The Simulation of Grinding Wheels and Ground Surface Roughness Based on Virtual Reality Technology

The paper describes the feasibility and method of the application of virtual reality technology to grinding process, and introduces the modeling method of object entity in the environment of virtual reality. The simulation process of grinding wheels and ground surface roughness is discussed, and the computation program system of numerical simulation is compiled with Visual C++ programming language. At the same time, the three-dimensional simulation models of grinding wheels and ground surface roughness are made with OpenGL tool. The choice of grinding wheels, the forecast of ground surface quality and some simulation results can be realized by interactively inputting grinding parameters. The paper applies virtual reality technology to grinding process,makes the model of virtual grinding wheel and simulates the grinding process. The roughness of ground surface is showed in three-dimensional images, and therefore the grinding technology is studied. Computer simulation can not only be used as a shortcut to analyze and research the grinding process, but also increase the research scope and content. The virtual reality technology used in the paper is an advanced visualized simulation with interaction. The surface roughness Ra on simulated ground workpiece can be calculated by the arithmetic average of contour warp absolute value in sampling length of simulated ground workpiece. The parameters of virtual wheel and simulated grinding process can be changed by interaction input, so the simulated results in the desired grinding condition are gained. The effect of each parameter to ground surface can be analyzed by comparing the grinding results in different condition.

台风作用下深圳新世界中心风致响应实测与风洞试验研究

依据近10年来监测到的5次强台风过境期间深圳新世界中心的实测响应数据,分析了该建筑结构在台风影响下的响应特点和模态参数变化特性,并将实测结果与粗糙度指数α分别为0.22,0.30和0.35地形下的风洞试验结果进行了比较。结果表明:历次台风影响下实测建筑达到最大振幅附近时均表现为明显的横风向振动,且最大振动方向均为南北方向;实测最大峰值加速度为17.28 cm/s^(2),满足舒适度要求;台风过境时,建筑结构模态频率表现出明显的振幅依赖性和时变特性,采用“时变”方式描述更加合理,几次台风过程的结构模态频率均是随时间先减小,在最大风速时达到最小值,然后增大并恢复到常态值;结构模态阻尼比在中低振幅区域分布较为离散,随着振幅的增加,阻尼比有所增大,顺风向和横风向的阻尼比最大分别为1.9%和1.2%;实测结果更接近于α为0.35地貌的风洞试验结果,显示C类地貌的风洞试验结果偏于保守。

三峡蓄水以来葛洲坝下中华鲟产卵场河床质特征变化规律

为探究葛洲坝下中华鲟(Acipenser sinensis)产卵场的河床质特征变化规律,研究基于水声学和水下视频影像分析三峡蓄水以来现有数据(2004—2020年),研究底质表观特征与水声学特征的相关性,分析产卵场底质特征变化及其原因。结果表明:(1)硬度、粗糙度和分形维数分别与河床质充塞度、粒径和主要组成相关;(2)葛洲坝下中华鲟产卵场河床底质特征参数在2004—2020年发生了明显的变化,硬度、粗糙度和分形维数三种特征均值在2004—2012年均呈现先增加后减少的趋势(P<0.01),在2012—2019年均显著增加(P<0.01),在2019—2020年显著减少(P<0.01);(3)产卵场含沙的底质比例在2004—2008年减少33.08%,在2008—2012年增加12.69%,在2012—2015年减少33.83%,此后其持续减少至2019年,在2019—2020年增加39.37%,期间的底质变化可能与三峡蓄水、泥沙调度、新修水坝的蓄水运行及期间发生的洪水有较大关联,且中华鲟的自然繁殖活动明显受河床质变化影响。研究结果为葛洲坝下中华鲟产卵场河床质的推演和产卵场的恢复与重建提供基础数据。

