一种新的基于改进弹簧质点模型的图像边缘检测方法

针对传统边缘检测算法不能准确定位图像的边缘和检测出的图像边缘连续性较差的不足,在基于改进的弹簧质点模型基础上提出一种新的、简单和有效的图像边缘检测算法。在该算法中,将被检测的像素点作为中心点,其周围八个方向的像素点对该中心点的弹簧拉力组成一个平面内的弹簧质点模型。根据胡克定律,可以计算出作用在中心点上的合力大小,如果作用在中心点上合力大小超过设定的阈值,则认为该中心点为边缘上的点。实验结果表明,提出的算法能够有效地克服传统算法的不足,并具有一定的噪声滤波效果。

低温安全阀调节弹簧结构的改进设计

介绍了低温安全阀调节弹簧应具有的特性,论述了组合弹簧的结构设计和强度、干涉及稳定性等的校核方法,分析了组合弹簧与单个弹簧的参数与性能差异。

关于表面裂纹线弹簧模型的改进

对表面裂纹线弹簧模型进行改进,初步解决未改进的线弹簧模型在远离裂纹最深处(即靠近自由表面处)误差较大的问题。着重对线弹簧本构关系(即模型的内部解)作改进。在内埋椭圆裂纹应力强度因子解的基础上,籍助应变能方向导数的关系将它转变为二维穿透裂纹,引入修正系数得到改进的边裂纹板条解,即改进的线弹簧本构关系(改进的内部解)。外部解采用Reissner板理论。用改进的模型计算表面裂纹前缘法向应力强度因子,结果与Newman有限元解进行较系统的比较,表明改进的模型能在较大范围内更好地与Newman解相符。

田口方法在缓速器扰流柱弹簧稳健设计中的应用

某液力缓速器在台架试验高转速工况排气口出现了大量的油雾,其中一个重要的原因是扰流柱回位弹簧刚度偏小,导致内腔形成空气循环将内腔的残余液体汽化产生油雾。针对该问题,运用田口方法对弹簧进行了优化,并进行了台架试验,验证了改进措施的有效性。

大展弦比无人机的静气弹问题计算及分析

普遍采用大展弦比机翼的无人机,其气动弹性的问题显得尤为突出。本文主要研究基于非结构弹性网格体系的欧拉方程CFD计算及其在大展弦比无人机静气动弹性问题中的应用。针对三维非结构运动网格技术进行了研究和开发,在此基础上,利用计算流体力学的方法,发展了一套具有一定通用性的、适用于非结构网格的Euler方程流场求解器,并综合上面的技术,进一步通过耦合结构力学方程,对大展弦比无人机的静气动弹性问题进行了计算和分析。

含两条共面非贯通裂隙岩石的单轴压缩特性数值研究

为了解加载方向对含两条共面非贯通裂隙岩石破坏特性和破坏强度的影响,以随机均布Voronoi图为基础,精细化地描述了裂隙岩石的细观结构,生成了7个不同裂隙倾角的数值试件,基于改进刚体弹簧法,对7个不同裂隙倾角的试件进行单轴压缩数值试验,并从宏观和细观两个尺度模拟了倾角不同的7个岩石试件的贯通模式、变形和强度特性。结果表明,当倾角为0°时,共面裂隙不贯通;当倾角为15°、30°、45°和90°时,共面裂隙间接贯通;当倾角为60°和75°时,共面裂隙直接贯通;裂隙岩石在强度上表现出明显的各向异性。

基于非结构背景网格的动网格方法研究

借鉴弹簧动网格方法和Delaunay背景图方法,提出一种基于非结构背景网格的动网格生成方法。先用少量的物面控制点生成相对较粗的非结构背景网格,再用弹簧法将动边界的变化量作用到该背景网格,然后利用计算网格与背景网格的映射关系插值生成对应的动网格,最后对物面网格点及其附近受影响的密网格点进行局部网格修正,获得最终计算所需的动网格。所提方法与直接弹簧法比较,由于弹簧法作用的背景网格远粗于实际的计算网格,提高了计算效率,此外,由于网格的运动受控于受弹簧法作用的背景网格,边界变形或运动能较为均匀地传递到内部网格上,使网格单元过渡光滑,提高了动网格的质量。给出若干算例,展示了方法的效率和可行性。

