土质边坡滑坡灾害的分级预警判据

为解决同一土质边坡在不同变形阶段的形变规律不同,单一预警指标无法表达土质边坡在整个变形过程中的动态变形特征问题,以角位移场、边坡宏观变形迹象、安全系数为预警指标,提出土质边坡滑坡灾害分级预警方法,基于室外模型试验建立各边坡剖面在不同变形阶段内的角位移场,采用Levenberg-Marquardt优化算法拟合同一场内的角位移,构造动态分级预警阈值表达式;结合现场调研和相关规范,分别提炼以边坡宏观变形迹象、安全系数为指标的标准阈值;建立以角位移场、边坡宏观变形迹象、安全系数为预警指标,以蓝色(注意级预警)、黄色(警示级预警)、橙色(警戒级预警)、红色(警报级预警)的土质边坡滑坡灾害四级预警机制,充分利用多源信息,实现边坡失稳的及时有效预警,实现土质边坡稳定性变化发展的动态管控。

误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计

针对“误差理论与数据处理”课程理论性强,计算公式多,而传统教学中存在重理论、轻实践问题,基于Matlab APP(Application) Designer,设计了综合性实验系统APP。分别实现了随机误差、系统误差和粗大误差等基本概念和最小二乘拟合等典型算法的快速实现和可视化。同时,依托“地面核磁共振”实际工程数据,设计了系统误差和粗大误差的去除方法。该综合性实验平台不仅能培养学生的应用能力,还能使科研与教学有机结合,便于学生理解和掌握抽象概念,提高学生的学习兴趣。

纯钽动态本构关系的实验研究

利用材料试验机和分离式霍布金森压杆实验装置测量了纯钽在较宽温度(-100～550℃)和应变率(10-5～103s-1)范围内的应力 应变曲线,该曲线表明钽的流动应力对温度和应变率都很敏感。利用所测得的应力 应变曲线拟合了钽在不同应变率和不同温度下的Johnson Cook与Zerilli Armstrong本构方程,Zeril li Armstrong本构方程与实验数据基本吻合,Johnson Cook本构方程与实验数据吻合得不太好。对Johnson Cook本构方程中的应变率强化项作了修正,修正后的Johnson Cook本构方程与实验数据吻合比修正前的好。

凝胶泡沫数值模拟方法

针对目前缺少凝胶泡沫驱数值模拟方法的问题,在普通泡沫数值模拟方法的基础上,考虑到凝胶泡沫的物理化学特性,将组分数值模拟器的组分数从5增加到9。通过组分间化学反应方程式和反应速率的控制,描述了凝胶泡沫生成、破灭等机理。通过对流体黏度和相对渗透率的修正,描述了凝胶泡沫增黏、封堵等机理。根据室内实验结果,对凝胶泡沫组分数值模拟器中各组分物化参数进行赋值,并提出了考虑凝胶泡沫生成、凝胶泡沫破灭反应的组分数值模拟器的求解方法。利用建立的凝胶泡沫数值模拟器对室内实验结果进行拟合,达到了较高的拟合精度,凝胶泡沫数值模拟方法准确可靠。

基于Excel的水泵性能试验数据处理的VBA开发

水泵性能曲线试验数据在用Excel表格进行存储时,为了使水泵性能数据在Excel通用电子表中能自动进行数值计算,利用VBA对原先编制的Excel水泵性能试验数据处理表进行了二次开发.在电子表中增加了水泵试验容差等级选择和试验结果按钮,根据GB/T 3216—2005标准规定的容错等级和判别准则以及最小二乘拟合算法和插值计算算法,分别对这两个功能按钮进行了VBA编程,通过点击试验结果按钮,就可实现水泵性能试验数据的插值计算和性能判别,得到了水泵规定点和交点的性能数据及判别结果.以BQW15-30-4型潜水泵为应用实例,进行水力性能试验,并进行了性能判别及绘制性能曲线.结果表明,H-Q曲线刚好与容差十字线垂直线段下端相交,满足要求.该方法增强了Excel处理水泵试验数据的插值计算功能,省略大量曲线绘制工作.

实验数据的拟合及其不确定度表示

针对测试系统校准、比对过程中两个变量的实验数据,研究变量之间变化规律的拟合方法及其不确定度表示.利用最小二乘法和拉格朗日法对实验数据的曲线拟合及其不确定度表示方法进行了归纳与推导,考虑了两种情况:一种是不考虑自变量的不确定度,另一种是考虑自变量的不确定度.通过一组实验数据,给出了两种数据拟合方法及其不确定度的表达式,并且比较了这两种方法的结果,说明考虑自变量的不确定度比不考虑自变量的不确定度时实验数据拟合结果的不确定度较小.