基于六旋翼无人机搭载风速仪的典型建筑绕流实测

基于无人机搭载风速仪对边界层内典型建筑的绕流风场风特性进行了实测研究,分析了平均风速、湍流度、脉动风速功率谱等风场风特性参数。分析结果表明:基于无人机实测拟合的建筑来流剖面粗糙度指数为0.2796,处于GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中的C类地貌与D类地貌之间;来流处顺风向和横风向脉动风速功率谱与Karman谱较为吻合,横风向脉动风速功率谱峰值能量略高于经验谱。本次实测建筑高度为82.45 m,现场实测表明在60 m和80 m高度平面的绕流风场特性受建筑影响较为明显,受影响区域主要为建筑两侧靠近建筑的区域以及尾流中间段区域,这些区域测点的平均风速较之来流减小,顺风向和横风向湍流度较之来流增大;受建筑影响区域的顺风向和横风向脉动风速功率谱峰值具有向高频段移动的趋势;而在100 m、120 m高度的现场实测表明,这两个平面绕流风场特性受建筑影响较小。

基于无人机航拍的近地风场类别确定方法

应用无人机航拍城市地区地面的照片,通过对照片进行识别可快速获取地面建筑物信息,进而有效地获得测区内地貌状况并且实现参数化.通过建立地面粗糙度Z0与地面粗糙度指数α的对应关系可以确定该地区近地风场类别,同时应用无人机搭载风速仪对该地区的风场和风剖面进行实测并通过分析获得了该地区的近地风场类别,进而对采用两种方法获得的近地风场类别识别结果进行了比较.结果表明,通过这两种方法判定的场地类别一致,且相对误差在5%以内.该研究实现了依据实际地貌判定同目标建筑相关的风场类别,所用方法具有广泛的适用性,研究结果可为城市地区的建筑抗风设计提供新思路.

基于GT、RS、BPNN理论的高速铁路选线方案决策方法研究

高速铁路相较于普速铁路具有设计标准更高、技术要求更严、成本投资额更大的特点,其选线方案是否合理关系线路投资、运输效益和地区经济发展等。为克服传统选线方案决策模型计算过程烦琐、难以将定性与定量指标综合决策,提出将扎根理论、粗糙集算法与神经网络模型相结合,用于高速铁路选线方案的决策中。通过文献及典型案例分析,深度访谈获取基础数据,采用扎根理论研究方法提炼出87个初始概念、54个初始范畴和4个主范畴,明确社会效益、施工条件及环境影响、经济合理性、技术可行性4类高速铁路选线方案影响因素;将粗糙集智能算法用于因素筛选,剔除冗余因素,简化知识表达的空间维数,保留核心指标;进一步提出基于BP神经网络的高速铁路选线方案决策方法,可有效反映诸多决策指标与方案间的非线性耦合关系,提升决策效率。

煤表面粗糙度对煤岩超低摩擦效应影响试验研究

超低摩擦型冲击地压本质是煤岩界面发生超低摩擦效应诱发的一种新型煤矿动力灾害,以沈阳红阳三矿顶板-煤层-底板为研究对象,利用自主研发的试验装置进行了轴压、垂直扰动和水平冲击共同作用下砂岩-煤-砂岩叠加块体超低摩擦效应模拟试验,以煤块为工作块体,分析了煤表面粗糙度对工作块体水平位移幅值、水平位移突变时间、水平加速度幅值、水平加速度突变时间的影响,得到了煤表面粗糙度对超低摩擦效应影响规律。结果表明:(1)砂岩表面粗糙度系数一定时,随煤表面粗糙度系数增大,工作块体水平位移和水平加速度时间历程曲线存在三阶段特征,即孕育阶段、激发阶段、稳定阶段;(2)煤表面粗糙度系数存在拐点为3.98,当煤表面粗糙度小于拐点3.98时,随煤表面粗糙度增大,激发阶段水平位移大于稳定阶段水平位移,位移差线性减小,超低摩擦效应减弱;(3)当煤表面粗糙度大于拐点3.98时,随煤表面粗糙度增加,激发阶段水平位移小于稳定阶段水平位移,此时工作块体水平位移出现二次增加,随位移差绝对值不断增大,超低摩擦效应越显著;(4)水平位移幅值和水平加速度幅值随煤表面粗糙度增大,呈先线性递减后线性递增规律;(5)水平位移突变时间和水平加速度突变时间随煤表面粗糙度增加,呈先线性增加后线性递减规律。

