机器视觉技术在大坝表面变形监测中的适用性研究

针对大坝表面变形自动化监测中GNSS系统垂直位移监测精度低、费用昂贵和静力水准仪布设难度大、维修成本高等问题,利用机器视觉技术对大坝表面变形进行监测。室内试验结果表明,相机与标靶距离在100 m范围内,机器视觉的测量精度可达到亚毫米级,且水平和垂直变形位移精度相近。由误差分析可知,标靶与相机的距离与测量精度有明显的相关性,而环境因素是影响远距离监测精度的重要因素,并利用大坝视准线原理优化了机器视觉监测系统。最后以浙江省大力塘水库为试点,对大坝表面变形进行实时监测,结果表明,机器视觉技术完全可满足实际工程需求,且优化后的机器视觉测量技术可明显提高监测数据的精度和稳定性。

岩土工程表面变形监测应用技术现状分析与发展思考

本文从表面变形监测技术现状出发,阐述其技术发展历程,针对建(构)筑物、边(滑)坡、地基基础、地下工程等不同工程类型的特点,结合国家现行技术标准要求,分析当前表面变形监测方法的适用性、存在问题及可能的解决办法。分析认为:自动化监测代表当前表面变形监测发展的主流;面监测为下一阶段表面变形监测发展的重要方向;基于近景摄影测量的表面变形监测技术具有较好的发展前景。

基于Kalman-BP的高边坡表面变形预测研究与应用

施工期中,泵站高边坡内部受力复杂,造成的表面变形可能导致滑坡坍塌等危及现场的安全作业事故,因此表面变形趋势预测具有实际工程意义。笔者选取4个现场监测的特征量——温度、锚杆应力、孔隙水压力和土压力作为模型的输入层,经过Kalman滤波对现场监测特征量的白噪音进行剔除,再进入BP神经网络进行训练,融合模型既能克服Kalman滤波的离散性现象,又提高了BP模型的泛化能力和收敛速度。将模型应用到重庆某泵站高边坡监测项目进行分析验证,结果表明:与传统BP神经网络相比,Kalman-BP神经网络针对H、Y、X三个方向累计变形量的训练迭代步数分别从1 086步减少至1 047步、1 090步减少至1 050步及1 080步减少至1 044步,预测H、Y、X三个方向累计变形量的均方根误差分别从0.974减小至0.684、1.037减少至0.564、0.982减少至0.526,模型的预测能力得到了提高,为高边坡安全作业提供了有效保障。

某抽水蓄能电站上库坝表面变形监测及资料分析

某抽水蓄能电站上库坝在坝顶及坝后共布置3条表面变形测线,每条测线布置6~9个水平垂直位移测点,并在两岸布置倒垂线和水准基点,以此为测量基点分别采用前方交会法、几何水准法测量坝体表面水平、垂直位移。经系统分析,该工程表面水平位移、垂直位移测量方法可行,监测精度满足相应规范要求和工程安全监测需要。多年监测资料显示,上库坝表面水平、垂直位移变化已收敛,变化规律合理,符合土石坝的一般变形规律,为大坝的安全运行管理提供了重要的数据支持。

小湾水电站表面变形智能监测系统应用

大坝及边坡表面变形监测是水电站安全运行的重要保障。高拱坝、高边坡的温渡、气压、风速、降雨量等环境因素随不同部位不同高程的变化差异大,从而直接影响表面变形监测数据的精度与效率,建立一套高拱坝、高边坡智能表面监测系统是一项重大研究内容。小湾电站具有坝高、库大、地形地质条件复杂、边坡潜在变形失稳模式多样等特点,通过对小湾大坝及枢纽区边坡表面变形监测进行智能化改造,及时、准确、智能的掌握大坝及枢纽区边坡的表面变形情况非常必要。

北斗卫星导航系统的常规水库大坝表面变形监测技术探究

北斗(BDS)作为一种新型的地表形变监测技术,在地表形变监测方面具有独特的优势。本文分析BDS数据融合策略、误差校正模型、周跳检测和修复技术,并对其参数进行估计。并研究北斗与常规形变观测在测点布设、观测精度和时效上的区别,并将其用于库岸结构的静态和动态变形监测。试验证明,该系统可以对库坝地表变形进行自动、高精度的实时监测,为库坝的安全运营提供了可靠的保证。

