结合GUM和MCM的R-Test在机标定不确定度评定方法

R-Test因其高精度、操作便捷等的优点而被广泛应用于五轴数控机床转动轴误差测量,但其测量精度受其标定不确定度的影响。针对原有通用的评定方法不能对接触式R-Test标定不确定度进行准确评定,基于接触式R-Test标定原理,提出一种结合GUM和MCM的在机标定不确定度评定方法,首先分析了不确定度的影响因素并采用变参数方法确定了其灵敏度系数,然后根据测量不确定度导则(GUM)计算传感器位置的标准不确定度分量,最后采用蒙特卡洛方法(MCM)实现对标定方法最终的不确定度评定。通过具体的评定实例,与独立使用GUM的评定结果进行对比,验证了该方法具有更高的评定精度。

Integration of Tracer Test Data to Refine Geostatistical Hydraulic Conductivity Fields Using Sequential Self-Calibration Method

On the basis of local measurements of hydraulic conductivity, geostatistical methods have been found to be useful in heterogeneity characterization of a hydraulic conductivity field on a regional scale. However, the methods are not suited to directly integrate dynamic production data, such as, hydraulic head and solute concentration, into the study of conductivity distribution. These data, which record the flow and transport processes in the medium, are closely related to the spatial distribution of hydraulic conductivity. In this study, a three-dimensional gradient-based inverse method--the sequential self-calibration （SSC） method--is developed to calibrate a hydraulic conductivity field, initially generated by a geostatistical simulation method, conditioned on tracer test results. The SSC method can honor both local hydraulic conductivity measurements and tracer test data. The mismatch between the simulated hydraulic conductivity field and the reference true one, measured by its mean square error （MSE）, is reduced through the SSC conditional study. In comparison with the unconditional results, the SSC conditional study creates the mean breakthrough curve much closer to the reference true curve, and significantly reduces the prediction uncertainty of the solute transport in the observed locations. Further, the reduction of uncertainty is spatially dependent, which indicates that good locations, geological structure, and boundary conditions will affect the efficiency of the SSC study results.

Calibration of Four Nonlinear Failure Envelopes from Triaxial Test Data and Influence of Nonlinearity on Geotechnical Computations

It is now recognized that many geomaterials have nonlinear failure envelopes. This non-linearity is most marked at lower stress levels, the failure envelope being of quasi-parabolic shape. It is not easy to calibrate these nonlinear failure envelopes from triaxial test data. Currently only the power-type failure envelope has been studied with an established formal procedure for its determination from triaxial test data. In this paper, a simplified procedure is evolved for the development of four different types of nonlinear envelopes. These are of invaluable assistance in the evaluation of true factors of safety in problems of slope stability and correct computation of lateral earth pressure and bearing capacity. The use of the Mohr-Coulomb failure envelopes leads to an overestimation of the factors of safety and other geotechnical quantities.

Calibration Method of Capacitive Soil Moisture Sensor

Soil properties and water content vary from place to place. The calibration method based on capacitive soil moisture and humidity sensor is carried out. The sensor readings are compared with the mass water content measured by the oven dried method,and the calibration formula of sensor reading and mass moisture content is established.Results show that the sensor reading has a good linear relationship with the mass water content measured by the oven dried method,and has high precision. It can calibrate the mass moisture content of the data obtained from the moisture migration test in the soil column.

Field measurements for calibration of simplified models of the stiffening effect of infill masonry walls in high-rise RC framed and shear-wall buildings

As a type of nonstructural component, infill walls play a significant role in the seismic behavior of high-rise buildings. However, the stiffness of the infill wall is generally either ignored or considered by simplified empirical criteria that lead to a period shortening. The difference can be greatly decreased by using a structural identification methodology. In this study, an ambient vibration test was performed on four on-site reinforced concrete high-rise buildings, and the design results were compared with the PKPM models using corresponding finite element(FE) models. A diagonal strut model was used to simulate the behavior of the infill wall, and the identified modal parameters measured from the on-site test were employed to calibrate the parameters of the diagonal strut in the FE models. The SAP2000 models with calibrated elastic modulus were used to evaluate the seismic response in the elastic state. Based on the load-displacement relationship of the infill wall, nonlinear dynamic analysis models were built in PERFORM-3 D and calibrated using the measured modal periods. The analysis results revealed that the structural performance under small/large earthquake records were both strengthened by infill walls, and the contribution of infill walls should be considered for better accuracy in the design process.

