高土石坝安全监测位移混合模型研究及应用

近20年来高土石坝建设快速发展,这些大坝所处地质环境复杂、坝高库大、边坡高陡,失事后果严重。如何有效利用高土石坝的安全监测信息,实时、科学地掌握其工作性态,保证大坝安全运行,事关国计民生。结合冶勒沥青混凝土心墙堆石坝及其原型监测数据系列及3维有限元计算成果,首次将GM(1,1,t)灰色时效模型应用于高土石坝位移混合模型中并应用于冶勒大坝。分析表明,该模型模拟精度高,预测效果好,能够满足工程要求。而且,模型因子物理意义明确,时效位移分量的敛散性容易判别,对大坝运行监控的针对性较强。对于同类坝型的模型研究具有一定的参考价值。     

基于随机样本的背景建模方法

为了解决目标检测跟踪背景建模所面临的复杂性和提高目标跟踪的响应速度,提出了一种基于随机样本的新的背景建模方法。该方法对每一个像素建立一个背景模型,模型由一系列像素值样本构成,这些样本取自于该像素的历史像素值或其邻域像素值。该像素属于前景目标还是背景通过和模型进行比较来判断。如果像素值属于背景,则用该像素随机替换样本像素值进行模型更新。该算法改进了传统背景建模方法中更新最旧像素值的做法,对背景的光照渐变、突变、动态背景、阴影和噪声都有较强的鲁棒性。实验证明,比较其它背景差技术,本文算法在运算速度和检测正确率方面都具有较好的效果。     

地壳上部岩体中水平应力的估算方法

地壳上部岩体的垂直应力一般可用其上覆岩体的平均比重乘以其深度来估算,但是水平应力却很难估算。岩体的断裂韧度是一个常数,如果裂隙岩体是稳定的,水平应力必须在一定的范围内,如果水平应力超过了这一范围,岩体内的裂隙可能会发生扩展、破坏,并可能导致地震的发生,因此从裂隙岩体稳定的条件出发,可以估算出水平应力的范围。利用一共线双裂纹模型建立了裂纹稳定的应力条件,并对该应力条件的有效性进行了实验验证,实验结果表明该应力条件是有效的;然后利用该应力条件来估算水平应力的范围,其结果符合现场的测试结果,表明这一估算方法是有效的,可行的。并利用该理论能很好地解释为什么水平应力与垂直应力之比在浅部地壳中分布在较宽的范围内,但在深部区域内却分布在一个狭小的范围内。     

阶梯溢洪道不同坡比消能研究

针对实际工程中难以确定阶梯坡比的问题,通过4个水利工程、5个阶梯坡比的模型实验,得出了对工程设计最实用的坡比范围1∶2～1∶3。在相同条件下对4种坡比的阶梯水流进行了数值模拟,进一步论证了上述阶梯坡比的合理性,计算结果直观再现了滑移流中的顺时针水流旋滚,以及旋滚下游水体在剩余阶梯平面长度范围内的贴壁运动,提出的速度分析有助于了解阶梯旋滚消能的成因。研究成果反映出,阶梯坡比小于1∶2,水流旋滚已得到充分发展。在坡比范围1∶2～1∶3内,阶梯消能能够达到60%。坡比超过1∶2,阶梯消能率将明显下降;坡比低于1∶3,消能率增长空间不大。     

基于实测接触轮廓线的精密锥面摩擦联接接触性能有限元分析方法

为使精密锥面联接接触性能仿真分析与实际接触情况相一致,并精确评估其传动性能及指导设计,在建立压紧套接触面正压力与轴向预紧力理论关系式的基础上,提出一种基于三坐标测量机精确测量锥面接触轮廓与有限元数字仿真分析相结合的精密锥面摩擦联接接触性能分析方法。运用Bezier曲线拟合三坐标实测接触轮廓数据,通过Matlab输出实测接触轮廓APDL命令构建有限元实测模型,使实测接触轮廓数据和仿真模型得到耦合。实验测试与仿真分析表明,理论计算结果较低估计了锥面摩擦联接传动性能指标,实测模型由于接触轮廓的不规则性导致各零件只在局部接触充分,与理想模型仿真结果差异较大。因此,精密锥面摩擦联接件设计需同时考虑零件弹性变形与实际接触表面的不规则性,特别是后者对传动效率的影响,以提高精密锥面摩擦联接的设计质量。     

基于异构多核构架的双目散斑3维重建

本文提出一种基于异构多核构架的双目立体散斑三维重建方法。该方法在构建双目立体视觉模型基础上,辅助投射白色散斑结构光,然后通过采集高分辨率双目散斑变形图像,经过极线校正后,运用零均值归一化互相关函数(ZNCC)作为相关算法的匹配代价函数,对传统的ZNCC快速计算方法进行修改并将其移植到异构多核处理器Myriad2上,实现了高精度物体三维重建效果。使用该方法进行三维物体重建可有效克服传统立体视觉算法对弱纹理区域重建效果较差的缺点,并借助异构多核构架处理器的自身特点,重充分发挥其强劲的并行运行能力,在不损失系统重建精度的前提下,使系统运行时间极大缩短,对系统的重建效率具有较大提升。     

