离散元法中的集料三维数字模型构建

基于三维建模及PFC 5.0平台Fish语言开发一种集料三维离散元模型构建方法.基于三维建模构建集料颗粒几何形态特征,将集料几何形态导入PFC 5.0平台构建可表征集料几何形态的clump模板;调用clump模板在一定空间内生成clump用于集料离散元模拟.为评价该方法的有效性及准确性,使用填充度评价clump表征集料几何形态的效果,并采用单元球体数量量化虚拟集料对计算效率的影响,分析几何形态精度与填充算法效率的关系以及填充算法参数对填充度以及单元球体数量的影响.研究结果表明:集料几何形态特征点数量为1 000～2 000能够发挥填充算法的优势;按照填充算法推荐参数生成的clump块体可以较好地平衡填充精度与计算效率.该方法可以实现低成本、高效率生成集料三维离散元模型,为进一步数字化试件仿真提供有力技术支撑.     

多孔介质中固体体积分数与颗粒尺度对流体绝对渗透率的影响

多孔介质渗透率是影响流体流动的重要因素,对多孔介质渗透率的研究在油气开采、地下水文学等工程技术领域具有实际的应用价值。本文通过在立方体空间中随机填充球形固体颗粒生成不同固体体积分数和颗粒半径的三维多孔介质数值模型。利用格子玻尔兹曼法模拟流体在这些模型中的流动并计算得到不同固体体积分数和颗粒半径下多孔介质模型的渗透率,分析了多孔介质中固体颗粒半径和体积分数对渗透率的影响,并通过数据拟合得到了渗透率关于固体颗粒半径和体积分数的函数关系。通过与二维多孔介质中渗透率关于孔隙率和固体颗粒粒径的函数关系对比,发现在三维多孔介质中,渗透率与固体体积分数和粒径之间具有与二维情况下类似的幂律指数关系。     

基于X3D不规则圆柱体构造算法研究与实现

目前,多边形表面模型是最常用的一种三维几何模型表示方法.然而这种复杂的三维几何模型经常超过了系统的处理能力,既占据大量的存储空间,也不利于互联网传输.针对这一缺陷,文章提供一种使用X3D的Indexed Triangle Strip Set节点构造不规则圆柱体模型的方法.不规则圆柱体采用层数及每一层半径表示方法,并结合曲面精度一同拟合3D几何面.此方法具有模型构建精度高的特点.     

三维激光扫描技术在木雕展品建模中的应用

首先,通过手持高精度三维激光扫描系统获取木雕展品的点云数据,在VXelements-3D软件平台进行精度校准,并利用Geomagic studio软件进行扫描破洞修正.然后,通过网格医生进行数据侦查,生成可以用于网络展示及3D打印的三维模型数据.结果表明:该建模方法可提高扫描速度、优化模型的成像质量、控制噪点数据的开销.     

三维激光扫描点云精度不均匀性对地形建模精度的影响研究

三维激光扫描技术获取的扫描点由于精度的不均匀性可能导致所建立的模型不能准确地反映实体的形态变化.通过Visual Basic编程语言实现模拟数据的生成,建立严格的数学曲面模型生成原始采样数据,在生成的原始数据上人工加入不同程度的噪声后进行重采样作为实验数据,通过Delaunay三角形建立格网模型,定量分析点云精度对建模精度的影响.     

受热黏弹性球体中空穴的动态生成和增长

根据有限变形动力学理论,研究了不可压黏弹性球体在均匀温度场作用下空穴的动态生成和增长问题.采用几何大变形的有限对数应变和Kelvin-Voigt微分型热黏弹性本构方程,建立了描述球体内空穴运动的二阶非线性常微分方程.通过数值计算,给出了空穴半径随温度的增长曲线和空穴生成时的临界温度,得到了空穴半径随时间增长的动态变化曲线,讨论了外界温度场、球体半径以及各材料参数对空穴半径的增长规律.     

