基于改进Harris函数的岩石统计损伤软化模型

为了反映岩石变形全过程,通过改进Harris函数,假设岩石微元强度服从改进的Harris概率密度分布,结合连续损伤理论,考虑损伤变量修正,建立岩石统计损伤软化模型。采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行红层泥岩常规三轴压缩试验,基于红层泥岩试验数据对模型参数进行敏感性分析,阐述模型参数的物理意义,分析累积损伤的扩展过程。引用相关文献中二长花岗岩和砂岩的试验数据,利用本文模型对3种岩石材料的试验数据进行辨识验证,给出初始损伤系数的约束范围,对比3种岩石材料的试验曲线和理论曲线,证明本文模型的合理性和适用性。

基于Harris函数的2级加载固结试验方法及可靠性判别准则

为提高获取土体压缩模量和先期固结压力的土工试验测试效率,在采用Harris函数描述土体e-lgp曲线的基础上,提出2级加载确定土体压缩特性的固结试验方法,其在确定压缩模量Es和先期固结压力pc时的适用性得到了京沪高铁和京津城际铁路地基土样的验证。研究结果表明:由土体初始孔隙比e_0和2级加载稳定变形值可以准确计算压缩曲线的Harris函数表达式,除小于100 kPa时外,其余压力段压缩模量Es误差基本小于10%,平均误差仅为5.59%;利用Harris函数可得到压缩曲线最小曲率半径点坐标和直线段斜率解析值,所得先期固结压力的Casagrande法计算值与土体埋深呈明显正相关,且与上覆压力的比较结果和试验段实测分层沉降发展规律吻合;以压缩指数Cc为评价指标,通过概率模型建立固结试验可靠性判别准则,研究成果为简化固结试验方法,快速确定土体压缩参数提供了新途径。

基于改进Harris函数的砂岩损伤本构模型研究

岩石损伤量在岩石损伤的过程中是个动态变化量,通过改进Harris函数,建立了在三维应力作用下岩石损伤本构模型,并通过砂岩的三轴试验确定了模型参数,定性分析了围压、临界损伤值、峰值应变三者间的关系。研究结果表明:1基于改进的Harris函数所建立的砂岩损伤本构模型曲线与实测曲线拟合较好,有良好的适用性;2同一种岩石在不同围压下,临界损伤值不是固定值,它从侧面反映出岩石自身的力学性能与岩石所处的三维应力状态有关;3围压增大,临界损伤值也相应地增大,证明围压对岩石的破坏有抑制作用。分析结果对研究三维应力状态下岩石的损伤破坏机理有一定借鉴意义。

基于改进Harris函数的黏土分数阶统计损伤模型

以成都黏土背景,展开三轴剪切试验,结果表明:黏土应力应变关系为应变硬化型。以分数阶微积分理论为基础,考虑黏土加载初期土体性质的增强,及加载过程中的结构损伤问题,建立了基于应变硬化的分数阶损伤模型。考虑黏土损伤贯通变形全过程,引入改进的Harris函数,并假设损伤系数服从该函数的概率密度分布,黏土微元体服从DP3准则,构建了描述黏土应变硬化全过程的分数阶统计损伤模型。通过成都黏土和红黏土的试验数据,对本文模型进行拟合验证,发现数据与模型的拟合度高,拟合参数规律明确;通过对模型参数规律的分析,明确了各参数的工程意义及取值范围,表明了本文模型的科学合理性及先进性。

基于Harris衰减函数的岩石单调加载本构模型

以变形模量为对象,研究岩石单调加载的本构模型。首先根据单调加载过程中变形模量随着应变增大而减小的衰减现象,引入Harris函数来表征变形模量衰减规律,从而建立岩石单调加载本构模型;然后根据极值理论,结合试验曲线特征值,确定模型参数;最后引用相关文献试验数据,利用新提出的单调加载本构模型对试验数据进行参数计算,获得岩石本构模型理论值,该理论值与试验结果吻合度较高,验证了模型的适用性。对模型参数分析发现,模型参数a主要反映了岩石的宏观强度,a值越大,岩石峰值强度越低。参数b与岩石强度关系不大,但体现了岩石的延脆性,b值越大,脆性越强,反之延性越明显。

