基于计算机视觉的斗栱转动变形检测方法

古建筑木结构斗栱节点由斗、栱等构件交错层叠而成.受自身形制、环境和外力等影响,这种“层叠式”节点易出现转动变形.针对人工及布设传感器的传统检测方法在可实施性及检测效率方面的局限性,提出了一种基于姿态估计的斗栱转动变形计算机视觉检测方法.首先定义了斗栱的关键点,并基于关键点推导出了各层斗的转动以及栌斗和阑额相对转动的计算公式;其次通过采集斗栱实景图像、实验室模型图像以及缩尺模型图像,构建了斗栱节点多样性数据集;而后搭建YOLOv8-Pose姿态估计模型,并开展了6种规模和Batch Size的23种工况对比实验;结果表明,最优性能模型目标检测的mAP50(B)达到0.94,关键点检测的mAP50(P)达到0.91.最后利用缩尺模型转动变形检测实验验证了所提方法的有效性.

砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响研究综述

为了解砌体墙破坏过程中的转动现象及转动变形对砌体墙抗震性能的影响,对普通砌体墙、设置构造柱砌体墙、加固砌体墙等在试验过程中的转动现象进行提炼,综述不同试件设计、受力条件、加固方式等因素下转动变形对砌体墙破坏模式的影响,探讨转动变形对砌体墙抗震性能的影响规律。结果表明:在砌体墙受力过程中,转动现象普遍存在,甚至出现转动变形控制的破坏现象;转动变形降低了砌体墙承载力及等效抗侧刚度,发生转动破坏时砌体墙变形能力有所提高。目前,有关砌体墙抗震试验方面的文献资料普遍缺乏关于转动现象的描述,但这并不代表没有出现转动变形,建议后续相关研究中对砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响予以重视。

门窗间砌体墙抗震性能试验及转动变形机理分析

砌体墙弹性计算采用的无转动假定与砌体房屋震害中所表现的墙体破坏模式不完全相符,砌体墙的转动变形是墙体受力过程中总变形的重要组成部分,转动失效也是一种典型的破坏模式。在前期试验研究基础上,进行了3片足尺门窗间砌体墙试件的低周反复荷载试验,立面形状为“凸”形和“L”形,介绍了试件的破坏过程及转动现象,分析了试件的滞回曲线和承载力差异;探讨了门窗间砌体窗间墙的转动变形机理,并分析了材料强度、竖向荷载和立面形状等因素对砌体墙转动变形的影响。研究结果表明:本文荷载及约束条件下,门窗间砌体墙试件均表现出明显的转动失效特征,属于窗间墙转动或窗间墙连带窗下墙整体转动失效的破坏模式;砌体墙发生受剪破坏或转动失效的关键在于窗间墙水平截面的受剪能力是否大于其受到的水平荷载;砌体材料强度越高、高宽比越大和立面对称性越差,砌体墙越容易出现转动变形现象以及发生转动失效,反之则容易发生受剪破坏。本文试验以及研究内容关注了门窗间砌体墙在受力全过程中实际存在而又常常被忽略的转动变形问题,试验数据及研究结论可为更加深入地了解砌体墙的变形机制提供参考。

转动变形机制下砌体墙的等效抗侧刚度计算模型

为了研究转动变形机制下砌体墙的等效抗侧刚度,分析了转动变形机制下砌体墙骨架曲线特点,定义了砌体墙等效高宽比参数,基于串联刚度与矩形立面刚度相等原则,推导了非矩形立面转动主体等效高宽比的计算公式;基于转动墙体在弹塑性阶段的刚度衰减规律,通过对试验数据进行拟合,得到了刚度衰减系数α和转动主体高宽比影响系数β,最终建立了转动变形机制下砌体墙等效抗侧刚度计算模型,并利用文献数据进行了验证。结果表明:转动变形机制算法中,高宽比越大的墙肢,其等效抗侧刚度下降越多,分担的地震作用越小;转动变形机制算法中,砌体墙分配的地震作用大小与方向有关,不同地震方向下同一片墙肢地震作用所占百分比不同;采用转动变形机制下砌体墙等效抗侧刚度对砌体结构进行抗震验算复核,有助于发现既有抗震设计下砌体结构的薄弱环节。

