基于GAS算法的卵砾石粒径自动识别应用研究

粒径和级配是表征床面组成的重要指标,基于GAS粒径自动识别技术可自动识别粗粒床面粒径并生成级配曲线,能够大幅提高现场采样和分析的效率。为了验证GAS的分割效果,采用GAS提供的默认参数进行分割,同时应用ImageJ软件手动分割进行验证。结果表明:GAS级配曲线的相对误差为5.7%,相关系数为0.992。另外,采用单参数和多参数敏感性分析法来标准化参数调整方案,gre、can1和can2对GAS提取的级配曲线和特征粒径有显著影响,其中gre起主导作用,而can1和can2控制着砾石边界的检测完整性。

基于数字图像处理技术的粒径筛分方法综述

非固结颗粒的粒度分布在河床或海床稳定性分析、沉积物输移以及沿海扩散等方面发挥着重要作用。随着图像处理技术的发展涌现出了许多数字图像筛分方法。本文依据数据处理结果的维度将数字图像筛分方法分为二维数字图像粒径筛分方法和三维数字图像粒径筛分方法。首先,根据二维数字图像粒径筛分方法所依赖的核心算法将其进行了分类并总结了每种方法的适用性和不足。其次,分析了三维数字图像粒径筛分方法并总结了其存在的不足。最后,依据各个方法优缺点提出了“几何”粒度筛分方法和“人工智能”粒度筛分方法相融合的新构想,即前者为后者提供标记训练集,经过训练后后者可以快速适应新环境的数字筛分任务。

平面闸门行走支承滑动摩擦系数计算方法

为了解决平面闸门行走支承滑动摩擦系数计算方法问题,提出了基于黏着理论的滑动摩擦系数计算方法,并将滑动摩擦问题转化成接触面之间的犁沟效应和黏着效应.其中硬材料表面粗糙峰被简化为圆锥体,顶峰的高度在均值附近呈现正态随机分布,应用此随机平面模型对软硬材料之间的犁沟效应进行分析.另外采用'鹅卵石'模型计算黏着效应.此公式在计算摩擦系数与相对滑动速度之间的变化关系时与前苏联学者Крагепьский等提出的变化趋势非常相似,此外其结果还与丁华东等所做的试验结果近似.另外钢对钢、钢对青铜以及钢基铜塑复合材料对不锈钢的摩擦系数随着速度变化的数值与《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74—95)中规定的摩擦系数变化范围很接近.因此证明所提出的公式在计算行走支承滑动摩擦系数时具有一定的可靠性.

泥沙淤积对弧形闸门影响的数值仿真计算

为了解决泥沙淤积对弧形闸门影响的数值仿真问题,将门前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体泥沙模型。应用有限体积法和弹塑性模型进行模拟。当门前泥沙的应力强度达到屈服应力的阈值时,将弹塑性模型中的弹性单元释放掉,使宾汉体泥沙像黏性流体一样流动。同时应用宁车沽防潮闸进行模型验证。最后应用此数学模型对乐昌峡水利枢纽进行仿真计算。结果表明:闸门的附着力(或附着力矩)最大值出现在闸门开启的瞬间,闸门底缘流态发生变化时将直接影响弧形闸门门前泥沙的附着力矩的大小。

环境与结构因素对输电线舞动的影响

为了确定环境与结构因素对输电线舞动的影响,将输电线舞动的流固耦合问题简化为在气动力作用下的瞬态动力学问题.首先,根据悬索链理论进行静态找型,确定输电线的初始状态,并利用Hartog Den的垂直舞动机理和O.Nigol的扭振机理确定输电线所受到的气动力.其次,应用ANSYS的APDL语言编写有限元批处理程序,建立了两自由度输电线舞动的有限元模型,并依据已有的数据对此模型进行校验.最后,应用所建立的模型分析了风速、空气密度、阻尼比以及初始张力等参数对输电线舞动的影响.结果表明,舞动振幅随风速与空气密度的增大而增大,随阻尼比以及初始张力的增大而减小.

基于能量损耗的球轴承摩阻力臂计算方法

为了解决水工闸门滚动行走支承的球轴承摩阻力臂计算方法问题,从能量损耗角度出发,将球轴承的滚动摩擦简化为微观滑动、弹性滞后和黏着效应3种.其中微观滑动的接触面近似为圆形区域,其应力分布采用2个相似的"赫兹"应力分布式进行叠加,来满足接触边界条件;弹性滞后则是由于滚珠材料并不是完全的弹性材料引起的.当滚珠受外载荷作用时发生变形,在变形过程中由于材料内摩擦作用所引起的结构阻尼将消耗一部分能量,而这部分能量是产生弹性滞后的原因,弹性滞后与应变成正比;黏着效应与接触材料的表面能有关,当滚球在套圈内滚动时滚珠需要克服接触材料的表面能,在克服材料表面能的过程中需要消耗一部分能量,这部分能量就是产生黏着效应的主要原因.通过选用440C不锈钢、氮化硅、碳化硅和碳化钨等滚动轴承中常用的材料进行计算,研究发现球轴承的摩阻力臂与打滑比成正比、与载荷成反比.