地形地表的不规则起伏对雷电电磁场传输的影响

为了研究地形地表的不规则起伏(简称粗糙地表)对雷电电磁场传播的影响,首先利用二维分形方法模拟了粗糙地表,然后利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法研究了粗糙地表对雷电电磁场传播的影响。结果表明,粗糙地表对地闪首次回击垂直电场的影响较小,但对继后回击存在明显的影响。随着粗糙度的增加,继后回击垂直电场峰值的衰减程度明显增加,且时域脉冲波形上升沿时间增大。如继后回击电磁场传播100 km,均方高为30 m的粗糙地表(电导率σ=0.1 S/m)引起时域电磁场波形上升沿时间额外增约1.5μs,电场峰值额外减小约12%,且其影响随着地面电导率的减小而增大。因此,在实际工作中应考虑复杂地形地表对闪电定位系统探测精度和效率的可能影响。

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面微观形貌的研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面微观形貌进行分析,研究了工件表面尖峰去除机理和均化及改善波纹度机理。利用平面磨床M7120对精磨后的Q235A工件材料进行喷射加工实验,采用TALSURF5轮廓仪测量加工后表面的微观几何参数值,用扫描电镜观察表面微观形貌变化,用金相显微镜观察磨削烧伤。实验结果表明,随着加工循环次数的增加,表面微观形貌由方向一致的沟槽过渡到随机的、无方向性的微细凹坑,表面粗糙度值明显降低,喷射加工能减轻或消除磨削烧伤。

大尺度粗糙地面的电磁散射特性

综合考虑空间区域分割、消息传递、负载平衡及同步和边界处理等因素,给出了计算随机粗糙地面电磁散射的并行时域有限差分算法流程,并在大型高性能并行机上应用。理论分析和仿真结果表明:该算法可以快速准确地计算大尺度随机粗糙地面的电磁散射特性;通过与经典解析方法的比较,验证了该算法的正确性和实用性,在大尺度情况下拟合结果更好,更能体现地面的统计特性。

FDTD方法分析高功率微波粗糙地面散射特性

采用时域有限差分方法(FDTD)对高功率微波(HPM)近地面传输进行了仿真,其中提出的一种完全匹配层-广义完全匹配层混合吸收边界,较好地抑制了常规FDTD方法在计算低掠射角入射时产生的边缘绕射现象。将理想水平地面数值计算结果与解析法结果对比验证计算模型的正确性,通过数值计算结果分析高功率微波粗糙地面的散射特性。理论分析和仿真结果表明:粗糙地面对散射系数变化影响较明显,从宏观角度上看,散射系数曲线同理想水平地面散射系数曲线相似,即随掠射角的增大散射系数先减小后增大;从微观角度上看,由于粗糙地面的作用,其散射系数曲线并不存在布鲁斯特角,且在某一区域并非单调增加或减小。

金塔县不同固沙模式的防风效益观测研究

采用DES梯度风观测系统对金塔县滴灌生物固沙林、砾石沙障、仿真植物沙障和PLA沙障4种固沙模式的风速进行野外观测,分析不同固沙模式的防风效益。结果表明:1)设置沙障可以明显降低风速,风速降低幅度:PLA沙障>仿真植物沙障>滴灌生物固沙林>砾石沙障。2)滴灌生物固沙林下风向林带边缘和中间林带内10~30 cm高度,风速减弱明显;砾石沙障布设在沙丘顶部对风速减弱较在平整地块强。3)地表粗糙度:PLA沙障>滴灌生物固沙林>仿真植物沙障>砾石沙障。本研究为当地生态环境治理和防沙治沙工程提供一定的理论依据和参考价值。

西北防护林防风效应研究

风沙灾害是中国西北地区普遍存在自然灾害之一。为探查西北防护林的防风效能,选取甘肃民勤和宁夏盐池2个典型的风沙灾害区,采用样地调查、统计分析、回归模型等方法,对农田片状林不同距地高度和不同疏透度在有效距离内的防风效能进行观测与分析,并对防风固沙林对地表粗糙度的影响进行了研究。结果表明,在防护林树冠以下有效防风距离内,随距地高度的增加防风效能逐渐增加;防护林的疏透度与其防风效能呈极显著负相关,相关系数达-0.941;防风固沙林随其郁闭度的增加,地面粗糙度逐渐增大,并给出防护林郁闭度和地面粗糙度之间的函数关系式。并且对产生这些结果的原因进行了初步的讨论。

