基于形变模型和有限元的3D表面重建

提出了一种利用弹性形变模型重建3D表面的方法，该形变模型在模拟的外力作用下朝着从图像数据抽取的物体表面变形，内力维持模型的光滑性．利用动力学原理和有限元导出了表面重建的动态有限元方程．实验结果表明该方法的有效性．     

基于模糊形变模型的3D表面自适应重建

结合模糊技术、形变模型和ＡＣＤ方法提出了基于模糊形变模型的３Ｄ表面自适应重建方法。在模糊分割的基础上，引入了模型的模糊外力，在该模糊外力作用下模型能逼近任意复杂的物体表面；利用ＡＣＤ方法使模型自适应地改变其拓扑结构；为了提高表面重建的速度和鲁棒性，提出多尺度重建算法。实验结果表明该方法的有效性。     

钢—混凝土连续组合梁非线性有限元分析

建立了钢—混凝土连续组合梁非线性有限元模型．该模型可以考虑材料非线性界面相对滑移对钢—混凝土连续组合梁受力性能的影响．利用该模型，对四根钢—混凝土连续组合梁的界面滑移和挠度进行了仿真计算，将计算结果和实测结果进行了比较，验证了该模型的有效性．对单个栓钉的受力全过程进行了分析，表明按照弹性方法设计的栓钉在加载后期进入塑性阶段变形增加，是试件加载后期滑移迅速增长的原因．     

利用三维网络模型的头部运动估计

头部三维运动跟踪是人机交互，虚拟现实及模型基编码等领域研究的重要内容，文中提出了一种借助合成模型估计头部三维运动的算法，首先由正交图像建立输入脸部模型，将其变换为初始图像人脸的姿态和大小；之后选取图像中3个特征点和对应的模型点，利用块匹配确定图像中3个特征点的运动，由2D到3D的对齐算法，求出模型的三维运动参数，最后由运动后合成模型与图像的小范围相关检测，进一步确定最后的模型运动参数，实验表明该算法建模设备要求简单，速度较快，结果较为准确。     

基于Delaunay三角网数字地面模型的路线三维建模方法

研究了一种建立路线三维模型的方法。利用Delaunay三角网构建地表面模型，利用孔斯曲面片构建设计表面模型，为解决上述两上模型的拼合计算问题，提出了先计算拼合交线，将交线入网，删除交线范围内三角形的“三角网裁剪算法”，并对该算法做了详细阐述。经实践验证，该方法具有编程简单、建模快速准确的特点。     

基于3D卷积神经网络的高铁轨道质量指数预测方法

轨道质量指数（TQI，Track Quality Index）是反映高铁整体线路质量状态的重要指标，分析TQI数据的变化规律能够对高铁线路养护维修提供重要指导和参考依据。为提高TQI数据预测的准确性，提出了一种多项特征数据的3D卷积神经网络模型，分析了TQI数据特征，抽取时间、空间、检测项数据并形成三维特征数据集，基于3D卷积神经网络算法，构建8层TQI预测模型，并从初始化参数、学习速率、激活函数、损失函数、Dropout方法等角度对模型进行优化，并利用某高铁线检测数据进行试验验证。结果表明，3D卷积神经网络模型可较好的预测高铁线路状态变化趋势，且对比于BP神经网络和2D卷积神经网络方法，平均绝对误差分别降低了41.48%、26.32%，均方差分别降低了65.42%、39.93%，证明了该方法的准确性与有效性，对于预测TQI与制定高铁线路养护维修计划具有实用价值。     

3D打印制动盘的制动温度场仿真及试验验证

采用金属3D打印技术制造了悬挂式单轨车辆的2∶1比例制动盘。为了验证该制动盘的实际使用可靠性,采用Ansys软件建立了相应的有限元模型,并且进行了紧急制动过程下的仿真,得出了相应过程中的制动盘温度场分布。为确认仿真结果的可靠性,采用试验装置对3D打印制动盘和传统铸造制动盘进行对比试验验证,测量制动盘温度分布。试验结果证明,3D打印制动盘能满足制动性能要求,可代替传统生产的制动盘。     

