基于图像处理的非织造布纤维取向分布测量

通过提取非织造布图像中纤维之间孔洞的边缘线取向来对纤维的取向分布进行测量.首先采集非织造布纤雏网图像,采用中值滤波去除图像中的噪声.然后选用一定的阈值将灰度图像转化为二值图像,利用数学形态学处理填充纤维内部孔洞.经图像标识依次提取各个孔洞子图像.最后根据孔洞边缘线的取向计算纤维的取向角,经统计得到纤维的取向分布.     

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法.通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统.利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不...     

体积拉伸流场中的纤维取向

运用粘弹性流动分析软件ANSYS POLYFLOW对基于体积拉伸流动成型的叶片挤出机中一个叶片单元的流场进行数值模拟,并将速度梯度张量代入纤维取向分布函数,计算叶片单元中纤维在不同方向的取向概率,分布函数最大值对应的方向为纤维取向方向,然后使用数学软件Matlab对周向不同剖面上的纤维取向分布进行可视化显示,发现:在叶片单元入口处纤维主要沿轴向(即挤出方向)取向,在远离叶片单元入口处纤维主要沿与周向和轴向呈一定夹角的方向取向,结合分散指数分布云图发现拉伸流场比剪切流场更有利于纤维的取向.文中还通过实验对数值模拟结果进行了验证,实验结果和数值模拟结果一致.     

光弹性应力自动分析

采用相移技术,实现光弹性等差线和等倾线参数的全自动判读,从而实现模型内部应力的全自动化分析.首先,在正交平面偏振光场下获得4幅等倾线图像,经相移技术处理后得到主应力方向的位相图,利用主应力迹线跟踪方法,可全场获得第一主应力方向;然后,借鉴Tardy补偿法,沿8个离散方向对等差线进行相移,并通过第一主应力方位角合成等差线全场的位相图像,经去包裹处理后得到全场主应力差的参数;最后,基于以上参数,用剪应力差法进行应力的计算,给出对径受压圆盘实例来说明该方法的实用性.结果表明,此光弹性应力自动分析技术能准确、快速地分析光弹性应力,突破了传统光弹性数据处理周期长的瓶颈.     

简易偏振成像系统及应用

由偏振图像获取的偏振信息可用于图像增强与场景检测,近年来受到科研界与工业界的广泛关注.传统的偏振图像捕捉方法主要是通过旋转彩色相机前摆放的偏振片来采集多个偏振角度的图像或者使用偏振相机捕捉图像.前者只适合采集静态场景且手动换偏振片时容易造成相机镜头的抖动而无法对齐各个偏振角的图像,后者,即特制的偏振相机,由于制作工艺复杂,因此价格高昂.偏振图像采集设备制约了该领域的研究与发展.基于上述原因,搭建了由4个普通彩色相机组成的廉价偏振相机系统,该系统在4个相机前分别前置4个偏振角度的偏振片,即0°、45°、90°、135°,并固定在特制的相机架上,用以保证系统中相机之间的相对位置不变.四相机组成同步电路连接到电脑,利用软件控制同步采集场景偏振图像,减少人工触碰相机引起的误差.为了对齐不同偏振角度的图像获取场景偏振信息,采用多分辨率变分光流方法,利用梯度恒常模型对光照不敏感的特性,计算视图间的密集流场,利用斯托克斯矢量求解场景图像的偏振信息,最后,为了测量提出系统的性能,给出了该偏振系统的一种应用——低曝光图像增强,与传统彩色图像增强相比,在场景极暗处,偏振图像可以区分物体与背景,恢复图像细节,取得了更好的恢复效果.     

变截面型线涡旋压缩机的CFD流场分析

建立了变截面三段基圆渐开线和变截面高次曲线涡旋压缩机压缩腔二维物理模型,借助计算流体动力学(CFD)方法对压缩机工作过程进行瞬态数值模拟,得到压缩腔在曲轴转角为30°~150°时的速度场、压力场分布图.研究了两种变截面型线压缩腔流场分布特点及型线曲率对流场的影响,并与传统等截面型线进行了对比分析.结果表明:涡旋压缩腔流场分布受型线曲率的影响比较大,在同一主轴转角变化范围内变截面压缩腔速度变化趋于平缓,这也为涡旋压缩机的动平衡研究提供了依据.     

