数字散斑相关法测量连续位移的原理与实验

提出用数字散斑相关方法测量移动物体的连续位移.激光照射粗糙表面形成散斑场,用CCD记录粗糙表面移动时的序列散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,确定粗糙表面的位移.研究结果表明,数字散斑相关技术可以高精度地测出连续移动物体的位移.     

基于网格点扩散的二维DIC连续变形测量方法研究

为提高数字图像相关法（digital image correlation, DIC）测量二维连续变形时的计算效率，本文在种子点扩散法的基础上提出了网格点扩散法，实现了二维区域连续位移场以及应变场的高效测量；通过反向组合高斯牛顿法（inverse compositional Gauss-Newton method, IC-GN）实现相关匹配，结合网格点扩散以及三次样条插值得到位移场；研究多项式拟合平滑去噪方法，计算得出格林-拉格朗日应变场；对比分析网格点扩散和传统逐点相关匹配算法的计算速度以及位移测量精度。计算结果表明：本文中所提出的网格点扩散法在保证测量结果准确的同时极大地提高了计算效率。     

基于边缘信息和时空马尔可夫模型的运动目标检测方法

针对传统方法易受阴影和噪声的影响,不能精确分割出运动目标的情况,提出了一种基于边缘信息和时空马尔可夫模型的运动目标检测方法。首先对3帧连续的图像进行边缘提取,然后通过差分法运算获得两帧初始标记场,随后对两帧初始标记场进行"与"操作获得共同标记场,利用迭代条件模型求解共同标记场的全局最小值,进而实现近似求解最大后验概率的估算,获得优化的标记场,最后通过阈值分割和形态学处理完成对目标的检测。与多种方法进行比较表明,该方法能对运动目标进行准确检测,且具有很好的鲁棒性。     

改进无网格法求解断裂力学参数

结合无网格法(element free galerkin,EFG)和单位分解思想的特点,在不连续位移模式中引入跳跃函数和渐进位移场函数对无网格法进行改进,建立不连续近似函数的离散方程,求解裂尖附近的场变量,研究了改进无网格中参数选取对I型裂纹应力强度因子的影响,验证了改进无网格法的可靠性和精确性。     

传热场问题的界面元法

用界面元法求解场问题,导出了求解三维不稳定温度场的界面元计算公式,这些公式适用于连续及不连续温度场,能反映介质可能存在的温度不连续性,较以往数值方法具有精度高、基本未知量少、适用于任意形状单元的优点,为温度场与位移场、应力场的耦合奠定了基础。     

应力集中区巷道模型实验的数字照相量测分析

为研究巷道在集中应力作用下围岩的变形规律,对于特定的工程条件进行相似材料模型实验.在数据采集上应用数码照相量测技术,对实验模型进行连续照相,以分析围岩位移场以及特定点位移的变化.分析结果表明,模型巷道围岩在临近洞口开挖的情况下,会产生相应于应力释放和应力集中的位移,最终位移是两者叠加的结果.     

警用视频分析的统一结构场模型研究

警用视频分析可以保障与辅助警务指挥,同时对安全防范起到协助作用,是辅助警务决策研究中的重要发展方向。研究视频二值分割的时序二阶关系,在时空场上分析超像素图切割推理方法;构建了目标检测时空场和语义标记场表达,在语义关联和空间约束下平滑连续参数的求解过程,用置信度传播方法推理类别标记;采用二值检测向量描述场景状态场,定义不同状态的跳转矩阵,根据计算出的目标位置和状态信息得到当前场景的似然估计,通过置信度传播预测场景状态信息并给出辅助决策。     

采矿环境再造连续开采地压演化过程的控制与仿真

针对传统采矿方法回采缓倾斜中厚矿体时存在的诸如地压控制和采场矿石运搬等方面的困难,提出采矿环境再造连续开采采矿方案。运用三维有限差分程序FLAC^3D对回采过程中的地压演化规律进行模拟研究,得出各采场应力场和位移场的分布和变化规律,优化采矿工程结构参数和回采顺序,提出切实可行的地压控制措施。研究结果表明：随着开挖逐步推进,围岩位移不断增大,应力集中现象明显,最大压应力达54MPa,最大拉应力达3．9MPa,接近围岩的极限强度;在尾砂回填后,底鼓量下降5mm,最大压应力降至32MPa,表明应力场和位移场均得到改善,能确保回采期间采场的稳定。     

