基于正交Procrustes分析的航天器单目视觉相对位姿确定方法

相对位姿确定是航天器交会对接、在轨服务等航天任务的关键技术之一,采用单目视觉相机进行相对位姿确定是其有效解决途径。针对基于特征点的空间目标相对位姿单目视觉确定问题,提出了一种基于拟投影线思想和正交Procrustes分析的相对位姿求解迭代方法。该方法在基于逆投影线构建的优化模型基础上,将绝对定向问题转化成正交Procrustes分析模型,利用持续投影算法将姿态矩阵分列优化并进行全局修正求得最优姿态矩阵。最后,以航天器相对位姿确定为背景,对所提算法进行了数学仿真,结果表明该方法能够较快收敛并具有较高的鲁棒性。

基于正交试验的民用飞机抗爆结构参数敏感性分析

最小风险炸弹位置(LRBL)结构是放置飞机上可疑爆炸物的装置,探究结构尺寸和炸药位置对其抗爆性能的影响程度可为其改进设计提供参考。基于正交试验设计与数值模拟相结合的方法,以LRBL结构各危险部位的最大应变和变形为评价指标,分别运用极差分析法和方差分析法对LRBL结构的罐体壁厚、底盖厚度、连接凸台厚度、剪切销直径和炸药位置5个影响因素开展参数敏感性分析。结果表明:在200 g炸药当量的工况下,各因素对LRBL结构的抗爆性能的影响显著程度从大到小为炸药位置、罐体壁厚、底盖厚度、凸台厚度和剪切销直径;结合评价指标综合分析得到各个因素最优水平下的LRBL结构设计方案。

钢纤维喷射砂浆力学性能与流动度多因素正交试验分析

为探究基体因素对钢纤维喷射砂浆力学性能和流动度的影响,基于正交试验方法对砂浆试件进行了力学性能和流动度测试。结果表明:砂胶比(A)对劈裂抗拉强度的影响较大,对7 d抗压强度有一定的影响,对后期抗折强度影响特别显著;钢纤维掺量(B)对劈裂抗拉强度、前期抗折强度和前中期抗压强度的影响分别为特别显著、显著和不显著;速凝剂掺量(C)对7 d前抗压强度、中后期劈裂抗拉强度影响显著;粉煤灰掺量(D)仅对后期抗压强度的影响显著;前述四种因素掺量对流动度的影响均不显著。由层次分析法得到对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和流动度改善效果最佳的配合比分别为A1B3C3D1、A3B3C1D2、A3B3C3D1、A2B1C1D3,由功效系数法得到综合最佳配合比为A2B3C1D2。钢纤维在基体中起桥接与锚固加强的作用,速凝剂在水化过程中消耗大量的Ca(OH)_(2)并生成钙矾石,促使喷射砂浆早期强度迅速提升。

长距离输水泵站中空气罐参数敏感度分析及正交优化设计

为了探讨长距离输水泵站中空气罐的优化设计方法,以西北某长距离输水工程为例,以泵站水击最大正压水头和最小负压水头作为优化目标,以初始气体压力、高度直径比、连接管直径、进口阻力系数和出口阻力系数为优化变量,基于正交优化设计方法和KYPipe软件,采用极差分析法获得空气罐各参数对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响,同时对得到的结果进行排序,比较并找到最优参数组合.结果表明:初始气体压力、连接管直径和出口阻力系数等因素对于水击最大正压水头和最小负压水头的影响程度较大,其中初始气体压力是最敏感的参数,对于最大正压水头和最小负压水头的影响程度最大;经过比较发现最优方案的参数组合为初始气体压力水头50 m、高度直径比4、连接管直径250 mm、进口阻力系数10、出口阻力系数5;相比原始方案,优化方案使泵站的水击最大正压水头降低4.98%、最小负压水头升高64.00%.

