精密镗床旋转轴几何误差完备性测量与辨识

针对四轴卧式镗床旋转轴需测几何误差的数目不统一与完备性缺失的问题,提出了基于形状创成函数的四轴卧式镗床旋转轴PIGEs形成机理分析方法与旋转轴完备几何误差测量辨识方法。基于形状创成机理构建了卧式镗床几何误差创成函数,确定了旋转轴可通过误差补偿进行调整的最少与位置无关的几何误差(Position-independent geometric error, PIGEs)数目。建立了卧式镗床旋转轴4项PIGEs、6项与位置有关的几何误差(Position-dependent geometric error, PDGEs)、6项安装误差(Setup error, SEs)与球杆仪(Double ball bar, DBB)测量轨迹半径之间的完备性函数模型,设计了基于DBB的四轴联动Viviani曲线测量轨迹,构建了旋转轴6项PDGEs的NURBS表征与PIGEs、SEs辨识方法。开展了误差补偿对比实验验证,结果表明,利用几何误差完备性测量与辨识结果进行误差补偿,较仅单一补偿6项PDGEs可提升圆轨迹测量精度40.69%。

基于几何拓扑约束的多飞行器高精度协同相对导航方法

多飞行器编队的多重作业能力强、可靠性高、整体效率高,是未来航空领域发展的重要方向,而高精度的相对导航是实现多飞行器编队飞行的关键。为了实现高精度相对导航,现有方法通常采用增加导航传感器种类或提高导航传感器测量精度的方式提升相对导航精度,但这不仅导致相对导航系统成本和体积的增加,而且会导致系统复杂性的增加。为此,本文从编队整体的几何拓扑结构出发,建立编队几何拓扑约束模型,并将其引入对相对惯导误差的估计中,提出一种基于几何拓扑约束的协同相对导航方法。所提方法通过引入整个编队的几何拓扑信息,能够在不增加导航传感器配置的前提下提升相对导航精度。在此基础上,设计得到一种多飞行器高精度协同相对导航方案。仿真结果表明,所提方法具有比现有方法更高的相对导航精度,其相对定姿、相对定位和相对测速的误差均方差分别减少了66.48%、48.73%和69.53%以上,可以实现多飞行器之间高精度的相对导航。

基于四维非线性串扰模型的单跨无中继光传输多维调制设计

随着光通信速率需求的不断提高,光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素.针对该问题,本文基于四维(Four-Dimensional,4D)非线性串扰模型和几何整形,提出了抗非线性4D调制设计方法.通过在加性高斯白噪声信道(Additive White Gaussian Noise,AWGN)和单跨无中继光纤传输系统中的仿真,详细比较了四类不同调制格式(包括分别针对AWGN信道和光纤信道设计的2D和4D调制格式)的传输性能.数值仿真结果表明,基于4D非线性串扰模型和4D空间联合优化的调制格式不仅有较高的线性整形增益还具有较好的非线性容忍性.以5通道的波分复用传输系统为例,优化得到的NL-4D-1024调制与传统正交幅度调制(QAM)和2D整形调制相比,可以分别减少0.8 dB和0.4 dB的发射功率.

沉积环境对细粒沉积岩微观结构的影响——以鄂尔多斯盆地延长组7段页岩为例

细粒沉积岩微观结构特征是岩石的基本属性,影响细粒沉积岩的物理化学行为。以鄂尔多斯盆地延长组7段页岩为例,根据多尺度多视域扫描电镜拼接和图像识别技术,分析细粒沉积颗粒的几何形貌特征,探讨沉积环境对细粒沉积颗粒几何形状和排列结构特征的影响。结果表明:研究区半深湖—深湖相细粒沉积颗粒为细颗度(2~3μm)、扁平和棱角形,颗粒沿某一段连续区间呈定向分布,强度分布呈扁平的仿锥状,定向排列程度好;浅湖相细粒沉积颗粒为中细颗度(2~8μm)、扁平和棱角形,颗粒沿某一区间呈尖状分布,规律性不明显,定向排列程度中等;三角洲相细粒沉积颗粒为细粒度(8~12μm)、似圆形,颗粒分布杂乱无章,强度分布呈似圆形或椭圆形。颗粒周长棱角性指数和扁平度越好,越有利于定向排列结构的形成;颗粒各向异性率和粒度越大,越不利于定向排列结构的形成。该结果有助于了解细粒沉积岩的微观结构特征,建立岩石微观结构和宏观结构的联系。