晶体弹性行为的晶体相场模拟

【目的】研究晶体相场模型中的弹性相互作用过程。【方法】通过连续的密度场,采用晶体相场模型提取和跟踪每个原子在时间演化过程中的位置,再通过求解PFC方程,并运用原子的位移来构建晶体的弹性能。最后通过调优波动参量和阻尼参数β,获得晶体的弹性及粘弹性行为特征。【结果】当β=0.9时,在力F的作用下,晶体响应是有弹性的。位置距离越远,其对应的应变越大,位移变化与原子对应位置大致成正比,具有弹性关系;当β=9时,在力F的作用下,位移变化与原子对应位置服从粘弹性响应关系。通过调优波动参量和阻尼参数,获得晶体的弹性及粘弹性行为特征。【结论】改变阻尼参数β后,可以采用晶体相场模型模拟晶体的弹性及粘弹性行为。     

具有非完善界面的椭球夹杂问题

给出了下述问题的精确解:包含椭球夹杂的无限大基体,在无限远作用剪切力的问题.文中采用了类位错型边界条件,即在边界上应力是连续的,而位移可以是不连续的.利用Lamé函数,构造了Papkowich-Neuber通解中的势函数,从而得到了椭球内外的位移场,全空间的应力场可随之导出.     

各向同性与正交异性材料Ⅲ型界面端应力场

研究了各向同性与正交异性双材料Ⅲ型非对称界面端问题。利用复合材料断裂复变方法,根据任意角度的界面连续条件,求解一类调和方程组的边值问题,讨论了非对称情况下含奇异指数的特征方程,得到了Ⅲ型非对称凸角、凹角界面端的应力场、位移场、应力强度因子的表达式,以及斜平面角界面端应力场奇异性的变化规律。     

基于相对自由度壳的非线性动态分析

为了简便有效地解决板壳结构的大变形问题 ,针对16节点相对自由度壳单元进行研究。该单元的位移场由壳的中面节点位移和上表面节点的相对位移组成 ,不带有转动变量。所有的研究都是基于完全的三维位移、应力、应变场。利用 Hu- Washinzu变分原理 ,采用拟应变法 ,对应变场另行假设 ,能够改善该单元在大变形情况下的计算精度。通过引入 Wilson非协调模式 ,构造了大变形情况下的拟应变场表达式 ,给出了该单元用于解决非线性动力分析问题的有限元求解方程。算例表明 :该文针对相对自由度壳单元提出的方法及推导的公式 ,能够解决壳的弹塑性大变形动力分析问题     

开口与闭口管桩连续贯入机理的可视化模型试验研究

静压管桩连续贯入的动力响应不仅会引起土体的局部大变形,还会改变桩周土体的有效应力状态,从而影响自身的贯入阻力以及桩基承载力时效。现有研究更多关注的是沉桩后的承载变化,对于沉桩过程贯入机理的认识仍相对不足。为此,克服传统全模型试验不可视的局限,通过透明土可视化物理模型试验开展了开口与闭口管桩静压沉桩连续贯入全过程的对比试验,获得了开口与闭口管桩相同沉桩条件下的桩周土体的位移场。系统研究了两种形式下全时空域的桩周土体扰动变化规律及承载特性的发挥,并讨论了开口与闭口管桩贯入机理的差异性。试验结果表明：由于土塞效应渐进调动的原因导致开口与闭口管桩的挤土效应发挥机理存在较大差异,闭口管桩连续贯入引起的位移矢量场的模式主要以桩端放射状挤压土体运动为主,而开口管桩的位移矢量场则表现为管桩内部竖向位移最大、桩身两侧的扰动变形较小;贯入初期,开口管桩所调动的贯入阻力远小于闭口管桩,随着土塞程度的增大,土塞效应引起的开口管桩的土塞端阻对于总贯入阻力的贡献占比逐渐增大。     

村庄下压煤非连续刀柱式矸石充填开采数值模拟分析

针对王庄煤矿在村庄下压煤开采方面面临的技术难题,本文依据王庄煤矿的地质条件,提出了非连续刀柱式矸石充填开采的技术方案,通过采用UDEC数值计算的手段,从关键层位垂直位移、关键层位水平位移、模型中央监测点垂直位移和下沉速度、采场主要围岩体稳定性等角度,对提出的三类方案进行了定量和定性对比分析,得出了非连续刀柱的最优技术参数,将为生产实践提供有力参考。     

基于分层线性离散模型的FGM板断裂力学分析

为对功能梯度材料(FGM)板进行断裂力学分析,提出了施加温度场建立FGM板分层线性离散模型的方法.采用该方法、梯度有限元法和常规有限元法对FGM板的应力场和位移场进行对比分析,结果表明该方法简便可行.在所提方法的基础上,采用扩展有限元法求解含裂纹FGM板的位移场,再利用位移外推法计算裂纹尖端的应力强度因子,通过上述方法对不同材料梯度参数、裂纹尺寸、裂纹倾斜角的FGM板裂纹尖端应力强度因子进行数值模拟.计算结果表明,合理地选择FGM板的梯度参数并控制裂纹尺寸能有效降低裂纹尖端应力强度因子.所提出的方法可推广应用于材料梯度分布为任意连续变化的FGM板断裂力学分析.     

