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關(guān)鍵詞 飛行模擬器 組成 信息化 控制
中圖分類號(hào):V217.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
Flight Simulator Composition and Control Technology Application
YANG Su
(Civil Aviation Flight University of China Suining Sub-college, Suining, Sichuan 629000)
Abstract Flight simulator is a device commonly used in aviation technology, which gained popularity in real flight simulation, can be of various flight control platform automation and simulation scenarios to play out the effect of artificial intelligence control. Traditional flight simulator has been unable to adapt to the requirements of high-end technology, in terms of flight instruction showing the obvious defects, reducing the safety of flight equipment work. Development of new simulation equipment is a necessary requirement for technological innovation; technological innovation is one of the current transformations of the domestic main content. Analysis of the composition and function of the core Flight Simulator will simulate information technology into operations, the establishment of modern analog control systems.
Key words flight simulator; composition; information; control
飛行模擬器可作為科研事業(yè)的模擬裝置,對(duì)航空飛行活動(dòng)進(jìn)行“真實(shí)”的情景模擬,為飛行裝備正式運(yùn)行做好充分的模擬測(cè)試。隨著信息科技的快速發(fā)展,飛行模擬器也采用了多種信息科技,計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)等,為模擬器智能化控制創(chuàng)造了條件。根據(jù)現(xiàn)代信息科技的主要構(gòu)成,以計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)為指導(dǎo),演示為數(shù)字技術(shù)、遙控技術(shù)、無線技術(shù)等,對(duì)飛行模擬器自動(dòng)化控制進(jìn)行升級(jí),保證飛行模擬器的智能化控制。
1 飛行模擬器研究意義
航空工程改造是國(guó)防系統(tǒng)建設(shè)的核心內(nèi)容,為了不斷優(yōu)化現(xiàn)有軍用武器裝備,引用高端科技輔助軍用設(shè)備操作是極為重要的。通過操作飛行模擬器,不僅減小了航空飛行裝備的危險(xiǎn)系數(shù),且能在短時(shí)間內(nèi)快速地完成各項(xiàng)飛行任務(wù)。本次首先研究了飛行模擬器的主要構(gòu)成,涉及到模擬座艙、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等;其次研究了新型飛行模擬器的控制技術(shù),注重信息科技的多項(xiàng)應(yīng)用。①該項(xiàng)目完成后,不僅提高了模擬飛行器的工作性能,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化控制與無線傳感控制;同時(shí)減小了航空營(yíng)運(yùn)事故的發(fā)生率,降低了航運(yùn)設(shè)備的能耗系數(shù);最終帶動(dòng)了收益額度的持續(xù)增長(zhǎng)。
2 飛行模擬器的主要組成
(1)模擬座艙。座艙是飛行駕駛?cè)藛T的“工作區(qū)”,執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)對(duì)保持正確坐姿是很重要的。為了幫助飛行員找到最佳的位置,可選用訓(xùn)練用飛行模擬器的模擬座艙,其內(nèi)部的各種操縱裝置、儀表、信號(hào)顯示設(shè)備等與實(shí)際飛機(jī)幾乎完全一樣,它們的工作、指示情況也與實(shí)際飛機(jī)相同。因此飛行員在模擬座艙內(nèi),就像在真飛機(jī)的座艙之中。
(2)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。它是用來模擬飛機(jī)的姿態(tài)及速度的變化,以使飛行員的身體感覺到飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)。飛行機(jī)器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工作狀況,決定了整個(gè)飛行操作的工作效率,必須要結(jié)合飛行機(jī)器結(jié)構(gòu)組裝運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。先進(jìn)的飛行模擬器,其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有六個(gè)自由度,即在三維坐標(biāo)中繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及沿三個(gè)軸的線位移。
(3)視景系統(tǒng)。它是用來模擬飛行員所看到的座艙外部的景象,從而使飛行員判斷出飛機(jī)的姿態(tài)、位置、高度、速度以及天氣等情況。②先進(jìn)的視景系統(tǒng),是用計(jì)算機(jī)來產(chǎn)生座艙外部的景象,然后通過投影、顯示裝置顯示出來。雖然飛行模擬器的視景范圍屬于虛擬狀態(tài),但其同樣為飛行員提供了真實(shí)的操作場(chǎng)景。
(4)計(jì)算系統(tǒng)。飛行模擬器就是一個(gè)實(shí)時(shí)性要求很高、交流的信息量很大,精度要求較高的實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)著整個(gè)模擬器各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的解算與控制任務(wù),其可以由單一主控計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái),也可安裝多臺(tái)計(jì)算機(jī)作為并行處理系統(tǒng),大大提升了飛行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理效率。
(5)教員控制臺(tái)。它是飛行模擬器的監(jiān)控中心,主要用來監(jiān)視和控制飛行訓(xùn)練情況。它不但能及時(shí)顯示飛機(jī)飛行的各種參數(shù),飛機(jī)飛行的軌跡,而且還能設(shè)置各種飛行條件。航空飛行離不開地面指揮中心的全程調(diào)控,較遠(yuǎn)控制臺(tái)也是飛行模擬器涉及的主要內(nèi)容,重點(diǎn)按照飛行要求執(zhí)行調(diào)控指令,保持空間飛行與地面控制的一致性。
3 新時(shí)期飛機(jī)模擬器控制技術(shù)應(yīng)用
(1)傳感技術(shù)。側(cè)重傳感信號(hào)的處理和識(shí)別技術(shù)、方法和裝置同自校準(zhǔn)、自診斷、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)和自組織等人工智能技術(shù)結(jié)合,發(fā)展支持智能制造、智能機(jī)器和智能制造系統(tǒng)發(fā)展的智能傳感技術(shù)系統(tǒng)。對(duì)行模擬器來說,其本身就是對(duì)人工操作的綜合模擬,設(shè)置傳感系統(tǒng)可感應(yīng)人工動(dòng)作信號(hào),為飛行器調(diào)控提供正確的指導(dǎo)。③未來模擬器融入傳感技術(shù)具有更便捷的操作性能,為駕駛?cè)藛T創(chuàng)造更加真實(shí)的飛行場(chǎng)景。
(2)無線技術(shù)。飛行模擬器能夠模擬的對(duì)象很多,主要集中于各類飛行裝備,包括:飛機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等,大部分集中于軍事科技改造。地面指揮中心遙控飛行器,必須要由超遠(yuǎn)程的無線控制平臺(tái),這樣才可準(zhǔn)確地傳遞飛信信號(hào)。模擬器配備超遠(yuǎn)程無線技術(shù)是不可缺少的,無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作頻率高,相對(duì)波長(zhǎng)短,其繞射能力差,傳輸時(shí),必須滿足視距條件,即接收和發(fā)射天線之間無遮擋,有遮擋時(shí)可加大功率繞射或設(shè)立中繼站發(fā)站。
(3)數(shù)字技術(shù)。數(shù)字科技是一項(xiàng)與電子計(jì)算機(jī)相伴相生的科學(xué)技術(shù),借助一定的設(shè)備將各種信息,包括圖、文、聲、像等轉(zhuǎn)化為電子計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”,再進(jìn)行運(yùn)算、加工、存儲(chǔ)、傳送、傳播、還原的技術(shù)。信息化是人類社會(huì)活動(dòng)的必然趨勢(shì),計(jì)算機(jī)在推動(dòng)信息化發(fā)展中占有重要作用,幫助用戶解決了高速計(jì)算時(shí)遇到的種種問題。軟件是計(jì)算機(jī)程序或指令硬件運(yùn)行的數(shù)據(jù)集,其對(duì)于數(shù)字模擬器整體功能發(fā)揮有著很大的影響。
(4)人機(jī)技術(shù)。當(dāng)前,飛行模擬已經(jīng)成為航空科技研究必經(jīng)的環(huán)節(jié),任何一項(xiàng)航空飛行都必須事先經(jīng)過模擬,確定無誤后再正式進(jìn)入飛行動(dòng)態(tài)。模擬不僅減小了正式飛行的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù),也大大改善了飛行器的可調(diào)度功能。④航空器執(zhí)行飛行任務(wù)中,所有操作都由駕駛?cè)藛T參與操作,選定人機(jī)技術(shù)是飛行器控制技術(shù)的關(guān)鍵。例如,根據(jù)人機(jī)工程系統(tǒng)可靈活地調(diào)整飛機(jī)艙座椅,使駕駛?cè)藛T出于最舒適的操控狀態(tài),有助于提高飛行機(jī)器的操作效率。
4 結(jié)論
飛行模擬器是現(xiàn)代軍事工程信息化改良的重點(diǎn)對(duì)象,適用于高端航空飛行器裝備的全面升級(jí)。為了保證各項(xiàng)飛行任務(wù)的有序進(jìn)行,事先模擬飛行器空間運(yùn)行狀態(tài)是很有必要的,其能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)飛行機(jī)器、飛行軌跡存在的問題,嚴(yán)格防范了實(shí)際飛行中各類事故的發(fā)生。
注釋
① 許飛.我國(guó)航空飛行科技裝備控制改造與升級(jí)研究[J].中國(guó)航空科技,2012.18(6):12-14.
