移动车辆激励下梁桥位移影响面重构及损伤诊断方法

针对桥梁影响线只考虑荷载一维状态而无法得到结构横向荷载效应,以及车辆激励下提取桥梁时程响应时受结构动力响应和车辆多轴效应影响的问题,提出基于变分模态分解和L2正则化的梁桥影响面重构及损伤诊断方法。首先,将车辆简化为线荷载,通过单辆重车多车道分别加载得到桥梁各车道原始时程响应,利用变分模态分解剥离时程响应中的动力成分,再根据车辆轴距和采样频率建立车辆信息矩阵及影响线识别的数学模型进而剔除车辆多轴效应;其次,利用L2正则化识别桥梁影响线,通过横向插值将各车道影响线重构为影响面;最后,利用影响面差值指标定位桥梁损伤。根据实际三跨钢混组合梁桥建立有限元模型,使用频率相对误差与模态置信准则修正该结构动力模型,基于动力修正后的模型验证该方法的可行性。研究结果表明:该方法可较准确地重构真实桥梁影响面,通过桥梁影响面对结构损伤进行定位的结果更直观、可靠。

基于无人机贴近摄影测量的剖面数字露头系统研发及岩层面重构方法

针对大坡度、大规模的露头剖面考察中识别范围不足,面貌不全、人工依赖大、精度差、数据共享低的状况,使用无人机贴近摄影测量技术摄取露头剖面影像,建立毫米级精度的全景三维模型,采用Web GIS技术,自主研发网络版数字露头平台,实现露头数据的共享。为重构某一局部岩层面,三维模型表面需建立一个贴面。数字地球引擎Cesium内置方法、边界面法建立贴面时,出现了贴面范围不准确、内部不连续的问题,提出一种在Web虚拟场景上充分利用空间场景几何特征与空间距离度量关系,自动判定岩层剖面特征点的新方法。特征点作为加密点在空间范围内构建三维Delaunay三角网,准确标定出某一岩层范围,实现了剖面岩层的重构。结果表明,该方法重构的岩层范围正确,内部连续,结果清晰,为地质资料知识库构建提供辅助手段与数据支撑。

基于双四次NURBS曲面的高精度实测齿面重构及误差分析

随着各行业对齿轮的需求从普通应用型向高精度精密型应用方向发生转变,对于齿面的精度提出了更高的要求。为了提高齿面建模时的精度和光顺性,利用双四次NURBS曲面的理论方法,在Matlab中基于实测齿面数据点进行齿面模型的重构。通过与标准渐开线齿轮模型进行误差数据分析与图形结果对比,验证了实测齿面重构的高精度。复杂的曲面逆向工程和大数据实测点拟合更能反映真实的齿面情况,为进一步构建精确、光滑造型的实测齿面三维造型提供了有益的参考。

C_2H_2在金刚石(001)-(2×1)重构面上吸附的分子动力学模拟

利用Ｂｒｅｎｎｅｒ半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法，研究了乙炔（Ｃ２Ｈ２）分子在金刚石（００１）（２×１）重构表面上的碰撞动力学过程与化学吸附构型的关系．观察到Ｃ２Ｈ２在金刚石表面的６种吸附结构．约９５％的吸附呈Ｃ２Ｈ２与表面形成两个σ单键的形式．讨论了轰击能量、入射位置及金刚石表面原子的空间位形对各种吸附构型形成的影响．还给出了化学吸附过程的分子快照。

基于PSO算法的斜齿轮NURBS齿面重构研究

斜齿轮被广泛应用于高速重载的传动系统中,需要通过齿轮接触分析(TCA)以及齿轮承载接触分析(LTCA)进行强度校核。针对传统的齿轮接触分析所采用的有限元几何模型精度差的问题,提出了一种四阶斜齿轮齿面非均匀有理B样条(NURBS)拟合方法,并对齿轮渐开线曲面控制点权重进行粒子群优化(PSO)。通过参数化方程生成斜齿轮齿面型值点以进行节点矢量以及齿面控制点的计算,并利用粒子群优化算法,将拟合点到理论曲面的法向投影距离的最大差值作为拟合误差,对构成齿轮的渐开线曲面控制点权重进行调整,实现更为精确的斜齿轮齿面重构拟合。在10×6的网格控制点下,所生成的斜齿轮NURBS渐开线齿面拟合误差为2.059μm,优化后可以达到1.657μm,满足齿廓总偏差2级精度要求,可以为齿轮接触分析以及齿轮承载接触分析提供精确的几何模型。