真实三维环境重建及其在可视化规划设计与信息管理中的应用

介绍了真实三维环境重建和可视化表示的关键技术 ,综述了此项技术在城市规划、工程设计和三维可视化地理信息系统中的应用与展望。     

钢轨接头强度的有限元分析

提出钢轨接头强度计算的有限元方法．该方法采用的计算模型将钢轨接头看作半无限长连续弹性点支承梁用弹性铰连接的结构．给出了钢轨接头强度计算的方法和算例．此外，根据算例还给出了柔度系数及轨道参数对钢轨接头强度的影响．     

Hypermesh与ANSYS在构架有限元计算中的应用

介绍了利用Hypermesh和ANSYS进行构架有限元仿真的方法。利用Hypermesh建立了某机车转向架构架的有限元模型,参照TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》,对该构架进行了工况定义和载荷计算,主要包括超常载荷工况和主要运营载荷工况。利用ANSYS进行有限元计算和结果后处理,绘制了构架疲劳强度的Goodman图,完成了对该构架静强度和疲劳强度的评估。结果表明,该构架的静强度和疲劳强度均满足要求。该方法表明,利用Hypermesh与ANSYS进行结构强度仿真分析,简单、高效,适合广泛采用。     

基于NURBS的轨道板点云外形尺寸检测研究

CRTSⅢ型轨道板铺装前必须进行逐板检测。因此,如何有效提高轨道板的检测效率及检测精度成为一个亟待解决的问题。三维激光扫描技术作为一项新兴技术,为空间信息的获取提供一种全新的技术手段。以三维扫描仪获取的CRTSⅢ型轨道板承轨台点云数据作为研究对象,在点云预处理的基础上采用NURBS曲面拟合建模,并利用模型建立特征,据此提取承轨台相关核心检测指标。实验结果表明,NURBS模型视觉效果较好且重构精度较高,各检测指标最大偏差均未超过允许值,检测结果具有较高的可靠性,该方法实现了轨道板模型参数的可视化和信息化表达。     

三维重建技术在铁路BIM运维管理中的应用研究

铁路运维管理的水平高低直接影响运输调度、安全生产、日常管理工作的效率和质量。针对当前运维管理中越来越多的利用BIM技术构建的运维管理平台,提出了基于三维重建技术维护日常运维BIM模型创建及更新的应用方案,将三维重建技术和BIM技术结合应用到运维管理的信息化系统中;通过对比不同的成像技术,提出了应用StructureSensor三维扫描设备配合三维重建技术更新BIM运维模型的方法,以提高运维管理工作的效率和质量。     

基于BIM的三维地形自动修正和拟合方法

在铁路工程BIM设计中,利用测绘资料生成的三维地形面是BIM设计的基准数据。现有铁路BIM设计软件一般利用已知特征点、线直接生成三角网,由该方法生成的面存在无法反映实际特征以及三角面之间过渡突兀等问题。针对此方法的不足,提出一种基于高斯过程回归模型的三维地形面拟合及修正方法,即利用少量特征点、线拟合三维地形面,也可以在顾及原始曲面三维特征的前提下,利用少量高精度特征点、线进行纠正,得到更高精度的地形面。该方法已应用于京张高铁BIM设计中,为路基、桥梁、隧道、建筑以及站后各专业提供了准确的地形基准,具备良好的实际应用价值。     

二维和三维弓网耦合动力学模型适用性分析

针对二维和三维弓网耦合动力学模型,根据接触网模态、接触压力、接触线抬升位移、弓头振动加速度及其频谱特性,分析了两种模型在弓网耦合动力学仿真中的区别;采用三维弓网模型分析了接触网在横风作用时,接触线风振位移对弓网接触压力的影响。计算结果表明二维和三维弓网模型获得的仿真结果基本一致,弓网横向相对运动对其垂向动力学行为影响较小;三维模型适用于横风条件下的弓网动力学仿真,横风载荷对弓网接触压力具有显著影响,导致弓网受流质量变差。     

