发动机有限元可视化应用软件研究

分析了发动机现代设计中有限元计算结果的特点,从数据特征提取及科学计算可视化算法两个方面探讨了有限元可视化的软件实现．开发了一套结构有限元可视化应用软件,提供了网格调整、等值线与应力云图绘制等高级可视化功能     

基于网格序列法和端点量化的等值线生成算法

为了提高等值线生成率,高效直观地绘制衍射极图及其他相应等值线图,根据晶体结构数据的特点和对等值线绘制的要求,提出了一种基于网格序列法的等值线生成算法NSVD_GA(Grid Scan and Vertex Digital_Generation Algorithm of Contour Lines Drawing)。该算法基于网格序列采用对网格端点量化后进行数字比较的方法绘制等值线,既避免了网格无关法等值线追踪起始点选取困难、网格出口判断复杂的问题,又有效地减少等值线值与端点的判断次数。该算法思路清晰,简洁高效,非常适合晶体结构等科研数据的等值线图表达及其他类似情况的等值线生成。     

发动机有限元可视化应用软件研究

分析了发动机现代设计中有限元计算结果的特点,从数据特征提取及科学计算可视化算法两个方面探讨了有限元可视化的软件实现。开发了一套结构有限元可视化应用软件,提供了网格调整,等值线与应力云图绘制等高级可视化功能。     

MDEIT中电流密度成像替代电导率成像的可行性分析

针对新型磁探测电阻抗成像技术的正问题,利用有限元方法求解得到目标体内部的电压和电流密度分布,然后根据Biot-Savart定律获得目标体外部的磁感应强度数据,并且分析了有限元方法计算正问题的精度.结果表明,其足以用于磁探测电阻抗成像的电导率图像重建.在此基础上,通过仿真实验发现环形电极模式避免了电流的扩散效应,远离电极部分的z方向电流密度图像与电导率图像一致,以电流密度成像替代电导率成像,使得磁探测电阻抗成像简化为磁探测电流密度成像,缩短了数据测量时间和图像重建时间,为快速成像奠定了基础.     

水平层状介质下瞬变电磁成像方法

为提高瞬变电磁法的对地探测精度,从瞬变电磁场的传播特性和电磁响应特性两个角度考虑,提出了瞬变电磁成像方法：由野外实测磁场感应数据,经过反褶和线性数字滤波求出波阻抗;用线性规划法求出每一微层走时所对应的反射系数序列,并以此为参数绘制成像结果图,对理论模型和实例资料的成像处理结果表明,采用瞬变电磁成像方法的成像处理结果比常规的瞬变电磁视电阻率处理剖面清晰,直观,大大增强了由瞬变电磁资料识别地下电性层次分界面的能力。     

直流电法在山区找水中的应用

在工作区进行水文地质调查的基础上,垂直目标布设了3条电阻率法勘探剖面。运用电阻率联合剖面法配合电测深法,测量并绘制了视电阻率曲线图和等值线断面图,准确地确定了井位。经过钻探验证,出水量十分理想,取得了良好的找水效果。     

基于对应点匹配插值算法的电阻抗三维图像重建

为了对电阻抗成像二维重构图像结果进行三维重建,笔者使用对应点匹配插值算法对二维电阻抗图像进行插值,形成三维重建模型。根据电阻抗成像重构数据的特点,改进了插值算法的梯度和梯度方向角计算公式,从而较好地重现层间数据,最后由原始数据和插值数据形成三维体数据。实验的模型是浸泡在圆柱体水槽中电导率为2.1S/m的圆柱体异物。将笔者所提算法与线性算法以及形状插值算法进行了对比。结果表明:笔者算法能够在确保计算精度的同时,兼顾计算效率,满足电阻抗成像的实时监护要求。     

连铸结晶器在线热像图绘制的方法

为实现结晶器过程可视化和辅助漏钢预报技术,提出一种等值线区域填充法快速高效绘制直观的结晶器在线热像图的方法.该方法通过离散数据网格化、等值线生成和等值多边形填充绘制云图.其中,等值线生成采用网格序列法和单元剖分法结合,避免了已往的等值线追踪和二义性问题,高效准确,实现简单.将该方法与扫描母元法相比,前者绘制云图速度快,保证了精度和质量,优于后者,且算法复杂度的分析也证明了前者时间效率较高.实际应用结果表明,该方法绘制的结晶器在线热像图能很好地反映正常和非正常情况下结晶器内部温度场的特征,可满足实际生产要求.     

溶洞在电阻率层析成像图中的成像特征及其解释推断

为研究溶洞在电阻率层析成像图中的成像特征,对江西省南昌—上栗高速公路沿线岩溶地层进行勘察,并建立相应的数值模型进行正演。在已勘明的溶洞中,分别选取大跨度空溶洞、大跨度填充溶洞、小跨度空溶洞及小跨度填充溶洞,观察其成像特征,分析得到不同厚跨比及填充情况下的溶洞在电阻率层析成像图中的成像特征,从而建立溶洞成像特征树图。模拟均匀空间中同时存在高阻介质和低阻介质的情况,并与勘察结果对比。最后在工程实际中应用溶洞成像特征树图,进行电阻率层析成像图的解释推断,同时结合钻探成果验证该方法的正确性。结果表明:高阻异常和低阻异常主要出现于大跨度空溶洞和大跨度填充溶洞,而在小跨度空溶洞和小跨度填充溶洞中并不明显;等值线弯折必然存在于填充型溶洞,且经常伴随低阻异常出现。数值模拟发现,等值线总是倾向于向低阻介质聚集,从而产生等值线弯折的现象;与此同时,由于电阻率等值线聚集于低阻介质附近,延伸受到很大限制,从而产生低阻屏蔽效应。在溶洞跨度较大的情况下,成像特征主要表现为高阻异常和低阻异常,解释推断较为简单;但在溶洞跨度较小的情况下,由于低阻屏蔽效应,小跨度空溶洞或较薄的溶洞顶板等高阻介质经常被遮盖,为解释推断带来较大困难。     