基于多因素正交实验的关中民居节能优化分析

为解决陕西关中地区民居建筑围护结构热工性能不佳、采暖效率低的问题,本文以关中典型民居为研究对象,从建筑外围护结构和窗墙比方面展开关中民居节能优化分析。结合现场测试调研数据,通过DesigBuilder软件模拟能耗,探究围护结构构造和窗墙比大小对关中民居建筑热负荷、冷负荷、全生命周期投资收益比的影响,采用多因素正交实验方法耦合分析各优化方案的节能性与经济性,选出最适宜的综合节能策略。结果表明关中民居最佳节能优化策略为外墙加设80 mm厚EPS保温层、屋顶加设60 mm厚XPS保温层、外窗改用普通中空5+9A+5玻璃、北向窗墙比0.1、南向窗墙比0.3。优化后关中典型民居节能61.98%,冬季典型气象日室内平均温度上升2.78℃。

基于正交试验的土体动力等效线性模型参数敏感性分析

针对土体材料具有不均匀性的特点,动力参数存在一定的不确定性问题,基于正交试验法,以一堰塞坝为例,采用等效线性模型,对堰塞坝坝体竖向地震峰值加速度和竖向永久变形进行了等效线性模型参数的敏感性分析。结果表明:动力模型中参数k_(2)、n、λ_(max)对于坝体竖向地震峰值加速度的影响较大,其中k_(2)的敏感性最大,其次是n;参数k_(2)、k_(1)、λ_(max)对坝体竖向永久变形的影响较大,其中k_(2)的敏感性最大,其次是k_(1)。

正交Procrustes分析及其在旋转矩阵估计中的应用

采用正交Procrustes分析来估计旋转矩阵,该方法是一种直接解法,只需要将一特征矩阵进行奇异值分解即可,可以用于直接估计旋转矩阵,也可以作为光束法平差的初值。介绍了正交Procrustes分析在相对定向的直接解法和绝对定向中的应用,并以一组近景摄影测量数据进行了验证。

非稳态导热问题分析解特征函数正交性的讨论

非稳态导热问题分析解是传热学中十分重要的内容之一,多数传热学教材对特征函数正交性的论述较为简略,影响了对求解过程的理解.本文以大平板非稳态导热问题分析解求解过程为例,重点讨论了特征函数正交性的含义、特征函数正交性的证明以及特征函数正交性的应用,给出了保持求解过程连贯、帮助学生理解的教学建议,为非稳态导热问题分析解及其数学解析过程的教学提供了参考.

层次分析-熵权法评价结合正交试验优化铁皮石斛颗粒配方工艺

采用多指标综合评分法结合正交试验,优化铁皮石斛颗粒配方工艺。运用复杂系统熵聚类算法,对铁皮石斛保健品的注册信息进行分析,挖掘含铁皮石斛的保健品中原料药的配方组成;进一步以颗粒的成型率、溶化率、吸湿率、休止角为指标,筛选稀释剂,并以原料/稀释剂比例、乙醇体积浓度、乙醇用量为影响因素,采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)结合熵权法(entropy weight method,EWM)确定综合权重,通过正交试验优化颗粒的配方工艺。结果表明,复杂系统熵聚类算法确定配方组合为铁皮石斛、枸杞、白芍;AHPEWM法确定各指标权重分别为:成型率0.3567、休止角0.0847、溶化率0.1778及吸湿率0.3808;优化所得铁皮石斛-枸杞-白芍颗粒剂最佳工艺:原料药材浸膏粉、糊精和微晶纤维素的用量分别为5、3.5、1.5 g(即比例为10:7:3)、乙醇体积浓度50%、乙醇用量5 mL。验证试验中颗粒的AHP-EWM综合评分为93.63±1.65,与理论预测值接近,表明优选的颗粒剂配方工艺稳定可行,本研究为铁皮石斛的相关保健品开发提供了参考。

基于正交分析的含缺陷连续管冲蚀磨损研究

含缺陷连续管在继续使用中易造成其冲蚀磨损加剧,因此结合实际工况建立了含缺陷连续管的冲蚀磨损数值模型,并借助已有实验数据对构建模型进行验证。为深入研究缺陷参数对连续管冲蚀磨损的显著性影响,将正交试验方法引入连续管冲蚀磨损研究分析中。研究表明:当连续管内壁轻微缺陷个数较多但分布不集中时,此类缺陷对连续管的正常使用影响较小;当连续管内壁轻微缺陷个数较多且分布较为集中时,易形成连片缺陷,此类缺陷对多连续管的冲蚀磨损加剧有重大影响;当连续管内壁轻微缺陷个数较少但缺陷较长或较深时,此类缺陷易造成连续管局部冲蚀磨损加剧。

