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含摩擦柱铰链平面多体系统动力学的建模和数值方法

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工程力学 2012年第5期29卷 193-199页

作者：庄方方王琪北京航空航天大学动力学与控制系北京100191

以含摩擦柱铰链平面多体系统为研究对象,建立其动力学方程并给出相应的数值计算方法。首先,建立了含摩擦转动柱铰链的力学模型。在此基础上,应用第一类Lagrange方程给出了该类系统的动力学方程,将Lagrange乘子与柱铰链的法向约束力建立... 详细信息

以含摩擦柱铰链平面多体系统为研究对象,建立其动力学方程并给出相应的数值计算方法。首先,建立了含摩擦转动柱铰链的力学模型。在此基础上,应用第一类Lagrange方程给出了该类系统的动力学方程,将Lagrange乘子与柱铰链的法向约束力建立了对应关系,并给出了柱铰链摩擦力的广义力。由于摩擦力的存在,使得该方程是关于Lagrange乘子的分段连续的非线性代数方程组,该文对此采用混合算法:对于连续段(物体相对转动的角速度不为零时),采用拟牛顿算法和龙格-库塔法求解方程;在不连续点(物体相对转动的角速度为零时),通过粒子群算法(PSO)、试算法和龙格-库塔法求解方程,克服了方程在不连续处Lagrange乘子(法向约束力)的初值不易选取的困难。最后,通过算例说明了该算法的有效性和可行性。

关键词：多体系统转动铰链 Lagrange乘子摩擦粒子群算法

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多关节人体上肢运动的优化轨迹预测

力学学报 2010年第3期42卷 506-511页

作者：孙鹏伟王士敏王琪房杰北京航空航天大学动力学与控制系北京100191

研究了手端无约束条件下,多关节人体上肢点到点运动优化轨迹的预测.首先建立了多关节上肢平面运动的动力学模型,根据最小功准则提出优化目标函数,将上肢点到点运动的优化轨迹求解问题转化为两点边值问题,设计了寻优的迭代算法,求得了上... 详细信息

研究了手端无约束条件下,多关节人体上肢点到点运动优化轨迹的预测.首先建立了多关节上肢平面运动的动力学模型,根据最小功准则提出优化目标函数,将上肢点到点运动的优化轨迹求解问题转化为两点边值问题,设计了寻优的迭代算法,求得了上肢运动的优化轨迹与相应的速度变化曲线.仿真结果表明:平衡点位置或关节力矩平滑地变化,避免了肢体出现急加速-急减速的运动形式,减少了肢体运动时的能量消耗;手端的运动轨迹为近似直线,速度为单峰的钟形曲线,这与上肢优化运动的特征相吻合,也表明最小功准则可以有效预测多关节上肢运动的优化轨迹.

关键词：多关节上肢上肢运动运动规划优化轨迹最小功准则

生物材料促进角膜碱烧伤修复的作用机制和应用途径

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中国组织工程研究 2025年第10期29卷 2162-2170页

作者：肖辉李冬妍汲婧王丽珍北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京市100083

背景:在角膜碱烧伤治疗中,传统治疗方法存在多种局限,尤其在控制炎症、预防新生血管形成和抑制角膜瘢痕化方面表现不佳。天然材料、合成材料或复合材料为治疗提供了多元化的选择,然而生物材料促进角膜碱烧伤修复的相关机制尚未形成系统... 详细信息