AlN的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷自配副摩擦性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷材料具有优良的耐磨耐蚀性能,被广泛应用于制造刀具、模具、轴承等各种耐磨零件,但Ti(C,N)基金属陶瓷做成的滑动轴承自配副在干式摩擦工况中却受到严重的摩擦磨损,为了进一步提高Ti(C,N)基金属陶瓷材料的耐磨耐蚀性,本文采用粉末冶金的方法,制备了不同AlN含量的Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其抗弯强度、硬度、相对密度、磨损性能等力学性能进行了测试,使用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪对AlN加入后的式样显微组织进行了观察结果表明：当AlN加入时,Ti(C,N)基金属陶瓷形成典型的芯-环结构,随着AlN含量的增加,内环逐渐变得模糊,外环厚度逐渐变薄,晶粒的平均尺寸减小,孔隙度增加。在0～1.0wt%范围内,随着AlN的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的相对密度降低,硬度、抗弯强度略微升高,Ti(C,N)基金属陶瓷自配副干摩擦磨损性能先增加后减小,当AlN添加量为0.5 wt%得到最优值。AlN的加入造成了晶粒细化强化,且其中固溶于粘结相中的Al元素对粘结相也有一定的强化作用,但AlN的添加使得Ti(C,N)基金属陶瓷的脱氮倾向增加,孔隙度增加,相对密度减小,当AlN加入量为0.5wt%,Ti(C,N)基金属陶瓷基体中包覆相的厚度适中,脱氮倾向不严重,基体的孔隙率较小,AlN的加入造成的晶粒细化强化与Al元素加入粘结相的强化作用占绝对主导,表现出了最优的摩擦性能。     

山区河流浅水河床漂石对局部水流结构影响试验研究

西南山区河道普遍分布着大量的卵砾石、漂石等大粒径床沙,漂石颗粒急剧调整局部水流结构与泥沙输移,从而制约着河床响应过程。以漂石河床水流结构为研究对象,结合野外典型河段调查和概化试验,利用3维多普勒流速仪（ADV）详细测量漂石区域的3维流速,探讨浅水条件下漂石颗粒对局部水流运动的影响。分析表明：漂石对水流结构的影响集中在其下游中心区域,尤其是远部尾流区内,其纵向范围主要集中在约–1<Δx/D<2区域,其中漂石附近的近底流速变化明显,远部尾流区边界高度也从受漂石影响较小的上游0.3～0.4倍水深发展到受漂石影响较大的下游0.5～0.7倍水深处;中心纵剖面紊动能和雷诺应力数值显著大于左右两侧,且其数值在漂石下游激增至1～10倍和1～16倍,两者出现峰值的位置都集中在漂石远部尾流区末端。研究还发现,漂石相对淹没度（H/D,平均水深与漂石有效直径之比）对漂石附近的水流结构有较大影响,随着相对淹没深度（H/D）的增加,其对流速、紊动能和雷诺应力的影响逐渐增强,在处于临界淹没度H/D = 1.2时最为强烈,之后强度递减。不同相对淹没度（H/D）下,流速、紊动能和雷诺应力恢复区长度相近,且与远部尾流区尺度变化基本一致。总体而言,漂石通过改变局部沿程流速、紊动参数和远部尾流区分布,从而显著影响浅水河床局部水流结构,其具体影响因子和响应规律有待进一步深入研究。     

双井水平盐腔恒定内压的天然气储库

盐岩是国际公认的能源储存理想介质。中国盐岩呈层状分布并具有单层厚度薄、杂质含量高、含有众多不可溶夹层的特点,故地下能源储库更宜采用水平腔体形式。为保证水平盐腔的运营安全且实现整个候选场址能源储库总容积的最大化,提出双井水平盐腔恒定内压的储气库形式,即在水平腔体中对称均匀设置两口井,分别用于注采天然气和卤水,并保持运营过程中腔体内气压为恒定最大值。根据金坛盐岩实际地质构造及岩石力学参数,使用FLAC^3D有限差分软件,建立双井水平盐腔恒定内压储气库模型进行数值模拟,从稳定性、密闭性、可使用性和井喷分析4个方面研究其长期运营的可行性和安全性;另设置对照组模拟传统腔体的工作状态,与其进行对比。结果表明：双井水平盐腔恒定内压储气库满足长期运营安全性等各方面的要求,且其性能明显优于传统储气库;此外,该储气库形式还具有经济、灵活、调峰能力强,能很好地应对井喷,相同容积造价低,能充分利用盐层密集建腔等诸多优点,是适合中国盐岩特点的储气库形式。     

机床有限元热分析中对流换热系数的计算方法研究

计算对流换热系数是机床有限元热分析中的一个关键问题。以龙门加工中心的Y向丝杠螺母进给系统为例,提出一种将实验数据与神经网络计算相结合的对流换热系数计算方法。该方法以丝杠螺母进给系统有限元分析模型为基础,利用有限元热分析数据建立了一种反映对流换热系数与温度场之间变化关系的神经网络,并以温度实测值作为该神经网络输入量,计算出对流换热系数的数值。从与实验以及相似性计算方法的比较中可以看出本文计算方法有较高准确性和实用价值。