② 金子文.GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用行模擬器調(diào)試控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011.32(17):32-34.
空間碎片迫使航天員藏身俄飛船
3月24日,俄羅斯一顆報(bào)廢衛(wèi)星的一塊殘片迫使國(guó)際空間站上的6名航天員躲避到充當(dāng)站上救生艇用的兩艘俄聯(lián)盟號(hào)載人飛船內(nèi),以便能在必要時(shí)迅速脫身。碎片最終從距站11千米處安全飛過。雖然撞到空間站的機(jī)率很小,但因發(fā)現(xiàn)較晚,已來不及規(guī)劃實(shí)施大型機(jī)動(dòng),而一旦相撞后果嚴(yán)重,所以地面控制部門下令站上6人藏身到對(duì)接在站上的兩艘聯(lián)盟號(hào)飛船內(nèi)。這是站上航天員12年來第三次因有空間碎片飛近而躲到飛船內(nèi)。這塊碎片是俄“宇宙”2251軍事通信衛(wèi)星的一塊殘片,據(jù)稱尺寸較小。該衛(wèi)星2009年同美國(guó)“銥”33衛(wèi)星相撞,形成約2000塊新碎片。(陽(yáng)光)
“質(zhì)子”號(hào)發(fā)射“國(guó)際通信衛(wèi)星”22
3月26日,國(guó)際發(fā)射服務(wù)公司的俄制“質(zhì)子”M/和“風(fēng)”M火箭在拜科努爾發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射了國(guó)際通信衛(wèi)星公司的“國(guó)際通信衛(wèi)星”22通信衛(wèi)星。衛(wèi)星被送入遠(yuǎn)地點(diǎn)約6.5萬千米的超同步轉(zhuǎn)移軌道,據(jù)稱由此可節(jié)省燃料?!皣?guó)際通信衛(wèi)星”22由波音空間與情報(bào)系統(tǒng)公司建造,采用波音702MP中等功率新型衛(wèi)星平臺(tái),是首顆被發(fā)射入軌的采用該平臺(tái)的衛(wèi)星,發(fā)射重量6199千克。它將接替東經(jīng)72度軌位上的“國(guó)際通信衛(wèi)星”709,利用其48路C波段和24路Ku波段36兆赫等效轉(zhuǎn)發(fā)器向非洲、亞洲、歐洲和中東的媒體、政府和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)用戶提供服務(wù),預(yù)計(jì)將能工作18年。(江山)
“龍”飛船將發(fā)往國(guó)際空間站
飛往國(guó)際空間站的首艘商業(yè)飛船推遲到5月發(fā)射。由太空探索技術(shù)公司研制的這種“龍”無人貨運(yùn)飛船此次將執(zhí)行的是一項(xiàng)驗(yàn)證任務(wù)。發(fā)射原定在2月初進(jìn)行,但因需用對(duì)飛船及其軟件進(jìn)行測(cè)試而推遲。飛船將由太空探索公司的“獵鷹”9火箭發(fā)射,如獲成功,將成為首艘同國(guó)際空間站交會(huì)對(duì)接的私營(yíng)飛船。此次試飛是美商業(yè)航天飛行業(yè)向前邁出的關(guān)鍵一步,將試驗(yàn)飛船為空間站運(yùn)送貨物的能力。飛船靠近空間站后,站上航天員將利用站上機(jī)械臂將其捕獲,然后裝到“和諧”節(jié)點(diǎn)艙面向地球的一側(cè)?!褒垺憋w船首次試飛是2010年12月進(jìn)行的。它當(dāng)時(shí)繞地球飛行了兩圈,然后濺落到太平洋上。太空探索公司若成功滿足了相關(guān)要求。將可從美航宇局拿到總共3.96億美元的經(jīng)費(fèi)支持。(江山)
[關(guān)鍵詞]氣源,電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),電動(dòng)作動(dòng)筒,伺服放大器,F(xiàn)MDS、MACS軟件
中圖分類號(hào):V278.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)06-0374-01
一. 引言
飛行模擬機(jī)是在地面上人工營(yíng)造一個(gè)仿真的環(huán)境,以模擬飛行器在整個(gè)飛行過程中的各種飛行條件、飛行狀態(tài)和飛行環(huán)境。這個(gè)仿真環(huán)境主要由座艙儀表系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等幾大部分構(gòu)成,從而形成一個(gè)交互式的視、聽、感三覺合一的虛擬飛行環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中,飛行員可以無風(fēng)險(xiǎn)地進(jìn)行各種科目的訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是模擬機(jī)重要的組成部分,它以六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式,承載模擬飛行座艙,并在計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制下,產(chǎn)生多種姿態(tài)的六自由度瞬時(shí)過載仿真,如俯仰、偏航、橫滾、升降、側(cè)向縱向平移等。從而使飛行員感受到飛行過程中產(chǎn)生的過載動(dòng)感、重力分量的持續(xù)感以及抖動(dòng)沖擊等信息?,F(xiàn)代應(yīng)用于模擬機(jī)的主要是液壓運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),但隨著大功率直流電機(jī)和矢量控制技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)開始逐步替代液壓運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),它具有作動(dòng)筒走位精確、噪音低、無污染等特點(diǎn)。其中,以荷蘭MOOG公司的E-Cue 636-8000i電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)尤為突出,他利用輔助氣源為作動(dòng)筒提供高壓空氣以支撐靜載荷,電機(jī)執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令驅(qū)動(dòng)作動(dòng)筒產(chǎn)生加速度,從而逼真地仿真了飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)感覺。
二. 氣源輔助式電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
E-Cue 636-8000i電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要由三部分組成:6自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、氣源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖一所示。
它主要由運(yùn)動(dòng)基座、作動(dòng)筒、平臺(tái)和相關(guān)的高壓氣管,電纜等設(shè)備組成。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由三個(gè)獨(dú)立的地面基座安裝于地面,在每一個(gè)地面基座上由一個(gè)鉸接組件連接兩個(gè)電動(dòng)作動(dòng)筒。鉸接組件由滾珠軸承和圓錐軸承構(gòu)成二自由度旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。與之對(duì)應(yīng)的是連接連接作動(dòng)筒和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)上部基座,由二自由度旋轉(zhuǎn)滾珠軸承鉸接組件構(gòu)成。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上就可以安裝飛行模擬機(jī)訓(xùn)練艙室,作為容納設(shè)備和人員的空間。
