平面截圆柱面截痕形状问题的探讨

本文探讨平面截圆柱面的截痕形状,旨在加强直观上对该问题的认知及运用.

斜激波与内凹半圆柱面无粘相互作用

针对三维内转式进气道流动中激波入射内凹壁面主导的复杂波系干扰问题,采用斜激波入射内凹半圆柱面的简化构型,在来流马赫数为6的条件下,通过无粘数值模拟结合理论分析,研究了激波角β_(i)=14°~29°的斜激波在内凹半圆柱面反射形成的三维流场。结果表明,流场对称面均会出现显著高于二维情况的逆压梯度。当β_(i)≤25°时,从侧壁到对称面,斜激波经历了从马赫反射(MR)到规则反射(RR)的转变,形成了MR-RR型流场,转变点处产生的桥激波向对称面延伸,桥激波在对称面反射后产生的压力峰值高于二维斜激波反射;当β_(i)≥25°时,斜激波在侧壁和对称面均发生马赫反射,形成了MR-MR型流场,两种马赫反射分界点处产生的桥激波向侧壁发展,侧壁气流在对称面相撞后产生的压力峰值高于正激波后的压力;当β_(i)=25°时,流场存在MR-RR型和MR-MR型双解现象。通过降维分析理论,揭示了两类流场中转变点和分界点的形成机制,并厘清了桥激波的产生原因和初期演化特征。当β_(i)≥18°时,无粘激波干扰所主导的侧壁气流加剧向对称面汇聚,并在对称面附近产生流向涡对。无粘分析获得的认识,有助于揭示内转式进气道中流动汇聚和流向涡对等现象的形成机理。

微凸体相互作用的圆柱面切向接触阻尼模型

基于三维分形接触理论,引入曲面接触系数,建立了考虑摩擦和微凸体相互作用的圆柱面切向接触阻尼分形模型,应用MATLAB对该模型进行仿真,结果表明:切向接触阻尼随着法向载荷、分形维数、切法载荷比、材料的特性参数和曲率半径的增大而增大,随着分形粗糙度参数和摩擦系数的增大而减小;两圆柱面内接触比外接触所形成的切向接触阻尼要大。另外,将所建模型与只考虑摩擦的情况进行对比,发现微凸体相互作用会增大切向接触阻尼。该研究为高副结合面动力学分析提供了一定的理论基础。

计及边缘效应的差动圆柱面电容式倾角传感器的输出特性

为了研究差动圆柱面电容式倾角传感器在计及边缘效应情况下的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,讨论差动圆柱面电容器中的电场,给出其电容量随倾角变化的函数式,绘制出该传感器输出特性曲线,分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素,并指出改善该传感器输出特性的途径。

偏心圆柱面带电导体电场的深入研究和可视化

带电偏心圆柱面有内偏心和外偏心两种情况,它们都有相同的对称点公式。通过保角变换将两种偏心区域变换成环形区域,求出环域的两个半径,并做了详细分析。用简单方法求出电势函数,进而求出电场强度的两个分量和电通函数。将公式无量纲化,用MATLAB绘制图形,证明了等势线和电场线都是圆,发现了偏心圆柱面的电场等效于两条等量异号无限长带电直线产生的电场。

变面积型圆柱面电容式倾角传感器的输出特性

为研究考虑边缘效应的变面积型圆柱面电容式倾角传感器的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,讨论变面积型圆柱面电容式倾角传感器的电场,给出电容量的表达式,绘制出传感器电容量随倾角的变化曲线,分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素,并指出改善该传感器输出特性的途径。数值模拟结果表明,在传感器的外极板所对应的圆心角小于内极板的情况下,减小两极板间距,可使其同时具有较高的线性度和灵敏度。由于研究计及了该传感器极板的横向边缘效应,故所得结果具有较高的精确度。

基于Gauss-Newton迭代法的拟合圆柱面方法研究

针对圆柱面拟合参数求解问题,本文从圆柱面方程出发,基于Gauss-Newton迭代法进行了圆柱面参数的拟合。该方法首先用线性化方法和旋转矩阵估算初值,然后采用Gauss-Newton迭代法进行参数精确计算,经数据验证,该方法迭代收敛较快,仅需数步就可得到精确解,避免了直接使用迭代方法可能造成的迭代不能收敛问题。

考虑摩擦的圆柱面切向接触刚度分形模型研究

为了更准确地计算圆柱面切向接触刚度,本文考虑摩擦因素的影响,在圆柱面分形接触模型的基础上,引入存在摩擦时弹塑性变形的临界面积公式,并利用切向接触刚度的基本理论,推导考虑摩擦的圆柱面切向接触刚度分形模型,并通过Matlab对上述模型进行仿真,研究不同参数(摩擦因数、分形维数、粗糙度幅值、材料的特性参数、曲率半径)以及接触的形式对切向接触刚度的影响。仿真结果表明:切向接触刚度与法向载荷成正比关系,但随分形维数取值范围的变化分别呈现指数与线性规律。摩擦因数与切向接触刚度成反比关系;材料的特性参数对切向刚度的影响,不仅与分形维数有关,还与自身取值关联;分形维数,粗糙度幅值与切向刚度的关系,受分形维数和材料特性参数的影响呈现正比或反比趋势。另外,内接触比外接触时的切向刚度大;随着曲率半径的变大,切向刚度增加。该研究为后续开展高副结合面动力学分析提供理论基础。

