水利水电工程地质三维统一建模方法研究

针对水利水电工程地质的三维建模与分析问题, 提出了面向水利水电工程地质建模的混合数据结构; 以面向对象的分类思想, 基于混合数据结构实现了地形类、地层类、断层类、界限类4类地质对象的拟合构造与几何建模, 并提供可供选择的建模机制, 为解决倒转褶皱、复杂断层等建模难点发展了新的方法; 集成地质对象和人工对象模型, 实现了水利水电工程地质三维统一模型的构建. 基于三维统一模型可进行一系列水利水电工程地质分析应用, 包括岩体质量可视化分级、三维模型任意剖切分析、大坝和地下工程地质分析等, 为分析复杂地质条件下水利水电工程勘测、设计与施工中的地质问题提供了理论基础和技术手段.     

水利水电工程施工水流控制过程的仿真与优化方法

针对水利水电工程施工水流控制过程中的工程技术问题及其仿真分析中存在的科学技术难题，通过分析施工导流系统动态、非线性的内外部结构，综合考虑主体建筑物、导流建筑物与水流控制三者间的复杂约束关系，建立复杂条件下施工导流系统的时空关系模型和施工导流过程的结构图仿真通用模型，提出了面向结构图的施工导流过程数值仿真方法和三维动态可视化仿真分析方法，并实现了集仿真建模、仿真计算和仿真可视化于一体的施工水流控制过程仿真与优化系统环境．工程实例应用表明，该方法建模过程便捷，仿真计算与数据可视化分析能有效地耦合，仿真与优化分析结果符合客观实际，为解决复杂条件下水利水电工程施工水流难以控制的问题提供了新的理论方法和技术手段．     

大型地下洞室群地质信息三维可视化分析与应用

提出采用三维地质建模技术进行大型地下洞室群地质信息可视化分析的研究方法，构建了模拟真实地质形态的地下洞室群地质三维可视化模型，直观准确地描述了工程所处的地质条件和地质环境。基于所建立的地质模型，可实现与地下洞室群相关的多项地质信息的三维可视化分析。工程应用表明该方法可为应对复杂地质条件下地下洞室群设计与施工中的地质问题提供一种有效的分析手段。     

基于软件数据耦合精细建模的采区稳定性分析研究

针对地下矿山采区稳定性数值模拟分析过程中存在的三维矿床模型建立以及单元网格划分等难点问题,提出利用三维矿山软件进行精细建模与数值模拟软件耦合的模式,简化复杂矿山地质条件下模型前处理过程的思路。利用3DMINE对地下矿山三维矿床模型进行精细建模,通过MIDAS GTS软件对精细建模得到的三维矿床模型进行单元网格的划分与材料组的分配,快速、准确地为采区稳定性数值模拟分析提供具有较高几何相似性的模型,采用具有较强计算能力的计算软件FLAC3D进行计算。这种耦合精细建模方式不仅简化了矿山采区稳定性数值模拟的前处理过程,提高了地下矿山采区稳定性模拟计算的准确性,同时也将不同精度要求的三维矿床模型用于数值模拟运算,拓宽了三维矿山模型的应用领域。     

元宝山露天矿矿床地质模型的构建及其可视化研究

本文紧紧围绕露天矿地质模型的建立及其显示这一主题，将矿床地质模型分为地质界面模型和矿床实体模型。用加权趋势面法对地质界面进行估值，生成地质界面的插值曲面；用边界多边形及断层对地质界面进行裁剪，形成地质界面的裁剪曲面；以地质界面的裁剪曲面和地表面的三角剖分面按空间组合成矿床实体模型。以元宝山露天煤矿为倒，实现了矿床模型的三维可视化。     