非线性转动变形的砌体稳定性分析及数值研究

针对砌体结构在非线性变形时的稳定性进行分析,讨论转动变形参与下结构的破坏模式以及砌体在非线性变形下抵抗荷载作用的能力,综合分析了转动变形可能对砌体结构的结构强度带来的影响。结合ANSYS有限元分析软件对砌体结构转动变形进行模型建立以及合理分析,力争对砌体非线性转动变形研究领域作出贡献。

几何非线性大转动变形分析

以几何非线性余能原理为基础,通过对一悬臂曲梁自由端部受弯矩作用而产生大转动变形的数值算例分析,验证了该原理适用于解决具有曲线边界的几何非线性问题。

盾构隧道内堆载引起的隧道转动和错台变形计算

盾构隧道内堆载可以有效抑制隧道的上浮变形。为研究隧道内堆载对隧道纵向沉降及变形的影响规律,采用综合考虑管片环间错台和转动变形效应的协同变形模型,推导计算堆载引起的隧道附加荷载,通过最小势能原理求解隧道纵向沉降、环间剪切力、错台量和转角,并研究不同堆载大小、堆载长度、土质条件对隧道纵向沉降及位移的影响规律。研究结果表明:1)采用该计算方法得到的结果与实测值和数值模拟结果比较吻合,说明方法可靠;2)堆载引起的隧道附加应力和沉降沿隧道纵向呈正态分布,堆载中心处最大,且与堆载大小近似成正比;3)隧道环间错台量、转角及剪切力三者变化规律相同,在堆载中心处近似为0,但在中心两侧急剧增大;4)随着堆载长度的增加,隧道沉降量相应增大,但增大速度逐渐减缓;5)不同土质条件对隧道堆载引起的隧道沉降量及沉降范围均有较大影响。

大转动几何非线性梁变形问题的优化求解

目的提出一种有效确定梁大变形量的求解思路,解决对几何非线性梁大变形问题的直接分析.方法直接从梁变形后的平衡状态出发,将梁分为有限子段,对每个子段在其流动坐标上进行小变形计算,并在总体坐标上累积端点坐标.建立了以平衡状态端点坐标为设计变量,以端点的计算积累坐标与端点坐标差平方为目标函数的获得梁大变形量的无约束优化方法.结果通过编制的优化程序进行了悬臂梁受集中载荷时的大变形问题的计算,并与Ansys有限元法计算结果进行对比.结论以建立平衡位置坐标和结构变形的协调条件为目标函数,提出的大变形问题的直接优化算法,实现了平衡位置的结构变形的直接分析计算,为几何非线性大变形问题的直接计算分析提供了新途径.

大转动平面梁有限元分析的共旋坐标法

虽然大转动平面梁单元已有很多,但其中许多太复杂,缺乏计算效率,值得改进。采用共旋坐标法准确的首次导出了平面梁单元发生大转动小应变时的非对称单元切线刚度矩阵,利用这一非对称的单元切线刚度矩阵由Newton-Raphson迭代法编制了一个FORTRAN程序NPFSAP,并获得了大转动梁、方形和圆形框架的高精度数值解,表明了这种非线性单元列式的正确性和非线性求解过程的收敛性,非对称单元切线刚度矩阵值得推介。