基于圆柱面映射的快速图像拼接算法

针对现有基于圆柱面映射的全景图像拼接算法无法实现自动估计焦距的问题,为满足实时性要求,提出了一种基于预测的快速特征点匹配算法和基于单应矩阵的焦距修正算法。该算法首先从待拼接图像中提取Harris角点,并计算方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)描述子,采用基于预测的快速匹配算法进行特征点匹配;然后使用简化的基于纯旋转运动的焦距估计算法估计出焦距初值后,采用基于单应矩阵的焦距修正算法得到更精确的焦距值;最后将平面图像投影至圆柱平面,使用基于加权平均融合算法进行拼接,合成全景图像。采用多个图像序列进行测试得出,特征点匹配速度较传统方法提高了10倍以上,自动焦距估计算法能够准确估计摄像机焦距。拼接实验结果表明,提出的算法能够快速地合成高质量的全景图像,拼接后的图像畸变小,具有较高的实用价值。

基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法

针对空间圆柱面拟合非线性强、鲁棒性差和稳定性弱的问题,提出基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法。首先,通过坐标变换计算圆柱面在平面上的投影圆度。然后,借助遗传算法的全局寻优特性快速搜索最优投影圆度所在平面的法向量,进而利用平面投影计算空间圆柱面的半径及轴线方程。最后,利用坐标逆变换得到原始坐标下的空间圆柱面特征参数。由于空间圆柱面投影圆度只与投影平面法向量的方向角有关,因此只须合理设置法向量方向角的取值范围,即可使得解空间覆盖所有位姿的空间圆柱面。另外,遗传算法具有良好的全局寻优性和收敛性,在空间圆柱面拟合这类多变量非线性寻优问题中能够取得良好的效果。仿真实验和实际应用表明,相对于传统拟合方法,基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法具有无须预估初值、鲁棒性强、拟合精度高和稳定性好等优点,是实现任意位姿空间圆柱面拟合的有效方法。

纬编双轴向抽纱织物的圆柱面成型

为解决深度冲压复杂曲面制件边缘和局部出现的设计上不能接受的纱线拥挤、堆积和起拱、起皱现象,进行了纬编双轴向抽纱织物的圆柱面成型性实验,比较了全部衬纬/衬经和部分衬纬/衬经纬编双轴向织物的剪切变形角和成型性。研究结果表明:纬编双轴向抽纱织物的圆柱面成型性能优于纬编双轴向满穿织物,而且成型高度提高25%以上;与满穿织物成型相比,抽纱织物达到成型高度极限时,其相应的剪切变形极限角显著减小,大约为20°。

平面、圆柱面和球面的气体渗碳数学模型

建立了包括平面、圆柱面和球面在内的统一的气体渗碳数学模型 :Cτ=D(2 Cx2 +shape(x -R0 )Cx) ,并将碳的扩散系数作为温度和含碳量的函数表示为D =D0 .4 exp(-Q/RT -BC(0 .4 -C) ) ;将碳的传递系数作为温度的函数表示为 β =β0 exp(-E/RT) ;内边界条件为含碳量是固定值 ;碳势和温度视为时间的线性函数。结合按此模型的模拟计算 ,讨论了表面形状、扩散系数和传递系数中有关参数对碳浓度分布的影响规律。

机床滚珠导轨中圆柱面-球面结合面静特性分析及试验研究

机床特性主要依赖于零部件刚度及结合部刚度组成的系统刚度特性,滚珠导轨结合部刚度是系统刚度的主要组成部分。滚珠导轨副由若干个滑块和轨道组成的滚珠导轨单元结合部构成,一个滚珠导轨单元结合部包括多列、多个圆柱面-球面结合面。基于单位面积结合面基础特性参数,提出一种直线滚珠导轨圆柱面-球面结合面静特性解析方法,并通过实例计算与加载试验验证比较,证明本文方法的正确性,为圆柱面-球面结合面的设计分析提供支持。

遗传算法在双层圆柱面网壳结构优化中的应用

首次将遗传算法 (GA)引入双层圆柱面网壳结构的优化设计中 ,实现了对网格尺寸、结构厚度、矢跨比的同步优化。编制了相应的程序 ,并进行了大量的算例分析 。

地源热泵有限长圆柱面和圆柱体热源模型

为进一步提高地源热泵解析模型的精度,对地源热泵钻孔外非稳态温度场模型进行了研究.考虑地面边界条件、钻孔的有限深度及热流在钻孔径向的分布,提出有限长圆柱面和圆柱体热源模型.在地面以上设虚拟热汇,把温升看成时间、空间上连续的瞬时点热源温度响应的叠加,即采用格林函数法,得到这2种模型的温升解析解.与实验数据对比表明:2种模型可以更精确地计算钻孔外非稳态温度场.计算结果也表明:圆柱面模型和圆柱体模型计算得到的结果差异不大,在计算量上圆柱面模型要小些,因此,在实际应用中推荐采用圆柱面模型.