三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用

地铁隧道土建施工完成后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描技术与常规测量方法相比具有非接触式测量、可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的技术手段。介绍三维激光扫描技术的基本原理和在地铁隧道断面测量中的方法,并结合南宁地铁1号线隧道断面测量工程实例,对三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中应用的可行性进行探讨。断面测量成果不仅为线路进行调线调坡提供依据,而且还可以为后续的隧道模型构建、隧道变形分析以及铺轨和设备安装等工作提供相关应用和支持。     

车桥系统空间非平稳随机分析

采用虚拟激励法将轨道高低、方向和左右轨高差不平顺转化为一系列简谐荷载,将非平稳振动分析转化为确定性的时间历程分析,进行三维车桥系统空间非平稳随机分析。采用分离迭代法求解车桥系统运动方程,运用三倍差原理确定系统响应的最大和最小值,讨论系统响应的功率谱密度。研究表明:车体振动、桥梁跨中横向响应和轮对受到的横向轮轨力的随机性较大,轨道不平顺是其主要影响因素,桥梁跨中垂向响应及轮对受到的垂向轮轨力主要由确定性荷载引起。     

地下通道大跨度接口梁受力分析

地下通道接口梁在跨度很大时,处于弯、剪、扭复合受力状态。接口梁的跨度大,且荷载大,板墙的厚度也相应较大,其实际受力情况复杂。建立了更接近真实受力状态的三维模型来计算接口梁的弯矩、剪力及扭矩。由该模型计算所得的弯、剪、扭分布规律,与采用常规简化计算得到的值差异较大,计算截面位置的内力值同样大幅小于常规简化计算的内力值。     

地铁施工对既有桥梁桩基的影响研究

基于桩基与土体之间相互作用的分析可知,土体变形传递到既有桩基必然会引起桩基内力和位移的改变。以北京地铁7号线双线隧道近距离穿越双井桥工程为例,采用FLAC3D三维数值模拟分析地铁双线隧道在开挖和支护过程中,邻近桩基内力与变形的变化规律,仿真结果分析表明桩基竖向沉降沿桩身变化不大,水平变形在隧道轴线位置达到最大;桩基轴力有明显的负摩阻增大区段,横向和纵向弯矩呈现S形变化规律;在隧道穿越桩基的过程中,桩基负摩阻力急剧增长会造成桩基承载力降低,施工中应采取适当的加固措施。     

基于Revit平台的墙体模型自动生成算法

分析了施工图图元组成,通过过滤图层以及图元类型提取墙线图元信息;重点对重叠弧线进行分类并提出处理重叠线的方法;对表示弧形墙体的同心弧线进行分类,提出获取弧形墙中心线以及墙体厚度的方法。基于Revit平台,利用C#语言进行程序开发,实现墙体的自动生成,验证了算法的可行性,提高了墙体模型的建模效率及准确性,实现了墙体模型的三维重建。     

断层错动及地震作用下隧道力学特性研究

依托国外某穿越走滑断层的高速铁路隧道,利用FLAC~(3D)建立三维有限元模型,通过在断层两侧施加强制位移,研究在走滑断层错动作用下的隧道衬砌力学特性,并基于此对隧道在地震波作用下的动力响应规律进行动力分析,最终得到依托隧道的抗错动及抗震加固长度。结果表明,在走滑断层错动作用及地震动作用下,衬砌内力及应力在断层破碎带与上下盘交界面处达到峰值,并随着监测断面沿轴线方向远离断层时逐渐趋于稳定。随着断层错动量的增加,衬砌内力与应力逐渐增加;随着输入地震波方向与隧道轴线夹角的增加,衬砌内力与应力逐渐减小。最终得出,断层错动0.1 m时,断层两侧隧道加固长度为3.7D(D为隧道内径);断层错动0.25 m时,隧道加固长度为4.5D;断层错动0.5 m时,隧道加固长度为5.2D。