货运索道支架位置自动搜索方法

针对货运索道支架位置自动搜索方法缺失的问题，提出了凸包点遍历法、地形自适应法和干涉点搜索法等3种索道支架位置自动搜索方法，均能够实现二维地形剖面上的索道支架位置自动搜索. 其中:凸包点遍历法在地形凸包点建立支架，通过冗余支架筛除获得支架位置；地形自适应法通过判断索道承载索曲线在下降过程中与地形的干涉条件确定支架位置；干涉点搜索法采用在承载索曲线与地形的最大干涉位置添加中间支架的方法实现支架位置搜索. 3种方法的支架位置搜索成功率差别不大，分别为9.12%、8.38%和8.26%，但干涉点搜索法的计算速度分别是凸包点遍历法和地形自适应法的5.8倍和3.5倍. 因此，在实际工程应用中，建议使用速度最快的干涉点搜索法进行输电线路货运索道支架位置自动搜索.      

凸包非光滑表面高速列车气动阻力及噪声研究

为减少高速列车在运行中的气动阻力及噪声,提高列车运行效率、节约能耗,提升旅客乘坐舒适度,提出凸包非光滑表面减阻技术应用于高速列车领域。以CRH3型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设凸包来控制湍流特性,以达到减阻、降噪效果。首先,利用PRO/Engineer建立非光滑表面CRH3高速列车简化模型,采用ICEM CFD软件对模型划分非结构网格;其次,应用Fluent流体仿真软件基于标准模型对稳态运行速度为300 km/h时的列车进行仿真计算空气阻力;最后,利用宽频带噪声模拟气动性能良好的列车外表面噪声。结果显示:将间距为460 mm、半径为40 mm、高度为10 mm的凸包阵列结构布设在前挡风玻璃周围对减小气动阻力有积极作用,阻力值为3 715 N,减阻率为1.77%,而此参数凸包非光滑对列车裙板上缘有普遍降噪效果,最大降噪率为1.72%,而对车鼻处及车顶部则会增加噪声。研究表明,通过在头车加设凸包可以改变边界层湍流特性达到减小列车气动阻力及降低部分位置气动噪声的效果。     

碰撞检测中计算两凸多面体间最短距离的算法研究

提出了一种计算两凸多面体问最短距离的算法．该算法用物体三维空间顶点坐标的凸包表示凸多面体，采用非线性规划方法来计算两凸多面体同最短距离，并通过最短距离来判断两凸多面体是否发生碰撞．实例证明这种方法的有效性．     

基于X射线断层扫描的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法

为建立钢轨滚动接触疲劳裂纹真实形状数学模型,采用X射线断层扫描技术,获得了钢轨轨距角-轨肩处的滚动接触疲劳裂纹的真实形态点云数据,提出栅格算法确定裂纹尖端和开口的边界点、三次B样条曲线拟合裂纹尖端、裂纹面与钢轨轨面相交确定裂纹开口的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法。研究发现:栅格算法提取的裂纹边界特征点比凸包算法提取的裂纹边界特征点多,代表裂纹边界特征的凸点和凹点都识别,使得裂纹边界失真度更小;随着栅格边长减小,栅格算法提取出的裂纹边界点数量增加,减少了凸包算法的漏点问题。将提取好的裂纹尖端边界点分别用最小二乘法、Bezier曲线、三次B样条曲线等方法进行曲线拟合,发现三次B样条曲线拟合得到的裂纹尖端与真实裂纹最为接近,其数据拟合的偏差最大值和标准差均最小,由此获取了真实裂纹的尖端形状数学模型。     

基于VGG16-UNet语义分割模型的路面龟裂形态提取与量化

提出了基于VGG16-UNet语义分割模型的路面龟裂分割技术，开发了该模型提取龟裂形态的量化评价方法；通过移动拍照设备采集路面干燥、浸水与存在道路标线影响等不同条件下的龟裂图像，构建了涵盖轻度、中度、重度3种破损程度的多场景龟裂图像数据集；分析了VGG16-UNet、VGG19-UNet、PSPNet、SegNet与DeepLab v3+语义分割模型的龟裂图像分割效果与相应分割指标，明确了最优分割模型并提取了龟裂形态特征；对比了外接正矩形、最小外接矩形和凸包3种轮廓形状拟合边界方法，确定了最优拟合边界，并据此计算了龟裂面积；提出了基于轮廓边界极点坐标的龟裂块度计算方法，分析了路面龟裂面积和块度特征。研究结果表明：VGG16-UNet模型与VGG19-UNet、PSPNet、SegNet、DeepLab v3+这4种语义分割模型相比，VGG16-UNet具有数量为14 710 464的最小总参数量，模型训练速度可达每个世代训练时间为118 s,并能达到每个图像0.021 s的最高预测速度，同时在公开数据集Crack500、CrackTree与EdmCrack600中对复杂背景的裂缝分割准...     