基于权重控制的齿面重构技术及有限元分析

针对刀倾法加工的螺旋锥齿轮采用常用的样条拟合方法重构误差不均布,而影响齿面接触仿真分析的精度问题,提出根据齿面控制顶点权重系数实现自适应齿面分区重构的方法。由Newton-Raphson方法确定齿面理论控制顶点而实现齿面分区,基于双二次NURBS曲面权重系数的计算方法,得出齿面控制顶点的权重分布,根据控制顶点权重系数确定各区域最优插值节点数而实现齿面的重构。以刀倾法加工的螺旋锥齿轮小轮齿面为例,比较基于权重控制的齿面重构方与基于CATIA的样条线重构以及基于Spline的插值法重构,研究表明:通过CATIA重构的齿面,其齿面误差呈现随机性,齿面误差均值为2.62μm,齿长方向的误差敏感度更大,导致接触仿真分析存在斑点歧义;通过Spline插值重构方法,其齿面局部区域出现“过拟合”现象,齿高方向的误差敏感度更大,齿面误差均值为1.94μm,导致局部区域接触斑点异常;而采用控制顶点权重自适应分配插值节点数进行曲面拟合这一方法,整体上齿面误差分布均匀,齿面误差均值为0.79μm,且瞬时接触斑点具有唯一性,为齿轮接触区域修正提供了可靠的保证。

基于NURBS的空间分度凸轮廓面重构与仿真

利用空间分度凸轮廓面方程获取离散点云数据,采用非均匀有理B样条(NURBS)重构凸轮廓面,构建空间凸轮参数化特征模型。基于该模型,进行凸轮分度机构的运动学仿真,生成加工制造模型,实现空间凸轮NURBS廓面的仿真加工和四轴铣削NURBS创成。仿真和创成误差分析结果表明,从动件运动规律曲线更加光顺,最大速度Vmax和最大加速度Amax等运动特性值均优于修正正弦曲线,廓面创成误差与加工路线的曲率有关,最大误差出现在曲率绝对值最大处且不超过0.01 mm。因此,廓面NURBS重构技术,是一种有效的空间凸轮设计和创成方法。

间歇降雨对铁尾砂重构坡面侵蚀水动力学特性的影响

黄土高原夏季降雨集中且多暴雨,铁尾矿砂自身结构松散,堆存坡度大,雨季通常遭受多次暴雨侵蚀,严重限制植被恢复。为有效减少铁尾矿的水土流失,促进生态恢复,在干排铁尾矿砂中添加不同比例土壤和菌糠,形成6种重构坡面:松散铁尾矿砂(LT),结壳铁尾矿砂(CT),铁尾矿砂与菌糠混合物(TM),铁尾矿砂、菌糠和土壤混合物(TSM),铁尾矿砂和土壤混合物(TS),纯土(S)。采用室内人工模拟降雨技术,研究重构坡面在间歇性降雨下的侵蚀特征和水动力因素。结果表明:1)随降雨场次增加,6种坡面的产流率均持续增大,而产沙率表现出明显的分异:LT、CT和TS产沙率持续增大,表现为高产沙型,TS、TSM和S产沙率整体上是先增加后减少,表现为低产沙型;2)随降雨场次增加,6种坡面侵蚀形态也出现分异,可分为2类:LT和CT和TS坡面侵蚀形态严重,细沟发展快,演化为宽深比较小的细沟;TM和TSM和S坡面侵蚀形态轻微,细沟发展缓慢,S坡面演化为宽深比较大的细沟,TM和TSM坡面细沟很少,多为均匀分布的菌糠小坑穴。据此表征坡面侵蚀微地形变化的沟壑面积和地形起伏度,随降雨场次增加持续增大;沟壑密度则随降雨场次先急剧增加,随后由于沟壑形态差异,部分坡面减少;3)6种坡面的坡面流流型均为层流,流态大多为急流;随降雨场次增加,流速、水流功率整体表现为增大的趋势,径流剪切力无明显趋势,阻力系数、曼宁粗糙系数表现出减小的趋势;除径流剪切力,不同降雨场次间水动力学特征差异显著(P<0.05)。6种坡面侵蚀产流产沙可用对数、线性或幂函数较好地模拟。纯尾矿砂坡面侵蚀最为严重,坡面覆土具有明显的减流效果,但添加菌糠的减沙效果最好,因此对于土源缺乏的铁尾矿砂复垦区,同时添加菌糠和土壤可以有效减少侵蚀,易于植被修复。