基于圆柱模型的三维电阻抗成像问题研究

以胸腔模型为例,进行了三维电阻抗成像问题研究,建立了三维圆柱模型;采用有限元法进行了电阻抗正问题分析,得到的边界电位分布能够反映内部电阻抗的变化;采用基于同伦理论改进的Newton Raphson方法进行了逆问题分析,计算得到的电阻抗分布和实际分布非常接近,说明该方法适用于电阻抗成像逆问题。     

结构电阻率断层图像等位线修正重建法

提出一种碳纤维混凝土（CFRC）结构电阻率断层图像等位线修正重建方法．该方法利用CFRC结构内正演电场各测量值的等值线位置信息，建立一种等效电导模型；依据该电导模型的物理关系计算各迭代步的相应区域等效电阻调整量，进而求解区域电阻率调整量，使得电阻率调整后CFRC结构各电极测量值的等值线终止点向相应电极修正，实现CFRC结构的ERT图像重建．该迭代过程等效于电极正演电位逼近电极测量电位的过程．该算法原理简单、易于实现，无需正则化技术和求解雅可比矩阵及黑塞矩阵信息，避开了Newton-Raphson类算法的病态性和计算量大的问题．研究结果表明：该算法能够获得满意的图像重建效果和重建速度．     

目标组织轮廓的三次非均匀B样条逼近

提出断层医学图像中目标组织轮廓最少数据点描述的样条曲线建模方法．首先采用多边形逼近将图像分割和轮廓跟踪所获得的目标组织轮廓线上几乎共线的部分离散数据点去除；再以剩下的轮廓数据点作为型值点，采用周期B样条曲线逼近的方法，得到控制误差条件下最少数据点描述的目标组织轮廓曲线，并依照IGES标准，输出医学内植物设计和骨组织有限元分析所需的目标组织样条曲线几何模型．     

一种等值线图绘制算法及其并行实现

提出了一种基于二次等参单元的等值线图绘制的并行算法,该算法根据有限元法将整个区域分割成多个互相连接的二次等参单元,通过并行生成每个等参单元的等值线,进而生成整个区域内的等值线,结果表明,在保证精度的情况下,提高了计算效率。     

2800四辊轧机“逆宽”轧制中的凸度控制

为了研究2800四轧机在工作辊服役后期“逆宽”轧制状态下的凸度控制问题,结合大量的现场实测数据,运用变厚度平面有限元方法建立了专门针对2800四辊轧机的辊系变形（即凸度预测）仿真模型,根据仿真计算结果,揭示届工作辊服役后期的“箱型”磨损辊形,钢板宽度及轧制力等对钢板凸度的影响关系,并提出耵应的生产中可行的控制措施。     

连续退火线平整机辊形优化

对连续退火线平整机的板形问题进行研究.通过实际生产数据的统计分析,基于减小有害接触区和增强弯辊力调控功效的思想,利用影响函数法下的辊系弹性变形计算提出了相应的平整机支持辊辊形优化目标.采用分层序列法处理多目标函数,并通过混合遗传算法进行求解,设计出新的辊形配置方案.使用二维变厚度理论建立辊系有限元模型,对辊缝横向刚度、弯辊力调控功效进行计算校核.将研究结果应用于实际生产,改善了平整机的板形控制效果,降低弯辊负担.     

基于线性元的电阻抗成像的数学模型和算法

本文讨论了电阻抗成像的数学模型，先利用有限元方法将其离散化，再把它转化为非线性优化问题，并给出了利用牛顿法求解这一问题的具体算法．最后进行了一系列数值仿真对比实验，证实了这一算法的有效性，指出了其中存在的问题．     

数字化ECT成像系统

基于电容敏感原理设计的数字化电容层析成像系统,利用有限元法,分析了阵列电极结构对敏感场分布的影响,通过优化设计和仿真试验,改善了敏感场分布的均匀性;构建了以DSP为核心、FPGA协同工作的12电极的数字化ECT系统,提出了由离线预迭代和在线一步成像所构成的新的图像重建算法——预迭代法,其成像速度及精度均明显提高．     

一种计算冲压零件轮廓相似度的快速算法

为了适应网络应用对轮廓相似度计算在速度和数据传输量方面的要求，文中提出了一种非离散的快速算法，该算法采用直线和圆弧来表达轮廓曲线．在对图形进行范化处理后，将待匹配轮廓按照一定步距进行旋转．然后依次以待匹配轮廓或目标轮廓作为模板，计算模板的所有顶点与其在另一个轮廓中对应点的距离平方的平均值．在所有角度中，平均值之和的最小值即为两个轮廓的匹配度．该算法同时适用于凸多边形和凹多边形，并具有较好的区分度和匹配准确性．和以往的离散方式相比，该算法减少了需要传递的数据量．提高了运算速度．