背景:在角膜碱烧伤治疗中,传统治疗方法存在多种局限,尤其在控制炎症、预防新生血管形成和抑制角膜瘢痕化方面表现不佳。天然材料、合成材料或复合材料为治疗提供了多元化的选择,然而生物材料促进角膜碱烧伤修复的相关机制尚未形成系统深入的认识。目的:对目前生物材料促进角膜碱烧伤修复的国内外研究进行梳理,综述生物材料修复角膜碱烧伤的机制及其应用途径。方法:第一作者以“角膜,碱烧伤,羊膜,透明质酸,胶原,壳聚糖,高分子材料”“Amniotic membrane,Hyaluronic acid,Collagen,Chitosan,Polymer,Cornea,Alkali burn”为关键词在Pub Med、Web of Science、中国知网和万方文献数据库内检索,根据纳入标准和排除标准,最终纳入符合要求的76篇文献进行综述。结果与结论:(1)在角膜碱烧伤修复领域,羊膜、透明质酸、胶原、壳聚糖和可降解高分子材料等生物材料被广泛研究和应用,这些生物材料各有其特点和优缺点,在不同方面都有所突出。(2)首先,羊膜因含丰富的生物活性因子而被认为是最有前景的生物材料之一,其生物相容性良好,并且能够调节角膜炎症反应,但是存在供体短缺和易感染疾病的问题。(3)透明质酸具有良好的保湿性和生物相容性,并且能够提高角膜细胞的生存率和增加角膜透明度。(4)胶原具有良好的生物相容性和支架结构,能够促进角膜细胞的黏附和增殖,促进角膜组织结构的重建。(5)壳聚糖具有良好的生物相容性和可降解性,可作为载体用于药物递送和细胞移植。(6)可降解高分子材料具有较好的降解可控性,可为角膜碱烧伤的修复提供良好的支持和递送平台,但其稳定性和生物相容性仍需进一步研究。(7)综合来看,目前还没有一种生物材料能够完全解决角膜碱烧伤的修复问题,每种生物材料都有其特定的适用场景和局限性。(8)未来的研究方向应该是通过进一步改进生物材料的性能和结构,探索更有效的组合应用方式,以及深入了解生物材料与角膜组织的相互作用机制,以提高角膜碱烧伤的治疗效果和患者的生活质量。

关键词：角膜碱烧伤生物材料修复机制羊膜透明质酸壳聚糖高分子材料综述

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流体控制矢量喷管启动过程的瞬态响应

航空动力学报 2012年第10期27卷 2364-2370页

作者：王猛杰额日其太王强北京航空航天大学能源与动力学院北京100191

采用三维非定常数值模拟方法对流体矢量喷管启动的瞬态响应过程进行了研究,给出了流场的演化特性及性能参数的响应时间.根据不同时刻的流场和壁面压力分布,分析后得到了注气附近射流扰动波系及漩涡的演化过程,并与上壁面压力分布相互印... 详细信息

采用三维非定常数值模拟方法对流体矢量喷管启动的瞬态响应过程进行了研究,给出了流场的演化特性及性能参数的响应时间.根据不同时刻的流场和壁面压力分布,分析后得到了注气附近射流扰动波系及漩涡的演化过程,并与上壁面压力分布相互印证.由性能参数(包括流量,推力系数,矢量角)的时间响应曲线发现:流量和推力系数在响应初始阶段存在剧烈波动,而矢量角是平稳变化,三者的响应时间在毫秒量级.

关键词：流体推力矢量喷管瞬态响应数值模拟激波

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双面约束多点摩擦多体系统的建模和数值方法

力学学报 2009年第1期41卷 105-112页

作者：彭慧莲王士敏王琪郭易圆北京航空航天大学动力学与控制研究室北京100191

提出了一种建立具有固定双面约束多点摩擦的多体系统动力学方程的方法.用笛卡尔坐标阵描述系统的位形,根据局部方法的递推关系建立系统的约束方程,应用第一类Lagrange方程建立该系统的动力学方程,使得具有摩擦的约束面的法向力与Lagrang... 详细信息

提出了一种建立具有固定双面约束多点摩擦的多体系统动力学方程的方法.用笛卡尔坐标阵描述系统的位形,根据局部方法的递推关系建立系统的约束方程,应用第一类Lagrange方程建立该系统的动力学方程,使得具有摩擦的约束面的法向力与Lagrange乘子一一对应,便于摩擦力的分析与计算,并用矩阵形式给出了摩擦力的广义力的一般表达式.应用增广法将微分-代数方程组转化为常微分方程组,并用分块矩阵的形式给出,以便于方程的编程与计算.给出了一种改进的试算法,可提高计算效率.最后给出了一个算例,应用试算法和RK法对算例进行了数值仿真.

