四连杆膝关节假肢的动力学建模与分析

相比于单轴式膝关节,四连杆膝关节具有更好的仿生特性和运动安全性,因而在下肢假肢研究中得到广泛关注. 本研究以一款四连杆膝关节被动假肢为研究对象,主要关注足-地交互作用力以及膝关节单边接触力等强非线性因素对下肢假肢步态的影响. 为此,采用 Kelvin-Voigt 模型和库伦模型描述足-地接触力和摩擦力,并采用 Kelvin-Voigt 模型描述膝关节单边接触力,从而基于第一类拉格朗日方程建立假肢动力学模型. 本研究以步态实验测得的髋关节运动数据为模型的驱动信号,针对假肢的步态特征进行了数值分析. 计算结果显示,当膝关节液压阻尼器的刚度较小时,强非线性作用力会使假肢产生显著的亚谐波响应,进而导致步态周期失谐. 进一步研究发现,提胯行为能够避免步态周期失谐,这也为残疾人行走时的提胯等代偿行为提供了一种新的力学解释. 为了评价假肢步态与健康人实测步态的一致性,本研究进一步定义了步态相关系数并分析了膝关节液压阻尼器刚度、阻尼参数对相关系数的影响. 结果表明,通过合理的刚度、阻尼参数设计,两者步态的相关系数可达到 0.9 以上,这为四连杆膝关节被动假肢进一步优化提供了理论支撑.      

连接阻尼对弹性杆纵向碰撞响应的影响

分析了刚度和阻尼并存的一般边界条件下线弹性杆与刚体的纵向碰撞过程,得到了碰撞后第一个波动周期杆振动的位移、速度和应力的解析表达式,讨论了碰撞持续时间为2倍杆长与波速比的条件.将导出的解析表达式通过具体的算例代入计算,讨论了不同质量比、不同连接刚度条件下连接阻尼对于碰撞过程中杆中质点速度及应力响应的影响.研究表明,连接阻尼改变了受碰撞弹性杆的振动模式,连接阻尼影响着碰撞反射波速度和应力的突变幅度;连接阻尼增大,杆中速度和应力响应分布变平缓:在连接刚度较大的情况下,连接阻尼变化对于杆中质点速度和应力影响较大;碰撞持续时间与质量比、连接刚度、连接阻尼及杆长有关,与碰撞的初速度无关;在质量比较大的情况下,连接阻尼使得反射波到达杆碰撞端时,杆端的应力有显著的变化.     

非齐次线性差分方程的Cm解[英文]

设c0,c1,…,cn均为实的常数，F（x)是个从R到R的C^m映射。本文讨论了非齐次线性差分方程∑i=1ncif(x i)=F(x)的C^m(m≥0）的存在性和唯一性。     

一般关系下的n-阶FC-粗糙集模型

给出一般模糊环境下n阶-FC-粗糙近似算子的定义,讨论它的一些性质,并通过α-水平集给出各种n-阶模糊粗糙集的表示。进而给出模糊传递闭包近似算子的定义,得到相应的结果。     

基于信息量的集值信息系统的属性约简

属性约简是粗糙集理论研究的核心内容之一.在集值信息系统中引入信息量和属性重要性,给出它们的性质及与属性约简之间的关系.针对集值信息系统提出了一种基于信息量和属性重要性的属性约简算法及算法的时间复杂度.通过实例说明,该算法是有效的.     

弹性介质中受轴向冲击载荷作用的圆柱壳的屈曲临界载荷计算分析

建立并求解了弹性介质中圆柱壳的径向位移控制方程,考虑边界条件及相容条件,得到了应力波传播及反射过程中圆柱壳的动力屈曲分叉条件.通过计算得到了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达圆柱壳的位置、弹性介质的刚度、壳体未嵌入弹性介质部分的长度与总长之比的关系.数值计算结果表明,弹性介质中的圆柱壳发生轴对称屈曲和非轴对称屈曲趋势一致;嵌入弹性介质部分越深、弹性介质刚度越大圆柱壳越难屈曲;屈曲临界载荷随着弹性介质刚度的增大经历了增长缓慢、增长迅速以及增长较慢3个阶段;应力波反射前波阵面通过分界面后,屈曲仅发生在应力波传播区域,反射波波阵面通过分界面前,临界载荷较小时屈曲先发生在反射端部,随着轴向阶数增大,屈曲覆盖整个圆柱壳区域,反射波波阵面通过分界面后,壳体发生的屈曲始终覆盖整个圆柱壳区域.     

注意力机制融合前端网络中间层的语声情感识别

为了使机器能够更好地理解人的情感并改善人机交互体验,可对语声特征及分类网络进行融合以提升情感识别性能。本文从网络融合的角度,把基于梅尔倒谱系数和逆梅尔倒谱系数的二维卷积神经网络和基于散射卷积网络系数的长短期记忆网络作为前端网络,提取前端网络的中间层作为话语级的特征表示,利用压缩-激励(SE)通道注意力机制对前端网络的中间层的权重进行调整并融合,然后由深度神经网络后端分类器输出情感分类结果。在汉语情感数据集中进行五折交叉验证的对比实验,实验结果表明,基于SE通道注意力机制的网络融合方式可以有效地利用不同前端网络在语声情感识别任务中的优势,提高语声情感识别的准确率。     

约束多体系统的基于离散零空间的隐式龙格库塔法

将离散零空间理论应用于多体系统动力学方程的数值计算,可降低多体系统动力学方程的维数。通过给出离散零空间理论与IRK法相结合的一般数学框架,提出了多体系统动力学的基于离散零空间理论的IRK法。数值算例表明：该算法可获得较满意的数值结果,约束违约程度很小,三种积分算法算例的范数均在10^-16之内。     

大型冷锯机切噪声声功率的预估

通过对大型冷锯机锯切过程中主要声源及受力分析,明确了主要锯切噪声是由锯齿脉冲激励引起锯片和工件的局部高频振动所产生的。并用大型有限元结构分析软件ANSYS计算得到的单元速度值,根据结构振动声辐射理论,对冷锯机的锯切噪声进行了定量预估。从理论预估值与现场锯切噪声实测结果的比较可见,本文所建立的大型冷锯机锯切噪声分析及预估理论是正确的。     

转子系统瞬时撞击刚度的定量计算方法

通过对转子与定子碰撞过程的线性化处理，得到了转子系统瞬时碰撞刚度的定量计算公式。由该公式确定的碰撞刚度不但与转子和定子的杨氏模量有关，而么与转子的径向速度有关。因此该公式较准确地确定了转子系统的碰撞过程。本文通过实例对如何运用此公式确定转子系统的碰撞刚度进行了详细的论述。