四川盆地东部走滑断裂识别与特征分析及形成演化:以涪陵地区为例

近年来的国内外油气勘探实践表明含油气盆地内的基底走滑断裂带为一种新的高产油气富集带,油气勘探开发前景广阔。对基底走滑断裂的识别、几何学和运动学特征分析及“控储、控藏”作用方面的研究越来越引起高度关注。本文利用四川盆地东部涪陵地区的高精度三维地震剖面的断裂构造精细解析、相干体属性和水平时间切片分析、野外露头断裂特征观测等多种资料,基于走滑构造理论,在研究区新发现了规模较大的北西向和北东向基底走滑断裂带的分布,并建立了川东地区走滑断裂在剖面上直立断层和花状构造、平面上线性延伸和地质界线错开、空间上的“丝带效应”和“海豚效应”及主干断裂产状和力学性质“明显分段性”的识别标准。并提出了基于走滑断裂垂直位移量变化和两侧构造活动强度差异性对比分析厘定走滑方向的新方法;依据地震水平时间切片地层界线错开、走滑断裂两侧厚度差异估算走滑距离的方法,实际应用结果表明,NW向基底走滑断裂带现今整体呈现左行走滑特征,但不同时期走滑性质多变,自形成期以来至少经历了5次左行滑动与3次右行滑动,总体表现出“深部左行,浅部右行,北部活动强度大,南部活动强度小”的特点,左行走滑距累积可达到1400~3400 m。北东向基底走滑断裂带现今呈现右行走滑特征,累积走滑距约1930 m。本文提出了NW向与NE向基底走滑断裂带形成演化模式存在着明显的差异性,其主要受控于区域构造运动和不同时期应力场环境演化及区域滑脱层的应力释放作用,NW向走滑作用受下三叠统膏盐滑脱层的影响,NE向走滑活动则受中下志留统页岩滑脱层的影响。

利用微计算机断层扫描定量研究选择性激光熔化Ti6Al4V合金缺陷的几何特征及形成机理

增材制造(AM)部件内部形成的缺陷对打印零件的力学性能具有不利影响。缺陷对零件性能的影响因其几何特征的不同而不同。利用X射线计算机层析成像(XCT)研究不同打印参数下36个块状Ti6Al4V样品的孔隙缺陷特征。根据样品中孔隙的几何特征,将孔隙缺陷分为4种类型:球形、椭圆形、长条形和不规则形。在所有工艺参数下,长条形状缺陷所占比例最大,并且随着扫描速度的提高,不规则形状缺陷所占比例逐渐增大。另外,分析单道和多道试样中缺陷逐渐积累规律。随着层的叠加,孔隙逐渐积累,而适当的搭接率可能会熔化道之间的气孔。表面粗糙度和熔池润湿对缺陷的形成有很大的影响。

测井计算钻井泥浆侵入深度的新方法研究

用测井资料计算泥浆侵入深度主要是基于电阻率径向分布特征进行的 ,传统的方法主要有图版法、经验公式法。用测井资料计算泥浆侵入油气层深度是十分有效而直接的手段 ,用其间接地评价钻井泥浆污染油(气 )层的程度则是一项经济可行的新技术。文章在分析比较了传统的泥浆侵入校正方法的基础上 ,经过理论推导和应用介绍了一种直接利用深、中、浅电阻率组合测井资料计算泥浆侵入深度的新方法。通过对研究工区 10多口井的实际资料进行处理 ,泥浆侵入深度的解释结果与测试评价基本相符 ,应用表明 ,该方法不但可以求出钻井泥浆侵入深度 ,还可求出地层真电阻率 ,它优于传统的方法 ,对低侵、高侵和无侵三种情况都实用 。

岩爆特征及机理

本文根据工程实例及岩石显微分析、岩石力学试验、声发射试验和力学计算结果，归纳了岩爆力学条件，并简要分析了岩爆的破坏形式、破坏过程；探讨了岩爆形成的岩性条件、静力学条件和动力学条件，得出了若干重要结论，对今后岩爆研究与防治有一定参考价值。

塔中地区志留系柯坪塔格组砂岩输导层量化表征及有效性评价

量化表征砂岩的输导性能正成为砂岩输导体研究新的发展方向。以塔中地区志留系柯坪塔格组砂岩为研究对象,从油气运移角度对砂体在地质历史时期的连通、物性条件进行了分析,利用砂地比判别模型分析砂体几何连通特征;在有效区分不同期次原油的基础上,选择晚期原油作为关键指示物,分析了砂体在海西期油气成藏时流体连通特征。结果表明,志留系沥青砂岩在晚期油气成藏时不仅几何空间上相互连通,而且流体连通性良好,仍是油气运移的有效通道。根据砂体成岩作用及其与油气充注的关系,定量恢复了沥青砂岩在油气成藏时的古物性,并采用渗透率量化表征了其输导性能。结合前人关于志留系油气成藏模式及主要控烃断层启闭性认识,建立了塔中地区志留系油气运聚复合输导格架,并在此基础上,数值模拟分析了海西期末油气运聚成藏过程。结果表明,塔中地区志留系油气运聚成藏受砂岩输导性影响显著,输导性偏差的西北部地区油气主要富集在断裂带附近,而输导性较好的中南部区域油气侧向运移明显。