基于Matlab与Adams的三维路面建模研究

通过谐波叠加法、AR模型法、伪白噪声法、线性滤波法实现路面不平度生成,对各方法及其生成的路面不平度结果进行了比较和评价。提出了一种将生成的大量的空间路面不平度序列转换成Adams/car识别的三维路面文件的方法。提出了三维路面生成的通用方法,该方法可用于生成各类试验场路面,为建立基于Adams的虚拟试验场提供了依据。

粗糙地面上相邻两树干的电磁散射模型

用有限长多层介质圆柱模拟实际的树干，建立了基于粗糙地面上相邻两树干电磁散射模型。用迭代方法和等效原理，求解了多层介质圆柱的散射矩阵。用互易原理求解了相邻有限长多层介质圆柱包括其二次散射场在内的解析表达式。用矩量法验证了此方法的有效性。考虑地面有一定粗糙度，在Ｌ、Ｃ、Ｘ 等波段，分析了树干表层对其散射特性的影响。

不平顺路面的车辆动载诱发饱和地基的动应力响应

对由于不平顺路面引起的车辆附加动荷载在饱和多孔地基中的动应力开展了解析理论研究。通过承受移动矩形垂直荷载的三维饱和多孔地基的基本解,采用矩阵递推法得到多层饱和半空间解,数值积分得到数值结果。将该方法运用于具有不平顺路面的饱和多孔半空间的情况,得到了附加动荷载在饱和多孔地基中所产生的动应力。计算结果分析了分层地基半空间计算模型的优点,还发现土体的软硬程度对地基动应力极为重要。附加动荷载的速度频率同步效应在地基中作用明显,尤其对于所产生的剪应力,在具有较硬较厚路面的情况下,附加动荷载所产生的剪应力的最大值已经超过自重恒载所产生的剪应力。不平顺波长对动应力也有很大影响,尤其是短波不平顺。在高速移动的四轮车辆荷载的情况下,不平顺的路面会造成地基的剧烈振动,不平顺波长越短(即路面越不平整),振动的越剧烈。

脉动风速互随机Fourier谱函数

为了在随机Fourier谱中考虑风场的空间相关性,首先在经验物理关系的意义上定义了互随机Fourier谱,其表达式由两个随机过程的随机Fourier谱和一个可以反映风场空间相关性的随机相干函数组成;然后,利用现场实测风速资料,研究并建立了实际风场的随机相干函数的经验物理模型;最后,基于假设检验理论,确定了互随机Fourier谱函数中基本随机参数及其概率密度信息。实例表明,建立的互随机Fourier谱函数可以在概率的意义上很好地表征实际风场的空间相关性。

编队对地攻击不完备信息粗决策及可靠性分析

针对编队协同对地攻击特点,建立了编队协同对地攻击指挥决策信息系统。基于粗糙集理论,对不完备信息条件下的决策信息系统,分别讨论了由于数据对象缺失和由于条件属性值缺失造成的不完备信息决策系统的决策规则提取方法,并对提取的决策规则进行可靠性分析,给出不完备信息条件下提取的各决策规则的可靠度,为作战指挥决策提供依据。

融合粗糙集和证据理论的车地无线通信设备故障诊断

针对车地无线通信设备故障诊断信息不一致的情况进行故障推理和诊断,提出了一种融合粗糙集与证据理论综合集成的车地无线通信设备故障诊断方法.该方法首先利用粗糙集剔除故障特征数据的冗余成分,提取互不相关的必需特征,将车地无线通信设备故障诊断问题用一个不同简化层次的故障决策网络表示,由网络节点根据定义出的规则置信度和覆盖度可推导出对应有效的故障诊断规则集合.在建立规则库的基础上,引入基于证据理论的信息融合技术,解决多传感器故障监测数据与诊断规则准确匹配的问题,建立故障推理机制,便可方便得出车地无线通信单元故障诊断结果,实例分析表明该方法能有效提高模型故障诊断能力,具有较强实用性.

基于S-粗集的小电流接地故障选线研究

针对基于小波包分析的小电流接地故障选线方法的缺点,提出了基于S-粗集的小电流接地故障选线方法.由于对零序电流信号的采样频率较低,使故障线路集合中的元素迁移到健全线路集合中,导致错误的选线结果.通过构造一个元素迁移函数,使迁移出的元素回到故障线路中,从而获得正确的选线结果.仿真结果表明,该方法有效地提高了小电流接地故障选线的精度.