電動(dòng)作動(dòng)筒的主體是由滑動(dòng)軸承連接的鋼制伸縮套管電動(dòng)缸體結(jié)構(gòu),他的內(nèi)部結(jié)合了一個(gè)空氣承壓活塞和一臺(tái)直流無刷電機(jī)。在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)需要升起時(shí),空氣活塞由氣源供給10bar的氣壓,承擔(dān)平臺(tái)升起至中立位的靜載荷。直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子與電動(dòng)缸中的傳動(dòng)滾珠絲杠連接,滾珠絲杠再與活塞連接。在直流電機(jī)動(dòng)作時(shí),絲杠將直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng),推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng),六個(gè)作動(dòng)筒在計(jì)算機(jī)的指令下協(xié)同動(dòng)作,從而使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生六自由度運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有良好的加速性,承載力,其抗振動(dòng)性能也極為優(yōu)越,能制造出強(qiáng)烈的瞬時(shí)加速度和持續(xù)受力感。
輔助氣源系統(tǒng)由空壓機(jī)、緩沖儲(chǔ)氣罐、空氣干燥機(jī)、主儲(chǔ)氣罐等組成,并由承壓軟管相連接。如圖二所示。
主儲(chǔ)氣罐直接與電動(dòng)作動(dòng)筒氣壓活塞缸相連并提供壓力。在升起平臺(tái)時(shí)由此壓力推動(dòng)六個(gè)作動(dòng)筒至中立位,因此,平臺(tái)升起至中立位的靜載荷完全由氣壓承擔(dān),電動(dòng)作動(dòng)筒中的電機(jī)只是在飛機(jī)機(jī)動(dòng)時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)指令做加速、減速動(dòng)作,從而大大減輕了電機(jī)的負(fù)載,降低了電機(jī)的發(fā)熱和磨損。同時(shí),電機(jī)的尺寸也可以減小而適合內(nèi)置到作動(dòng)筒內(nèi)。
運(yùn)動(dòng)控制柜主要由運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)、伺服放大器、邏輯安全電路和相應(yīng)的電氣控制電路組成。它們與安裝在電動(dòng)作動(dòng)筒上的編碼器和位置傳感器構(gòu)成了完整的閉環(huán)控制電路,并提供了人為干預(yù)和維護(hù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的人機(jī)界面。
三. 氣源輔助式電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理
E-Cue 636-8000i氣源輔助式電動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中,控制整個(gè)系統(tǒng)工作的核心是運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)和伺服放大器,它們與安裝在電動(dòng)作動(dòng)筒上的編碼器和位置傳感器構(gòu)成了完整的閉環(huán)控制電路。系統(tǒng)機(jī)構(gòu)如圖三
在模擬飛行過程中,模擬機(jī)的主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行飛行數(shù)學(xué)模型的解算,并將解算出來的飛機(jī)在各種飛行狀態(tài)下的飛行參數(shù)下發(fā)到運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)。飛行參數(shù)主要包括俯仰、偏航、橫滾三個(gè)軸向的角速度、角加速度、線加速度及姿態(tài)角等參數(shù)。運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)中的軟件模塊FMDS(FCS運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軟件)將這些參數(shù)依據(jù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)算法轉(zhuǎn)換為六個(gè)作動(dòng)筒的協(xié)同動(dòng)作從而形成運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的線加速和角加速運(yùn)動(dòng),模擬出接近真實(shí)的飛行過程中的動(dòng)感體驗(yàn)。
運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)通過Canbus總線與伺服放大器接口,同時(shí)它通過DI/DO接口卡與作動(dòng)筒位置傳感器和安全邏輯電路借口,構(gòu)成閉環(huán)控制回路。運(yùn)行在運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)中的軟件模塊MACS(運(yùn)動(dòng)控制器軟件)控制每個(gè)作動(dòng)筒的狀態(tài),并以速度、位置、加速度作為反饋,在FDMS指令下解算閉環(huán)伺服數(shù)學(xué)模型。MACS模塊還具有速度和動(dòng)態(tài)加速度限制功能,在作動(dòng)筒伸出至極限位置或在回收時(shí)限制其動(dòng)作速度和加速度。伺服放大器將MACS模塊解算的作動(dòng)筒信號(hào)經(jīng)濾波、放大后直接輸出給電動(dòng)作動(dòng)筒內(nèi)置的直流無刷電機(jī),控制電機(jī)的動(dòng)作。同時(shí),它還通過傳感器監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、溫度,當(dāng)這些參數(shù)超限時(shí),伺服放大器可直接停止電機(jī)工作并激活作動(dòng)筒機(jī)械剎車,使作動(dòng)筒立即處于凍結(jié)狀態(tài),避免意外事故發(fā)生。
運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)通過TCP/IP協(xié)議與模擬機(jī)主控計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。同時(shí)局域網(wǎng)上可以連接維護(hù)計(jì)算機(jī)以監(jiān)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)和調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)。
2、然后,用兩個(gè)平行排列的方塊,可以使用木塊,按照標(biāo)記器(+)——滑動(dòng)方塊——標(biāo)記器)(-)的順序連接,其中滑動(dòng)方塊的 “+”朝向?qū)γ娴哪景濉?/p>
3、這是其中兩個(gè)方向的構(gòu)造。
4、再安上開關(guān),打開開關(guān),會(huì)朝著“+”方向移動(dòng)。
關(guān)鍵詞:修正劍橋模型;三軸剪切試驗(yàn);Abaqus數(shù)值模擬;應(yīng)力路徑;粗粒土
中圖分類號(hào):TU411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-0432(2010)-07-0048-1
0 前言