基于几何约束机制的团体操队形辅助设计平台

大型团体演出,如团体操,往往涉及到快速、平滑、流畅、整齐的群体队形变换问题.基于虚拟人群仿真技术,通过引入几何约束方法,结合Morphing,CVT和Lloyd技术,从团体操队形约束、个体分布布局、个体配对、个体运动路径规划、群体碰撞避免等方面,综合提出一种新颖的团体操群体队形变换解决方案.首先采用Morphing生成从源队形到目标体操队形的一系列中间约束形状,保证变化的平滑性;然后利用CVT技术实现群体在约束形状中的分布布局;由于约束形状变化,个体的运动路径规划和碰撞避免均采用改进的Lloyd下降法,即变空间域下的Lloyd下降法来实现;最终搭建系统平台,有效地提高了团体操队形设计质量和效率.

基于微分几何与李群的无人机编队会合方法

在领航-跟随编队模式下,设计了一种基于追缉策略的无人机编队会合方法。基于微分几何曲线论和弗雷涅-塞雷标架建立了无人机非解耦三维运动模型,其中将曲率和挠率作为控制量;结合该模型给出了无人机三维编队会合问题的数学描述,它将导弹制导问题中的终端落角约束映射为编队会合问题中僚机的航迹倾角约束,同时引入额外的航迹方位角约束;使用特殊正交群的元素来度量长僚机方向偏差,并通过局部坐标映射将其映射为对应李代数空间中的旋量;基于该旋量设计了编队会合几何导引律,并给出相应的曲率和挠率控制指令;分别在长机稳定平飞和转弯机动条件下进行了多机编队会合数字仿真实验,仿真结果显示僚机能够有效地跟踪长机航向并收敛至指定位形,说明了方法的有效性。

斜井和水平井中补偿中子测井探测特性

为了进一步认识井斜角对补偿中子测井纵向分辨率的影响,利用蒙特卡罗模拟方法,分析了在不同井斜角情况下测井仪器的纵向几何因子和地层灵敏度,并模拟了在薄地层中的仪器响应。通过研究得到了不同井斜角下补偿中子测井的纵向几何因子,以及用于考察斜井和水平井空间探测特性的地层灵敏度。结果表明:虽然补偿中子测井本身不具有方向性,但当仪器贴壁放置时实际上主要反映靠近仪器一侧的地层;在不同井斜角情况下测井仪器的纵向分辨率不同,随着井斜角的增加,纵向分辨率逐渐增强。

多机编队队形控制建模及可视化仿真系统设计

针对多机协同作战编队队形控制问题,给出了相应的军事概念模型,提出了基于几何约束的三角形、菱形、主从式等典型树形编队控制模型,并通过可视化仿真技术,构建了可用于制定试飞方案的可视化仿真验证环境。验证结果表明基于该编队队形控制的算法可用于简单的模拟飞行操作和战术对抗、验证飞机模型。

FOF-18结构与性能的量子化学研究

用B3LYP法,在6-31G基组水平上优化了FOF-18的几何构型,得其稳定的几何构型;在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱;采用Monte-Carlo方法预估了密度;设计等键等电子反应计算了生成焓;运用Kamlet公式预测爆速、爆压和爆热;将计算性能与CL-20的性能作比较。结果表明,FOF-18整个分子呈N字形,且存在7个强吸收峰,密度2.06g/cm3、生成焓501.03kJ/mol、爆速9411.82m/s、爆压42440.76MPa、爆热6637.46kJ/kg,该化合物的性能与CL-20接近。

搅拌针几何形态对无倾角搅拌摩擦焊焊缝成形的影响及其机制分析

无倾角搅拌摩擦焊工艺是保障平面二维及空间三维复杂焊缝焊接质量的关键技术。分别采用含有光面搅拌针、光面带切台搅拌针和螺纹带切台搅拌针的焊具进行无倾角焊接试验,对比研究焊缝形貌、缺陷分布和接头性能,以期阐明搅拌针几何形态对无倾角搅拌摩擦焊焊缝的影响及其机制,从而为无倾角搅拌摩擦焊工艺的高质量应用奠定技术基础。试验结果表明,在无倾角焊接条件下,光面搅拌针容易导致焊缝根部出现孔洞缺陷,难以形成优质接头;带切台搅拌针增强了焊缝中上部材料的塑性流动,由此间接促进了焊缝根部匙孔的填充,在较低焊速下可以获得无缺陷接头;搅拌针螺纹结构直接增强了焊缝根部材料的塑性流动,因而能在更宽的参数范围内形成无缺陷接头。与光面搅拌针相比,搅拌针切台结构增大了接头软化区宽度,提高了焊缝上部的软化程度,所得无缺陷接头的抗拉强度最高可达母材的86%。对比而言,在带切台搅拌针上进一步加工螺纹能够降低焊接热软化效应,减小软化区宽度并提高焊核区硬度,接头最高强度系数由此增大到了90%。