基于AHP-EWM和正交设计优选黄芩黄酮提取工艺及抗炎活性分析

目的:优化黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)中黄酮类成分的提取工艺,分析其体外抗炎活性。方法:以乙醇浓度、超声时间、超声温度及料液比为考察因素,以黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素及汉黄芩素为评价指标,在正交试验基础上分别采用层次分析法(AHP)、熵权法(EWM)及层次分析法-熵权法(AHP-EWM)法确定各指标权重系数,优化黄芩中黄酮类成分的提取工艺,并以最佳工艺制备黄芩提取物,利用MTT法和酶联免疫法(ELISA)分析其体外抗炎活性。结果:AHP-EWM法确定的权重系数科学合理,优选的最佳提取条件为:乙醇浓度55%、超声时间25 min、超声温度60℃、料液比1∶25。ELISA法结果表明,黄芩提取物浓度为50~300μg/mL时,可显著抑制RAW264.7炎性细胞TNF-α、IL-6的释放。结论:AHP-EWM法确定的权重系数客观真实,优选的工艺稳定可靠,该工艺下制备的黄芩提取物具有良好的体外抗炎活性。

基于层次分析法及多指标正交试验优选消疳健胃合剂水提工艺

目的:优选消疳健胃合剂的最佳水提工艺。方法:以浸泡时间、加水量、煎煮时间、煎煮次数为影响因素进行正交试验设计,以橙皮苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷、川陈皮素含量和干膏得率为评价指标,结合层次分析法优选最佳提取工艺。结果:消疳健胃合剂的最佳提取工艺为:浸泡0 h,加8倍量水,煎煮2次,每次2 h。结论:该提取工艺合理稳定、可行,可为消疳健胃合剂的制备工艺及临床应用提供参考。

基于正交试验的高速齿轮箱箱体静动态分析及优化设计

分析了高速齿轮箱箱体关键部位对箱体承载能力与工作稳定性的影响。箱体网格采用结构化六面体网格划分,对箱体承载能力与工作稳定性进行静态分析,确定箱体最大应力与应变位置,同时进行约束模态分析并提取箱体前6阶固有频率。依据分析结果对箱体进行优化,箱体最大应力与最大变形减小了8.6%和9.97%。同时箱体的第1、2阶固有频率分别提高了12.35%和6.16%,箱体总体质量减少了10.96 kg。

钢箱梁正交异性板加劲肋计算分析

正交异性钢箱梁具有抗扭刚度大、横向抗弯刚度大、整体性强、工厂化程度高、工期短等优点。同时顶板还可以兼做桥面系梁使用,总用钢量较同跨度钢箱梁少,在各种桥型中得到了广泛的应用。然而正交异性钢箱梁顶板所用钢板较薄,是典型的薄壁结构,在轴向压力较大时容易产生畸变或过大的局部变形,从而导致桥梁垮塌。运用有限元计算软件建立模型对钢箱梁正交异性板加劲肋进行计算分析,发现纵向加劲肋中心间距的变化对顶板跨中处的最大横向应力不产生影响却对第二体系应力影响较大,钢箱梁正交异性板的最大计算应力随着加劲肋间距的增大而增大,但被加劲板的控制应力则随着加劲肋间距的增大而减小。

开口肋正交异性钢桥面系多尺度力学模拟分析研究

正交异性钢桥面构造复杂,局部疲劳应力与纵肋的构造形式、铺装层结构密切关联。为深入研究开口肋正交异性钢桥面板与铺装结构体系力学性能特征,采用有限元软件ABAQUS建立桥梁节段模型,模拟不同构造、荷位、铺装厚度以及材料模量等参数,分析L肋+小横肋钢桥面系应力分布的影响。结果表明:1)L肋+小横肋相较闭口肋,其铺装拉应变降低10%,钢板应力和竖向变形降低了约50%,开口肋最不利纵向位置为跨中小横肋处,横向位置为钢板焊缝处;2)铺装厚度增加4 cm,铺装横向拉应变和横向剪应力均减小;3)将铺装模量提高至40 GPa,铺装表面的最大横向拉应变显著降低,肋间挠度减小1倍。