基于弯曲变形修正的砌体墙抗侧刚度计算模型

转动变形是砌体墙在水平荷载作用下的一种变形机制,对砌体墙受力全过程中的等效抗侧刚度产生影响,考虑转动变形影响对砌体墙抗侧刚度计算方法进行修正,对于提高砌体结构在开裂后的地震作用分配精度具有重要意义。为考虑转动变形对砌体墙抗侧刚度的影响,在既有抗侧刚度模型基础上,引入高宽比及转动变形调整系数对弹性刚度计算模型中的弯曲变形部分进行修正,提出了基于弯曲变形修正的砌体墙抗侧刚度计算模型。根据相关砌体墙拟静力试验结果,通过数据拟合的方法,初步得到了转动变形刚度调整系数。算例分析表明,基于弯曲变形修正的砌体墙等效抗侧刚度算法与传统弹性刚度算法相比,墙段刚度下降,高宽比越大,等效刚度下降越多,分担的地震作用越小;高宽比越小及带有窗下墙的墙段,转动变形影响导致的刚度下降相对较少,其分担的地震作用相应增加。

砌体墙变形机制研究现状综述

为了解砌体墙变形机制的研究现状,对砌体结构外纵墙立面形状进行了实地调研,总结出了6种常见的砌体墙外立面形状并绘制了相应的受力简图。归纳了目前砌体墙变形机制的研究成果及砌体墙变形机制的影响因素。总结了砌体墙转动变形机制的研究现状及不足之处,进一步提出了砌体墙转动变形机制需进一步研究的现实意义。研究结果表明:砌体墙受力全过程的大部分阶段同时存在弯曲变形、剪切变形和转动变形,其中常常被忽略的转动变形对墙体的抗侧刚度影响较大;外立面形状等是影响变形机制的重要因素,具体影响机制有待进一步研究。

基于有限变形理论的非连续变形分析方法改进

非连续变形分析(DDA)方法将研究对象离散为块体单元,属于离散介质计算方法的一种。原有的DDA计算理论建立在小变形、小转动假设的基础上,通过时步的累加来模拟大变形、大转动,计算时会因此而产生误差,尤其是当块体发生大转动时往往会产生较大误差。采用有限变形理论对现有的DDA程序进行改进,计算时根据有限变形几何场对每一时步的计算结果进行更新,并通过2个算例对改进后的程序进行验证。结果表明,改进后程序可以很好地处理大转动问题,消除转动所带来的误差,并且在处理小位移、小转动问题时仍然有效,拓宽了DDA的使用范围,可作为工程计算的有效工具。

砂土滑动与转动破坏模式的离散元分析

砂土的离散型使其内部颗粒在外载荷作用下会发生滑动与转动两种变形,为了直观量化两种变形对其力学特性及抗剪强度的影响,建立了砂土的三轴试验离散元模型,探究两种破坏模式在常规三轴试验中的表现,从而揭示砂土材料在两种破坏模式下表现出的相关规律。结果表明:砂土在仅发生滑动变形时,抗剪强度主要取决于其摩擦系数,且随着摩擦系数的增大急剧上升;砂土在仅发生滚动变形时,其抗剪强度与摩擦系数基本无关;在两种变形共存时,其力学特性偏向与滚动变形的特征,且抗剪强度与上述两种极端变形相比得到极大降低。土的强度是分析计算路基及土工建筑物稳定性的重要力学参数,研究结果为重新认识砂土强度提供了依据。

大件车作用下独柱墩弯桥倾覆风险快速预测

为了实现大件运输车辆作用下独柱墩弯桥倾覆风险的快速预测,首先对基于刚体转动理论的简化计算方法进行改进,引入车辆转弯模型考虑车轮轨迹,实现车辆荷载的准确和快速加载,定义了稳定因子η并提出质心加载法用于确定倾覆轴线;结合变形体理论,提出采用端点偏移的方法对倾覆轴位置进行修正;采用阈值法快速评价桥梁的倾覆风险性,并通过建立ABAQUS实体模型分析了大量桥梁的倾覆过程,确定阈值[kc]的取值;在此基础上建立了独柱墩弯桥倾覆风险快速预测流程。研究结果表明:大件车以稳定状态通过弯桥时其质心轨迹为一圆弧;对倾覆轴线位置进行修正可以考虑主梁变形能力对稳定效应的削减,相比于原简化方法,由改进方法计算的抗倾覆稳定能力kc对桥梁的倾覆风险具有更强的表征能力;抗倾覆稳定能力阈值取值为1.10;基于MATLAB程序语言,编制了弯桥倾覆风险快速预测程序,通过批量输入大件车待通行线路上的独柱墩弯桥信息即可计算出各个桥梁的抗倾覆稳定能力kc,将kc与抗倾覆能力阈值进行比较从而预测出有倾覆风险的桥梁,实现大件车作用下独柱墩弯倾覆风险快速预测。

