古建筑殿堂型结构耗能减震性能的有限元分析研究

中国古建筑在中国传统文化中占有相当重要的位置.从某种意义上说,它们代表着中国古代科技的发展水平,集历史性、艺术性和科学性于一身.但由于历史条件等原因,以往的研究一般着重于古建筑的历史性和艺术性的研究,而对古建筑的科学性研究较少.在介绍木结构古建筑殿堂型结构体系基础上,从构成木结构古建筑殿堂型结构体系的构件入手,建立了木结构古建筑殿堂型结构体系构件的有限元模型,通过SAP2000程序对缩尺1:3.52的木结构古建筑殿堂型心间结构进行了有限元分析,定量地得出斗拱、榫卯和屋面对木结构古建筑殿堂型结构的耗能减震起着重要的作用等一些有意义的结论,为当今耗能减震的结构的设计提供一定的借鉴.     

基于应变监测数据预测值的藏式古建筑木结构健康状态评估

为增加藏式古建筑木结构的安全冗余度,该文提出了短期应变监测数据预测方法,以此对藏式古建筑木结构健康状态进行预判性评估。以回廊结构为对象,利用Sobel算子与卷积神经网络方法处理传感器带来的多种数据异常。通过多项式回归和功率谱密度的方法确定应变监测数据组分。引入变分模态分解法对数据进行解耦,以Prophet算法预测短期温度监测应变,以Gumbel极值理论预测不同重现期下的人群监测应变。以不同重现期下的应变监测数据预测值的叠加结果确定需重点关注的结构位置和需立即修缮的结构位置,以满足藏式古建木构的预防性保护要求和最小扰动原则。     

基于监测数据的结构地震损伤追踪与量化评估方法

为增加藏式古建筑木结构的安全冗余度,该文提出了短期应变监测数据预测方法,以此对藏式古建筑木结构健康状态进行预判性评估。以回廊结构为对象,利用Sobel算子与卷积神经网络方法处理传感器带来的多种数据异常。通过多项式回归和功率谱密度的方法确定应变监测数据组分。引入变分模态分解法对数据进行解耦,以Prophet算法预测短期温度监测应变,以Gumbel极值理论预测不同重现期下的人群监测应变。以不同重现期下的应变监测数据预测值的叠加结果确定需重点关注的结构位置和需立即修缮的结构位置,以满足藏式古建木构的预防性保护要求和最小扰动原则。     

木结构古建筑结构特性的计算研究

对蕴藏丰富历史文化信息的中国古建筑的研究和保护是抢救中华文化遗产的重要内容。本文在木结构古建筑结构特性实验研究的基础上,通过定义和引入反映木结构古建筑斗栱与榫卯节点特性的半刚性节点单元,建立适合木结构古建筑特点的3维有限元计算模型和分析方法。研制了有限元动力分析软件SAFATS。利用现场实测和模型实验结果,采用Simplex方法反演推断半刚性节点平均刚度的范围。通过有限元动力计算以及与现场实验和模型实验结果的对比分析,获得了西安北门箭楼的前6阶振动模态。     

木结构古建筑的结构与保护研究：第九届全国结构工程学术会议特邀 …

中国古建筑是中华文明的重要组成部分,是合人类宝贵的文化遗产。其中最具中国特色、数量最多的当属木结构古建筑。随着时间的延续,对这些价值连城、失而不可复得的历史文物的保护日益迫切。本文研究木结构古建筑的结构特性,为维修保护提供依据。首先介绍了中国木结构古建筑的特点和西安北门箭楼的基本情况,对西安北门箭楼基础沉降进行连续观测、对结构的破损情况进行详细调查。其次,通过现场脉动试验和激振实验获得了大量第一手     

地铁列车振动对颐和园北宫门古建筑木结构影响的实测与分析

针对地铁运行对木结构古建筑的影响这一问题，本文以颐和园北宫门和北京市地铁4号线为研究对象，采用ABAQUS建立了列车-隧道-土层-木结构古建筑耦合模型。通过与现场实测结果对比，验证了有限元模型的精度，并系统地研究了地铁运行时地铁线路与古建筑之间的夹角、列车速度对木结构古建筑振动的影响。结果表明：场地地表与北宫门结构的振动强度的模拟结果与实测结果基本一致，实际工况下北宫门的振动响应满足限值要求；地铁线路与临近木结构古建筑长轴方向夹角为0°时，结构振动强度最大，且对于不同夹角，振动最强烈的均为距地铁线路最近的结构柱；随着列车速度的增大，木结构古建筑的振动强度显著增大，与车速60 km/h时相比，车速为80 km/h时结构的振动幅度增加了19.67%。     