铝电解槽电解质-铝液流动及铝液表面变形计算

在ANSYS平台上采用有限元法和k ε湍流模型求解粘性不可压缩流体三维雷诺平均的Navier Stokes方程 ,计算在电磁力作用下铝电解槽液体流动。对电解质和铝液的流场分别求解 ,然后利用分层液体界面压强连续条件计算铝液表面变形。2 30kA电解槽的计算结果表明电解质和铝液流动为近似水平的两个旋涡 ,其中一个旋涡的中央区铝液表面上升 ,另一个旋涡中央区铝液表面下降。流动速度从旋涡中心向外增加 ,最大速度发生在电解槽边壁附近 ,并迅速减少为零。这种速度特性表明电解槽边壁某些部分承受较大摩擦力。计算结果与 2 30kA电解槽在运行

土工三轴试验试样全表面变形数字图像测量系统的精度分析

针对已研发的土工三轴试验试样全表面变形数字图像测量系统,从系统误差和随机误差两方面分析各可能的误差来源,并从系统误差修正和试验环境改善两方面着手消除或减小误差。以具代表性的饱和无黏性土三轴排水剪切试验为例,通过由图像测量系统所测得的试样变形结果与传统手段观测结果的对比,讨论图像测量系统用于三轴试验的合理性。进一步给出一种应变测量精度检定方法:以静态应变测试仪所测得的试样应变为"真值",将图像测量系统所测得的应变值与应变"真值"作比较,通过大量试验数据,统计出本图像测量系统的误差,进而给定了图像测量系统的实际测量精度为4×10-5。同时还比较体积应变的测量结果。

TIG焊接熔透熔池形状和表面变形的数值模拟

利用建立的三维TIG焊接熔池瞬时行为数值分析模型,对移动热源作用下不锈钢薄板全熔透时熔池动态行为进行了数值分析。结果表明,同时采用电弧热流和电弧压力的双椭圆分布模式,相对于高斯分布模式,计算出的熔池形状和表面变形与试验结果吻合得更好。给出运动电弧作用下熔池表面变形的动态演变,分析了与固定电弧焊接时的异同,为运动电弧作用下TIG焊接的数值模拟与智能控制提供了理论依据和试验数据。

计及表面变形的轴向柱塞泵滑靴副热流体动力润滑分析

考虑热变形和弹性变形等影响因素,对倾覆状态下滑靴副热流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论不同柱塞腔压力、主轴转速和进口油液温度等工况下热变形和弹性变形对滑靴副热流体动力润滑性能的影响。采用有限差分法联立求解雷诺方程和油膜厚度方程进行滑靴副油膜润滑分析,采用有限单元法计算滑靴表面变形,采用能量方程和热传导方程计算油膜温度。结果表明,计及热变形和弹性形变时,油膜压力和油膜厚度场在滑靴中心油室和边缘处出现凸起峰值;油膜温度场沿滑靴半径方向由内向外递减分布;柱塞腔压力越大,主轴转速和进油口温度越高,油膜厚度的振荡衰减特征越明显,摩擦转矩随油膜厚度减小而增大,处于柱塞泵的吸排油交替区时的油膜厚度和摩擦转矩出现峰值。

不同驱动力对熔池表面变形行为影响的数值模拟

基于流体动力学方程,采用焓-孔隙度法来处理液-固相变,采用VOF方法追踪熔池自由表面变形,建立了固定电弧下的三维瞬态TIG焊熔池数学模型,求解获得了在浮力、Marangoni力、电磁力和电弧压力单独作用时的熔池表面变形行为及其温度场与速度场的分布.模拟结果表明,在大电流(I≥250 A)时,在浮力、表面张力温度系数为正时的Marangoni力、电磁力单独作用于熔池上表面将会产生凸起变形,在电弧压力、表面张力温度系数为负时的Marangoni力单独作用下,熔池上表面将会产生凹陷变形.在大电流下,TIG焊和活性TIG焊熔池均产生凹陷变形.TIG焊熔池的中心区域形成向内的涡流,边缘部位形成向外的涡流,而活性TIG熔池在熔池中心和熔池边缘则分别形成两种成因不同的内向涡流.熔池表面变形量并不是各个驱动力作用的简单叠加.