一种修正的形状记忆合金本构模型数值算法及应用

采用Hughes-Winget算法修正了已有文献所发展的考虑塑性和相变耦合效应的形状记忆合金(SMA)本构模型的积分算法,使其能适用于发生较大转动变形的问题。据此编制了ABAQUS用户子程序UMAT,对SMA弹簧拉伸和"三点弯"等发生较大转动的问题进行了模拟。结果表明,修正算法可减小结构在发生较大转动变形时采用小变形本构模型计算带来的误差,提高计算过程的收敛速度与稳定性。采用本文的修正算法模拟了Ni Ti SMA的大变形拉伸伪弹性和塑性、SMA板的大挠度弯曲伪弹性和SMA弹簧的大变形拉伸伪弹性行为,结果与试验和其他研究者的计算结果吻合较好,证明了该修正算法的有效性。

超变形转动带的自旋指定与实验测定的比较

按照转动带自旋指定的３种方案，分析了Ａ￣１９０区偶偶核中已测到的超变形带。对于１９４Ｈｇ（１）和１９４Ｐｂ（１），分析给出的自旋指定与实验值完全一致。有理由认为，其它１０条超变形带的自旋指定也是可信的，否则要重新审查现有的转动谱理论，而这些理论对于正常形变核转动带已证明是完全正确的。

q变形转动惯量对^(148)Gd核超形变带的描述(英文)

利用ｑ变形转动惯量的转子模型，系统地计算了~１４８Ｇｄ核６个超形变带的Ｅ２ｒ跃迁能谱以及相应的动力学转动惯量随转动频率的变化关系。计算结果表明，ｑ变形转动惯量的转子模型不仅能较精确地描述超形变晕带，而且可以描述超形变激发带。

Pb-Po系列偶偶超变形带转动惯量变化的微观机制

用处理对力的粒子数守恒方法分析了Ａ～１９０区偶偶核系列晕ＳＤ带１９２－１９８Ｐｂ（１）和１９８Ｐｏ（１）的转动惯量随角频率变化的规律．计算中同时考虑了单极对力与Ｙ２０四极对力．实验结果在计算中得到较好的重视．特别是转动惯量变化的微观机制（包括中子和质子的各大壳以及各单粒子能级的贡献）在计算中得到极为清楚的展现．Ｊ（２）的上升，主要来自高Ｎ闯入壳（中子Ｎ＝７，质子Ｎ＝６）的贡献，而其它大壳对Ｊ（２）的贡献，基本上不随ω而变化．

^(152)Dy超变形转动带角动量的确定与能谱的计算

利用观测到的^(152)Dy超变形(SD)转动带内的19条γ射线能量以及转动谱的吴-曾公式,确切定出SD带内已测出的20条能级中最低能级的自旋为25h,而不是文献[1]中所建议的22h.这样,计算出的SD带能级与实验惊人地符合.与文献[1,2]不同,由此得出的动力学转动惯量J^(2)<J^(1)(运动学转动惯量),并且J^(1)随角频率增高而极缓慢减小,但不是增大.

带首转动惯量系统学与超变形转动带自旋的系统指定

用确定转动带自旋的３种方案，即最佳拟合法，图解法和带首转动惯量系统学，对Ａ≈１９０区已测出的超变形带的自旋进行了系统的分析．绝大多数（约７０条）超变形带的自旋已经可靠地指定．对于实验上已经测定自旋的超变形带，自旋指定与实验完全一致．详细地分析了这些超变形带的带首转动惯量系统学．