基于矿床实体模型的地质储量计算方法研究

矿床三维地质模型是实现“数字矿山”的基础，本文以AutoCAD为平台，利用钻孔数据、断层数据等建立矿床三维地质模型，提出了一种快速构建矿床三雏地质实体模型的方法——包络面构模法。在建立矿床三维地质模型的基础上，介绍了一种基于矿床三维地质实体模型的储量计算方法，实现了矿床三维地质模型上任意闭合区域资源储量的查询，与传统地质储量计算方法相比，提高了计算的速度与精度。     

三维边坡稳定性的整体分析法及其工程应用

在水利水电工程中，有时需要考虑带有平行于滑动方向的侧向摩擦边界的滑动体的整体稳定性问题，现有的三维极限平衡法及其商用软件都没有考虑这种情况．因此其三维安全系数会被低估，而基于三维反演的滑面抗剪强度会被高估．本文将滑动体的侧向摩擦边界视为滑面的一部分，基于滑面法向应力表达式和分片插值技术，实现了能够考虑带有侧向摩擦边界的滑动体的三维严格极限平衡法．最后将所建议的方法用于正在建设中的大岗山水电站右岸坝顶高程以上边坡稳定性分析．     

TGP206地质超前预报系统在隧道施工中的应用

复杂地质条件下的隧道施工中，如何探明地质情况，选择合理开挖方案，关系到隧道施工的顺利进行，超前地质预报的作用显得尤为重要．本文结合隧道工程实例，介绍TGP206型地质超前预报系统的原理、数据采集、数据处理、成果解释技术；通过与开挖后地质情况对比，检验预报结果的可信度；并提出实践中遇到的一些问题，以供讨论，为以后类似工程的开展提供经验。     

一种刚柔统一的并联机构构型综合方法

刚、柔两类机构的构型综合问题一直是机构学领域的研究热点，但统一构型综合的问题尚未提及及讨论．基于对当前刚柔两类机构构型综合方法研究的现状分析，指出了可统一实现刚柔机构构型综合的可行性，并提出了一种以旋量系理论为理论框架，基于数学、物理与机械模块分层映射的机构构型综合思想．该方法的核心在于建立几何模块、运动（约束）模块与机械模块三者之间的映射关系，优点在于简单、可视化．基于所提出的模块分层映射方法，通过实例初步验证了该方法对刚、柔两类机构构型综合的有效性，为系统构筑可视化的刚柔机构统一构型综合（或概念设计）的算法及软件提供了理论支撑．     

传导电磁干扰的精确定量预测方法

针对电磁兼容领域传导干扰预测存在的通用性不强、精确度不够和实用性差的现状，提出了干扰源集中等效与模型估计方法、基于器件开关暂态过程的干扰源建模方法和变换单元干扰源的双重傅立叶积分建模方法，实现了干扰源全频段的建模；提出了基于灵敏度分析的寄生参数确定方法、金属壳体地回路阻抗的精确建模方法和部分单元等效电路精确建模方法，解决了干扰耦合通道的精确描述问题；结合上述2个方面实现了传导干扰全频段（0～10MHz）的精确定量预测，不仅通用性强而且实用性好．最后提出了一种新型面电流测量方法解决了大尺度金属壳体电流分布的测试难题，结合相关实验证明了上述理论和方法的正确性．     

集成建模环境研究及其在黑河流域的初步应用

环境和水问题是跨学科问题，解决这些问题需要集成多学科模型．建模环境提供了有效的模型集成技术手段．现有建模环境由于技术设计和学科侧重点的原因，无法满足当前的需求，比如无法集成知识系统形成智能建模环境．本文建立了用于水文和地表过程领域的建模环境，采用高效灵活的模块控制和数据传递机制，实现了灵活的模块重用性和扩展性．本文介绍了本建模环境的体系结构、模块组件化表示、模块控制和数据传递、模块连接和重用等关键技术．最后，作为一个应用实例，在建模环境的支持下使用Noah陆面过程模型的蒸散发模块替换了TOPMODEL的蒸发模块，演示了基于建模环境的模型集成和模型比较是高效、可靠、有意义的．     