最小二乘法拟合直线公式的初等推导

为了帮助学生快速准确地掌握最小二乘法拟合直线的实验数据处理方法,用初等数学方法推导最小二乘法拟合直线公式。

从随机非概率数据中提取粗糙度及其可靠度

针对高程数据不能直观反映地形粗糙度和坡度的问题,提出了地形高程数据的预处理算法和地形特征提取算法并完成相应的地形特征提取。该方法的创新性在于首次将双线性插值重采样算法应用于地形高程数据的预处理和地形特征提取,并建立了相应的数学模型;通过应用某数字地形进行仿真验算表明,基于高程数据的地形信息提取方法是可行且可靠的;为精确识别目标信息和进行地形风险评估提出了一种新的研究思路。

一种简便的霍尔效应实验数据处理方式

霍尔效应实验是一个重要的普通物理实验,因此,其实验数据处理一直是一个研究热点。为了使数据处理方式更加贴近学生实际和适应课程改革的需要,文中展示了一种新的、简便的实验数据处理方式,即采用Mathstudio软件中的ListPlot函数,对实验数据进行曲线拟合,进而得出实验结果,并与其他计算处理软件的结果做了对比,显示出该方法的简便性与准确性。希望通过Mathstudio的引入和使用,对课堂教学改革有进一步的推进作用。

基于Python的汽车安全气囊跌落实验数据分析

为了保证安全气囊在发生车祸时,瞬时爆发,对乘员起到保护作用,生产企业需要对汽车安全气囊做大量实验,作为安全气囊产品参数优化与仿真的基础。大量实验数据能够快速方便、高效分析,对汽车安全气囊仿真、设计和改进至关重要。基于Python,对汽车安全气囊跌落实验数据加速度a、速度v、气袋内压力p进行整体统计分析,选出安全气囊爆燃,压力p变化趋势明显的数据段,进行数据相关分析,计算出加速度a、速度v和气袋内压力p的数据相关性系数,对数据进行拟合,得出加速度a与速度v和气袋内压力p的数据拟合方程。研究表明采用Python对汽车安全气囊跌落实验数据分析,充分调用Pandas,NumPy,MatplotLib、SeaBorn等科学计算库和可视化工具,能够方便快速,高效获得数据分析结果,为安全气囊产品参数优化,仿真提供数据基础,缩短产品开发生产周期。

再谈实验数据处理方法的合理选择

实验误差分析是实验教学中的一个重要内容，学生常因不能准确理解测量误差的相关概念和分析方法，而采用了错误的实验数据处理方法。针对这一问题，通过电子自旋共振实验的测量误差分析，简述了直接测量、间接测量及不确定度传递的应用；利用脉冲核磁共振实验的数据分析，说明了曲线拟合与拟合不确定度的使用适应性。两者的物理实验结果表明，实验数据处理不是简单的纯计算问题，而是必须遵从严格误差分析原理的技术方法。

Autodrawer绘图软件的设计与实现

利用MATLAB的数据处理、二维作图和MATLABGUI面向对象功能,设计Autodrawer绘图软件。Autodrawer绘图软件将连线、插值、拟合等常用的实验数据处理和分析方法加以集成,使得操作人员只需输入相应项目数据就能够自动绘制出所需的测量值与测量位置关系图。Autodrawer绘图软件以其简单、实用的优点将广大实验者从繁琐的手工画图中解脱出来。

用于薄板对焊焊接的自适应焊缝识别算法研究

为了提高薄板对焊焊接过程中焊缝识别的精度,基于斜率检测算法并结合斜率置信算法和斜率适应值,提出一种自适应薄板焊缝识别算法。通过对激光束在焊接工件上的三原色图像比较进行色位图选择,利用最大类间方差法提取图像中的激光束轮廓,对激光束轮廓按列计算质心行位置并进行线性拟合优化质心线数据,最后利用自适应斜率检测算法判断焊缝与焊板间的图像激光跳变位置,实现焊缝左右边界检测进而实现焊缝识别。试验结果表明,自适应焊缝识别算法可以实现对焊焊缝的检测与识别,与斜率检测算法相比,识别精度更高,有效地提高了焊接质量与焊接效率。

Origin在中学物理实验教学中的应用研究

以"测定电源的电动势和内阻"与"描绘小灯泡的伏安特性曲线"实验为例,介绍了Origin8.0软件在中学实验教学中的应用,具体给出了图像绘制、线性拟合及非线性拟合的方法。利用Origin8.0软件绘图与分析数据,具有直观、准确与高效等特点,实现了中学物理实验的数据处理与信息化相结合的实验教学体系的构建。

Origin8.0软件在实验数据处理中的应用——以“测定电源的电动势和内阻”作研究

结合实测数据,采用Origin8.0软件对实验数据进行线性拟合及绘图,通过图像斜率和截距法,计算电源的电动势和内阻.实验计算结果表明,利用Origin8.0软件处理"测定电源的电动势和内阻"实验数据非常准确和高效,避免了人为因素所造成的误差.上述方法可以很好地应用于物理实验中线性关系变量的实验数据分析与处理.