塔里木盆地中部走滑断裂系统分布格局及其成因

塔里木盆地中部(以下简称台盆区)奥陶系碳酸盐岩走滑断裂发育,控储控藏作用明显,但对于走滑断裂的成因机制尚不明晰,制约了该区油气勘探开发的进程。为此,基于三维地震解释成果,结合前人的研究成果及认识,描述了台盆区走滑断裂的总体展布格局,分析了走滑断裂的几何学特征和形成时期,并结合先存构造背景和区域构造应力场探讨了走滑断裂的形成机制,预测了潜在走滑断裂的分布规律。研究结果表明:①台盆区走滑断裂受控于先存构造,在其西南、东南和北部3面挤压应力作用下形成统一的大型走滑断裂系统,形成期为中奥陶世末期;②台盆区走滑断裂整体格局中的FⅠ5断裂最为重要,调节了东、西两侧地块的运动差异,是台盆区东、西部走滑断裂系统的分界线,而FⅠ10、FⅠ17等转换断裂则分解了南北向地层缩减,形成了断裂体系的边界,控制了断裂体系中走滑断裂的发育范围;③台盆区走滑断裂系统整体可以被划分为塔北隆起纯剪断裂体系、塔中凸起左行断裂体系、巴楚凸起右行断裂体系和阿满过渡带转换断裂体系共4个体系。结论认为:①FⅠ5、FⅠ10、FⅠ17等断裂活动强度大,对储层改造及油气疏导作用强,是目前断控区最有利的油气勘探目标;②预测FⅠ5断裂西侧的阿满过渡带可能发育与FⅠ10断裂对称的转换断层,巴楚凸起、塔中凸起西部可能发育北东向走滑断裂,是下一步油气勘探值得关注的对象。

矢量地图数据转换质量评估研究

针对数据共享技术中数据转换所带来的数据精度问题,以不同标准体系的地图矢量数据转换为实例,通过对矢量数据转换过程的分析,研究转换过程中属性和几何精度损失的具体问题,提出几种用于检验转换过程中属性和几何精度损失的评估模型。最后通过实验验证数据转换过程数据质量的可靠性。

分阶段成形杆系结构几何非线性平衡方程

为探讨几何非线性条件下分阶段成形结构最终状态的确定因素,以平面杆单元为对象进行分析。考虑几何非线性效应,定义单元零应力时的几何外形为其无应力状态量,采用最小势能原理建立局部坐标系和整体坐标系下,分阶段成形杆系结构不考虑其成形过程的力学平衡方程,获得结构最终状态与构件单元无应力状态量之间的关系。利用平衡方程,可直接计算分阶段成形结构最终状态的内力和位移,而无需逐阶段累加。通过平衡方程和算例证明:分阶段成形的杆系结构,即使在考虑结构几何非线性效应的前提下,只要最终状态构件单元的无应力状态量确定,则最终状态结构的内力和位移与结构的成形过程无关。

一种基于图像后处理的极坐标格式算法波前弯曲补偿方法

极坐标格式算法(PFA)波前弯曲误差分析是对波前弯曲进行有效补偿的基础,以往波前弯曲误差推导过程中都对差分距离采用了二阶近似,在对大场景范围进行近场、高分辨率成像时已不能满足要求.本文采用新的方法对波前弯曲误差进行了精确的推导,得到了波前弯曲误差在空间频域的二阶泰勒展开表达式.利用推导的波前弯曲误差公式,在PFA图像域通过空变滤波和几何失真校正分别对二次和一次相位误差进行补偿,极大地改善了波前弯曲对PFA成像场景大小的限制.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.

基于平面梁单元的几何非线性分阶段成形平衡方程

为探讨几何非线性条件下基于平面梁单元分阶段成形结构最终状态的影响因素,结合其成形特点,以结构的无应力状态为分析起点计算结构系统的总势能,根据最小势能原理,建立结构分阶段成形时不考虑其成形过程的力学平衡方程,获得结构最终状态与平面梁单元无应力状态量的关系,在全量列式平衡方程的基础上,推导出增量列式求解方程,并通过算例说明平衡方程的应用。对计算结果和平衡方程的分析表明:对于由梁单元组成的分阶段成形结构,当结构体系、外荷载和边界条件一定时,即使在考虑结构几何非线性效应的前提下,其最终状态的确定只与梁单元的无应力长度和无应力曲率有关,与其成形过程无关。