考虑宏微观几何形貌的螺栓连接结合面接触性能模型

为准确预测螺栓连接结合面的真实接触状态,提出了考虑宏微观几何形貌的螺栓连接结合面接触性能模型。通过小波分解方法,解决了实测螺栓连接结合面粗糙表面提取与重构的问题。采用两粗糙表面接触等效、数据驱动建模、宏微观变网格划分等技术,构建了考虑微观形貌与宏观几何尺寸耦合的螺栓连接结合面跨尺度模型,实现了结合面接触性能的准确计算。通过压力薄膜传感器测量被连接件结合面的压力分布,验证了计算模型的正确性,并以此为基础系统分析了被连接件厚度、螺栓预紧力以及螺栓规格尺寸对结合面接触性能的影响。计算结果表明:螺栓连接结合面真实压力分布具有非连续性,结合面压力最大值并非在被连接件孔径边缘处,而是在孔径与螺栓头外径之间;结合面真实接触面积远小于名义接触面积;结合面真实压力分布范围随着被连接件厚度、螺栓预紧力、螺栓规格尺寸的增加而增加,厚度和预紧力的影响呈现明显的非线性,螺栓尺寸的影响呈现一定的线性规律,且斜率为0.37。研究结果可为刚度、阻尼、密封等机械装备装配性能的可靠评估提供支撑。

沥青面层混合料松弛模量的跨尺度拟合分析

文中采用广义Maxwell模型和5单元Prony级数,定义沥青砂浆及混合料的松弛模量参数,建立100 mm×300 mm的沥青砂浆松弛试验有限元模型,采用时域分析方法拟合得到沥青砂浆松弛模量的Prony级数参数.基于细观多相介质假设与黏弹性本构关系,使用参数化建模和随机投放算法,实现了沥青混合料的细观组成模拟.考虑细观-宏观跨尺度关联机理,利用有限元模拟沥青混合料松弛试验,预测沥青混合料松弛模量及Prony级数参数,分别代入半刚性与柔性沥青路面组合分析其应力响应.结果表明:沥青砂浆Prony级数参数预测值与真实试验结果吻合良好,相对误差不超过1.2%.沥青砂浆分析区域von Mises应力与竖直方向应力S22基本相等,随着松弛时间的增加逐渐减小,有明显的应力松弛现象,与松弛试验真实情况相符.跨尺度预测的沥青混合料松弛模量参数在合理范围以内,解释了沥青路面恢复存在滞后性与残余应力.

基于跨尺度代价聚合的改进立体匹配算法

针对现有的立体匹配算法在精度和速度上不可兼得的现状,提出一种改进的跨尺度代价聚合立体匹配算法。通过强度和梯度算法计算匹配代价,利用引导滤波聚合匹配代价,采用跨尺度模型聚合各尺度的匹配代价,使用补丁匹配近似算法代替传统胜者为王算法求取初始视差,并在视差细化阶段采用快速加权中值滤波进行后续处理。实验结果表明,该算法能在快速获得视差图的同时提高匹配精度。

疲劳裂纹的跨尺度分析

为了准确模拟正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展行为,提出基于约束应力区的三维表面半椭圆跨尺度裂纹模型.采用有限元法求解应力强度因子,将跨尺度应力强度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,使用统一模型描述正交异性钢桥面板疲劳破坏全过程.对正交异性钢桥面板的疲劳失效行为进行数值模拟,并与试验应力-寿命曲线进行对比分析.结果表明:疲劳裂纹扩展跨尺度模型能正确反映正交异性钢桥面板纵肋与桥面板焊接部位的疲劳破坏过程,并可模拟疲劳裂纹扩展从微观到宏观的跨尺度行为.由于微观效应对疲劳寿命有显著影响,当考虑到材料的微观效应时,该模型可解释疲劳寿命试验数据的离散现象.

有指导的正交投影技术结合斜率/截距校正法实现小试水分近红外定量模型向中试传递

针对小试制剂过程建立的近红外定量模型难以直接应用于中试或大生产过程中的问题,该文以小试和中试条件下多批次药用糊精流化床制粒过程为载体,在线采集其近红外光谱数据并测定水分含量,建立小试过程水分近红外定量模型,提出并应用有指导的正交投影技术结合斜率/截距校正的模型传递方法跨尺度预测中试样本,使中试两个测试集A和B的水分相对预测误差分别由51.04%和26.64%降至4.90%和3.99%,显著提高了模型预测的准确度。将该结果与无指导的正交投影技术结合斜率/截距校正法以及模型更新相比较,该方法能更加有效地去除待测样本光谱中的干扰信息,适用范围广,为小试建立的模型放大应用到中试甚至大生产过程提供了新方案。

耦合宏微观效应的约束应力区疲劳裂纹模型的求解与应用

用约束应力区描述材料损伤状态,建立耦合宏微观效应的跨尺度疲劳裂纹模型,可描述材料疲劳破坏从微观缺陷到宏观断裂的整个过程。约束应力的分布取决于材料的损伤状态。假定约束应力为线性分布,在远场均匀拉应力作用下,应用Muskhelishivili方法,对跨尺度裂纹模型进行了解析求解,得到了裂纹张开位移与跨尺度应变能密度因子的解析解。以跨尺度应变能密度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,对疲劳破坏全过程进行了数值模拟计算。以LC4铝合金板为例,利用模型精确再现出不同疲劳荷载作用下的实验S-N曲线。由于模型考虑了微观因素的影响,疲劳实验数据的发散特性也精确再现出来。另外,通过数值计算,分析了微观效应对疲劳裂纹扩展行为的影响。

疲劳裂纹扩展行为的跨尺度分析方法

该文以跨尺度应变能密度因子作为裂纹扩展的控制参量,建立了跨尺度疲劳裂纹扩展模型。疲劳破坏全过程可用该模型进行统一描述,而不必划分成疲劳裂纹形成与扩展两个不同阶段,采用不同的理论分别进行分析。以LY12铝合金板为例,采用上述模型,精确拟合出不同循环特征下的S-N试验曲线。当考虑材料微结构的影响时,疲劳试验数据的发散性也可拟合出来。研究表明:材料初始缺陷及微结构在疲劳过程中的演化特性,对于构件的疲劳寿命有显著影响,是疲劳试验数据发散的主要原因。

基于颜色和边缘信息的非局部立体匹配算法

为了解决传统非局部立体匹配算法在纹理丰富区域匹配误差较大的问题,提出基于颜色和边缘信息的非局部立体匹配算法。代价计算阶段,结合灰度和梯度信息求得匹配代价。代价聚合阶段,为降低相似背景下的误匹配率,利用最小生成树进行代价聚合,结合颜色和边缘信息重新定义权重函数。再利用胜者为王(WTA)策略求得最佳视差,通过左右一致性检验和中值滤波等后处理操作对视差图作精细化处理。最后在Middlebury数据平台上对算法进行可行性验证,实验结果表明,图像的平均误匹配率由原算法的6.02%降低到5.10%。