宏细观结合各向异性砂土的变形特性模拟

采用宏细观结合的方法建立本构模型对各向异性砂土的变形特性进行模拟.该方法用组构张量定义了一新的各向异性状态变量,考虑该变量对临界状态线的影响建立各向异性模型.引入状态变量后,模型的临界状态面和其他状态面都随各向异性程度的不同而偏离静水压力轴,临界状态方程、硬化准则和剪胀方程都是孔隙比、围压、加载模式和各向异性变量的函数,模型用一组参数可以描述不同围压和密度的砂土各向异性强度-变形的力学响应.通过对各向异性砂的强度和含细观特性分析的试验变形模拟,初步验证了模型的合理性.     

多项式展开的快速扩散张量图像配准

提出一种基于多项式展开的扩散张量图像快速配准方法.采用拉普拉斯算子提取经图像增强处理的各向异性测度图像的边缘特征点,给出一种图像变换模型,利用边缘特征点来定义图像的特征,并以此校正图像的方向.利用基于多项式展开的配准模型,对已经经过方向校正的各向异性测度图像进行全局像素点稠密配准.实验结果表明该方法有效地提高了配准效率和配准精度.     

基于自适应结构张量的FCM改进算法

针对传统模糊C均值聚类算法对图像特征描述单一,易受图像复杂纹理干扰而出现误分割的问题,提出一种基于自适应结构张量的FCM算法,并将其应用于图像分割.打破传统高斯滤波器在滤波方向和角度上所受限制,采用基于各向异性滤波的结构张量;引入图像边缘密度函数,用以衡量图像节点的平滑性,自适应地计算各向异性滤波函数所占比例;定义一种自适应结构张量相似性度量标准,用以计算图像中节点与聚类中心点的结构相似性,有效地代替了传统FCM中的灰度相似性度量标准;采用一种新颖的节点间距离度量公式来计算图像中节点与聚类中心点的差异.仿真结果表明,对结构复杂的图像,改进算法获得了更加精确的分割结果.     

降雨条件下边坡各向异性渗流及稳定性的模拟分析

基于饱和-非饱和渗流理论,针对不同的渗透系数异向性比值,以及不同的渗透系数张量主轴方向与水平方向夹角,对降雨条件下边坡地下水渗流场动态变化进行了数值模拟,分析了降雨过程中边坡孔隙水压力分布规律,得到了边坡安全系数随降雨持续时间的变化规律.数值模拟结果表明,土体各向异性渗流对降雨条件下边坡渗流场及安全系数有着显著的影响.     

横观各向同性岩土结构极限承载力的数值研究

基于Cosserat连续体,建立了描述横观各向同性岩土材料的弹塑性模型,在该模型中,弹性本构关系由5个变形参数描述,塑性阶段通过引入组构张量及加载方向建立了修正的Drucker-Prager准则.针对上述模型推导了一致性映射返回算法的迭代格式及模量矩阵,结合适用于Cosserat连续体的平面应变8节点减缩单元应用ABAQUS用户自定义单元接口UEL进行了数值实现.数值算例分析了各向异性程度和材料主方向对横观各向同性岩土结构的极限承载力和变形局部化模式的影响.结果表明,所建立模型能较好地模拟横观各向同性岩土结构的应变局部化行为,且较好地解决了伴随应变局部化现象出现的网格依赖性问题.     

循环荷载下颗粒材料力学行为的离散元模拟

本文基于离散单元法,研究了轴压和围压共同作用下的压缩实验中循环荷载对颗粒材料力学行为的影响.在PFC2D中建立了离散颗粒模型,并开发了相应程序以实现其数值模拟,重点关注了循环荷载条件下颗粒材料组构各向异性、应力应变曲线及剪胀性的演化规律.数值结果表明,加载阶段垂直方向组构各向异性变化增强,卸载阶段水平方向组构各向异性增强,且随着循环次数的增加,水平方向组构各向异性变化强于垂直方向组构各向异性.循环过程产生的塑性滞回环的第1次与第2次循环有明显的差别,循环次数越多,滞回环区别越小,近乎重合.随着围压的增加,积应变增加,且体积应变-轴向应变曲线随循环次数的增加更快趋近于重合.     

