基于曲率插值的大变形梁单元

线性梁单元的形函数在单元大转动时会引起虚假应变,不适用于几何非线性分析。传统的几何非线性梁单元由于位移插值和转角插值的相干性,常常引起剪切闭锁等问题。该文提出了一种平面大变形梁单元,通过单元域内的曲率插值以及曲率与节点位移之间的函数关系,将单元节点力和节点位移表示为节点曲率的函数。由于曲率插值本质上是对梁的应变进行插值,保证了单元任意刚体运动不会产生虚假的节点力;且将梁的截面形心位移表示为曲率的函数,避免了传统单元中的剪切闭锁问题。因而所提方法特别适用于梁的几何非线性分析。数值算例说明了所提方法的正确性和有效性。

一种基于曲率信息的太空帆板空间曲面拟合算法分析

大型空间柔性结构如太阳能帆板,在轨运行期间必须保证很高的运行精度,因此对结构的振动水平和控制要求及其严格。如能实现其振动响应形态的实时感知与重构,将对其振动响应的主动控制具有重要意义。以太阳能帆板为实验结构模型,通过分布植入光纤光栅传感阵列,利用空分复用和波分复用技术精确检测多点的曲率信息,以柔性帆板结构的振动形态感知和可视化为目标,深入探讨了基于曲率信息的插值方法和曲面的拟合算法,并利用计算机软件技术和计算机图像处理技术对算法进行了仿真,实现了空间曲面的拟合和可视化显示。仿真结果表明,所采取的插值方法及拟合算法比较精确地反映了帆板结构的振动形态,为进一步的振动主动控制研究打下了良好的基础。

基于曲率离散的几何非线性空间梁单元

以绝对坐标为节点参数的梁单元在结构的几何非线性分析和多柔体系统动力学中都有广泛的应用前景.其中一种具有代表性的单元为基于精确几何模型的梁单元,但它的构造过程涉及对节点转动矢量的插值,由此引起了很多数值求解方面的困难.由Shabana提出的绝对坐标梁单元,其节点参数中不含转动矢量,从而避免了对转角的插值,但却为此大幅度地增加了节点参数.以大变形梁虚功率方程为理论基础,先通过单元的形心曲线插值得到端面曲率及其对弧长的变化率,进而对单元域内的曲率进行插值,提出了一种既可避免转动矢量插值同时又不增加节点参数的空间梁单元,可用于梁的大变形几何非线性分析.数值算例验证了该单元的合理性.

环形布设光纤布拉格光栅的三维曲面形状重构

为了提高柔性机器人抓握传感中掌心表面的重构精度,本文基于COMSOL仿真,在436 mm×436 mm×2 mm聚丙烯板上,采用7只经聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装的光纤光栅(FBG)柔性传感器,选取环形布设的方式,在板末端中心与两角分别受力的情况下,使用光纤光栅解调仪采集实验中的传感器数据,并通过三次样条插值法进行连续化。设定数个平面Y与拟合圆环相交,计算过点函数获得三维曲面点集,实现了空间曲面的拟合可视化显示。在曲面末端中心受力时,板末端位移最小相对误差为0.549%,最大相对误差为8.300%,最小绝对误差为0.051 cm,最大绝对误差为1.255 cm,板末端两角受力时,板面重构末端位移最小相对误差为2.546%,最大相对误差为14.289%,最小绝对误差为0.005 cm,最大绝对误差为0.729 cm。实验结果为柔性机器人掌心抓握传感提供了应用基础。

基于曲率数据的冰刀弧形拟合研究

根据冰刀弧形重构、设计的需要,论文对基于曲率数据的曲线拟合作了分析和研究,针对测量点用微分几何的方法提出了曲率多项式插值法,然后针对测量段提出了切触法、迭代法,最后进行了误差分析。该方法在数控冰刀研磨机上得到成功的应用。

基于二维地震数据的宏观三维速度建模——以南海西北部海域为例

速度场在南海形成与演化、深部结构、沉积盆地分析和能源资源勘探过程中具有重要作用,以南海西北部为研究试点区,基于二维多道地震数据,在常规地震数据处理获得准确叠加速度的基础上,进行了均方根速度到层速度的转换,采用最小曲率插值算法,构建研究区的宏观三维速度模型,获得了良好的效果,初步建立了基于二维地震资料进行宏观三维速度建模的方法,为今后在南海全域开展宏观三维速度建模研究打下了坚实基础。

合肥市PM2.5影响因素及分布演变规律的定量分析

针对合肥市PM2.5影响因素及分布演变规律,综合使用定量分析、相关分析、变量控制,最小曲率插值等方法,构建了简单相关系数、偏相关系数、独立性检验、单污染源高斯烟羽扩散、双源强高斯烟羽扩散等模型,运用EXCEL、EVIEWS、SPSS、SURFER、MATLAB等软件编程求解,研究得出PM2.5与PM10相关性最高、空气湿度对PM2.5有着较强影响、合肥地区PM2.5多发于春冬季、离市中心越近污染程度越大、PM2.5成因来源广泛,演变受到风力等影响的结论.

跨海大桥主墩桩基钢护筒腐蚀损伤识别

跨海大桥主墩桩基施工过程中采用的钢护筒被保留作为桩基的外层,容易受到海洋环境的腐蚀破坏。提出一种基于插值曲率模态指纹库比对的桩基损伤识别方法,为解决测试数据不完备的问题,采用三次样条函数几何插值得到扩展后的桩基振型,然后在扩展振型的基础上采用中心差分计算得到曲率模态指标。以金塘大桥为工程背景,建立索塔-基础多尺度有限元模型,考虑海水腐蚀造成桩基钢护筒局部损失情况,以损失减薄区域的位置、轴向长度、深度为损伤参数,设置多种损伤工况样本,计算并建立基于插值曲率模态的桩基损伤识别指纹库,最后通过指纹库以外损伤工况与库内样本比对的方式,验证损伤识别效果。研究表明,为保证三次样条函数几何插值得到扩展振型对真实振型的拟合精度,至少需要沿桩基均布6个位移插值点。通过指纹库比对,能够准确识别桩基钢护筒减薄区域的位置与轴向长度。