矩形薄板瞬态动力响应的DQ空-时半解析法研究

在矩形薄板的瞬态动力响应问题的研究中,提出一种新的方法——DQ空-时半解析法.该方法针对矩形薄板的振动控制微分方程,在空间域采用一种高效的数值方法,微分求积法(differential quadrature method),即DQ法,在时间域取解析形式,采用时域配点的方法,得到求解以板各节点动力响应位移场为全部待定参数的线性方程组,只需一次性求解该方程组即可得到各节点的动力响应位移场,再由高阶Lagrange插值即可得到全域内的动力响应位移场,算例结果显示,该方法是一种新的精度高、效率好的处理结构动力响应的计算方法.     

各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹断裂力学研究

针对材料参数在厚度方向可按任意函数连续变化的梯度材料,给出了一个新的分层模型．恰当选取分析平面,使材料参数沿2轴方向按任意函数形式连续变化,利用该模型并借助复变函数方法,研究了各向异性功能梯度材料的Ⅰ型裂纹平面断裂问题．首次推出了材料参数沿梯度方向按任意函数连续变化的各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹尖端的应力场、位移场和梯度应力强度因子的理论计算公式．结果显示裂纹尖端应力场同样具有r反平方根的奇异性,因此可以运用广泛应用于均匀材料中的断裂力学方法来研究各向异性功能梯度材料问题．     

基于MSR300雷达监测的凹山采场降雨条件下的边坡变形及滑坡

降雨是诱发滑坡的主要因素之一,尤其在暴雨条件下,更易激发滑坡.随着南帮边坡开采高陡化,滑坡发生频繁.为研究降雨条件下南山矿凹山采场南帮边坡稳定性特征,采用MSR300型雷达对边坡进行了连续4a的实时稳定性监测,基于采集到的采场降雨数据和边坡滑移数据,分析了降雨量和降雨强度与边坡变形规律,对凹山采场滑坡各阶段进行了划分,建立了凹山采场边坡失稳模型和预警阈值.结果表明:凹山采场变形与降雨量呈正相关,服从幂函数规律;边坡变形速度曲线与降雨强度有良好的一致性,滑坡一般发生在最大降雨强度之后;滑坡阶段主要包括初始变形阶段,稳定变形阶段和加速变形阶段;报警阈值分别为:6h时序内,位移阈值为20 mm,速度阈值1.5mm·h-1;12h时序内,位移阈值为30 mm,速度阈值为2.5mm·h-1.凹山采场滑坡曲线与岩土体非稳定蠕变曲线具有较高的相似性,位移曲线出现了“阶跃”现象,速度曲线出现了“尖凸”现象,这种情况易引起滑坡事故,其中在位移曲线的“拐点”处和相应速度曲线的“凸点”处发生滑坡的可能性最大.研究成果为类似矿山边坡稳定性监测和破坏机制提供了科学依据和参考.     

Coherent manipulation of the Goos-H(a)nchen shift in four-level atomic medium

通过外加控制场调控腔中N型四能级介质的吸收-色散关系,从而调控反射光和透射光的古斯-汉欣位移.研究表明,在没有外加弱信号控制场的电磁感应透明状态,反射光和透射光的古斯-汉欣位移完全重合；当加上弱信号控制场时,反射光的古斯-汉欣位移对信号场强度、失谐量的变化比较灵敏,可以通过外加控制场使介质在弱吸收的情况下调控古斯-汉欣位移,实现大的、负向古斯-汉欣位移.     

细胞黏附斑边值问题不是反问题

细胞黏附斑边界的位移场可以借助纳米技术测量,进而由此确定黏附斑域内应力场.目前这一领域的研究者普遍将这后一步骤当作"反问题"去处理.作者将求位移边值问题的解析方法和数值方法,用于确定细胞黏附斑域内应力场,证明它是正问题,而不是反问题.并给出用复变函数方法求解,得到圆形、椭圆形和多角形单黏附斑问题的精确分析解.阐述了对于多黏附斑问题和任意形状多黏附斑问题,无论是连续或离散位移边界条件,用边界积分方程-边界元方法求解,确定细胞黏附斑域内应力场也是正问题,而不是反问题.