数字图像相关曲面拟合法相关系数修正算法的实验研究

为了提高数字图像相关曲面拟合法亚像素定位精度,经研究发现,在实际应用中,曲面拟合法在亚像素位移为0.5像素左右时会发生较大的波动,与实际亚像素位移发生一定偏离,导致此位置位移的不连续。本文通过分析曲面拟合法亚像素位移偏离真实位移的原因,给出了具体修正方法,用模拟平移实验讨论了修正系数k和子区大小对修正结果的影响,用三点弯曲实验验证了修正方法在复杂变形情况下的有效性,提高了曲面拟合法在实际应用中的测量精度。     

一种考虑旋转位移分量的数字图像相关法及其精度分析

提出了一种新的考虑旋转位移分量的数字图像相关法[CD2]旋转相关匹配法,其特点是先对图像子区进行预旋转,再进行相关匹配、相关系数、整像素和亚像素位移的计算。在物体产生旋转位移分量时,该方法可有效提高变形前后图像子区间的相关系数和位移计算精度。通过斜拉伸、剪切和悬臂梁弯曲实验,对旋转相关匹配法和直接相关匹配法进行了对比研究,并用灰度梯度法计算旋转后新图像子区和变形后图像子区间的亚像素位移。结果表明,在旋转位移分量小于10°的情况下,相比于直接相关匹配法,旋转相关匹配法可以得到更高的相关系数;在用灰度梯度法计算亚像素位移条件下,位移精度与试件位移不产生旋转时的直接相关匹配相当。     

超声散斑多谱值相关法测量技术

超声散斑相关法能对物体的变形进行非接触式测量,但在相关运算时,由于相关系数是一个多峰函数,在搜索相关系数最大值时经常会将次峰误判为主峰,从而造成很大的测量误差。本文提出的超声散斑多谱值相关法,对位移前和位移后的散斑场中各散斑信号进行离散谱分析时,取多个振幅谱值分别组成数据矩阵并各自进行相关运算,比较运算得到的各个位移值来确定真实位移,它能避免因相关系数主峰误判所引起的误差。本文应用超声散斑多谱值相关法对水下物体的位移进行了实测,实验结果表明该方法不仅能有效地避免相关系数主峰的误判,而且提高了位移测量精度。     

互相关DPIV亚像素匹配方法研究

使用传统互相关法对DPIV粒子图像进行粗匹配,取得整像素匹配结果,在此基础上开展亚像素定位方法研究.将最小二乘匹配法应用到DPIV技术中,获得比经典的高斯曲面、二次多项式拟合法更高的估算精度,弱化算法对粗匹配相关测度的依赖性.通过控制初始位置和匹配精度降低最小二乘算法的时间开销.标准图像仿真实验以及在氧化沟模型实验中的成功应用,验证了最小二乘匹配法在DPIV技术中的有效性和可靠性.     

巨型型钢混凝土柱双向偏心受压校核分析方法

利用ETABS截面设计器对某超高层建筑巨型型钢混凝土柱截面进行了双向偏心受压校核分析.首先由ETABS截面设计器得到构件截面相关曲线数据,通过编制的拟合及绘图程序采用空间相关曲面法对构件进行校核分析,针对空间相关曲面法的不足进一步提出了等效平面相关曲线法加以改进.等效平面相关曲线法基于映射原理将空间相关曲面转换成等效平面相关曲线,同时将空间内力点转换成等效内力点,方法直观简便,可在一个图形中给出各工况的校核结果,并且能定量地给出构件受力的安全程度.最后,以一个巨型型钢混凝土柱截面为例给出了等效平面相关曲线法的校核结果,对比了考虑型钢作用及不考虑型钢作用两种情况对巨型柱受力性能的影响.文中提出的方法可为类似工程和建筑结构设计软件的开发提供借鉴.     

关于毕托管标定的数据处理问题

毕托管标定是实验流体力学教学中最基本的实验之一，在以往的教学中大多用经典的最小二乘法把实验数据拟合成过坐标原点的直线。本文讨论了用一般最小二乘法拟合直线方程的方法，并得出下列结论：（１）用经典最小二乘法带来的误差随数据相关系数减小而增大；（２）一般情况下，应该用不过坐标原点的直线方程拟合实验数据。     

超声散斑数字相关法应用于体面内转动测量的研究

在激光数字散斑相关法测量理论的基础上,阐述了超声散斑相关法测量的基本原理,并建立了相应的超声散斑数字相关实验分析系统。在实验分析时,首先应用模拟测量的方法对刚体面内转动对散斑场相关性的影响进行了分析;然后应用实验测量的方法再对此进行了分析;最后对刚体未知面内转角进行了实测。实验结果表明,刚体面内转动可测量的最大转角为9°,当转动角度为10°时,误差大于9%。实验中分别应用了爬山搜索法和相关系数拟合法来分别搜索整像素的位移和亚像素的位移。     

超声散斑数字相关法应用于刚体面内转动测量的研究

在激光数字散斑相关法测量理论的基础上,阐述了超声散斑相关法测量的基本原理,并建立了相应的超声散斑数字相关实验分析系统。在实验分析时,首先应用模拟测量的方法对刚体面内转动对散斑场相关性的影响进行了分析;然后应用实验测量的方法再对此进行了分析;最后对刚体未知面内转角进行了实测。实验结果表明,刚体面内转动可测量的最大转角为9°,当转动角度为10°时,误差大于9%。实验中分别应用了爬山搜索法和相关系数拟合法来分别搜索整像素的位移和亚像素的位移。     

前沿推进曲面四边形网格生成算法

将一类前沿推进三角形曲面网格生成算法拓展到曲面四边形网格生成。新算法逐个单元推进前沿,避免了铺路法（Paving）逐排推进方式的鲁棒性问题,针对四边形算法在理想点计算、候选点列表构建和新单元生成等环节存在的特殊技术问题给出了系统的解决方案。数值实验表明,本文算法能针对复杂的组合参数曲面自动生成全四边形网格,网格质量优于...     