个性化耳廓旋转角测量与头相关传输函数定制

耳廓旋转角的测量结果与头部初始位置有关,不同的耳廓旋转角测量方法可能影响个性化头相关传输函数(HRTF)的仰角分布特性.文中分别采用面部垂直参考面和法兰克福水平参考面测量并比较了60名受试者的耳廓旋转角,发现两种方法所得均值相差5°左右.为了分析耳廓旋转角对个性化HRTF空间分布的影响,将一个左耳廓在同一个椭球上按5°间隔旋转,得到耳廓旋转角分别为16°、11°和6°的3个计算模型.然后,用快速多极边界元方法(FM-BEM)计算分析了3个耦合模型的HRTF数据.结果表明:不同耳廓旋转角条件下,HRTF的耳廓高频谷点的频率差异可以达到约1.0 k Hz,某些角度的谷点幅度差异可达到约10 d B.最后,用空间坐标变换方法定制不同耳廓旋转角的个性化HRTF,结果表明,定制HRTF的耳廓谷点频率和幅度与直接通过数值计算的HRTF基本吻合,证明个性化耳廓旋转角定制方法有效.     

纤维悬浮混合层中纤维取向与流场应力的研究

研究了纤维在混合层流场中的运动,流场用伪谱方法求解;纤维对流场的作用体现在流体方程的附加应力张量中.数值求解在流场作用下的纤维的运动方程,得到纤维的位置和取向分布.进行了纤维取向分布的实验研究,结果与计算定性符合.研究结果表明,当St数较小时,大部分纤维聚集在涡核内,并且基本呈水平或垂直分布;而大St数下,纤维聚集在涡核边缘,呈现不均匀分布,此时纤维取向受涡核边缘的流场支配,呈现包络涡核的特征.同时,由纤维导致的流场附加应力张量的最大值和最小值出现在涡核边缘,导致流场应力不均匀.     

γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变切变角计算的改进

为了修正石玮等的模型在计算马氏体相变切变角时的局限性,给出对浮凸角的修正,从而得到正确的相变切变角.以Fe-25Mn-6Si-5Cr合金为例,用原子力显微镜测量了该合金应力诱发γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变的浮凸角,并在Thompson四面体和几何模型基础上,进一步结合Bergeon等关于浮凸角和切变方向位置关系模型,建立了一种更加普遍、有效的方法,由此修正了石玮等的局限性.用改进后的模型和计算方法得到的3个马氏体变体相变切变角计算结果,分别为20.80°、19.67°和19.73°,与相变切变角理论值19.47°符合得很好.     

基于软件phase2的软硬互层反倾岩质边坡稳定性与破坏模式研究

反倾岩质边坡的岩性特征、坡角、岩层倾角等自身特性主导了边坡的变形破坏的模式和稳定性.针对这一问题,国内外学者在均质反倾岩质边坡方面已经取得了丰富的研究成果并达成共识,然而,对于软硬互层的反倾岩质边坡其研究工作开展较少.鉴于此,本文以phase2为工具,采用数值模拟手段对软硬互层的反倾岩质边坡的稳定性和破坏模式进行研究.计算结果表明:软硬互层反倾岩质边坡的安全系数随着坡角β的增加逐渐降低.当坡角小于60°时,岩层倾角和软岩/硬岩层厚比的增加均会导致稳定性变差.当坡角大于60°时,岩层倾角和软岩/硬岩层厚比对稳定性影响很小;当坡角或岩层倾角小于45°时,软硬互层反倾岩质边坡破坏的倾倒特征并不明显,当坡角或岩层倾角大于45°时,随着坡角或岩层倾角的增加,边坡破坏的起始区域由边坡坡脚前缘向边坡坡面上部转移,随着软岩/硬岩层厚比的增加边坡的破坏面逐渐由直线型向圆弧形发展.