基于改进Harris函数的岩石蠕变损伤模型及二次开发

针对水电工程中岩石蠕变变形现象,以泥岩为例,开展三轴压缩蠕变试验。基于蠕变试验结果,引入Harris函数,建立一种新的蠕变损伤演化方程。引入一个非线性粘塑性体,与Burgers模型串联并进行损伤演化,从而建立一个新的非线性粘弹塑性蠕变损伤模型。对该模型的三维差分形式进行推导,在FLAC3D平台上利用C++和FISH编程进行二次开发,实现该蠕变损伤本构模型的自定义。利用数学优化软件1stOpt求取模型参数,将该自定义模型及参数应用于三轴压缩蠕变试验的模拟,还原实际试验条件,对比试验数据和模拟值,验证该损伤本构模型的合理性及模型参数的正确性。研究结果可为岩石蠕变损伤本构模型的构建及类似蠕变本构模型的二次开发提供参考。

局部响应函数耦合特征匹配的图像拼接

针对当前图像拼接机制对参数缺乏普遍适用性,且其以全局角点为对象展开拼接,导致拼接速度慢,以及难以消除伪角点等不足,文中选取最大局部范围Harris响应函数值为有效角点,并去除Harris响应函数值调节因子,设计了新的Harris角点检测算子。引入归一化互相关函数,考虑角点分布几何特性,耦合空间变换模型,设计了特征点精准匹配算法。最后提出了局部范围Harris响应函数耦合精准特征匹配的图像拼接机制,并借助仿真实验测试该机制。结果表明:与当前图像拼接机制相比,文中机制具有更高的拼接精度,缝合处完整,有效消除了伪角点,且拼接速度更高。

基于改进切趾函数的Fourier光谱仪光谱复原效果的提高

为校正Blackman Harris切趾函数在Fourier变换光谱仪切趾处理过程中主瓣宽度过宽的缺点,提出了一种改进的Blackman Harris切趾函数。首先介绍了干涉图切趾的基本原理,然后增加可调参数m,引入Chebyshev函数对Blackman Harris切趾函数进行改进,并通过幅频响应曲线对比了改进前后2种切趾函数的性能;最后利用Matlab仿真分析改进的切趾函数与几种典型函数的光谱复原效果。仿真结果表明,改进的切趾函数不仅在主瓣宽度特性上有所提高,而且旁瓣衰减可调节,工程使用更加灵活。

粉砂岩干湿循环力学性能劣化及统计损伤模型

内陆港口岩石地基经历不同程度的干湿循环作用,地基承载性能衰减劣化。以干湿循环次数和围压作为试验工况,开展粉砂岩常规三轴压缩试验。假定粉砂岩微元强度服从改进Harris概率分布,从而定义损伤变量,选择M-C强度准则,结合试验结果中弹性模量及内摩擦角的对数型衰减规律,构建一种可反映干湿循环的统计损伤模型,并给出参数解析方法,得到损伤发展曲线。采用新建模型辨识粉砂岩及文献中泥质白云岩和砂岩试验曲线,并经模拟对比。结果表明,粉砂岩弹性模量、黏聚力、内摩擦角均随着干湿循环次数的增加而逐渐衰减,当循环次数达到16次时,衰减变化曲线趋于平稳,该衰减规律可用对数函数表示;干湿循环促进岩石力学性能衰减劣化,宏观表现为峰值应力的降低;新建模型经验证可行。

无人机遥感影像特征点子像素定位研究

无人机遥感多使用于小面幅数码相机对地观测,是快速获取地理空间数据的一种重要手段,其三维重建首先需要通过一定数量、分布合理的特征点将离散的影像连接起来,针对无人机遥感影像高精度解算的要求,提出一种将特征点局部响应函数与二次抛物面曲面拟合相结合的特征点子像素定位算法。通过选取多组不同地区无人机遥感影像数据对Moravec、Harris、Forstner、SUSAN、FAST、DoG、Hessian算法的验证表明:特征点精度提高百分比最小的为27.1%,最大为50.2%;对于利用局部响应方式检测关键点的特征提取算法,使用二次抛物曲面拟合来提高特征点定位精度是一种有效的方法,方法具有较强的普适性。

行正交矩阵的分层克罗内克积扩大法

本文给出了行正交矩阵的分层克罗内克积扩大法，以及扩大后矩阵的快速算法，利用分层克罗内克积扩大法构造了Ｌ２空间上的正交完全系。

基于标准压缩模量和液限推求地基土全压力段压缩模量的分析方法

以京沪高铁深厚地层细粒土固结试验数据为基础,以e-lgp曲线包含分式函数的复合函数表达和土体液限与压缩指数的线性关系为依据,提出了基于土体基本物性指标标准压缩模量E1？2和液限wL推求正常固结原状地基土全压力段压缩模量的简化方法,其适用性得到了京津城际铁路试验数据的验证。结果表明,Harris函数能较好地描述土体压缩的e-lgp曲线特征,E1？2和wL能分别反映曲线低压力段割线斜率和高压力点切线斜率,建立的地基土压缩模量估算方法具有良好精度,其中,100-1 000 k Pa常压力段的误差均值仅为7.89%,高压力段约为13.70%,只在低压力段变异性较大;研究成果提供了缺少e-lgp曲线情况下简便快速获取土体压缩模量的新途径。

基于加窗傅立叶变换的电力系统谐波分析算法

采用快速傅立叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响到谐波分析的结果.在分析了DFT和FFT原理的基础上,对FFT的泄漏原因进行了分析,通过使用加窗算法(Blackman-Harris窗)改善了由于频谱泄漏所造成的计算谐波频率、相位和幅值准确度降低的问题,并通过对某一特定信号的仿真分析验证了加窗算法的精度和效率.