古建筑结构研究的历史性、艺术性和科学性 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

中国古建筑研究强调历史性、艺术性和科学性的三性原则,但由于历史条件等原因,以往的研究一般着重于古建筑的历史性和艺术性研究,而对古建筑的科学性的研究很少.我们从1982年开始,对以西安箭楼、城楼和宁波保国寺等国家重点保护文物和古代中国城市的典型建筑钟楼、鼓楼为代表的木结构建筑,以大雁塔、小雁塔等国家重点保护文物为代表的古代高层建筑,和以国家重点保护文物西安古城墙为代表的砖-土混合结构等的结构力学特性进行了一系列研究。得到一些关于古建筑结构(如木结构、斗拱、地宫、古代夯土、古塔基础形状、古城墙稳定性等)力学特性的新认识。本文对此进行较为系统的小结。     

木结构古建筑结构特性的实验研究

中国古建筑是中华文明的重要组成部分,其影响远及日本、韩国。其中最具中国特 色、数量最多的当属木结构古建筑。随着时间的延续,对这类历史文物的保护日益迫切。为 了对木结构古建筑的结构特性有准确的把握,为研究和维修保护提供依据,本文通过对具有 一定代表性的西安北门箭楼的现场脉动试验和激振实验获得了大量第一手资料如结构的自振 频率以及结构整体的振动模态。通过有机玻璃模型及木模型的多点激振实验验证了实测结果, 建立了适合这类结构的实验方法,获得了有关结构动力特性的更为详尽的信息。通过对实验 结果的讨论,获得了木结构古建筑的基本动力学特征。在本文的姊妹篇,即本研究的第二部 分中,结合实验结果及结构特点,建立了针对木结构古建筑的结构模型和分析方法,编制了 考虑斗栱和榫卯等半刚性节点的三维有限元分析程序,并对西安北门箭楼作了详细研究。     

古建筑木结构直榫节点力学模型的研究

以中国西南地区穿斗式古建筑木结构中常见的直榫节点为研究对象,对其在低周往复荷载作用下的受力机理进行了详细分析,建立了考虑节点拔榫量影响的M-θ力学模型和相应的实现算法,并给出了简化计算公式,最后采用试验数据对该力学模型进行了验证。结果表明,直榫节点的M-θ力学模型的计算结果与试验曲线吻合良好,可为中国古建筑木结构的抗震性能及加固的研究提供理论基础。     

水结构古建筑结构特性的实验研究

中国古建筑是中华文明的重要组成部分,其影响远及日本、韩国。其中最具中国特色、数量最多的当属木结构古建筑,随着时间的延续,对这类历史文物的保护日益迫切。为了对木结构古建筑的结构特性有准确的把握,为研究和维修保护提供依据,本文通过对具有一定代表性的西安北门剪楼的现场脉动试验和激振实验获得了大量第一手资料如结构的自振频率以及结构整体的振动模态,通过有机玻璃模型及木模型的多点激振实验验证了实测结果,建立了     

基于G-S-G的混凝土结构裂缝识别及监测方法

为解决复杂约束条件下现代混凝土结构裂缝的精准监测问题,提出基于G-S-G混凝土结构裂缝智能识别及监测方法。将灰度共生矩阵理论(GLCM)和自组织特征映射神经网络(SOM)模型结合,并通过数字图像处理技术(DIP)及数字特征筛选法(DFS)辅助分析,研究提高混凝土结构裂缝识别及监测精度的智能方法;并基于工程实例(柱的偏心受压试验),验证方法的可行性及准确性。结果表明,在有限的样本空间下,基于GLCM-SOM的裂缝识别模型,通过构建的标准特征样本集(角二阶矩(ASM)、熵(ENT)等)排除环境因素及孔洞、凹陷等缺陷的干扰,获得较高的识别精度;基于SOM-GLCM的裂缝监测数据显示,筛选出的相关(COR)和聚类阴影(CLS)损伤特性指标与裂缝的发展情况具有良好的线性关系,可作为裂缝延展趋势的敏感特性指标。提出的G-S-G裂缝检测方法,充分结合GLCM与SOM各自的独特优势,建立起精准识别裂缝损伤的网络模型,并对裂缝的发展趋势进行有效监测。研究有助于实现现代混凝土结构裂缝损伤的高精度智能化健康监测。     