基于最小能耗率原理的河床稳定性判据

为了解决河床稳定走势问题,基于最小能耗率、雷诺平均法以及变分原理,提出了河床稳定性判据.通过与文献资料数据、纵断面稳定系数进行比对,验证了此河床稳定性判据.同时,结合黄河下游自花园口至利津等7个水文站所形成的6个河段,在1972,1973,1975—1980,1982,1985,1987,1988和1991—2000年等21年的水文资料,对黄河下游不同河型进行了稳定性分析.结果表明:黄河下游河床稳定性逐渐降低,孙-艾和艾-泺河段稳定性最差,需要对河岸进行加固;黄河是地上悬河,高含沙水流中的泥沙在中下游逐渐淤积抬高了河床,从而导致河床稳定性降低.

弱混合陆相河口的河床稳定性判据

针对弱混合陆相河口的河床稳定性问题,应用雷诺时均化法将潮流和径流的振荡效应以雷诺切应力的形式反映出来,利用由雷诺切应力构造出的广义力、广义流以及最小能耗率原理建立了弱混合陆相河口的能耗率,应用变分原理对弱混合陆相河口的能耗率进行极值分析得出河床的稳定性判据。根据河床的稳定性判据可得:河床的稳定性与流速梯度以及平均流速相关。另外,应用楔形水槽模型计算了不同坡度下的单位体积水流能耗率的变化。结果表明:当楔形水槽内的水体发生扰动时,能耗率增加,但随着水体的自我调整,能耗率随之减小,最后达到能耗率最小的稳定状态,因此水槽中的水体遵循最小能耗率原理。进而也间接验证了稳定性判据的适用性。

覆冰输电导线舞动的仿真分析

基于考虑输电导线垂向和扭转振动耦合的两自由度模型,利用多尺度法和数值分析方法,分别就系统参数和环境参数对临界风速和舞动振幅的影响进行了理论和仿真分析,并讨论了扭转振动分岔导致的可能复杂运动。利用零解的稳定性条件,得到了覆冰厚度、初始覆冰角度、来流密度、导线的初始张力和单位长度质量以及横向阻尼比对临界风速的影响曲线。基于解析和数值仿真的结果,分别给出了风速、覆冰厚度、来流密度、导线的初始张力和单位长度质量以及横向阻尼比对舞动振幅的影响曲线。对扭转振动分岔的研究表明,风速变化时,(零解失稳导致的)周期运动的分岔可导致倍周期运动和概周期运动等复杂运动形式。

非均匀湿陷条件下黄土地区桩基力学性状试验研究

基于黄土非均匀湿陷发生机理和纯摩擦桩基的受力特点,结合实际工程,对现场试桩采用常规桩基浸水试验和控制变量法桩基试验,对非均匀湿陷条件下桥梁桩基负摩阻力的受力特性进行了研究。在已有单参数对数曲线模型的基础上,结合现场实测数据,提出了浸水和停水期桩周土体的湿陷量与时间关系的双参数对数曲线模型;通过绘制湿陷性黄土地区的桩顶荷载与沉降的数据变化曲线,确定了先浸水、后浸水与天然状态下桩基承载特性,探索研究了桩侧摩阻力在浸水过程中的发挥性状。研究结果表明,该黄土地区非均匀湿陷条件下的桥梁桩基中性点位于0.62倍桩长范围内,用控制变量法比常规浸水试验研究桩基负摩阻力的受力特性更经济更合理。

平面闸门启闭过程中的动水垂直力数值模拟研究

动水垂直力是影响闸门启闭力的重要因素,为准确计算闸门启闭力采用RNGk-ε方程紊流模型与物体移动模型(GMO)相结合的方法,对平面闸门启闭过程中的动水垂直力进行了数值模拟研究,以积石峡水电站泄洪洞闸门为例,分析了闸门不同底缘型式和不同启闭速率在闸门启闭过程中对动水垂直力的影响及动水垂直力在闸门启闭过程中的变化规律。

三自由度模型覆冰输电导线舞动的数值仿真分析

基于考虑输电导线垂直、水平和扭转振动耦合的3自由度模型,利用数值方法,针对系统参数和环境参数对临界风速的影响以及可能的复杂舞动模式进行了分析.给出了覆冰厚度、初始覆冰角度、来流密度、导线初始张力、单位长度质量和横向阻尼比对临界风速的影响曲线.在讨论舞动可能出现的复杂运动时,发现随风速的变化,由于周期运动的分岔可导致概周期运动和混沌等复杂运动形式.