囚禁有限unitary费米气体的压强与状态方程

目的研究非对称与球对称简谐势阱中有限unitary费米气体的压强与状态方程。方法运用分数不相容统计法。结果求出了非对称与球对称简谐势阱中有限unitary费米气体的压强张量以及压强与内能的关系,导出了球对称势阱中的状态方程并给出了低温强简并近似和高温弱简并近似。结论揭示了有限unitary费米气体系统压强的有限尺度效应,给出了有限尺度效应判据。指出了球对称简谐势阱中有限unitary费米气体的压强在空间3个方向上各向同性与非对称势阱中压强张量在空间3个方向各向异性的特征,阐明了非对称势阱中沿着势阱圆频率低的方向压强张量高,沿着势阱圆频率高的方向压强张量低的规律,揭示了压强张量在空间3个方向各向异性的物理本质。     

射频辉光等离子体中的参量分布研究

根据双流方程提出了描述平板电极、低压射频辉光等离子体中带电粒子输运过程的自洽数值模型.并进行了数值求解,求得了各等离子体参量的时空分布以及一些参量的时间平均值的空间分布.由这些分布可得出射频气体放电的物理图像.     

考虑应力梯度的多轴缺口件疲劳寿命预测方法

以缺口附近疲劳损伤影响区的场强为损伤参量,结合Manson-Coffin方程提出一种多轴比例加载下缺口件疲劳寿命预估方法.首先,借助坐标变换矩阵定义应变能密度最大的平面为临界面,克服了传统能量法作为标量难以描述裂纹萌生和扩展方向的不足.其次,利用有限元软件分析临界面上等效应力分布规律,拟合距离危险点5 mm内等效应力分布函数,通过求相对应力梯度函数的驻点确定疲劳损伤影响区的大小,以疲劳损伤影响区的场强作为疲劳损伤参量对Q345钢多轴缺口件进行寿命预估.最后,将利用该方法、局部应力应变法的预估寿命与试验寿命进行对比,结果表明:两种方法预估寿命的误差都在2倍因子以内,但由于该方法考虑了应力梯度效应,预估精度要优于局部应力应变法.     

基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律。结果表明：酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系。借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律。     

利用图像分析计算岩心表面孔洞参数

针对孔洞发育的特殊岩性(如火成岩和灰岩)储层，通过对岩心表面进行图像扫描和采集，采用图像分析的方法。利用微机编程，分别进行了岩心表面图像孔洞目标的自动提取和相关参数的自动计算。并结台实例进行了分析对比，取得较好的效果，解决了以往单纯依靠人工统计岩心表面孔洞参数存在误差大、费工费时的问题。岩心面孔率参数的分析计算及相关孔隙度参数的预测。弥补了实验室对火成岩、灰岩等特殊岩性非均质储层孔隙度参数计算方法的不足。     

基于数字图像处理的环境气象颗粒物监测仪 采样滤膜结构分析

采用传统的公式法和介质饱和法对颗粒物监测仪采样滤膜进行测试,并提出利用Matlab编程的数字图像处理（DIP）方法,对采样滤膜的SEM显微图像进行图像二维孔隙率的计算,同时对孔径分布进行统计分析。实验和图像处理所得的孔径分布情况表现出客观一致性,结果表明DIP方法对滤膜的孔径分布分析有一定的可信度,可以作为一种对滤膜的制备工艺设计与产品性能检测的分析方法,并进行应用研究。另外,由于二维图像的限制,图像统计获取的孔隙率数值要小于计算法与实验数据,需要寻找转换二维孔隙率与三维真实孔隙率的有效方式。     