粗粒土在自然界分布廣泛,儲(chǔ)量豐富。由于它具有壓實(shí)性能好、透水性強(qiáng)、填筑密度大、抗剪強(qiáng)度高沉陷變形小承載力高等工程特性,因此在工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著高土石壩、高層建筑物的發(fā)展及電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,為適應(yīng)土工建筑物應(yīng)力、應(yīng)變分析的需要,粗粒土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系成為重點(diǎn)研究的內(nèi)容。其研究成果為進(jìn)行高土石壩應(yīng)力應(yīng)變分析發(fā)揮了積極作用。
三軸壓縮試驗(yàn)是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法,它通常用3-4個(gè)圓柱形試樣,分別在不同的恒定周圍壓力(即小主應(yīng)力σ3)下,施加軸向壓力,即產(chǎn)生主應(yīng)力差(σ1-σ3),進(jìn)行剪切直至破壞,從而得出一系列的巖土類材料的“應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度”試驗(yàn)曲線,然后根據(jù)摩爾-庫(kù)侖理論,求得抗剪強(qiáng)度參數(shù)及其它所需的參數(shù)。
在分析了巖土材料的“應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度”特性之后,自然會(huì)想到巖土類材料應(yīng)力應(yīng)變符合怎樣的普遍規(guī)律,即所謂的本構(gòu)理論,劍橋等向硬化模型便是早期由劍橋大學(xué)Roscoe教授等人提出的,征對(duì)巖土類材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系理論。后來,Roscoe和Burland兩人又將“帽子”屈服準(zhǔn)則、正交流動(dòng)準(zhǔn)則和加工硬化規(guī)律系統(tǒng)的運(yùn)用于劍橋模型,并提出了臨界狀態(tài)線、狀態(tài)邊界面、彈性墻等物理概念,經(jīng)過他們多次修正,構(gòu)成了眾所周知的修正劍橋模型。
1 三軸試驗(yàn)
試樣土采用某高速公路隧道棄渣的重塑土,分別采用800KPa與1000KPa的固結(jié)壓力,然后施加軸向位移求得應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線。土樣初始孔隙比e0=0.436,干密度ρd=1.88g/cm3,試樣高h(yuǎn)=60cm,直徑D=30cm。
2 數(shù)值模擬
2.1 計(jì)算參數(shù)的選取
軟件Abaqus具有強(qiáng)大的非線性處理能力,擁有大量不同種類的單元類型、材料類型和分析過程。而且具有很好的用戶材料接口,很好的方便了廣大用戶。本文即是采用Abaqus自身的修正劍橋模型來模擬試驗(yàn)過程。在Abaqus中修正劍橋模型的屈服面方程為:
式中:,為偏應(yīng)力參數(shù),K值控制著屈服面在π平面上的形狀,0.778≤K≤1,p為靜水壓力,q為廣義剪應(yīng)力,三軸試驗(yàn)時(shí)q=(σ1σ3)。β為常量,在臨界狀態(tài)線的干面?zhèn)仍撝档扔?,濕面?zhèn)刃∮?時(shí)帽子縮緊。a為初始屈服面大小的強(qiáng)化參數(shù)。修正劍橋模型參數(shù)取自圍壓分別為800KPa及1000KPa的三軸試驗(yàn),其中得到正常固結(jié)曲線斜率λ=0.06、膨脹曲線斜率κ=0.012、滲透系數(shù)k=0.00136m/s、泊松比μ=0.3、臨界狀態(tài)線的斜率M=1.807953。圍壓σ3=1000KPa,固結(jié)完成時(shí)孔隙比由0.436變?yōu)?.378。剪切過程中軸向變形εa=119.4mm,時(shí)間T=1h=3600s。
2.2 有限元模型的建立
有限元模型采用軸對(duì)稱,二次四邊形減縮積分單元,高度h=60cm=0.6m,半徑r=D/2=15cm=0.15m。建立兩分析步,第一分析步(Geostatic)為地應(yīng)力平衡分析步,以便建立固結(jié)結(jié)束時(shí)的應(yīng)力狀況。第二分析步(Soils)為巖土分析步,以便建立剪切過程時(shí)的條件。在Geostatic分析步中施加1000KPa的圍壓,并使該圍壓在計(jì)算過程中保持不變。初始應(yīng)力狀態(tài)通過關(guān)鍵字*initial conditions,type=stress定義,約束住底部位移U2和左側(cè)位移U1,同時(shí)保持該條件在計(jì)算過程中不變。初始孔隙比通過關(guān)鍵字定義為0.378。在soils分析步中施加軸向位移U2=0.1194m,總時(shí)間為3600s,時(shí)間增量最大為32s。模型頂部邊界條件設(shè)為孔壓力(pore pressure)為0。
2.3 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較
通過計(jì)算可得,體應(yīng)變與軸向應(yīng)變之間的關(guān)系,以及p、q子午面上的有效應(yīng)力路徑。將計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比。
2.4 結(jié)果分析
(1)分析可知當(dāng)材料未達(dá)到屈服時(shí)計(jì)算值與試驗(yàn)值能夠較好的吻合。由此表明,基于ABAQUS的修正劍橋模型隱式積分算法具有較好的計(jì)算精度和數(shù)值穩(wěn)定性,能夠較好的反映材料的彈塑性變形。在試驗(yàn)過程中保待孔隙水壓力為零,所以總應(yīng)力路徑與有效應(yīng)力路徑相同,都為直線。
(4)修正劍橋模型涉及到的參數(shù)包括彈性模量E、泊松比μ、原始各向等壓曲線中與加荷有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù)λ及與卸荷有關(guān)的試驗(yàn)常數(shù)κ、初始孔隙比e0、粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ等參數(shù)。由于模型參數(shù)與計(jì)算結(jié)果之間復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系,目前的反分析方法都難以避免各參數(shù)間的相互影響,所以一般選擇那些對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大的參數(shù)作為反分析參數(shù),以減少反分析參數(shù)的數(shù)目。
(3)模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果c值大于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但φ值較小,除了有限元的計(jì)算模型(劍橋模型)不能完全反映土體的性質(zhì)外,室內(nèi)試驗(yàn)本身的操作誤差和破壞狀態(tài)確定的人為性也有一定的影響,同時(shí)修正劍橋模型的計(jì)算結(jié)果一般偏小。其中,在模型參數(shù)中對(duì)位移影響顯著的是正常固結(jié)曲線斜率λ,對(duì)體應(yīng)變影響較顯著的是膨脹曲線斜率κ。λ增加水平位移也相應(yīng)增加,而κ增加水平位移減小,體應(yīng)變相應(yīng)增加。
3 結(jié)語(yǔ)
通過三軸固結(jié)排水等試驗(yàn)標(biāo)定了修正劍橋模型參數(shù),試驗(yàn)參數(shù)較少,且有明確的幾何及物理意義。計(jì)算時(shí)要慎重選取參數(shù)λ和κ?;贏baqus中修正劍橋模型的模擬能夠較好的與試驗(yàn)資料相吻合。
參考文獻(xiàn)
[1] 郭慶國(guó).粗粒土的工程特性及應(yīng)用[M].鄭州:黃河水利出版社,1998.
