩法,并通过改变焊缝单元焊接前后的弹性模量来反映其刚度的变化,实现分析焊接顺序对变形影响的目的。以核电箱形结构为例,利用壳单元建立了三维计算机模型,对其中的一面侧墙装配焊焊接过程中的焊接变形进行模拟计算,并分析了焊接顺序对其焊接变形的影响。研究表明,该方法能够快速地获得不同焊接顺序下结构的变形分布情况。模拟结果显示采用分段焊会减小变形量,与理论经验吻合。 展开更多

关键词 多道焊 变形仿真 壳单元 焊接顺序

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网络环境下人体器官的三维重建及变形仿真 被引量：2

14

作者 张小萍 张小勇 王君泽 《中国组织工程研究与临床康复》 CAS CSCD 北大核心 2011年第13期2376-2380,共5页

背景:利用何种模型何种算法对不同器官组织进行变形仿真,既可保证逼真性又可兼顾实时性,目前的设计都是在单机系统上实现。目的:为了实现基于网络的人体器官的变形仿真及交互,设计以人体器官肾脏为例,利用CT图像,在VRML平台上实现器官... 背景:利用何种模型何种算法对不同器官组织进行变形仿真,既可保证逼真性又可兼顾实时性,目前的设计都是在单机系统上实现。目的:为了实现基于网络的人体器官的变形仿真及交互,设计以人体器官肾脏为例,利用CT图像,在VRML平台上实现器官模型的三维重建。方法:利用质点弹簧模型建立肾脏的物理模型,实现变形计算。最后通过VRML外部编程接口EAI和Java-Applet进行通信,实现器官模型在任意位置、任意外力作用下的变形模拟。结果与结论:在CT图像的基础上实现了人体器官肾脏的三维重建,并利用质点弹簧模型实现了人体器官肾脏的变形模拟。借助于JAVA和VRML的结合,实现了网络环境下肾脏的变形仿真,用户只需在网页界面中输入作用力的大小和作用位置点的序列,即可得到肾脏变形情况的场景。研究虽仅以简单的拉伸和挤压变形为例,其他变形亦可通过类似的方法实现。实验为人体器官的变形和虚拟手术系统的网络交互功能的实现提供了一种思路。 展开更多

关键词 变形仿真 三维重建 VRML Java-Applet EAI

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空空导弹典型部位密封优化设计与试验验证 被引量：2

15

作者 梁子豪 刘仙名 黄帅军 《液压气动与密封》 2019年第11期42-46,49,共6页

上舰空空导弹要求结构设计做到气密,电子舱作为控制中枢,对密封要求较高。工程实践表明,电子舱壳体开矩形口的部位是密封薄弱环节,如引信窗口、数据链窗口处,原有的矩形密封圈和单螺钉连接方式无法满足舰载环境下的气密要求。该文基于MS... 上舰空空导弹要求结构设计做到气密,电子舱作为控制中枢,对密封要求较高。工程实践表明,电子舱壳体开矩形口的部位是密封薄弱环节,如引信窗口、数据链窗口处,原有的矩形密封圈和单螺钉连接方式无法满足舰载环境下的气密要求。该文基于MSC Patran/Nastran分析了连接螺钉造成的结构变形,总结出原方案气密失效的原因,提出针对性的优化方案,并加工电子舱模拟件,开展气密性能试验,结果证明优化方案可行。 展开更多

关键词 气密优化 矩形密封圈 变形仿真 气密试验

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车用液力变矩器的变形仿真研究 被引量：2

16

作者 崔扬 吴荣仁 +1 位作者 洪伟荣 陆君毅 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期266-268,244,共4页

为确保液力变矩器的使用安全,对液力变矩器(空壳)在同一离心力场下的不同油压作用进行了实际工况仿真和有限元分析,通过对实际车用液力变矩器空壳的试验测试,结果表明液力变矩器颈端(Hub)和柄端(Pilot)的轴向变形与油压呈线性关系,理论... 为确保液力变矩器的使用安全,对液力变矩器(空壳)在同一离心力场下的不同油压作用进行了实际工况仿真和有限元分析,通过对实际车用液力变矩器空壳的试验测试,结果表明液力变矩器颈端(Hub)和柄端(Pilot)的轴向变形与油压呈线性关系,理论计算值与试验测试结果吻合较好。 展开更多

