支持装备维修训练的虚拟样机模型研究

按照层次化建模和按需求剪裁的思路,建立了一种新的虚拟样机模型框架,包括层次模型、外观模型、状态模型、功能模型、交互模型、关联关系模型和信息模型七部分。这种虚拟样机模型框架可以支持装备虚拟维修训练的各个环节,简化虚拟样机建模工作的复杂性和工作量。     

虚拟维修样机中机构的运动行为仿真

机构由于其运动特性的复杂性、多样性而成为虚拟维修样机研究的难点之一。针对虚拟维修样机中机构的运动行为仿真问题，在研究机构的分类以及构件之间关系的基础上，定义了十种运动副，提出按机构的构造进行分类，然后根据构件间的连接方式即运动副来建立运动仿真的思路；在JACK软件平台下，研究了采用约束关系建立机构运动仿真和采用脚本控制建立机构运动仿真的方法，并进一步分析了这两种方法的适用条件、范围以及其局限性，提出采用约束关系与脚本控制相结合的方法来建立机构的运动仿真；最后以某炮闩的发射机为例进行验证。     

多状态系统测试建模与测试点选取方法

为解决测试性设计过程中的退化状态测试问题,提出了基于结构和功能的多状态系统测试建模与测试点选取方法。首先,结合多状态系统中对性能状态的描述,明确了以结构和功能为对象的多状态系统测试建模的总体思路,并对模型中的结构、功能和测试相关描述进行了分析;其次,对状态测试问题进行了分析,并对单个测试能够检测的状态集与测试集组合能够检测的状态集的计算方法进行了研究,并提出状态检测率的概念对系统状态的测试指标进行量化;最后,考虑到系统测试性设计与分析中包含故障的测试性问题,结合故障检测率、故障隔离率和状态检测率,提出了测试代价约束下的多状态系统测试点选取方法。结果表明：多状态系统测试建模方法不仅能够对故障的测试性进行分析还能够对退化状态的测试性进行分析;相较于二态系统测试选择方法得到的最佳测试集,在测试代价限制的情况下,多状态系统测试选择方法得到的最佳测试集能够获得较高的状态检测率;在测试代价无限制的情况下,多状态系统测试选择方法得到的最佳测试集不仅能够获得较高的状态检测率,还能获得与二态系统相同的最大故障检测率和故障隔离率。     

基于虚拟维修仿真的维修性分析技术研究及系统实现

在中国国家自然科学基金项目《并行设计中产品维修性模型研究》资助下，以维修性设计分析适应产品设计数字化、集成化趋势为背景与需求，对虚拟维修仿真以及基于虚拟维修仿真的维修性分析技术进行理论与相关技术研究，开发维修性设计分析系统。对所涉及的理论、技术及系统开发成果进行学术总结。 根据并行工程理论，设计阶段必须考虑产品的维修问题，需要开展维修性设计。维修性是通过维修过程所体现的一种质量特性，必须通过人-产品-工具/设施/设备的相互作用才能准确发现存在的问题，现有的维修性分析技术难以在设计阶段对上述任务进行分析，虚拟现实技术是解决该问题的途径。开展6方面的研究工作。 基于虚拟维修仿真的维修性分析系统的结构框架。分析基于虚拟维修仿真的维修性分析的内涵，明确其基本过程、手段及目的，总结出该技术的4个主要特点，包括维修过程和维修环境的全数字化、与实际维修的相似性与一致性、能同时满足经济性和及时性要求、良好的集成特性；提出包括界面层、应用层、对象层和技术支持层的系统结构框架；明确需要解决维修过程分解与动作分类、虚拟维修样机、虚拟维修仿真、维修性分析等4项关键技术。     

FDR验证试验的故障样本分配策略研究

故障率作为测试性验证试验故障样本分配的主要影响因素,针对一些情况下使得故障样本分配结果的合理性不足的问题,以故障检测率(Fault Detection Rate, FDR)作为验证指标,提出了一种考虑严酷度的样本故障模式选取方法。提出了基于模糊证据推理的故障模式严酷度排序解决方法。通过对相关标准中涉及的故障样本分配策略进行梳理,针对现行多因子综合加权比例分配方法不足之处,根据故障模式种类与验证样本量的数量关系,区分不同情况,借助预选样本集随机抽样、考虑严酷度的取整策略,以及动态概率调整,合理改善了故障率主体分配方案进行故障模式选取时样本分配集中不合理的状况。以某装备单元的FDR验证试验为例,验证了所提故障样本分配方法的可行性合理性。     

基于OGRE的虚拟仿真研究

OGRE良好的性能和出色的扩展性有助于虚拟仿真的开发和实现。论文首先分析了OGRE图形渲染引擎的组成模块、核心对象及作用和场景组织方式。然后分析了基于OGRE的虚拟仿真技术实现框架、视角仿真和交互仿真。最后通过一个实例验证了虚拟仿真实现的效果和可行性。     

西南山区高速公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究

摘 要：疲劳车模型在桥梁疲劳评估中有着非常重要的作用,本文根据动态称重系统获得的车辆数据,并以等损伤度为理论基准,推导出适用于中国西南山区高速公路桥梁的3轴标准疲劳车模型。车辆统计数据和疲劳损伤度模拟计算表明,超过一半的疲劳损伤由6轴车引起,故根据统计数据以6轴车为原型设计出简化的3轴标准疲劳车模型,并根据Miner线性累积损伤法则,以实际车辆导致的损伤度为目标对疲劳车模型轴重和轴距进行修正。同时,本文针对西部山区高速公路桥梁提出两项建议：其一为基于弯矩概率函数曲线分析,建议最大应力幅峰值取为等效应力幅的3倍而不是AASHTO所规定的2倍,这主要由于该地区部分车辆超载较多所致;其二为BS5400疲劳车模型是实际车辆引起疲劳损伤的1.15倍从而高估了本地区的疲劳损伤,而AASHTO疲劳车引起的疲劳损伤与实际车辆导致的损伤也基本一致,故建议在西部山区高速公路疲劳车规范的选择时,宜选择AASHTO规范,但应根据实际通行车辆对疲劳车通行量进行修正。     

分段施工荷载对预拱度的影响分析

以固本溪大桥为例，从其分段施工中的荷载分类及预拱度的计算，分析比较了大跨度连续刚构桥悬臂浇筑施工中分段施工荷载对预拱度的影响，得出了几点具有实用价值的结论。该结论对同类型桥梁的施工监控分析具有一定的参考价值。     

基于Jack的虚拟人抓握过程的设计及实现

介绍了在Jack软件系统中如何实现对物体的抓握及其存在的问题，阐述了应用碰撞检测技术在Jack系统中仿真虚拟人体对各种形状物体的抓握过程的方法，包括抓握前准备(即初始手形的选取)、抓握动作的完成(即抓握位置的定位以及抓握动作的完成)2部分内容。这种抓握仿真的实现不仅克服了Jack系统现有抓握功能的不足，而且大大提高了用户在Jack系统中仿真抓握动作的效率。     

基于电子装备虚拟样机的故障诊断训练设计

针对电子装备难以实现维修训练的问题,提出一种基于虚拟样机的故障诊断训练设计方案,介绍面向训练的虚拟样机模型及虚拟样机的三维几何建模、二维图形建模和信息建模方法,给出故障诊断训练的基本思路及基本训练流程,采用2种不同的训练模式,使训练更具针对性,从而达到提高维修人员工作能力的目的。