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關(guān)鍵詞:剎車 踏板系統(tǒng) 腳蹬驅(qū)動(dòng)裝置 LVDT激勵(lì) 力學(xué)仿真
中圖分類號(hào):TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2015)08(c)-0088-02
剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置用于模擬人腳踩踏剎車踏板的動(dòng)作[1],并記錄踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度與踏板受力的關(guān)系[2]。供機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)剎車踏板產(chǎn)生剎車信號(hào)代替駕駛員對(duì)腳蹬的操作運(yùn)動(dòng),由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)駕駛員腳蹬產(chǎn)生位移[3],通過腳蹬LVDT傳感器向剎車控制單元提供剎車信號(hào),滿足剎車腳蹬的位移-力曲線關(guān)系的測(cè)試[4-5]。
1 剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
此驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主由兩臺(tái)MOOG公司的伺服驅(qū)動(dòng)器以一定角度來驅(qū)動(dòng)踏板轉(zhuǎn)過一定的角度。模型總體圖如下圖1所示。
驅(qū)動(dòng)時(shí),需按上圖安裝、裝配,作動(dòng)器的傾角可以由支撐桿的長(zhǎng)短來調(diào)節(jié),長(zhǎng)度調(diào)節(jié)完成之后,應(yīng)將鎖緊螺母鎖死,踏板夾具、滑軌、傳感器應(yīng)先安裝在踏板上,而后再跟作動(dòng)器相連。為了盡量減小干擾力F2,驅(qū)動(dòng)件與踏板夾具之間采用滾動(dòng)滑輪連接,利用滾動(dòng)摩擦因數(shù)較小的原理,盡量降低干擾力的大小。連接處如圖2所示。
2 剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置
試驗(yàn)過程中,應(yīng)在導(dǎo)軌上加適量的油,減小摩擦力保證滑輪的滑動(dòng)自如,上下調(diào)節(jié)通過手動(dòng)調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)如圖3所示,左右調(diào)節(jié)通過橫向滑軌手動(dòng)滑動(dòng),調(diào)節(jié)完畢之后可將其用鎖緊螺母鎖緊,如圖4所示。左右調(diào)節(jié)距離范圍是154~384 mm(指作動(dòng)缸中心距離,理論工作間距354.4 mm),上下調(diào)節(jié)范圍489~760 mm(指作動(dòng)缸后座支撐銷高度,設(shè)計(jì)工作高度689 mm)。另外上下調(diào)節(jié)時(shí)需要將鎖緊螺栓松開,因?yàn)闈L珠絲桿沒有自鎖功能,松開之后轉(zhuǎn)動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)到合適的位置后,將緊定螺栓再次鎖死。安裝時(shí)應(yīng)利用升降臺(tái)如下圖所示來給作動(dòng)器定位,保證作動(dòng)筒的水平位置,而可伸縮桿可提供適當(dāng)?shù)膲壕o力,在伸縮桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)完成之后應(yīng)將緊定螺母鎖緊,使得在整個(gè)驅(qū)動(dòng)過程中作動(dòng)筒整個(gè)位置的固定,其上下調(diào)節(jié)是通過后座上的調(diào)節(jié)手輪來實(shí)現(xiàn),調(diào)節(jié)范圍為120~200 mm(指作動(dòng)缸中心位置離地面高度)。
設(shè)備調(diào)試過程中,作動(dòng)器的伸出速度不宜過高,并時(shí)刻觀察滑軌處是否卡住,一旦發(fā)現(xiàn)卡住或者滑動(dòng)不順暢,需停止作動(dòng)器工作,排除故障之后才可以繼續(xù)工作。
3 仿真計(jì)算
以ADAMS對(duì)整個(gè)工作過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真,模擬整個(gè)工作過程的運(yùn)動(dòng)、受力情況,并得到一些關(guān)鍵力的數(shù)據(jù)。
以ADAMS,WORKBENCH聯(lián)合仿真,將ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真得到的交變力輸入到WORKBENCH,得到支架在作動(dòng)缸的作用下的變形情況,以評(píng)估支架的可靠程度并進(jìn)行必要的改進(jìn)。
而載荷力的大小是要根據(jù)ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真中,作動(dòng)筒對(duì)接觸點(diǎn)的作用力而確定,將ADAMS得到的數(shù)據(jù)曲線通過一定的處理并導(dǎo)入到WORKBENCH,作為其載荷。
通過聯(lián)合仿真,可得到整個(gè)支架的等效應(yīng)變,最大應(yīng)力集中在T型螺栓處,大約為25.7 MPa??傄谱畲笪灰铺幙傄拼蠹s為0.016 mm,與實(shí)際情況相符滿足需求。
4 LVDT激勵(lì)及采集系統(tǒng)
方案采用ADI芯片組,主要由LVDT激勵(lì)模塊、LVDT信號(hào)調(diào)理模塊、ADC轉(zhuǎn)換模塊、USB轉(zhuǎn)換模塊以及供電模塊組成。
(1)LVDT激勵(lì)模塊用于對(duì)LVDT傳感器初級(jí)線圈進(jìn)行勵(lì)磁,提供工作磁場(chǎng)。
(2)LVDT信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)LVDT傳感器兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓差先與初級(jí)線圈電壓差進(jìn)行除法運(yùn)算消除輸入波動(dòng),再進(jìn)行濾波、放大。
(3)ADC轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)輸入的經(jīng)過放大后的模擬量信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出;
(4)USB轉(zhuǎn)換模塊是將ADC芯片輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成支持USB總線的信號(hào),方便與上位機(jī)進(jìn)行通訊。
(5)供電模塊主要對(duì)上述各模塊供電。
方案采用美國(guó)ADI公司的芯片組,主要采用型號(hào)EVAL-CN0301-SDPZ的LVDT信號(hào)激勵(lì)調(diào)理電路板、型號(hào)EVAL-SDP-CB1Z的USB轉(zhuǎn)換模塊、型號(hào)EVAL-CFTL-6V-PWRZ的220V AC轉(zhuǎn)6V DC電源模塊。其中LVDT信號(hào)激勵(lì)調(diào)理電路板包含了LVDT信號(hào)激勵(lì)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊以及ADC轉(zhuǎn)換模塊。
LVDT信號(hào)激勵(lì)調(diào)理電路板集成了信號(hào)激勵(lì)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和ADC轉(zhuǎn)換模塊。它主要由型號(hào)AD698的激勵(lì)調(diào)理芯片、型號(hào)AD8615的軌對(duì)軌運(yùn)算放大器、型號(hào)AD7992的12位逐次逼近型ADC以及配套的電容電阻等無源元件構(gòu)成。其基本原理簡(jiǎn)圖如圖5所示。
USB轉(zhuǎn)換模塊采用ADI公司的模擬設(shè)備系統(tǒng)演示平臺(tái)系列里的轉(zhuǎn)換USB電路板卡,型號(hào)EVAL-SDP-CB1Z。
5 結(jié)語(yǔ)
該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)模擬人腳踩踏剎車踏板的動(dòng)作,并記錄踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度與踏板受力的關(guān)系。具有結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、維護(hù)簡(jiǎn)單、操作方便、移動(dòng)靈活的特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 高澤迥.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第14分冊(cè)-起飛著陸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:航空工業(yè)出版社,2002.