基于智能手机APP的图像法检测混凝土表面裂缝研究

提出了一种基于Android APP的混凝土表面裂缝无损检测方法.利用智能手机摄像头模组采集裂缝区域图像,通过灰度化、滤波降噪、泛洪填充等图像处理算法提取裂缝目标,根据裂缝像素点坐标间的几何关系以及裂缝所包含的像素点个数,并结合拍摄手机的单位像素点尺寸来计量裂缝特征值,实现裂缝无损检测.新开发的APP裂缝检测技术能计量...     

基于无人机图像的风力发电机叶片缺陷识别

针对风力发电机叶片人工检测低效,缺陷诊断难的问题,提出一种基于无人机与图像处理的风力发电机叶片缺陷识别方法。通过Halcon 12与Visual Studio 2015的联合开发,实现图像处理流程、检测结果输出以及缺陷回放等功能,包括相机标定、通过快速自适应加权中值滤波处理图像、动态阈值分割叶片图像缺陷特征,利用区域处理识别裂纹和砂眼等缺陷,并对缺陷进行分类与测量以及输出对叶片质量的分析报告等,实现风力发电机叶片表面缺陷的自动检测功能。通过实例验证了该方法在风力发电机叶片表面缺陷检测中的较高精确性与算法稳定性。     

The algorithm of accelerated cracks detection and extracting skeleton by direction chain code in concrete surface image

Due to concrete surface roughness, uneven illumination, shadows, complex background and other disruptive factors, the traditional image processing-based concrete crack detection method cannot accurately detect concrete cracks, especially unclear ones and some tiny ones. The crack detection method based on the percolation model, which fully considered the low brightness and slenderness of the cracks, can accurately detect unclear and tiny cracks. But this method is time-consuming, and in some cases, it may cause fractures on the detected cracks. In order to solve these problems, this paper proposed an improved algorithm of image crack inspection based on the percolation model, which can reduce processing time through reducing the number of percolated pixels. To reconnect the fractured cracks, this method extracts the skeleton of cracks first by using an algorithm of skeleton extraction based on direction chain code. Then this paper proposed a region extension-based algorithm to reconnect part of the fractured cracks. Experimental results showed that this algorithm can significantly accelerate crack detection and maintain high detection precision.     

中式高耸古木塔风压分布与体型系数风洞试验研究

中式高耸古木塔是世界建筑文化遗产的重要组成部分之一,是中国的建筑瑰宝。风灾是最为常见的自然灾害之一,因此,古木塔在风荷载作用下风压与风荷载分布是需要特别关注的。该文开展了高耸古木塔风洞试验,研究了门窗封闭状态下,墙面与各层屋檐区域的风压分布规律,并计算了木塔各区域体型系数。在试验基础上,计算了风荷载层间力与倾覆弯矩,并与实测结果进行了对比。结果表明:木塔迎风面中上部风压系数最大,而背风面风压系数为负,与现代建筑表面风压分布相似,但木塔表面形状特殊,屋顶及斜侧面等位置的风压分布具有独特性。对比分析结果表明:根据风洞试验结果计算的风荷载与现场实测结果趋势一致,基底剪力与弯矩误差小于14%。该文通过风洞试验获得了复杂中式高耸古木塔的风压分布规律,可为高耸古木建筑的保护提供技术基础,也为类似仿古建筑抗风设计提供参考。     