低速水下机器人水动力试验系统设计

针对低速水下机器人模型试验测取水动力特性的需求,设计一款满足相似理论要求的室内小型低速开口式直流水洞;利用Fluent软件仿真得到试验段各截面速度分布云图,选出满足试验条件的截面范围;搭建试验平台并进行流场标定,结果表明稳流段速度达到2 m/s,稳流段的流场均匀且稳定,范围大于200 mm×68 mm×300 mm,满足阻塞率不大于25%、试验段长度通常是模型长度3倍的要求,验证了仿真结果的正确性且满足预期水下机器人模型试验的要求。此试验系统适用于速度不大于2 m/s,模型长不大于200 mm,模型来流方向的横截面积不大于5000 mm^(2)的试验条件。

苹果颗粒离散元接触参数标定与仿真试验

为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验。首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数。其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到红富士、花牛和黄元帅苹果与亚克力板的碰撞恢复系数分别为0.473、0.432和0.466;与亚克力板的静摩擦系数分别为0.435、0.536和0.519;与亚克力板的滚动摩擦系数分别为0.007 7、0.013 8和0.008 8。最后,通过堆积角试验、最陡爬坡试验确定二次回归正交旋转组合试验,得到红富士、花牛和黄元帅同种苹果间的碰撞恢复系数分别为0.487、0.348和0.469;静摩擦系数分别为0.584、0.869和0.644;滚动摩擦系数分别为0.084、0.096和0.093。试验结果表明,红富士、花牛和黄元帅苹果仿真试验与物理试验的休止角相对误差分别为5.95%、6.55%、8.67%。研究结果可为苹果物理特性和低损采收技术研究提供理论依据和模型支撑。

基于离散元法的面粉颗粒接触参数标定试验

为设计和优化面粉输送设备,应用离散元法对面粉进行准确地工程建模和分析,需要对其接触参数进行必要的标定。该研究依据颗粒缩放理论,用“Hertz-Mindlin with Johnson-Kendall-Roberts”接触模型表征面粉颗粒间黏性的影响,提出了一种基于静/动态休止角的接触参数标定方法。运用正交试验方法,对接触参数的敏感性和方差分析,表明面粉颗粒间的滚动摩擦系数、面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数、表面能对静态休止角的影响极显著(P<0.01),并且多组接触参数都可以模拟出与试验相同的静态休止角。进一步研究表明,面粉颗粒与不锈钢表面间的静摩擦系数的合理取值范围为0.2~0.4。通过2种填充率、4种转速下基于动态休止角的参数标定,将其中与试验最为吻合的一组参数作为标定结果,其值如下:面粉颗粒之间恢复系数为0.6、面粉颗粒之间静摩擦系数为0.2、面粉颗粒之间滚动摩擦系数为0.1、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间恢复系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间静摩擦系数为0.6、面粉颗粒与不锈钢容器表面之间滚动摩擦系数为0.5、表面能为0.12 J/m^(2)。使用该组参数对矩形容器中物料自由坍塌试验进行仿真,其结果与试验结果相符,验证了该标定方法的有效性。该研究提出的标定方法简单、易执行,对粉料输送设备的设计及优化具有一定的工程应用价值。

基于正弦式波纹膜片的压差式FBG静力水准仪

为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通过标定试验验证压差式FBG静力水准仪的传感性能。结果表明:此静力水准仪灵敏度不小于13.2 pm/mm,综合误差不大于3.26%,相关性系数均在0.99以上。该型静力水准仪传感性能满足工程结构沉降测量的要求,丰富了FBG静力水准仪的研究,具有理论和现实意义。

饱和砂土液化Finn模型的关键参数

以闽江中细砂层为对象,开展三因素三水平正交设计的小型振动台试验,定性探讨闽江砂土液化特性;同时基于Finn模型,在FLAC3D数值平台上对典型试验过程开展动力时程数值模拟。结果表明:Finn模型可有效模拟地震动作用下饱和砂土孔压的增长与有效应力的降低,能较为准确地反映饱和砂土的液化效应,Finn模型中的关键参数C_(1)、C_(2)对计算结果影响显著。以超孔压比峰值及超孔压比稳定值为指标,通过大量数值模拟结果与试验结果的对比,对上述关键参数进行标定,建议闽江饱和砂土液化Finn模型的关键参数取值为C_(1)=1.30、C_(2)=0.31。饱和砂土激振过程中呈现出轻微剪胀趋势,大致与液化现象同步出现。