跨声速颤振计算方法研究

采用改进的弹簧近似方法,以ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的Euler方程为控制方程,耦合结构运动方程,计算了Isogai机翼模型的颤振边界。气动力求解采用双时间推进,外时间为物理时间,与结构运动方程同步;结构运动方程求解采用Rayleigh-Ritz方法,时间推进也采用双时间法,节省了大量计算时间。研究表明,计算结果与参考文献提供的结果吻合良好,证明了所提出的跨声速颤振计算方法的准确性。

三维服装仿真中的数值解法研究与应用

随着计算机仿真的发展,柔性织物仿真得到了众多科研人员的重视,可是柔性织物的特有属性决定了这个课题的巨大挑战。本文对传统的弹簧-质点模型做了重要改进,针对不同的弹簧使用不同的弹性系数,保证了仿真的真实性。本文给出了自适应Runge-Kutta方法对柔性织物仿真进行数值求解,并使用FDH解决了碰撞检测的真实性与执行效率之间的问题。通过实验证明了自适应Runge-Kutta方法和FDH方法的优越性,真正实现了对柔性织物的实时动态仿真。

多组非贯通裂隙岩石的压缩特性数值研究

裂隙岩体力学性质研究是非常复杂的课题,非贯通裂隙岩石的力学行为与裂隙的几何产状密切相关,裂纹的扩展贯通直接影响岩石的破坏。采用改进刚体弹簧方法,以随机均布Voronoi图为基础,生成不同裂隙产状的岩石数值模型,模拟含多组非贯通裂隙岩石的细观起裂和扩展过程。从细观和宏观两个方面分析了预制裂隙的贯通模式及其对岩石宏观破坏模式的影响;并得到沿平面破坏、阶梯状破坏、沿次生块体转动破坏三种破坏模式。通过分析岩石渐进破坏过程揭示其破坏机理;且定量分析了裂隙岩石在强度上表现出的各向异性特征。将数值计算结果与已有的岩石试验结果对比分析,表明数值与试验结果吻合较好。

含预制裂隙的均质岩石巴西劈裂过程数值模拟

基于改进刚体弹簧方法,对均质圆盘试件和预制裂隙圆盘试件的巴西劈裂过程进行了数值模拟,并对比研究了预制裂隙对巴西劈裂破坏形态的影响。结果表明,均质圆盘的巴西劈裂过程分为三个阶段,即加载端开始向下萌生随机裂隙点;裂隙点之间联结发育;主裂隙贯穿试件造成破坏,次生裂隙发育。对于预制裂隙圆盘试件,不同预制裂隙倾角试件的破坏形式基本一致,由于应力集中,裂纹首先从预制裂隙两端萌生,并向加载端扩展,宏观裂纹形成的同时在加载端部也开始产生次生裂隙,次生裂纹的产状随预制裂隙倾角变化而不同。

动态环境下基于IVS算法的多机器人路径规划

针对动态环境下的多机器人路径规划问题,采用改进虚拟弹簧算法(improved virtual spring algorithm,IVS)解决路径优化过程中局部最小值和障碍物附近目标不可达问题(GNRON)。首先,基于栅格法建立网络交互动态力学模型,描述多机器人系统网络结构;其次,以最优路径和最短时间为目标,基于机器人编队控制,提出IVS算法,同时建立有效的启发式规则,并根据动态障碍物自身的运动属性,重新规划一条障碍物少的路径;最后,采用MATLAB将本文方法与传统虚拟弹簧算法和动态A*算法进行仿真对比分析,验证IVS算法在解决多移动机器人路径规划问题上具有搜索效率高、避障能力强和环境适应性好的优势。