无人机电子稳像技术中角点检测算法的改进

无人机航空遥感电子稳像系统中,稳像的关键技术之一是影像特征点的选取,其中图像角点是遥感影像中重要的特征信息,准确地选取角点可提高图像处理的精度。然而现有的图像角点检测算法多因计算速度慢不能满足视频图像数字稳像的实时性。因此提出了一种基TSUSAN角点检测算法的改进算法。新算法分析了影像中角点所在区域的灰度变化特征,改进了SUSAN角点检测算法中的判断准则,提高了算法的精度和速度。实验结果表明,改进的算法可较大幅度的提高运算速度,满足稳像技术对视频图像实时处理的要求。     

The Influence of the Heating Rate and Thermal Energy on Crack Detection by Eddy Current Thermography

The capability of eddy current thermography in detecting cracks is investigated numerically and experimentally in relation to the crack orientation, the heating rate and the excitation period. The numerical investigation shows that, for cracks parallel to the heat flow the detection region increases with the increase of the heating rate, while for cracks perpendicular to the heat flow, it increases with the increase of the excitation period. The experimental results confirm that the detection of cracks parallel or perpendicular to the heat flow is improved by increasing the heating rate or the excitation period, respectively. The optimum time period for the detection of a crack depends on the crack orientation: For cracks parallel to the heat flow (i.e. perpendicular to the current flow), the best results are obtained at the beginning of the heating period. For cracks perpendicular to the heat flow, the optimum detection period is delayed with the distance of the crack from the heated area. If the crack is very close to the edge of the plate, both the detection period and the sharpness of the crack are reduced. The experimental results are compared to data obtained by identical experiments, where the use of a lower performance camera was combined with data processing techniques. The comparison indicates that a higher performance camera is more effective and may compensate for the improvements achieved in the detection of a crack through data processing techniques.     

Subpixel precision of crack lip movements by Heaviside-based digital image correlation for a mixed-mode fracture

This study reports on the Heaviside-based digital image correlation (H-DIC) procedure and its application in fracture analysis. This improved DIC procedure was proposed to solve the uncertainty problems at the vicinity of the crack and to evaluate the opening and shear movements of crack lips and the orientations of cracks in the subset. Some tests were conducted to demonstrate the performance of the H-DIC algorithm. An application on argillaceous rock mass exhibiting multiple mixed-mode fractures is shown to validate the efficiency and robustness of the proposed method. This application consisted in processing images acquired from an experimental investigation performed in a gallery front submitted to climatic seasonal variations. The results illustrated how the H-DIC procedure enables to localise and to quantify the opening, shearing and orientation of subpixel cracks. A sensibility study performed on the opening and shear components demonstrated that the precision of crack aperture by H-DIC procedure is close to 0.14 pixel and the spatial resolution is equal to one pixel. Moreover, the crack area was calculated from local apertures on a monitoring duration of 1 year, and a maximum value of 595.8 mm² in winter was obtained.     

An improved image processing method for assessing multiple cracking development in Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC)

Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC) exhibit tension-hardening behavior accompanied by the formation of multiple cracks. To study the multiple cracking process, cracks are identified from digital images. As conventional image processing technique based on a single threshold of gray intensity cannot accurately determine the width of both fine and wide cracks, a new double-threshold algorithm is developed and its accuracy is verified by comparing with direct measurement under the microscope. Then, an additional algorithm for removing the noises and isolating individual crack regions is introduced. With the improved image processing method applied to a large number of sequential images, detailed information on the development of crack number and width is acquired. The average value and deviation of crack width at a given strain can be calculated to facilitate durability design. Also, with the stress-crack width relation obtained for various cracks, the fiber distribution among cracked sections can be estimated.     

一种基于图像处理的输电线路覆冰监测方法

在电力系统中,输电线路的覆冰现象非常普遍.严重的覆冰情况会造成巨大的经济损失和不良的社会影响.针对现有输电线路覆冰厚度的检测方法的不足,提出了一种基于图像处理的输电线路覆冰的监测方法,并详细介绍了其实现方式.该系统通过摄像机采集覆冰图像,进而对图像进行边界检测处理,测量出覆冰厚度;覆冰图像及覆冰厚度通过GPRS无线传输方式发送到监控中心,由监控人员做出相应的处理.实验表明,该监测系统能够实现输电线路覆冰的在线监测,且性能稳定,精度较高,具有广阔的应用前景.