100 V输入宽频带电压比例校验系统研究

提出一种基于数字采集装置的50 Hz~10 kHz电压比例校验系统,由电压比例变换和数字采集装置构成。数字采集装置采用了通道切换技术,极大提高数字采集装置测量比例误差的准确度。电压比例变换部分由级联型感应分压器、隔离互感器及高、低压精密电压跟随器构成。为了降低分布参数引起的附加误差,设计了采用双绞线结构的双级隔离互感器;该双级互感器在10 kHz范围内幅值误差不大于5×10^(-6),相位误差不超过10μrad。利用双封装运算放大器特性匹配特征,补偿电压跟随器电路的相位响应,显著提升了低压和高压复合型电压跟随器的相位特性,10 kHz范围内,跟随器的幅值误差不大于10×10^(-6),相位误差不大于20μrad。测量结果表明,校验系统具有较好的测量准确度,50 Hz时的测量偏差不大于1×10^(-6)和1μrad,10 kHz范围内,比值误差偏差不大于80×10^(-6),相位误差偏差不大于60μrad,可满足不同频率场景下的电压比例误差测量需求。

活动门试验中土压力盒标定方法

为确保活动门试验结果的准确性,根据试验填土深度的不同,对一批相同型号的电阻式土压力盒进行了垂直方向上的分级加载和卸载标定,并考虑标定装置内壁摩擦力影响,修正了作用在土压力盒上的有效加载和卸载应力。通过对加卸载过程进行离散元模拟,证明有效加载和卸应力修正方法较为合理。标定试验结果表明,加载过程中微应变量-有效应力曲线呈线性变化,可使用线性函数拟合;卸载过程中微应变量-有效应力曲线存在明显的滞后现象,且滞后程度随有效加载应力的增大而增大,可使用单指数曲线拟合。标定土压力盒后,开展了填土试验,结果表明土压力盒不宜在压力过小或填土深度过小时使用。

舰载飞机着舰撞击载荷实测技术研究

针对国内飞机起落架载荷测量中普遍存在的静标动测问题,从理论和机理上分析了静标定的应变法实测动态载荷存在问题的原因。同时,考虑到舰载飞机因定点着舰方式遭受严重的动态载荷,重点研究了舰载飞机着舰撞击载荷的静标动测问题。通过动态落震试验模拟飞机着舰过程,根据测力平台的实测载荷分析,获取了应变法实测载荷精度受动态影响的程度,提出一种改进的惯性修正方法,即:通过落震试验数据辨识质量矩阵,通过辨识的质量矩阵和实测加速度修正应变法的实测载荷。试验结果表明,改进的惯性修正方法进一步提高了垂向载荷的测量精度,显著提高了航向和侧向载荷的实测精度。

超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度试验方法的研究

为了解决合金钢构件布氏硬度无损、在线、在役定量监/检测问题,构建并使用先进临界折射纵波参量试验装置,开展了超声临界折射纵波定量评定合金钢近表层布氏硬度的试验,测量超声临界折射纵波在合金钢标定试件上的传播特性参量,计算评定布氏硬度所需的检测参量,即声速及衰减系数。通过改变收、发探头前沿间距和标定试件的显微织构,观察上述变化对超声波传播特性参量的影响,遴选并评定合金钢标定试件布氏硬度敏感检测参量,建立了临界折射纵波定量评定45#钢标定试件近表层布氏硬度标定映射关系的数学模型,并验证其预测准确度。结果表明,试验所得的临界折射纵波检测参量对标定试件布氏硬度的敏感程度不同,声速与布氏硬度具有较强的关联性,且声速预测模型的测量误差为实际应用的10%,满足要求;而衰减系数不能作为评价合金钢近表层布氏硬度性能的检测参量。本研究为采用超声无损检测方法评定合金钢构件布氏硬度提供了一定的借鉴。

单箱三室PC连续弯箱梁桥静载试验

为了评估某单箱三室连续弯箱梁桥的实际承载能力,验证桥梁设计和施工质量的可靠度水平,对其进行静载试验。试验结果表明:各控制截面的挠度和应变实测值均比理论分析值小,与之对应的校验系数在规范要求范围内,该弯箱梁桥的结构刚度和强度均满足规范要求;静载试验前后,测试截面附近区域未见明显裂缝。