基于ABAQUS的正交异性钢桥面铺装层力学特性分析

为了分析正交异性钢桥面铺装层的力学特性,确定铺装层受力的最不利荷载位置,采用ABAQUS有限元软件建立了正交异性钢桥面铺装层受力模型,分析了不同类型车轮荷载在不同的作用位置对应的铺装层的受力特性。结果表明:双轮荷载结果数据对结构验算而言更加保守,对于位移和横向最大拉应力而言最不利加载位置在3号位,随着距离横隔板位置增大,最大竖向位移和横向最大拉应力逐渐增大,在距离2 m时取得最大值。

基于正交设计对新疆地区露天煤矿富水火烧区影响边坡稳定性的敏感分析

露天煤矿边坡所处地质环境在煤层自燃后发生变化,选取密度、黏聚力、内摩擦角、渗透系数、坡高、坡角、水位高度,采用正交设计方法设计“7因素5水平”试验方案,应用SEEP/W与SLOPE/W计算边坡稳定系数,将其作为评价指标,通过极差分析、方差分析方法分析7种因素的敏感性。研究表明:7种因素的敏感性为坡角>水位高度>黏聚力>渗透系数>坡高>内摩擦角>密度,方差分析的影响效应与极差分析顺序一致,黏聚力、渗透系数、坡角、水位高度是主要影响因素,坡高、密度、内摩擦角是次要影响因素。

基于正交试验的边坡安全系数影响因素敏感性分析

为了研究边坡安全系数的影响因素,考虑边坡土体粘聚力、内摩擦角、体积模量、密度、抗拉强度及边坡倾角,采用FLAC3D有限差分软件计算边坡安全系数,在分析模型网格疏密程度对计算结果影响规律的基础上,运用正交试验法对计算结果分析,研究影响边坡安全系数的各因素敏感性。研究结果表明,内聚力、内摩擦角、密度及边坡倾角对边坡安全系数的影响非常显著,敏感性影响程度从大到小依次为:内聚力、内摩擦角、密度、边坡倾角,且内聚力、内摩擦角与安全系数成正相关,边坡倾角、密度与安全系数成负相关;体积模量与抗拉强度对边坡安全系数的影响不显著。经过全长锚固支护后的边坡安全系数从0.96提高到1.22,锚杆支护在提高边坡稳定性方面有较好的效果。

基于正交试验的软岩隧道围岩稳定性影响因素敏感度分析

基于某供水专用软岩隧道,采用正交试验法对其围岩稳定性影响因素进行敏感度分析,确定影响拱顶沉降、仰拱隆起和水平位移的主要因素,分析各因素对软岩隧道围岩稳定性的影响。结果表明:提高支护结构混凝土等级和厚度可减小拱顶沉降量,支护施工距离的增加会导致拱顶沉降量、仰拱隆起量逐渐增加,采用全断面法开挖可使拱顶沉降和仰拱隆起最小化;混凝土等级是影响水平位移结果的最显著因素,支护施工距离和开挖方案的影响次之,混凝土厚度是影响水平位移结果的较弱因素。提出优化施工方案,建模分析并通过现场监测进行验证。

基于正交Procrustes分析的绝对定向闭合解法

绝对定向是指在多余控制条件下确定尺度、平移和旋转参数,传统解法通常用欧拉角表示旋转矩阵,在给定待求参数初值的前提下迭代求解。其缺点之一是某些情况下初值难以确定,其二是由于三角函数的多值性导致计算复杂乃至错误收敛。而基于正交Procrustes分析的绝对定向解法不需要将旋转矩阵参数化,直接以旋转矩阵的正交条件为约束条件求最目标函数的最小二乘解,只需将一个特征方程进行分解,解算过程极为简便,且能达到传统迭代方法的精度。