关键词：多体系统双面约束建模方法干摩擦 Lagrange乘子

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圆弧足被动行走器非光滑动力学仿真研究

力学学报 2011年第4期43卷 765-774页

作者：段文杰王琪王天舒北京航空航天大学动力学与控制系北京100191 清华大学航天航空学院北京100084

传统的被动行走器动力学研究方法是将被动行走器模型视为双足轮流铰接于地面(或纯滚动)的倒立摆模型,并应用角动量守恒假设计算支撑腿转换时足地碰撞后的系统运动状态.但该方法不能分析足地之间的滑动现象、足地之间的非完全塑性碰撞现... 详细信息

传统的被动行走器动力学研究方法是将被动行走器模型视为双足轮流铰接于地面(或纯滚动)的倒立摆模型,并应用角动量守恒假设计算支撑腿转换时足地碰撞后的系统运动状态.但该方法不能分析足地之间的滑动现象、足地之间的非完全塑性碰撞现象和两足同时着地的情况.采用基于线性互补的非光滑动力学方法,给出了一种基于中点格式积分一步的时间步进方法,可以有效地分析足地间的摩擦和碰撞现象,应用该方法对被动行走器进行数值仿真,发现了两种新的周期性步态,一种是带摩擦滑动现象的步态,另一种是支撑足转换时发生多次碰撞现象的步态,数值仿真结果还表明,较大的摩擦系数和较小的法向恢复系数更有利于被动行走器实现稳定周期步态行走.

关键词：非光滑线性互补被动行走器库伦摩擦牛顿碰撞多体系统动力学

某带凸肩发动机风扇叶片非线性响应及断裂故障分析

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振动与冲击 2007年第1期26卷 95-99页

作者：单颖春朱梓根刘献栋北京航空航天大学汽车工程系北京100083 北京航空航天大学能源与动力学院北京100083

本文针对某带凸肩发动机风扇叶片,以求解非线性摩擦力的时域跟踪法及求解叶片非线性响应的时域转换方法为基本算法,在考虑凸肩接触面三维运动的情况下,对叶片的非线性响应进行了计算。在分析叶片一阶弯曲振动的基础上对接触面刚度进行... 详细信息

本文针对某带凸肩发动机风扇叶片,以求解非线性摩擦力的时域跟踪法及求解叶片非线性响应的时域转换方法为基本算法,在考虑凸肩接触面三维运动的情况下,对叶片的非线性响应进行了计算。在分析叶片一阶弯曲振动的基础上对接触面刚度进行了估计,并进一步对该叶片高阶故障振型的振动特点进行了分析,讨论了其故障原因并初步提出排除故障的几种思路。

关键词：叶片干摩擦故障诊断非线性振动

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星形胶质细胞的动力学建模分析研究进展

力学季刊 2020年第1期41卷 1-16页

作者：赵晋祎梁楷婕王青云北京航空航天大学动力学与控制系北京100191

越来越多的研究表明,星形胶质细胞作为神经系统中不可缺少的重要组成部分,和神经元之间有着密切的信息交流,对维持正常生命活动起着至关重要的作用.本文主要对目前星形胶质细胞动力学建模分析的相关研究进行综述.第1和第2部分阐述了星... 详细信息

越来越多的研究表明,星形胶质细胞作为神经系统中不可缺少的重要组成部分,和神经元之间有着密切的信息交流,对维持正常生命活动起着至关重要的作用.本文主要对目前星形胶质细胞动力学建模分析的相关研究进行综述.第1和第2部分阐述了星形胶质细胞的生理意义及在相关疾病中的作用;第3部分总结了星形胶质细胞的相关模型及动力学研究;第4部分总结了星形胶质细胞与神经元共建网络的相关模型及星形胶质细胞发挥作用的动力学研究;最后,第5部分对可进一步开展的工作进行了展望,指出对星形胶质细胞进行理论研究的下一步可能方向.

关键词：星形胶质细胞建模动力学

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不确定参数结构的改进及静力区间分析

农业机械学报 2006年第3期37卷 134-137页

作者：余朝蓬高峰吴杰北京航空航天大学汽车工程系南京航空航天大学能源与动力学院

针对区间参数结构的不确定性问题,提出一种新的静力区间分析方法。通过将函数的一阶导数也看成是区间的,利用一阶泰勒展开和函数的区间扩张,可以得到结构静力响应的更可靠的区间。将该方法应用于连续梁结构的静力分析,表明该方法是有效的。

关键词：区间参数结构静力区间分析区间扩张结构静力响应