土壤环境氟化物测定中的离子选择电极分析方法

本文使用离子选择电极法测定土壤样品中的氟化物。为提高测定结果的精确性,测定实验中需要使用总离子强度调节缓冲液。选取TISAB1和TISAB2两种常用缓冲液进行对比实验,结果表明TISAB1缓冲液的3次测定结果均在保证值规定范围内,可以更好地满足氟化物测定实验中提高测定精度的需要。金属离子干扰实验表明,在Al^(3+)浓度不超过10 mg/L、Fe^(3+)浓度不超过50 Mg/L、Ca^(2+)浓度不超过100 mg/L的情况下,3种金属离子不会对氟化物测定结果产生干扰。土壤水溶态氟化物的检出限为2.1μg,土壤全态氟化物的检出限为2.2μg,可以满足土壤环境氟化物测定要求。

新疆棉花秸秆离散元仿真参数标定研究

由于棉花秸秆在机械化收获和粉碎加工过程中缺乏准确的仿真模型参数,从而造成在机具设计中仿真效果和实际作业存在较大的差异,在一定程度上限制了棉花秸秆收获以及粉碎装置的设计研究。本文以新疆棉花秸秆作为试验材料,开展仿真分析研究,通过物理试验测定棉花秸秆的本征参数后,利用EDEM软件进行试验仿真,对棉花秸秆进行参数标定。采用堆积角试验和弯曲试验方法,测量出棉花秸秆堆积角和最大破坏载荷分别为28.62°和143.21 N。应用Hertz-Mindlin no slip模型和Hertz-Mindlin with bonding模型进行棉花秸秆的堆积角仿真试验和弯曲仿真试验,得到棉花秸秆之间碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数和棉花秸秆-钢之间碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数分别为0.5、0.41、0.06、0.5、0.37、0.08,以及棉花秸秆法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力与临界切向应力分别为4.15×1010N/m、5.60×1010N/m、40 MPa、50 MPa。将以上结果进行粉碎试验验证,棉花秸秆粉碎后依据长度和宽度不同,分为粉末型物料、破碎型物料、未破碎型物料,仿真试验质量和实际试验质量之间偏差为6.84%、8.29%、7.37%,证明了参数的可行性,可用于棉花秸秆参数标定。

考虑温度影响的复合材料结构载荷测量方法

针对温度环境会影响应变法测量复合材料结构载荷精度的问题,提出了一种考虑温度影响的复合材料结构载荷测量方法。以某型飞机碳纤维复合材料平尾盒段结构剪力测量为例,首先,设计并完成了不同温度环境下的载荷校准试验;其次,采用多元线性回归法建立了常温下的复合材料结构载荷测量模型,并在不同温度条件下进行了载荷模型检验;最后,考虑温度影响对常温下的载荷模型进行了修正与验证。结果表明,文中方法具有可行性和较高的准确性。

飞机载荷校准试验主动约束技术

在研究以往飞机载荷校准试验支持和约束方式的基础上,结合某型飞机结构特点,提出一种载荷校准主动约束方法。对主动约束方法和传统的起落架方法飞机载荷校准进行受力分析,建立了2种约束方法的理论模型;设计2种约束方法的机翼载荷校准对比试验,并提出主动约束载荷校准试验实施流程;结合某型飞机机翼载荷校准试验和飞行试验对主动约束方法进行了验证。结果表明:与传统的起落架约束方法相比,主动约束方法能有效解决有起落架布置的翼身整体结构机翼根部载荷测量难题,并将机翼载荷校准试验量级提高41%,机翼载荷模型误差可控制在3%以内。

CD-CAT中基于SCAD惩罚和EM视角的在线标定方法开发——G-DINA模型

G-DINA(the generalizeddeterministic input,noisy and gate)模型限制条件少,应用范围广,满足大量心理与教育评估测验数据的要求。研究提出一种适用于G-DINA等模型的同时标定新题Q矩阵与项目参数的认知诊断计算机化自适应测验(CD-CAT)在线标定新方法SCADOCM,以期促进CD-CAT在实践中的推广与应用。本研究分别基于模拟题库以及真实题库进行研究,结果表明:相比传统的SIE方法,SCADOCM在各实验条件下均具有较为理想的标定精度与标定效率,应用前景较好;SIE方法不适用于饱和的G-DINA等模型,其各实验条件下的Q矩阵标定精度均较低。