黏土蠕变非线性特性及其分数阶导数蠕变模型

针对黏土蠕变的非线性性质,以成都黏土为研究对象展开蠕变试验,发现黏土变形包括瞬时弹性变形、衰减蠕变变形、稳态蠕变变形和加速蠕变变形;黏土长期弹性模量随时间和应力的增加非线性软化;黏滞系数随应力的增加非线性软化,随时间的增加非线性硬化。基于流变学理论、分数阶微积分理论和Harris衰减函数,分别构建了分数阶导数元件、非线性弹性元件和非线性黏滞元件,从而建立了形式简单、参数较少和概念清晰的非线性分数阶导数蠕变模型。将非线性分数阶导数蠕变模型和Burgers蠕变模型进行对比拟合分析,发现非线性分数阶导数蠕变模型各阶段的拟合结果更好,对黏土非线性蠕变的描述更合理,可准确地反映黏土蠕变全过程,表明了所建立非线性分数阶导数蠕变模型的科学合理性。

考虑温度效应的板岩隧道围岩蠕变变形规律研究

隧道开挖后,围岩应力重新分布,产生蠕变变形现象,常会引起大变形、塌方、冲击地压等灾害。为解决此问题,进行了0~120 d的围岩位移、温度现场监测试验,预测和评价板岩隧道围岩的长期稳定性。首先,基于监测位移和温度变化规律,建立改进的Harris温度-时间关系表达式;然后,嵌入Heard幂律型蠕变模型,得到一个新的考虑温度效应的改进Heard蠕变本构模型;最后,模拟围岩0~120 d监测位移,验证所建模型的可行性,并预测围岩在500 d后的蠕变变形规律。研究表明:1)隧道开挖后围岩应力释放,围岩处于受拉状态蠕变累积;2)围岩位移大致表现为幂律型累积规律,0~60 d累积速率较快,60 d后累积速率逐渐变缓,120 d时位移时程曲线趋于收敛,最大位移达-9.93 mm,最小位移为-0.05 mm;3)围岩监测温度与时间呈现反比例衰减关系,随着时间的增长温度逐渐降低。改进后的Harris模型考虑了温度效应,能较准确地反映围岩温度与蠕变时间之间的关系,可为隧道后期正常营运提供一定的理论参考。

改进的Bingham岩石蠕变模型研究

传统Bingham模型只能模拟岩石的瞬时弹性变形和稳态蠕变变形,不能模拟岩石蠕变全过程。为了克服这方面的不足,首先定义一个非线性函数来模拟岩石的衰减蠕变变形,基于Harris函数建立一个带时间触发的非线性损伤黏性体,与传统Bingham模型进行串联,从而建立一个新的非线性蠕变模型,根据塑性力学原理推导了一维和三维蠕变方程。利用1stOpt通用的全局优化算法,对前人所做的蠕变试验数据进行模型验证和参数辨识,同时基于理论曲线对模型参数进行敏感性分析。结果表明,该模型曲线与蠕变试验曲线具有较高的吻合度,在相同时刻,岩石蠕变变形量均随参数的增大而增大;模型曲线对参数n的敏感性要高于对参数m。该模型可为开展类似研究工作提供一定的参考。

利用泰勒展开的点特征子像素定位方法

针对无人机影像空三处理对特征点定位精度要求高的问题,基于Harris点特征提取算子提出了一种改进的子像素定位方法。该方法以二阶泰勒展开式拟合初始特征点邻域的Harris响应函数,采用邻域灰度值中心差商来近似计算泰勒展开式中偏导数的初值,引入最小二乘和高斯距离加权的思想计算偏导数的改正量,对求得的泰勒展开最小二乘拟合式求极值获取子像素级的特征点。通过计算机模拟图像对算法进行精度和抗噪能力测试。结果表明,本文算法的子像素定位精度高,且具有一定的抗噪能力。通过对实际无人机数据进行空三实验,结果表明本文方法的定位精度能改善无人机影像的空三处理结果。