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論文關(guān)鍵詞:碳酸二甲酯,反應(yīng)精餾,非平衡級(jí)模型,模擬,優(yōu)化
1 引 言
碳酸二甲酯(簡(jiǎn)稱DMC)是近年來發(fā)展迅速的一種新型綠色化工產(chǎn)品,是一種十分有用的有機(jī)合成中間體和性能優(yōu)良的汽油添加劑[1]。近年來對(duì)其生產(chǎn)工藝條件的研究報(bào)道很多,但是由于碳酸二甲酯的單程轉(zhuǎn)化率比較低,其中酯交換法的反應(yīng)精餾工藝是研究開發(fā)的主要方向。其反應(yīng)條件溫和而且生產(chǎn)工藝無污染、對(duì)環(huán)境友好,是目前合成碳酸二甲酯的先進(jìn)生產(chǎn)方法之一[2]。由于反應(yīng)與精餾在同一塔內(nèi)同時(shí)進(jìn)行,相互之間的影響十分復(fù)雜,操作條件和設(shè)備參數(shù)的微小變化,對(duì)操作規(guī)律都會(huì)產(chǎn)生很大的影響,目前人們對(duì)反應(yīng)精餾規(guī)律的認(rèn)識(shí)不是很充分[3],有待于進(jìn)一步的研究。這就使反應(yīng)精餾過程的設(shè)計(jì)、放大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在一定的難度。目前報(bào)道用計(jì)算機(jī)模擬此生產(chǎn)過程的文獻(xiàn)較少非平衡級(jí)模型,因此用數(shù)學(xué)模擬的方法,對(duì)這種生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬分析,深入探討反應(yīng)精餾過程的生產(chǎn)規(guī)律是非常必要的。
2 反應(yīng)精餾過程的非平衡級(jí)模型描述
模型的推導(dǎo)基于如下假設(shè):每一級(jí)系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài),即;氣相在達(dá)到上一級(jí)前完全混合,液相為全混流;
相界面上無質(zhì)量和能量累積,氣液相只在相界面處達(dá)到平衡,在級(jí)內(nèi)各點(diǎn),傳遞系數(shù)相等,反應(yīng)速率數(shù)值相同;過程處于穩(wěn)態(tài)操作;反應(yīng)只發(fā)生在液相,氣相無反應(yīng)。
全塔共有N+1塊板,冷凝器為第0塊板,再沸器為第N塊板,塔內(nèi)共有C個(gè)組分。非平衡級(jí)模型示意圖如圖1所示核心期刊目錄。
圖1非平衡級(jí)示意圖
2.1物料衡算方程
總物料:
(j=1,2,…,N-1) (1)
(j=0)?。?)
(j=N) (3)
各組分物料:
氣相:
(4)
液相:
(5)
式中:對(duì)反應(yīng)物,生成物,對(duì)惰性組分, i=1,…,C,j=1,2,…,N-1。
(j=0) (6)
(j=N) (7)
2.2熱量衡算方程
氣相;
(8)
液相:
(9)
根據(jù)Taylor[4]等對(duì)普通精餾的模擬計(jì)算結(jié)果,假設(shè)氣液兩相處于熱平衡狀態(tài)是合理的。據(jù)此,本反應(yīng)精餾模型中假設(shè)氣液兩相達(dá)熱平衡,以簡(jiǎn)化計(jì)算。簡(jiǎn)化結(jié)果是用板上總焓衡算方程
(j=1,2,…,N-1)(10)
代替(8)(9)兩式。
(j=0)(11)
(j=N)(12)
2.3氣液相界面處平衡方程
相平衡方程:(13)(i=1,…,C;j=0,1,…,N)
質(zhì)量平衡方程:(14)
(i=1,…,C;j=1,2,…,N-1)
2.4歸一方程
(15)
(16)
(j=0,1,…,N)
2.5傳質(zhì)速率方程
氣相: (17)
液相: (18)
(i=1,…,C;j=1,2,…,N-1)
2.6反應(yīng)速率方程
采用文獻(xiàn)[2]中的動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算反應(yīng)速率。反應(yīng)方程式如下:
(19)
每級(jí)上的反應(yīng)量:,其中為持液量。
上述方程組合一起構(gòu)成了反應(yīng)精餾全過程非平衡級(jí)模擬的數(shù)學(xué)模型。
3自由度分析
自由度分析見表1、表2所示。由表1和表2可知全塔模型方程自由度為2CN+4N-2C。本文選擇的設(shè)計(jì)變量分別為:氣液相進(jìn)料流量、組成、溫度;氣液相側(cè)線采出量;回流比;塔頂采出量;再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷。
表1 全塔變量數(shù)分析
變量名
變量數(shù)
變量名
變量數(shù)
N+1
N+1
N-1
N-1
C(N+1)
C(N+1)
C(N-1)
C(N-1)
N-1
N-1
(C-1)(N-1)
(C-1)(N-1)
N-1
N-1
N-1
N-1
C(N-1)
C(N-1)
N+1
NF
1
1
1
1
關(guān)鍵詞: 腓腸神經(jīng);帶血管神經(jīng)蒂筋膜皮瓣;軟組織缺損
小腿中下段、足部及跟腱在日常生活中容易受到外界的傷害,并且該區(qū)域軟組織薄、血運(yùn)差,部分組織直接由皮膚覆蓋,外傷后極易導(dǎo)致骨質(zhì)或肌腱的外露,創(chuàng)面難以愈合,外露組織容易感染,治療上有一定困難。我們從2003年9月至2007年12月應(yīng)用逆行腓腸神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管筋膜皮瓣進(jìn)行修復(fù),,共應(yīng)用10例,效果良好,現(xiàn)總結(jié)如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料 收治患者10例,男性 9例,女性 1例,年齡18~50歲。組織缺損部位:跟腱處 1例,足背部 2例,內(nèi)踝關(guān)節(jié) 3例,小腿中下段脛前軟組織缺損 4例。皮瓣面積在4cm×4cm至25cm×12cm大小,均為同側(cè)逆行切取,皮瓣逆轉(zhuǎn)角度在80°~120°之間。全部為擇期手術(shù)。
1.2 手術(shù)方法
1.2.1 清創(chuàng) 徹底清除受損創(chuàng)面周圍可疑壞死的組織,反復(fù)清洗,有骨折的做內(nèi)固定。確定軟組織缺損的面積。
1.2.2 切開并安裝皮瓣 外踝頂點(diǎn)與跟腱連線為A點(diǎn),窩中點(diǎn)為B點(diǎn),AB連線為皮瓣的軸線,確定皮瓣的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)C點(diǎn)(本組旋轉(zhuǎn)點(diǎn)均在A點(diǎn)上方4 cm以上),以旋轉(zhuǎn)點(diǎn)至軟組織缺損近端的距離為依據(jù),在軸線C點(diǎn)上方定出D點(diǎn),即CD間距為蒂長(zhǎng)。用手術(shù)野保護(hù)膜背后的紙為模板,放大1cm左右,剪裁出缺損處的形狀,按缺損區(qū)縱軸方向折疊成基本對(duì)稱的兩塊,將折疊線與D點(diǎn)以近軸線重疊,沿模板周邊畫出皮膚線,即可確定切取皮瓣的形狀、范圍。