基于三维扫描和三维雕刻技术的岩石结构面原状重构方法及其力学特性

为了客观重复制作与原岩结构面的岩性、表面形态和力学性质完全一致的试样,集成三维扫描和三维雕刻技术,提出了原岩结构面试样重构新方法。采用该方法制作了具有相同表面形态的大理岩结构面试样,开展了不同法向力下的直剪试验,并采用声发射技术对结构面剪切破坏过程进行了监测。结果表明:重构结构面试样与原始结构面试样具有高度相似性;结构面剪应力-剪切位移曲线可分为两类:剪胀滑移型和剪断跌落型;剪切破坏后结构面可明显地划分为两个区域:剪胀脱开区和剪断磨损区;提出了结构面剪切强度新公式,理论公式与试验结果更接近;结构面剪切过程中剪应力、能量率、计数、撞击率随时间的变化规律具有较好的一致性,声发射定位位置与剪切过程中结构面损伤破坏区域基本吻合。

颅面重构中颅面相似度比较

目前颅面重构技术往往利用目标颅骨所反映出的种族、性别、年龄、营养情况等信息来选择参考颅骨或者参考面部模板进行颅面重构,但这些信息并不包括颅骨自身的信息(如形状信息);在得到颅面重构的结果后,评估生成的人脸到底像不像其本人的真实人脸,数值化评估重构结果尚待完善。基于以上问题,提出了一种颅面相似度比较的方法,将颅面特征点分为形状特征点和一般特征点,针对不同特征点计算不同距离来衡量颅面相似度。实验结果表明,利用该方法选择出的参考颅骨或面部模板与志愿者的选择基本一致,可用于进行颅面重构后续计算并对重构结果进行评估。

基于全站仪的大型雷达阵面重构技术研究

天线阵面面形结构精度是大型相控阵雷达结构设计和安装过程中需要严格控制的关键指标之一。首先通过单元阵面斜率信息建立阵面中心要素模型,作为雷达天线表面的参考基准面;然后以直径30 m的某相控阵雷达为研究对象,基于全站仪球坐标测量原理对阵面轮廓要素进行提取,获得实际装配天线的拟合表面;进而对两种要素的差值进行分析,通过数据处理及坐标变换推算出对应形位要素的调整量值,实现子阵面姿态的精确调控。结果表明:基于全站仪在线测量的雷达阵面重构分析方法,调控精度由1 mm提升到0.01 mm,平面度误差可达到±2 mm,满足相控阵雷达面安装精度要求。

利用改进的分区统计颅面模型重构颅面

针对初始颅面点集数据量大、分布不均匀,以及分区统计颅面模型算法处理颅面眼、鼻、口三个区域不易连接的问题,提出了改进的分区统计颅面模型算法。通过将颅面分成T区(眼、鼻、口区域)和O区(其他区域),解决了眼、鼻、口区域的连接问题,并用两种不同半径的球覆盖颅面的方法处理初始颅面点集,使颅面两个区域内点集分布均匀。同时引入种族、性别、年龄、胖瘦四个属性表示单个样本模型,利用主成分分析方法建立统计颅面模型。实验结果表明该算法能够取得更好的颅面重构效果。

利用UG软件的线面重构技术

分析了工程实际中线面重构的局限性问题,运用UG软件的线面造型、分析、计算、查询等功能,通过UG软件的开发工具,直接调用UG软件内部函数,编写了“原始曲线”、“基准平面”和“求取交点”3个程序,快捷简便地生成新的插值点,从而进行线面重构。由此寻求出线面重构的一种快捷有效方法,为反求工程中的建模提供了一种新的思路和方法。