基于骨架网络模型的岩石粒径分析方法

应用扫描电子显微镜,获取岩石的二维灰度图像,并进一步分割得到岩石的骨架和孔喉结构。利用马尔可夫链蒙特卡洛法构建三维数字岩心,提取相应的三维孔隙网络模型。根据其逆过程提出骨架网络模型的提取方法,可对岩石粒径进行定量分析。最后对三块低渗透岩心样品的颗粒半径、孔隙半径和喉道半径等结构参数进行对比分析,得到各样品结构参数之间的定量关系。研究表明,基于网络模型的岩石粒径分析法能够快速获取岩石的结构参数,对油藏岩石结构参数进行定量表征,大大缩短实验数据获取周期,为岩石结构参数分析提供了一套有效的研究思路。     

地面三维激光扫描仪的测量误差分析

三维激光扫描技术的出现为快速、有效、准确获取三维空间信息提供了全新的技术支持.三维激光扫描仪能够不受白天黑夜的限制,全天侯对任意物体进行扫描并获取高精度的物体表面点的三维信息及反射率信息,从而快速实现物体的三维重建.然而,由于在应用过程中,受到仪器本身技术的限制以及外界的影响,使得外业采集的点云数据的精度受到不同程度的影响,从而使得后续的点云数据处理变得复杂且缓慢,甚至使得最终生成的三维模型与实际物体不一致.主要针对地面三维激光扫描仪在测量过程中存在的测距误差、测角误差以及误差来源进行了详细地分析并构建了点位误差模型,为提高三维激光点云数据处理的效率和精度提供了必要的条件.     

基于粗集料形状特征的沥青混合料三维数字试件生成

为了准确地模拟沥青混合料相关试验,节省集料和试验设备等方面的成本,通过离散单元法模拟生成沥青混合料三维数字试件.采用中心球扩散方法构建出粗集料的扁平比与棱角性,通过调节不同粗集料模型的百分比来获得和实际相近的粗集料形状组合,并用一定质量的虚拟粗集料"clump"球体块取代同样质量的等效球体来表征粗集料级配特征,通过删除砂浆球体单元来模拟出空隙率特征,最终建立沥青混合料三维离散元模型.研究表明,沥青混合料三维数字试件可以很好地模拟粗集料的三维空间形状,准确表征粗集料的扁平比与棱角性特性,同时能够精确显示粗集料的级配特点与空隙分布,达到以虚拟试件代替真实试件进行试验的目的.     

受热黏弹塑性复合球体的空化问题分析

在有限变形动力学的框架下, 采用Kelvin-Voigt微分型热黏弹性本构关系, 建立球体内空穴运动的非线性数学模型, 得到了球体的几何参数和材料参数与空穴生成时临界温度的变化关系; 给出空穴半径随时间增长的动态变化曲线, 并讨论外界温度场、 球体的几何尺寸和材料参数对空穴半径增长规律的影响.     

脑磁感应断层成像技术的敏感性分析及图像重建

为了分析脑磁感应断层成像(MIT)技术的敏感性,利用三层同心圆的简单头模型讨论了颅内血肿电导率大小、颅内血肿面积、颅内血肿位置及颅骨电导率大小对接收线圈上感生电压的影响,并利用变差正则化方法对三个不同位置的血肿进行了仿真重建.仿真结果表明:低电导率的颅骨对接收线圈上感生电压的影响不大,且利用变差正则化方法所获得的重建图像可以大致反映出颅内血肿的位置和大小.与Tikhonov正则化方法相比,重建图像的质量也得到了一定的提高,所以此方法为脑MIT的图像重建提供了一种有效的途径.     

基于离散元法的聚氨酯固化道床力学特性

提出了一种基于黏接力链单元的聚氨酯固化道床数值仿真分析方法,并在此基础上对聚氨酯固化道床与普通散体碎石道床在循环荷载作用下的力学性能进行了对比分析.结果表明,聚氨酯固化道床能够通过减小道床残余变形、改善道砟颗粒间接触状态的方式起到延缓道床累积沉降的目的;聚氨酯材料在延缓道床累积沉降的同时,也会导致轨枕的动位移增大.     

国际海事组织应对压载水管理的对策和建议(英文)

海运市场的持续繁荣使海上航运成为一种最重要的货物全球运输方式.随之,大量的有害物质随着压载水在全世界范围内转移,这些有害的入侵物质对环境、经济和人类健康的影响是深远的.为解决此类问题,以介绍处理有毒压载水的方法为例,进一步推广国际海事组织应对压载水污染的方法和措施.     