混凝土中氯离子三维扩散模型及参数拟合

提出了基于ANSYS有限元分析和试验实测数据拟合的混凝土中氯离子三维非稳态扩散模型.该模型可以模拟混凝土与海水接触表面氯离子随时间变化的累积效应、氯离子扩散系数随时间和氯离子浓度的变化,以及氯离子反应率对扩散的影响.根据非稳态扩散方程与导热方程的相似性,用ANSYS有限元软件参数化设计语言编程方法,实现了数值模拟分析;利用ANSYS的优化设计功能,以有限元数值计算结果与实测数据的误差平方和最小为优化目标,拟合氯离子扩散试验的实测数据,得到数值模拟所需的模型参数.计算表明:模型能比较好地拟合长期海洋环境暴露试验的实测数据,为海洋环境中使用的混凝土结构的耐久性设计提供参考依据.

非线性实验数据曲线拟合的实践

在曲线拟合实践中,提高拟合多项式的阶数,往往使多项式曲线在某些区间产生振荡,这就是多项式的摆动。本文介绍了非线性实验数据拟合高阶多项式摆动的概念,从实践的角度分析了产生这些摆动及偏差的因素和特点,总结了在实践中减小这些偏差的处理方法。

面向3D散乱点云数据的曲面拟合综合实验平台

为了解决计算机图形学中曲面拟合知识点授课过程中重理论、偏抽象、不直观等问题,以课堂中的网格模型分割、3D散乱点云数据球面拟合及3D散乱点云数据椭球面拟合等关键知识点为例,开发了“基于3D散乱点云数据的球面拟合、椭球面拟合综合实验平台V1.0”。利用该平台软件可以较为直观地掌握网格模型数据提取、球面最小二乘拟合和椭球面模型拟合重构等技术原理。该平台不但可以助推课堂教学,而且还在教师科研项目、大学生科创竞赛中发挥了良好的作用。

丙酮酸水合反应的速率常数数据处理方法

由于实验数据计算复杂并需要根据其结果在直角坐标纸上作图,不可避免引起主观误差.以Visual Basic 6.0为开发工具,并结合最小二乘法直线拟合编制了“核磁共振法测定丙酮酸水合反应的速率常数”实验的数据处理软件,完全消除了手工作图的误差,将数据录入和数据处理功能相分离,避免了个别学生修改实验数据,从而得到准确、真实的数据处理结果并打印出图形.将数据处理与数据库结合,对数据进行管理.此软件为处理实验数据提供了方便、快捷的方法,同时也为教师批改实验报告提供了可靠的依据.

坡面径流对斜坡散粒体稳定性影响的试验分析

坡面径流是松散介质斜坡上颗粒发生搬运滚动的水动力条件。为研究坡面径流对斜坡散粒体颗粒稳定性的影响,开展室内水槽冲刷试验。试验设置3种粒径和4种坡度,通过高速摄像仪捕获斜坡散粒体受水流冲刷起动过程,获得不同条件下颗粒冲刷起动的临界径流水深hcr。试验结果表明:在同一粒径条件下,起动水深hcr随着斜坡坡度的增大而减小;在坡度为20°、22°时,起动水深hcr随着粒径的增大,出现先增大后减小的情况,而在坡度为24°、26°时,起动水深hcr随着粒径的增大而增大,分析原因可能是当粒径增大引起坡体渗透性的改变是影响颗粒稳定性的主控因素时,颗粒更容易受水流的渗透作用而发生运移。为合理解释试验现象,建立斜坡径流-渗流耦合模型来分析坡面径流条件下颗粒的稳定性变化情况,通过将水流的流速特征与颗粒的受力起动特性结合起来,给出临界水深hcr的理论表达式,其主要受颗粒粒径、颗粒比重、孔隙率、坡体渗透率和斜坡坡度等因素共同控制。通过将试验结果与计算结果进一步对比发现,在同一粒径区间内,临界水深hcr的实测值与理论值均随坡度的增大而减小,而理论值与实测值之间的相对误差随坡度的增大而增大,但其均控制在35%以内,并对产生该误差的原因进行了分析。为修正实测值与计算值之间的误差,应用MATLAB的神经网络模块对数据进行拟合,建立含两个神经网络结构的临界水深hcr修正公式,精度较高。