Duffing-van der Pol振子的时滞反馈控制研究

研究了Duffing-van der Pol振子在一类时滞反馈控制下零解的稳定性问题以及极限环的振幅和稳定性问题。依平均法和对时滞反馈控制项泰劳展开的截断得到的平均方程表明,零解的稳定性除与原方程中线性项的系数有关外,只与线性反馈有关,与非线性反馈无关。通过调整线性反馈的增益和时滞,可以使不稳定的零解变得稳定。零解发生Hopf分岔导致的周期解的振幅除与原方程中非线性项的系数有关外,与线性反馈和非线性反馈均有关。通过调整反馈增益和时滞,不仅可以控制极限环的振幅,还可以抑制极限环的产生。此外,根据平均方程还容易发现反馈时滞对系统动力学行为的影响具有周期性。数值仿真的结果验证了理论分析的正确性。

波形钢腹板PC组合箱梁中钢腹板的抗剪设计方法

目前我国组合结构桥梁设计计算方法还不统一,对波形钢腹板PC组合箱梁的设计,不同的设计方法得出不同的计算结果,因此有必要对波形钢腹板的抗剪设计方法进行探讨。对波形钢腹板在抗剪设计中剪应力的计算原理和剪切屈曲的计算理论进行介绍,通过对现有国内外组合梁中钢腹板的设计计算方法比较分析,归纳出了各设计方法间的原理及异同点,以及各个计算方法的适用性,并对现有波形钢腹板抗剪设计计算方法提出相关建议,为波形钢腹板PC组合箱梁的抗剪设计提供参考。

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF(volume of fluid)的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.

淤泥对弧形钢闸门启门力影响的计算方法

为了估算泥沙淤积对弧形钢闸门启门力的影响,提出了一个计算公式.该公式将门前淤泥考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,同时考虑了泥沙附着力的力矩、梁格中附带泥沙重力的力矩、转动铰摩阻力的力矩、止水摩擦力矩、下吸力的力矩以及闸门重力和外加重力的力矩对弧形钢闸门启门力的影响.并利用该公式计算的弧形钢闸门启门力和西洱河二、四级电站泄洪闸门的实测资料进行对比得出:在门前泥沙淤积厚度较低的情况下,弧形钢闸门的启门力矩主要由闸门重力和外加重力决定,但是由泥沙引起的启门力矩变化也是不容忽视的,是导致闸门开启困难的影响因素之一,因此在设计过程中应充分考虑泥沙淤积对闸门启门力的影响,制定出合理的操作和维护方案,以防止闸门启闭困难情况的出现;该公式在计算门前有泥沙淤积情况下的启门力时,其计算精度能够满足工程实际需要.

基于VB的平面钢闸门设计平台开发

为了解决传统设计平面钢闸门的计算繁琐和工作量大的问题,选择典型的闸门基本设计原理和平面结构体系的设计方法,采用现代化的数据库技术、图形处理技术、文档生成技术及计算仿真工具,以VB6.0为开发工具,研发了一套集设计、计算、绘图及设计说明书于一体的闸门设计平台。最后,选取了某工程实例,分别采用本文开发的设计平台和传统设计方法进行了设计计算和比较。结果表明,前者能够满足设计需要。

基于Kelvin振子的界面摩擦系数计算方法

为了解决界面摩擦系数计算方法问题,假设接触界面的摩擦能量以声子的形式向外传播,因此接触界面微观振子所耗散的能量等于宏观界面向外传递的热能,应用等效阻尼方法可求出等效黏性阻尼;同时提出了Kelvin振子摩擦耗散模型,通过此模型得到表面能变化的损耗率;最后应用'鹅卵石'模型求出摩擦系数.采用此公式计算的结果与前苏联学者Крагепьский等提出的摩擦系数与相对滑动速度试验中极大载荷情况下的摩擦系数变化趋势非常相似.另外,摩擦力计算公式所得数值与Lantz等利用超高真空原子力显微镜研究硅探针在NbSe2试样表面接触和摩擦时的试验结果比较接近.因此证明了此摩擦系数计算公式具有一定的可靠性.

基于SPH方法的两平行平板间层流的数值模拟及验证

基于SPH方法的基本原理,综合考虑了对各种定解条件的设置,用Fortran语言独立编写了一套用于模拟两平行平板间层流的SPH二维计算程序,并应用于泊肃叶流和库埃特流的数值模拟之中,将模拟结果与理论解析解和通过Flow-3D软件数值模拟得到的数值结果进行对比,分析表明三种方法得到的计算结果非常吻合,从而实现了对SPH数学模型和SPH计算程序的验证,为SPH方法的进一步发展和广泛应用奠定了一定的基础。

Calculation Method for Effect of Silt Sediment on Lifting Force of Hydraulic Gate

In this paper, silt sediment is considered to be Bingham body, which is made up of coarse and fine particles in front of a hydraulic gate. The coarse and fine particles provide friction and shear stress in the course of opening the gate. They constitute together the adhesion force of the sediment. Based on this viewpoint, this paper puts forward a formula for the effect of silt sediment on the lifting force. The formula includes gate weight, down-suction force, sealing rubber friction, plus-weight, water-column pressure, plus-silted-sediment weight and rolling(or sliding)-bearing friction. Finally, the verification results show that the formula has certain reliability and the calculation accuracy can meet the need of practical engineering.