单晶铜原子力显微镜加工过程亚表面变形层的分子动力学仿真

建立了原子力显微镜针尖切削单晶铜的三维分子动力学模型,采用嵌入原子势模拟工件原子之间的作用,采用Morse势模拟工件原子和刀具原子之间的作用。研究了工件材料的不同晶向和刀具切削方向、切削速度对工件亚表面变形层深度的影响。引入了原子势能变形判据,通过分析不同变形区域内原子的势能变化判断工件变形程度。观察了不同切削状态下亚表面原子势能的变化,发现工件材料晶向和切削方向对亚表面变形层深度有着显著影响。在切削速度为20～250m/s范围内,切削速度对亚表面变形层深度没有影响。

基于FEA和ANN的水火弯板表面变形预测方法

水火弯板是船体曲面的主要加工方法。目前,水火弯板的表面变形质量主要由加工技师的技术和经验决定。为了科学合理地预测其表面变形量,确定水火弯板的加工参数,提高产品的质量和生产效率,本文提出了一种高效、准确的水火弯板表面变形预测方法。首先应用有限元分析法(FEA)对水火弯板的成型过程进行模拟仿真;然后建立水火弯板加工参数与板件表面变形之间的神经网(ANN)模型,并依据FEA的分析结果对网络进行训练;最后应用该网络对钢板的表面变形量进行预测。

TIG焊接熔池表面变形对流场与热场的影响

利用流体力学理论和变分法原理,根据熔池本身重力、电弧压力和表面张力之间的动态平衡,推导出了 TIG 焊接熔池表面变形的计算公式。建立了熔池表面存在变形的流场与热场的数学模型。采用 SIMPLER 方法对不锈钢试件焊接熔池内的流场与热场进行了数值分析。焊接工艺试验表明,该模型计算的熔池成形与实验值吻合良好。

GMAW焊接熔池形状和表面变形的数值模拟

采用双椭球体热源分布模式,把过热熔滴带入熔池的热焓量处理为特定区域的均匀热源,建立了运动电弧下GMAW焊接热过程的数值分析模型.利用Visual For-tran编写数值计算程序,预测了从电弧引燃到准稳态过程中焊接熔池形状和熔池自由表面变形的动态演变,并进行了对比试验.基于数值模拟和工艺试验结果,可以看出达到宏观准稳态时计算所得的焊缝形状尺寸与试验结果基本吻合,因此验证了所建模型和采用的计算方法是正确、可靠的.

全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池表面变形动态过程的数值分析

基于能量守恒和质量守恒原理,并依据能量最小化理论,推导出全熔透钨极惰性气体保护电弧焊(Gas tungsten arc welding,GTAW)熔池自由上、下表面变形的控制方程组,并探讨与文献给出的熔透熔池上、下表面变形控制方程组的异同,给出控制方程组中将熔池上表面变形和下表面变形耦合为一个统一整体的拉格朗日参数的求解方案。分别对GTAW焊接不锈钢和低碳钢薄板从引弧到熔透并达到准稳态的全过程中熔池上、下表面变形的动态演变进行预测和分析,从中提取出了可用于表征工件熔透与否的参数,为基于正面视觉检测的背面熔透智能控制提供了依据。

PP毛细管微挤出的表面变形及熔体黏度

使用毛细管流变仪系统研究了微通道中润滑剂用量及润滑剂结构对聚丙烯微挤出的表面变形及熔体黏度的影响。结果表明:(1)随石蜡用量增加,聚丙烯表面变形/黏度逐渐减小;加入正戊烷与加入石蜡的情况相同;随硅油用量增加,聚丙烯的表面变形程度/黏度先减小后增加,当加入m(硅油)/m(PP)=2/100时达到最小值。(2)180℃时加入的润滑剂为m(润滑剂)/m(PP)=2/100,石蜡和正戊烷比硅油对聚丙烯微挤出的影响大,能更好地减小聚丙烯表面变形及熔体流动的黏度。

深井软岩表面变形随围岩性质变化分析

依据理论分析得出的圆形巷道围岩表面变形计算公式,分析了原岩性质对围岩表面变形影响。分析结果表明:随原岩应力增加,不同岩性围岩表面变形增长速率不同,深井软弱围岩表面变形显著;通过注浆法改变围岩性质,提高围岩粘结力和内摩擦角是减少围岩表面变形,保持围岩稳定较为有效的手段。

连铸薄板坯表面变形实验研究

对连铸薄板坯的坯壳表面变形进行了物理模拟实验 ,提出一种“铜裹铅双金属”新实验方案 。

全熔透GTAW熔池表面变形数值分析精度的改进

针对全熔透GTAW熔池表面变形数值模型存在的熔池上、下表面变形耦合作用不确定、重力势能项不完善的问题,做出了相应的改进。以完备的全熔透熔池上、下表面变形方程为基础,基于精度更高的熔池形状数值分析结果,计算和讨论了GTAW焊接不锈钢和低碳钢的焊接过程达到准稳态时熔池上表面和下表面的变形,并对计算结果给予了试验验证。解决了已有文献中熔透熔池表面变形计算值偏小的问题,提高了熔池表面变形的数值分析精度。