关键词 变形仿真 液力变矩器 有限元分析 汽车

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数字孪生在雷达天线阵面装配中的应用 被引量：1

17

作者 程五四 陈帝江 +1 位作者 张祥祥 李赞澄 《机械》 2022年第7期8-13,共6页

针对数字孪生与雷达天线阵面装配调控需求,开展雷达天线阵面数字化测量场构建、天线阵面数字孪生模型构建、机电耦合机理及算法实现、天线阵面变形仿真与电性能仿真预测等研究,搭建测量数据库和数字孪生模型库,开发基于数字孪生的天线... 针对数字孪生与雷达天线阵面装配调控需求,开展雷达天线阵面数字化测量场构建、天线阵面数字孪生模型构建、机电耦合机理及算法实现、天线阵面变形仿真与电性能仿真预测等研究,搭建测量数据库和数字孪生模型库,开发基于数字孪生的天线阵面装配调控系统。在雷达天线阵面装配调控过程中,实现天线阵面精度测量、变形仿真与电性能仿真可视化、天线阵面变形精度以及电性能指标调控策略,达到对天线阵面装配精度进行全方位的测量、跟踪、分析、预测和控制的目的。 展开更多

关键词 雷达天线阵面 数字孪生 精度测量 变形仿真

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铣削加工薄壁工件的变形仿真 被引量：2

18

作者 薛飞 《上海电机学院学报》 2011年第6期351-355,共5页

以平板薄壁工件为研究对象,在Matlab平台实现其铣削加工过程的变形仿真。根据瞬时刚性力学模型将轴向铣刀离散化处理,得到微元的切削力,进而求得整个铣刀切削力,建立了铣削加工过程铣削力模型。利用理论计算和有限元分析方法,推导了平... 以平板薄壁工件为研究对象,在Matlab平台实现其铣削加工过程的变形仿真。根据瞬时刚性力学模型将轴向铣刀离散化处理,得到微元的切削力,进而求得整个铣刀切削力,建立了铣削加工过程铣削力模型。利用理论计算和有限元分析方法,推导了平板薄壁工件有限元模型的变形控制方程。模拟了铣削过程中瞬态铣削力和变形量的相互作用,预测了工件在铣削力作用下的变形情况。通过实例验证了该仿真方法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 铣削力 薄壁工件 变形仿真

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仿真分析技术在重型运载火箭舱段铆接装配中的应用

19

作者 侯东旭 呼啸 +2 位作者 张薇 马遥 安立辉 《国际航空航天科学》 2019年第2期23-32,共10页

针对重型运载火箭超大尺寸舱段铆接装配过程中潜在的装配流程不合理、装配偏差、装配变形等问题,开展仿真分析技术在舱段装配过程中应用方法的研究。运用DELMIA软件进行装配过程仿真,优化装配流程,检验产品及工装设计的合理性;运用CATIA... 针对重型运载火箭超大尺寸舱段铆接装配过程中潜在的装配流程不合理、装配偏差、装配变形等问题,开展仿真分析技术在舱段装配过程中应用方法的研究。运用DELMIA软件进行装配过程仿真,优化装配流程,检验产品及工装设计的合理性;运用CATIA 3DCS软件进行装配偏差仿真,预测关键测点装配偏差,优化装配流程及零部件容差分配;运用Ls-DYNA软件进行装配变形仿真,优化装配夹具设计、铆接及装配路径,排除协调及对接风险。 展开更多

关键词 运载火箭 铆接舱段 装配仿真 偏差仿真 变形仿真

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旋印电解加工残余应力释放试验与变形仿真研究

20

作者 王耀 朱增伟 +1 位作者 朱荻 崔国威 《电加工与模具》 2022年第4期36-40,65,共6页

针对薄壁机匣的加工需求,以机匣毛坯圆筒件为研究对象,进行了旋印电解加工过程中圆筒件残余应力释放再分布与变形试验研究。首先,进行了不同材料及毛坯制造工艺圆筒件旋印电解加工过程中残余应力释放规律试验,发现材料种类对圆筒件旋印... 针对薄壁机匣的加工需求,以机匣毛坯圆筒件为研究对象,进行了旋印电解加工过程中圆筒件残余应力释放再分布与变形试验研究。首先,进行了不同材料及毛坯制造工艺圆筒件旋印电解加工过程中残余应力释放规律试验,发现材料种类对圆筒件旋印电解加工残余应力释放影响不明显,而毛坯制造工艺影响明显;其次,研究了旋印电解加工凸台结构对圆筒件残余应力释放变形的影响,发现凸台结构的存在会使剩余残余应力相对增多、残余应力分布不均匀程度增大,导致圆筒件各处变形差异加剧。 展开更多

关键词 旋印电解加工 残余应力 变形仿真

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