基于高阶面元法与模态法的静气动弹性分析方法

建立了一种基于高阶面元法与模态法的静气动弹性分析方法，并基于此方法对弹性机翼进行了静气动弹性分析．基于机翼几何实体模型建立了三维气动力模型，利用高阶面元法计算气动力，通过模态法实现气动与结构的耦合，以AGARD445．6机翼和一个小展弦比机翼为研究对象，分析了机翼结构弹性变形对气动力的影响．本文重点研究了机翼的气动力系数、翼根载荷、结构变形、不同展向位置的压力分布等参数的变化趋势，并将部分结果与风洞试验、基于风洞试验气动力所得弹性结果进行了对比．结果表明：高阶面元法计算所得气动力具有较高的精确性；基于高阶面元法与模态法的静气动弹性分析方法具有可行性、可靠性和高效性，可以提供较为全面的静气动弹性数据为飞机初步设计参考．     

基于多活性代理的复杂信息系统研究

文中在系统理论指导下分析了信息系统（特别是在激烈对抗环境下，需要多种功能动态运筹发挥作用的复杂信息系统）的特点，提出了基于多活性代理的复杂信息系统研究方法．首先，给出了多活性代理方法的基本描述，初步得到了代理的“活性”表征及丧失的定性定量描述与分析，并从系统功能发挥剖面给出了多活性代理的基本动力学表征；其次，从系统自组织功能剖面给出了活性自组织机理的两集合模型；再次，给出了信息安全与对抗领域多活性代理复杂信息系统构建的功能模型，以及在此模型基础上多活性代理的3层次协商、协调模型；分析了基于Swarm群体结构的多活性代理复杂信息系统的3层次机理模型；最后，通过2个具体实例说明了如何利用多活性代理方法分析信息安全对抗领域复杂信息系统．多活性代理理论的提出将衔接应用基础层和应用层研究，对信息安全与对抗领域复杂信息系统的构建和分析提供基本的研究方法与理论支持．     

基于子图同构的前驱三维工序模型向二维工序图映射匹配算法

为满足企业对三维工序模型的迫切需求，解决前驱三维工序模型与工序图的映射匹配问题，提出一种基于子图同构的前驱三维工序模型向二维工序图的映射匹配算法．该方法首先对三维工序模型进行投影，获取其投影图；然后分别提取工序图与投影图中的图元信息，将其表示为以图元作为节点的属性邻接图．在映射匹配过程中，将投影图表示成“大图”，工序图表示成“子图”；将前驱三维工序模型向二维工序图的映射匹配问题转化为“大图”中寻找“子图”的问题．为提高匹配效率，对属性邻接图进行分割，并且充分利用图的顶点属性对图顶点进行有效细分．实验结果表明，该算法能够实现精确的匹配，并且匹配效率能满足实际应用要求．     

一种集成通用高超声速飞行器气动工程预测系统

本文建立了一种面向高超声速飞行器的集成通用气动预测系统.通过引入CAD/CG建模技术实现了复杂飞行器3D几何模型的快速准确建模,并可以利用网络上的共享模型资源直接计算.引入FEM技术和自由网格生成算法,实现了复杂飞行器模型的快速网格生成.设计并开发了通用面元几何分析程序,建立了外法线快速矫正方法.基于面元气动分析理论开发了面元气动分析求解器,实现了面元气动计算和整机气动参数整合,能计算飞行器的气动力、力矩和气动导数.通过软件集成调用技术,将几何建模、面元划分、面元分析、面元气动计算以及后处理集成在统一的软件系统中,实现了高超声速飞行器气动参数的全自动计算与分析.HTV-2和航天飞机的仿真计算结果表明了该系统的有效性.     