关于数字图像相关中曲面拟合法的几点讨论

曲面拟合法求解亚像素位移是数字图像相关亚像素位移定位中的一种重要方法,它具有抗噪声能力较强、精度高、计算效率高等优点,在实际应用中多被采用.本文就该算法中影响亚像素位移定位精度的各要素进行了详细讨论,并用计算机生成的模拟散斑图和金属试件的刚体平移实验进行了验证,结果表明,整像素搜索时选取不同的计算窗口对计算结果的影响最大,而文中所列的几种相关函数的选取对计算结果的影响则可以忽略.     

一种基于有限元网格的车身CAD曲面数据修复方法

针对车身CAD中非同构数据格式间的转换使自由形体的近似值发生变化而导致曲面片之间产生缝隙或网格叠加的情况，提出了一种基于有限元网格、应用于车身CAD曲面网格数据自动修复的方法。该方法还能够在一定程度上局部修复原来划分有缺陷的网格，从而降低对车身CAD模型有限元网格划分的质量要求，并通过工业复杂成形件的实际处理结果验证了该方法的有效性。     

Model of film coating with weakly curved surface

We use the perturbation method to construct a solution of the plane problem of elasticity for a film-foundation composite where the film surface is weakly curved. In the case where the film surface has a periodic shape, the problem solution in each approximation is represented in terms of Fourier series with coefficients expressed in terms of quadrature. In the first approximation, we obtain the stresses on the film surface and on the interphase surface in terms of the surface curvature, the film average thickness, and the film-to-foundation Young’s modulus ratio.     

二维高亚音速Laval喷管流场的有限元计算

本文使用了八节点曲四边形等参元，通过变分有限元法，对二维高亚音速Ｌａｖａｌ喷管位势流场进行了计算，结果是满意的，并和一维结果进行了对比。文中还使用了有限元法特有的局部线化理论，取单元中心点密度去处理迭代过程中单元系数阵的计算，其结果与通常的有限元法计算相一致，但计算时间却大大减少了。     

径,混流式前向三元叶轮成型设计研究

本文提供了一个径、混流式前向三元叶轮成型设计的计算方法和计算机程序(逆命题).着重讨论了前向三元叶轮成型设计与计算中的若干问题(包括前向叶轮的加载特点、流线导数和曲率及子午弧长的计算、流线插值、初场的给定、松驰因子的选取及子午流道形状的数值设计.最后给出了一个应用本文方法和程序设计出的实例.     

用光力学和有限元法确定钢壳的动态响应

本文提出了壳体在冲击载荷作用下三维位移分布的光力学方法的实验解和有限元数值解。采用一种新型的电磁脉冲加载装置,实现了对试件施加重复性很好的冲击载荷,利用测得的力一时间关系曲线作为外力边界条件,用逐步积分法对壳体在冲击载荷下的动态响应作了分析。光力学方法的实验解和有限元数值解吻合较好。     

Design of a curved surface constant force mechanism

A new curved surface constant force mechanism which mainly consists of a roller and a curved surface has been proposed. The magnitude and the direction of normal force caused by squeezing between the roller and the curved surface satisfy a certain relationship, thus the decomposed force of the normal force keeps constant in a certain direction all the times. According to the envelope theorem, the trajectory of the roller center and the profile of the curved surface are obtained by ignoring friction. Then, the influence of the friction is discussed in detail. In addition, the simulation is performed to verify the theoretical calculation. The simulation results show that the output force is relatively constant and the friction has little effect on the output force.     

Evaluation of fractal dimension of soft terrain surface

By using a laser profiler, the roughness of sowed and plowed surfaces was obtained. Through evaluation of the precision of fractal dimensions based on the Weierstrass–Mandelbort (W–M) function, we found the rescaled (R/S) analysis method and the structure spectral method were not suitable for the calculation of the fractal dimension on a soft terrain surface. Therefore, the fractal dimension, non-scale range and correlation coefficient for each kind of terrain were analyzed using the following fractal computational methods – (i) variate-difference method, (ii) power spectral density method, and (iii) root mean square method. The results showed that: fractal dimension of plowed terrain was large with small fluctuations, while its internal structure was complex. The power spectral density method was not robust enough to compute the fractal dimension of a soft terrain surface. The fractal dimension computed using the root mean square method was found to be more accurate for the soft terrain surface. Moreover, the correlation coefficient of linear regression when using the root mean square method was good and the range of non-scale variation was small.     

大雷诺数线性剪切流绕圆柱的分离流动

本文采用离散涡方法计算了大雷诺数下线性剪切流绕圆柱的分离流动,计算结果给出阻力系数、横向力系数、边界层分离点、斯特罗哈数及尾流中旋涡的分布图案,计算数据与已有的实验数据相吻合。