從設(shè)計(jì)的皮瓣近端和兩側(cè)進(jìn)行手術(shù)切口,深達(dá)深筋膜層,并隨時(shí)縫合深筋膜與皮下組織,將腓腸內(nèi)側(cè)皮神經(jīng)和小隱靜脈切斷結(jié)扎,包含在皮瓣內(nèi)。皮瓣大時(shí)將腓腸外側(cè)皮神經(jīng)也包含在內(nèi),逐步向皮瓣軸線會(huì)師,遠(yuǎn)離皮瓣結(jié)扎肌穿支血管,在深筋膜下從近端至遠(yuǎn)端分離并掀起皮瓣至D點(diǎn)。C、D兩點(diǎn)的皮瓣部采用保留皮蒂的方法,以軸線為中心,切取不少于3cm寬的皮筋膜蒂,全部經(jīng)明道轉(zhuǎn)移至受區(qū),注意避免蒂部受壓、扭曲,疏松縫合皮瓣于受損區(qū)正常組織,常規(guī)放置皮片引流條。取健側(cè)或患側(cè)大腿中厚皮片植皮于皮瓣供區(qū)。
2 結(jié)果
本組10例皮瓣安全成活,創(chuàng)面一期愈合。隨訪3年以上4例,1-3年3例,1年內(nèi)3例。修復(fù)脛前缺損4例,外觀、質(zhì)地、色澤均100%滿意。修復(fù)足跟部1例,初期行走時(shí)有踩棉花的感覺,后期感覺恢復(fù)。其他病例皮瓣彈性、外觀及功能正常,未發(fā)現(xiàn)因皮瓣轉(zhuǎn)移而影響踝關(guān)節(jié)功能。
3 討論
3.1 逆行腓腸神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管筋膜皮瓣的解剖學(xué)基礎(chǔ) 腓腸神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管的血供是多源性的[1]。腓腸神經(jīng)由脛神經(jīng)的腓腸內(nèi)側(cè)皮神經(jīng)和腓總神經(jīng)發(fā)出的腓腸外側(cè)皮神經(jīng)的交通支于小腿中下段吻合形成,淺出深筋膜經(jīng)踝后內(nèi)側(cè)走向足部。腓腸神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管系統(tǒng)與周圍的節(jié)段血管、營(yíng)養(yǎng)血管、外周血管等相聯(lián)系。腓后動(dòng)脈和腓動(dòng)脈的穿支是節(jié)段血管、營(yíng)養(yǎng)血管、外周血管的主要來源,神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管上、下行支互相吻合,形成神經(jīng)干內(nèi)微血管網(wǎng)和鏈狀的外膜血管網(wǎng),成為縱貫小腿后面皮膚全長(zhǎng)的供血軸心。窩內(nèi)、外側(cè)皮動(dòng)脈分別與腓腸內(nèi)、外側(cè)皮神經(jīng)伴行。
除營(yíng)養(yǎng)皮膚外,也參與各皮神經(jīng)的營(yíng)養(yǎng)血管系統(tǒng)和淺靜脈(大小隱靜脈)的營(yíng)養(yǎng)血管系統(tǒng),組成淺靜脈旁血管網(wǎng)和淺靜脈壁血管網(wǎng)在皮瓣血供構(gòu)成中起一定作用。此外,淺筋膜和深筋膜血管網(wǎng)也有代償作用。
3.2 逆行腓腸神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管皮瓣的切取要點(diǎn)
3.2.1 皮瓣旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的定位 皮瓣旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的具置目前無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),李軍等[2]認(rèn)為皮瓣旋轉(zhuǎn)點(diǎn)可以在外踝上3cm,郝敏等[3]認(rèn)為皮瓣旋轉(zhuǎn)點(diǎn)越高越安全,但一般在外踝上3cm~5cm即是安全的。戰(zhàn)杰等[4]認(rèn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)可在外踝上1cm,蒂寬5cm,切取皮瓣面積達(dá)30cm×14cm,皮瓣也能成活。皮瓣越大,要求蒂部寬度越大。目前,所謂“低旋轉(zhuǎn)點(diǎn)超大皮瓣”的研究較多。本組采用的最低旋轉(zhuǎn)點(diǎn)為外踝上4cm。修復(fù)脛前皮缺損時(shí),在軸線上低于缺損區(qū)最低點(diǎn)2cm~3cm處定為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
3.2.2 皮瓣蒂部處理 皮瓣蒂部的處理有四種方法。一種是在CD連線間切開蒂部皮膚,沿真皮下向兩側(cè)剝離,保留皮下深筋膜的膜血管蒂[5];第二種是在膜血管蒂上保留1.5cm寬的皮橋,用它來作為切開的明道的頂,稱之為皮條血管蒂,主要目的是減輕皮瓣的瘀血腫脹[6];第三種是在皮瓣旋轉(zhuǎn)點(diǎn)至皮瓣近側(cè)緣,帶上一小條倒三角形的皮蒂,皮瓣旋轉(zhuǎn)后將旋轉(zhuǎn)點(diǎn)至創(chuàng)面的 皮膚切開,使深筋膜蒂通過明道轉(zhuǎn)移,并將三角形皮蒂與切開的皮緣縫合,稱之為改良皮條血管蒂;第四種是皮膚筋膜蒂。本組皮瓣蒂全部為皮膚筋膜蒂,寬約3cm~5cm不等,未在蒂部刻意顯露腓腸神經(jīng)及伴行的小隱靜脈,蒂部小隱靜脈也未結(jié)扎。筆者認(rèn)為皮膚筋膜蒂的切取最為簡(jiǎn)單,對(duì)蒂部的血供影響最小,不足之處是皮瓣轉(zhuǎn)移后蒂部臃腫,外形稍差。李軍等[2]認(rèn)為皮瓣的靜脈回流主要靠蒂部細(xì)小的靜脈支,確保這些細(xì)小的靜脈支不受壓,就能確保皮瓣的靜脈回流。因此,皮瓣蒂部與邊緣疏松縫合,旋轉(zhuǎn)時(shí)用明道,有皮蒂覆蓋旋轉(zhuǎn)后的深筋膜,使皮瓣內(nèi)及蒂部無太大張力等措施,對(duì)皮瓣的靜脈回流很重要。
國(guó)外學(xué)者[7]在其文章的篇頭語(yǔ)寫到:我們以極大的熱情歡迎該皮瓣的出現(xiàn),因?yàn)樗鼮槲覀兘?jīng)常遇到的小腿下段和踝部軟組織缺損難題提供了極佳的解決方案。腓腸神經(jīng)伴行小隱靜脈有明顯的解剖標(biāo)志,位置表淺恒定,變異少,皮瓣切取簡(jiǎn)便安全,不損傷主要血管,損傷小。該皮瓣血運(yùn)豐富,易于成活;該皮瓣有一定的感覺恢復(fù),在修復(fù)足跟及足底的缺損時(shí)凸顯其優(yōu)越性。
目前,逆行腓腸神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)血管筋膜皮瓣的切取朝低旋轉(zhuǎn)點(diǎn)、超大面積,小隱靜脈的蒂部結(jié)扎或吻合小隱靜脈改善皮瓣靜脈回流,腓腸神經(jīng)的 吻合進(jìn)一步改善皮瓣的感覺等方向發(fā)展,我們的手術(shù)技能還有一定差距。筆者認(rèn)為,用最穩(wěn)妥的方法保障皮瓣血運(yùn),盡最大可能消滅缺損區(qū)才是硬道理。
【參考文獻(xiàn)】
[關(guān)鍵詞] 尼莫同;腦蛋白水解物;非癡呆型血管性認(rèn)知障礙
[中圖分類號(hào)] R749.105 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210(2013)05(b)-0076-03