复杂渠道工程三维渗流应力耦合分析与研究

渗流是导致渠道下沉、倾斜、断裂等诸多不良后果的重要因素，对渠道安全稳定运行危害较大．基于NURBS．TIN．BRep混合数据结构，构建南水北调中线工程某渠段的工程地质信息三维可视化模型，运用耦合VOF（volumeoffluid，流体体积函数）法的N—S（Navier．Stokes）方程，对研究区域进行渗流模拟，并采用流固耦合进行渠道稳定性计算，全面分析渠道在渗漏、下伏采空区等多种因素影响下的应力及位移状态．结果表明：渠道渗流对其稳定性影响较大，特别是对位移场的影响较为明显，渠道渗流将导致其自身产生相对较大的沉降，因此建议在实际施工过程中进行渠道的局部加固，并采取有效地渗流控制措施．     

GTD模型联合参数估计与定阶的Bayes方法

将基于Bayes原理的参数估计与定阶方法应用于GTD模型，设计并实现了基于RJ-MCMC方法的GTD模型联合参数估计与定阶算法．该算法利用GTD模型的物理约束先验信息，提高了定阶准确率和参数估计精度，同时较好地解决了GTD模型中的混合参量估计问题．通过仿真数据和电磁散射数据对算法的性能进行分析验证，结果表明，该算法能够得到较好的参数估计和定阶结果，在低信噪比、邻近分量、短数据的情形下，优势更为明显．     

基于特征模型的再入飞行器自适应制导律设计

文中针对航天飞机类再入飞行器对参考阻力加速度曲线的跟踪问题，设计了基于特征模型的自适应制导律．首先将线性定常系统的特征建模方法推广到单输入单输出线性时变系统，从而建立了再入飞行器的特征模型，然后对特征模型提出一种新的非线性微分黄金分割自适应控制律．当特征模型的系数属于有界闭凸集，且系数的变化速率满足一定约束条件时，文中证明了非线性微分黄金分割自适应控制系统是一致渐近稳定的．在特征模型的基础上，通过结合使用跟踪控制律、非线性微分黄金分割控制律和改进的逻辑积分控制律，设计了再入飞行器基于特征模型的自适应制导律．它克服了反馈线性化方法要求精确获得对象模型的缺点．仿真结果表明，文中设计的自适应制导律对参考阻力加速度曲线的跟踪性能明显优于反馈线性化方法．     

考虑偏平面屈服特性的三维耗散应力空间

天然沉积土大多处于复杂三维应力状态．建立岩土材料三维本构模型的方法（三维化方法）应满足热力学定律这一基本物理规律．本文通过引入与塑性剪应变相应的迁移应力，使基于耗散能增量函数建立的岩土材料本构模型能合理地描述偏平面的三维屈服特性．同时，给出了耗散应力空间应力张量与真实应力张量之间的关系表达式，使本构模型能在三维耗散应力空间中采用相关联的流动法则计算不同应力方向的塑性应变．其次，在热力学框架下对比分析了常见三维化方法的热力学本质，如直接引入强度准则的方法、g（θ）方法和变换应力方法等．说明了三维耗散应力空间与变换应力空间的等价性，验证了变换应力方法在热力学框架下的合理性，同时指出直接引入强度准则的方法和g（θ）方法的不合理之处．最后，通过模型预测值与试验值的比较，验证了建立的三维耗散应力空间及其等价的变换应力空间的适用性．     

面向装配的复杂模型几何及结构轻量化技术研究

复杂三维模型轻量化是节约存储空间、加快处理速度和实现信息隐藏的有效途径.为了快速有效地生成装配体的轻量化模型,提出了一套面向装配的复杂模型轻量化算法框架及处理流程,以零部件抑制、基于特征缝合的模型表面处理和模型整体抽壳等关键技术为手段,实现了复杂装配模型几何与结构的简化表示.该算法已顺利地运用到相关企业的装配设计,模型轻量化效率比较高,为复杂装配模型的网络协同设计和运动仿真等后续应用提供了一种有益的途径.