基于压缩感知的MIT图像重建方法

针对目前磁感应成像技术(MIT)的图像重建质量存在精度较低的问题,提出了一种基于压缩感知原MIT图像重建方法.将MIT系统电压数据的采集过程视为压缩感知的线性测量过程,通过对灵敏度矩阵进行补零拓展和行向量随机重组操作重新设计了测量矩阵;采集到的电压向量也用相同的方式处理,作为压缩感知的测量信号.然后利用压缩感知信号重构算法恢复原始信号.最后进行了仿真实验,实验结果表明,利用本方法获得的重建图像误差和相关系数比传统图像重建算法要好.由此可见,这是一种精度较高的MIT图像重建方法.     

用几何参数表实现快速三维重建CT图像

重建时间过长一直是影响三维直接重建在 CT(com puted tom ography)中广泛使用的主要原因之一 ,对于很少采用专用硬件的工业 CT,影响更为严重。用几何参数表方法替代 FDK(Feldkamp- Davis- Kress)算法可以避免由于周期函数的存在而产生的大量重复计算。预先计算出反投影的地址和权重 ,使得反投影的过程中只需从存储的几何参数表中查找。这使得计算量减少到微机可以接受的程度。预插值和最近邻插值的办法能避免大量的插值运算 ,分离变量能避免存储庞大的三维查找表。实验结果说明这些简化在实际系统中是令人满意的     

Correction of Breathing Motion in the Thorax for Helical CT

This paper investigates a reconstruction method for helical computed tomography which compensates for the motion artifacts in the thorax caused by patient breathing.The method takes into account a motion vector field determined from a four-dimensional(4-D) uncompensated image data set.Surface models of the lung and the ribs are tracked through the 4-D data set to create motion information within the entire thorax.Finally,an image is reconstructed using motion compensated back-projection.The results show tha...     

基于CT图像的势函数聚类分割人体脂肪检测

CT图像中人体脂肪组织有与其他成分不重叠的灰度值范围，但背景较复杂，图像直方图中可能出现多峰情况，为此将势函数聚类自适应多阈值图像分割算法与CT图像分析相结合，设计了一种快速而有效的多阈值脂肪提取算法——势函数聚类自适应模糊多阈值分割法，并进行CT图像计算机辅助人体脂肪检测。实验结果和脂肪含量计算表明，该方法能准确地检测人体脂肪分布以及含量等信息，计算结果直观效果好，且该算法得到的同一个体相邻断层脂肪含量相关性好，多次实验证明，计算机辅助脂肪检测方法在实验中具有很高的适应性与稳定性。     

流型自适应的归一化方法对Tikhonov正则化算法的改进

电容层析成像的成像数据采用不同的归一化模型,对重建图像的质量有重要影响.针对两相流的典型流型,研究了采用不同的归一化模型时,Tikhonov正则化算法性能与流型及相含率的相关性.仿真采用新的归一化模型与常规的模型处理电容测量值,重建原图像.结果表明,基于单一的归一化模型,不能在各流型分布下都有最好的成像效果.提出了基于流型识别、自动适应流型的归一化方法,新方法提高了Tikhonov正则化算法的性能.     

用通用显卡加速三维锥束T-FDK重建算法

利用通用显卡实现算法加速是一种适应CT重建特点的重要硬件加速方法。为了提高三维锥束T-FDK算法的重建速度,在对T-FDK算法简单描述的基础上结合显卡特点提出了快速实现T-FDK算法重建的方法。由于显卡的浮点管道比8bit的纹理光栅化管道慢,但是精度高,将两者结合,在力求达到重建速度和图像质量的平衡的基础上实现了该方法。实验结果表明,与经过初步对称性优化后的T-FDK软件算法相比,快速算法达到了27.6倍的时间加速比,从而在保证图像质量的情况下提高了重建的速度。     

一款基于MCU控制的高性能汽车HID灯电子镇流器

设计了一款基于单片机（MCU）控制的高性能汽车高强度气体放电灯(HID)灯电子镇流器。利用MCU实 现HID灯分段启动控制、恒电流控制、恒功率控制以及各种异常状态保护$采用软开关变频控制方案使反激式变 换器在额定输入工作电压下,始终处于临界导通状态,达到减小噪声和损耗并提高效率的目的。