受圆柱面约束螺旋杆伸展为直杆的动力学分析

以大型空间结构的可伸展机械臂从折叠状态被释放的伸展过程为工程背景,分析受圆柱面单面约束的弹性螺旋杆在惯性力作用下恢复为直杆的动力学过程.对弹性杆空间大变形的分析不允许利用小变形假设进行简化.Kirchhoff动力学比拟理论是研究细长弹性杆超大变形的有效工具.但由于圆柱面约束的存在,不能直接利用无分布力的Kirchhoff模型,而必须在方程中增加分布的约束力.以表述截面姿态的欧拉角为变量,建立受圆柱面约束弹性杆的动力学方程.在圆柱面约束条件下,认为弹性杆在伸展过程中仍维持半径不变的螺旋线形态,仅螺旋线倾角和杆的扭率随时间变化.对简化后的非线性微分方程导出解析积分,以描述伸展运动的动力学过程,导出螺旋杆伸展速度的变化规律,以及从初始状态伸展为直杆所需时间的简明的解析形式计算公式.

基于递推-变换方法计算圆柱面网络的等效电阻及复阻抗

获得任意电阻网络等效电阻的解析解一直是科学和数学上的难题.本文采用递推-变换方法研究了一类任意m×n阶圆柱面网络的等效电阻及复阻抗问题.首先采用网络分析建立递推矩阵方程模型;其次构造对角化矩阵变换方法以便获得矩阵的特征值和特征向量,从而获得矩阵方程的通解;再次采用网络分析建立边界条件约束方程模型,进而获得矩阵方程的特解;最后利用矩阵逆变换给出支路电流的解析解,从而获得任意m×n阶圆柱面网络轴线上等效电阻的解析解,所得结果由特征根构成及单求和表达.作为公式的应用,给出了任意半无限和无限情形时的数个新的等效电阻公式,在与其他文献结论的对比研究中得到了一个有趣的新的三角函数恒等式.研究了圆柱面RLC网络的等效复阻抗问题,给出了精确的等效复阻抗公式.

圆柱面拟合方法研究

在工业测量中,为了对建筑物的圆柱面进行检测和修复,需要精确拟合圆柱面并对拟合结果进行分析和表达。文中选择几何模型、坐标变换、遗传算法3种圆柱面拟合方法进行实验,选取初值依赖程度、拟合的残差、圆度3个参数进行比较分析,通过实测数据的实验表明,3种算法的复杂度虽然不同,但经过合理的预处理都可以得到满足工程需求的结果。

半圆柱面涡流发生器在矩形管道内抑垢实验

半圆柱面涡流发生器具有较好的强化传热效果,在换热器设备上具有较大的应用前景。为了获得半圆柱面涡流发生器的抑垢特性,采用离线称重法,研究了在流速为0.2m/s、体积质量为3 500mg/L、温度为50℃下不同排列间距、不同高度下的半圆柱面涡流发生器对CaSO4污垢结垢量的变化。结果表明:半圆柱面涡流发生器具有抑垢性,总结垢量要少于光片;相同高度下间距20mm的试片结垢量最少;相同间距下高为5mm的试片结垢量最小。

圆柱面弦支穹顶Levy型与无环索型索系性能对比研究

针对温州某体育馆圆柱面弦支穹顶屋盖结构的索系选型,建立了Levy型索系方案和无环索型索系方案。探讨了两种方案的建筑美感,比较了两种方案的经济指标。采用MIDAS Gen软件建立模型分析结构在静力荷载作用下的杆件内力、节点位移和上部网壳应力,探讨了两种方案的结构刚度和索力分布特点。采用弧长法进行荷载-位移全过程分析,探讨了两种方案的静力承载力和破坏模式。基于拆除构件法分析了结构断索后的响应,探讨了两种方案的抗连续倒塌性能。结果表明:无环索方案在经济指标方面优于Levy型方案;两种方案的静力破坏模式均为强度破坏,但无环索方案的承载力较大。无环索方案的结构刚度更大、索力较低且每层索力分布均匀,上部网壳应力更小;两种方案在断索后均未发生连续倒塌,Levy型方案在环索局部破断后结构刚度下降较大,索力损失较多,无环索方案发生内力重分布且索力损失不明显,抗连续倒塌性能好于Levy型方案。