不同固结压力作用下黄土微观结构试验研究

为研究在不同固结压力作用下,黄土微观结构的变化规律,试验通过制备黄土试样,用电镜扫描(SEM)获取各个固结程度下黄土微观结构图像并利用IPP图像处理软件对微观图像参数计算和参数分类。结果表明:随着固结压力逐渐增大,黄土试样微观结构内部骨架单元体聚合物的连接方式,由架空孔隙向镶嵌孔隙转变,结构逐渐密实,稳定性逐渐增强;在各个固结压力作用下,孔隙数量随着孔径增大而减少,孔隙面积随孔径的增大而增大,大孔隙的变化一定程度上影响了土的工程性质;固结后土体的孔隙面积在各个角度区位分布越均匀时,土体受到的扰动越大;土体受固结扰动后,微孔隙的形状没有发生较大变化,部分小、中孔隙产生变形,大孔隙逐渐被消散,向着椭圆率更小的方向发展。     

基于三维重构钙质砂的结构特征及相关性分析

钙质砂是一种碳酸钙含量高达50％以上且结构特征复杂的岩土工程材料.为了定量分析钙质砂的结构特征及其相关性,使用高精度X射线计算机断层扫描(computed tomography,CT)技术获取钙质砂CT切片,通过一系列图像处理方法分别重构钙质砂颗粒与孔隙的三维模型,计算钙质砂的颗粒体积、孔隙度、曲折度、颗粒形状系数、孔...     

基于孔隙特征的天津滨海软粘土微观结构研究

利用真空冷冻干燥法,制得天津滨海新区软土不同固结压力下代表性样品,并利用扫描电子显微镜(SEM)对样品进行扫描观察.在此基础上系统地分析了样品SEM图像在不同固结压力下孔隙结构参数的变化规律及运用平面分形维数Dp对样品不同固结压力下土中孔隙分布状况的整体性、平均性进行了分析,且提出能够综合反映土中孔隙的大小、形态、分布、定向性等微观特征的结构性参数孔隙结构因子(pore structure factor).分析表明,土体内部孔隙的结构性参数与外部荷载之间有着良好的对应关系,在结构屈服压力前后,土体内部孔隙特征存在明显的差异.     

软土路基微结构扫描电镜图像的分形

根据分形模型的构造方法,提出了用于描述软土孔隙变化的孔隙度分维、孔隙分布分维和孔隙边缘形状分维,并以珠江三角洲地区某高速公路软土路基加固为例,用分形维数对土体扫描电镜(SEM)图像进行分析。研究发现,加固后3种分形维数均有不同程度降低,表明加固后孔隙的分布面积减小,结构单元体之间排列紧密,孔隙尺寸分布趋于均匀,孔隙边缘形状变得规整光滑。结果表明,软土中孔隙分布及形状具有分形特征,不同的分形维数,可以从不同角度反映土体的加固效果及力学特性变化。     

铝用石墨阴极孔隙结构与石墨化程度关系研究

铝用石墨阴极孔隙结构的常规研究方法难以对不同石墨化程度材料进行快速量化和智能化分析。根据体视学原理在二维空间定义孔隙结构参数,采用图像分析技术对不同类型石墨阴极孔隙结构的孔隙率、孔径、形状因子、孔隙取向及连通率等进行分析表征。结果表明,所用图像分析方法可定量分析石墨阴极材料的孔隙结构特征,并显示其与材料石墨化程度的规律性关系,所获数据有助于评价阴极材料性能和优化阴极制备过程参数。     

An Image Encryption Method Based on Bit Plane Hiding Technology

A novel image hiding method based on the correlation analysis of bit plane is described in this paper. Firstly, based on the correlation analysis, different bit plane of a secret image is hided in different bit plane of several different open images. And then a new hiding image is acquired by a nesting ＂Exclusive-OR＂ operation on those images obtained from the first step. At last, by employing image fusion technique, the final hiding result is achieved. The experimental result shows that the method proposed in this paper is effec rive.