阿爾茨海默病是臨床較為常見的疾病之一,具有較高的發(fā)病率,且隨著人口老齡化的發(fā)展,其發(fā)病率呈逐年升高的趨勢(shì),給患者及其家屬帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和生活負(fù)擔(dān)[1]。非癡呆型血管性認(rèn)知障礙(VCIND)是血管性認(rèn)知功能障礙的一種,是早期輕度認(rèn)知功能障礙,其早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療可有效避免或延緩患者病情的發(fā)展,對(duì)于提高患者生活質(zhì)量和延長(zhǎng)其壽命具有重要意義[2]。因此,對(duì)VCIND的早期診斷和干預(yù)可有效預(yù)防阿爾茨海默病,為血管病變引起認(rèn)知功能障礙的早期預(yù)防提供了理論依據(jù)[3]。本研究對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院2010年4月~2011年4月收集的VCIND患者采取尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療,取得良好的臨床效果,現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)道如下:
1 資料與方法
1.1 一般資料
1.2 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)
所選病例均為有認(rèn)知障礙但無癡呆癥狀患者,其臨床診斷依據(jù)《中國(guó)癡呆和認(rèn)知障礙診治指南:輕度認(rèn)知障礙的診斷和治療》[4]和《血管性癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn)草案》[5],患者納入標(biāo)準(zhǔn)為:經(jīng)病史詢問、蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCA量表中文版)及簡(jiǎn)易智能量表(MMSE)評(píng)定確診為獲得性認(rèn)知功能障礙;具有腦梗死、腦出血或慢性腦出血等腦血管事件,且患者病史均3個(gè)月;臨床診斷及影象學(xué)檢查提示為血管源性,且有急性發(fā)病、階梯式惡化、波動(dòng)性病程和局部病灶性神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和體征等;患者均為自愿參加臨床試驗(yàn),且簽訂知情同意書。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)通過。
排除標(biāo)準(zhǔn):癡呆患者;急性腦血管疾病患者;嚴(yán)重神經(jīng)功能損害(失語(yǔ)、嚴(yán)重偏癱等)患者;嚴(yán)重肝腎功能障礙或心肺功能異常患者;具有嚴(yán)重意識(shí)障礙、精神病史、抑郁或合并癲癇患者;非血管性因素導(dǎo)致的認(rèn)知功能障礙患者;具有藥物過敏史患者等。
1.3 治療方法
所有患者均給予高血壓、糖尿病及高血脂等合并疾病的對(duì)癥治療,在此基礎(chǔ)上,A組患者單用尼莫同(尼莫地平)治療,30 mg/次,3次/d,口服,2周為1療程;B組患者單用腦蛋白水解物注射液,90 mg/次,加入250 mL 0.9%氯化鈉注射液或5%的葡萄糖注射液中,緩慢靜脈滴注,1次/d,2周為1療程;C組患者采取尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療,2周為1療程。
1.4 觀察指標(biāo)
患者治療前后均采用MoCA量表中文版及MMSE量表進(jìn)行認(rèn)知功能評(píng)定,比較三組患者治療前后各項(xiàng)評(píng)分變化情況。
1.5 療效判定
依據(jù)衛(wèi)生部《中藥新藥臨床研究指導(dǎo)原則》中關(guān)于治療癡呆病的臨床研究指導(dǎo)原則[6],并以MMSE量表作為主要參考指標(biāo),其療效判定標(biāo)準(zhǔn)為,基本控制:患者治療后MMSE評(píng)分接近或達(dá)到100分;顯效:患者治療后MMSE評(píng)分較治療前增加≥40%;有效:患者治療后MMSE評(píng)分較治療前增加≥20%;無效:患者治療后MMSE評(píng)分較治療前增加20%或出現(xiàn)下降。臨床總有效率=(基本控制+顯效+有效)/總例數(shù)×100%。
1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
2 結(jié)果
2.2 3組患者治療前后MoCA量表評(píng)分及MMSE評(píng)分比較
3 討論
血管性認(rèn)知功能障礙(vascular cognitive impairment,VCI)是由高血壓、糖尿病或高血脂等腦血管病的危險(xiǎn)因素及明顯或不明顯的腦血管病引發(fā)的一類綜合征,包括VCIND、血管性癡呆(VAD)及混合性癡呆(AD)[7-8]。VCI涵蓋血管性認(rèn)知功能損害由輕到重的整個(gè)過程,而VCIND是由極輕度、輕度、中度等損害的認(rèn)知功能障礙,但未達(dá)到癡呆,多發(fā)生于老年患者,且有腦血管病的危險(xiǎn)因素患者發(fā)病率高于單純性阿爾茨海默病患者[9]。VCIND處于VCI的早期,對(duì)VCIND進(jìn)行早期的預(yù)防和干預(yù),可避免和延緩患者認(rèn)知功能障礙的發(fā)展,將臨床診斷提前于不可逆的嚴(yán)重癡呆,便于進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)防和治療[10]。
尼莫同是一種鈣離子拮抗劑,具有較強(qiáng)的腦血管選擇性及潛在抗缺血損害神經(jīng)保護(hù)作用;腦蛋白水解物注射液可促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)及減少細(xì)胞凋亡,具有良好的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用,并促進(jìn)軸突的生長(zhǎng)。本研究選取我院門診或住院部收治的VCIND患者共60例,比較3種治療方法的臨床效果,結(jié)果3組患者治療后MoCA量表評(píng)分和MMSE評(píng)分與治療前比較均有升高,且聯(lián)合用藥組升高更為明顯,與治療前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05),單用尼莫同或腦蛋白水解物注射液治療的臨床總有效率均明顯低于聯(lián)合尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05),因此,尼莫同聯(lián)合腦蛋白水解物注射液治療VCIND臨床療效顯著,可明顯提高患者M(jìn)oCA量表評(píng)分及MMSE評(píng)分,改善患者認(rèn)知功能,值得臨床推廣和應(yīng)用。
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級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
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