基于计算机视觉的面齿轮齿面重构技术

随着面齿轮在航空传动系统上的应用,面齿轮传动的优点逐渐被人们认识,对面齿轮的研究也不断深入。计算机视觉检测技术具有检测精度高、实现速度快、非接触检测的特点,论文研究了计算机视觉测量技术在面齿轮齿面重构中的应用,建立了摄像机成像的数学模型,由摄像机获取齿轮齿面的二维图像,通过计算机对数字图像进行图像处理,计算出关键齿面点的三维坐标,实现面齿轮齿面的重构,为基于面齿轮实体的数字化加工奠定了基础。

浅析散乱点云数据的三角网格面重构

逆向工程的研究有着重大的现实意义。本文先对逆向工程技术进行概述,然后介绍了散乱点云数据三角网格面重构的分类和经典算法,以及逆向工程的常用软件,最后对全文进行了总结。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面重构与误差分析

为建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的数字化模型,提出一套基于NURBS的曲线曲面数字化造型方法。利用基于啮合原理推导的齿面方程获得齿面数据点,对这些数据点进行双三次NURBS齿面重构,建立相应齿面的三维参数化模型,最后对参数化模型进行误差分析。基于实例,探究型值点、首末端切矢以及切矢模长的选取对重构齿面拟合误差的影响。重构后的齿面拟合误差在mm的数量级,满足工程使用要求。此三维实体模型构建方法的提出为针对该齿轮的RTCA及LTCA的研究奠定了一定的基础。

可重构智能面辅助的低精度量化大规模MIMO系统的信道估计

针对可重构智能面辅助的低精度量化的大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中信道估计问题进行了研究。该系统的信道估计难点在于可重构智能面由近无源反射天线构成,没有基带信号处理能力。系统观测值通过低精度的模数转换器量化使信道估计问题变得更富挑战性。本文基于基站可重构智能面用户的级联信道推导出等效信道,并证明在虚拟角域上,该有效信道是结构稀疏信号。提出了基于期望最大化的近邻学习广义近似消息传递算法,从低精度量化的观测值中恢复等效信道。仿真结果表明所提出算法比传统算法具有更好的性能表现。

基于更新Kriging模型的双重螺旋法加工齿面的重构方法

针对双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮采用常用样条曲线重构误差较大、影响啮合仿真精度的问题,基于更新Kriging模型提出一种提高齿面重构精度的方法。根据双重螺旋法成型原理,推导大、小轮齿面方程,由此提取出小轮齿面的型值点,并对其归一化,然后基于高斯核的Kriging模型进行重构,以复相关系数为约束条件,评判重构结果、更新样本点集,通过循环Kriging模型得到控制顶点,最后通过蒙面法重构齿面。以双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮小轮齿面为例,比较基于更新Kriging模型的重构方法与常用样条曲线所建模型的重构精度。研究结果表明:更新Kriging模型提高了齿面重构精度。

结构体面力重构的边界元逆分析法研究

结构体的边界条件未能充分给出的情况下，用常规边界元法很难作出正确的结构分析。本文利用边界元法与非线性优化技术相结合，根据弹性体内或边界上的位移、应力等附加信息，建立了结构体面力重构的边界元逆分析法的基本模型，算例证明了该理论的有效性。

X-Plane环境下小型遥控飞机副翼失效诊断与控制面重构仿真

模拟一个小型固定翼遥控飞机在普通飞行过程中副翼突然失效时,系统及时诊断出故障并利用其他健全控制舵面协同参与滚转控制的过程。飞行动力学与可视化仿真环境是X-Plane 9交互式飞行模拟软件,飞机操纵、故障检测和控制面重构在Simulink平台上实现,X-Plane与Simulink之间通过指定的UDP端口交换数据构成闭环仿真。副翼失效诊断采用的是基于模型的观测器/滤波器方法,容错控制采用的是主动式控制策略切换。采用X-Plane内部的飞行动力学引擎,进而需要通过仿真数据辨识出一个能用于故障诊断滤波器的动力学模型。设计诊断逻辑以尽量降低虚警率,当误差超过门限的持续一段时间即为故障发生,进而切换到主动容错策略。主动容错方法是由于飞机是个过驱动系统,在隔离故障后把副翼信号叠加在升降舵和方向舵上可以补偿部分功能损失。