交通事故下的交通波特性分析——以广州市机场高速公路为例

针对目前高速公路交通事故时空性质方面研究较为匮乏的现象,提出了一种交通事故时空分析下的交通波划分方法,用于从时空特性对交通事故进行微观分析.利用高速公路交通事故下的车辆时空图建立交通波分析模型,通过拥挤速度和交通事故风险函数获取交通事故的时间特性.分别对各个交通波和交通事故区域进行定义,通过图例展示交通事故的空间分解.通过交通波传播模型和速度及加速度的限制条件建立交通事故下的交通波空间模型,对处于交通波上的时空节点进行筛选以获取交通波方程.以广州市机场高速公路为例对部分事故段绘制车辆时空图,利用交通事故的时空特征对数据进行筛选确定了集结波,启动波,停止波和消散波的方程,集结波和消散波的波速及事故发生点坐标等信息.确定了拥堵区域和消散区域的位置,利用凸包算法计算其面积,同时将该方法利用在该路段其他次的交通事故区域中以得到该方法的普适性.该特性分析方法同样可以用于其他交通事件的微观分析以及特性建模中,具有很强的理论和现实意义.     

交通事故下的交通波特性分析——以广州市机场高速公路为例

针对目前高速公路交通事故时空性质方面研究较为匮乏的现象,提出了一种交通事故时空分析下的交通波划分方法,用于从时空特性对交通事故进行微观分析.利用高速公路交通事故下的车辆时空图建立交通波分析模型,通过拥挤速度和交通事故风险函数获取交通事故的时间特性.分别对各个交通波和交通事故区域进行定义,通过图例展示交通事故的空间分解.通过交通波传播模型和速度及加速度的限制条件建立交通事故下的交通波空间模型,对处于交通波上的时空节点进行筛选以获取交通波方程.以广州市机场高速公路为例对部分事故段绘制车辆时空图,利用交通事故的时空特征对数据进行筛选确定了集结波,启动波,停止波和消散波的方程,集结波和消散波的波速及事故发生点坐标等信息.确定了拥堵区域和消散区域的位置,利用凸包算法计算其面积,同时将该方法利用在该路段其他次的交通事故区域中以得到该方法的普适性.该特性分析方法同样可以用于其他交通事件的微观分析以及特性建模中,具有很强的理论和现实意义.     

基于输出调节的异构多智能体系统包围控制研究

针对异构多智能体系统包围控制问题,提出了基于输出调节理论的控制策略.利用输出调节理论设计了一种新的分布式动态状态反馈控制协议.设定领导者为输出调节中的外部系统,针对系统中部分跟随者无法获取领导者的状态信息的问题,为每一个跟随者设计了动态状态观测器,使跟随者可以利用观测器估计出领导者的状态.为了实现多领导者的包围控制,设计了一种基于输出调节的包围误差函数,最终实现在任意初始条件下,所有跟随者智能体的运动轨迹趋向于领导者运动轨迹张成的凸包中,实现了包围控制.利用图论、Lyapunov稳定性理论、矩阵理论等相关知识证明了系统的稳定性,并通过实例仿真验证了文中所给理论结果的有效性.     

粗集料棱角性数字图像分析技术研究进展调查评价

粗集料棱角性现有评价方法存在较大争议,数字图像分析技术为解决该问题提供了新的途径。较为全面地梳理总结了近年来国内外相关研究成果,包括数字图像分析技术路线、数字图像获取识别方法、粗集料棱角性评价方法,各类方法对棱角性的评价效果等。结果表明:各类数字图像分析技术主要区别在于所采用的粗集料棱角性评价方法。侵蚀膨胀法、傅利叶级数法过于复杂,普及应用较为困难;等效球体法未经过验证,可行性还不明确;颗粒周长法和分形几何法在粗集料粒径较小时评价效果较好;凸包面积差法与AIMS测试结果相关性最好;骨架端点法中需加强骨架端点与粗集料棱角性的对应关系;等效椭圆法中考虑面积权的做法较为合理。     

基于MATLAB与Word链接的船舶结构计算自动化的研究

船舶结构计算是船舶设计的一个重要环节,计算涉及内容广泛,计算量大,数据复杂。MATLAB软件具有卓越的数值计算能力,非常适合复杂的科学计算,Word在文档编辑处理方面功能是特别强大,如果能够将MATLAB的计算功能和WORD的强大文字编辑功能结合起来,实现船舶结构计算自动化,自动生成结构计算报告,势必可以大大提高工作效率、降低工作难度,本文在这方面作了研究。     

基于交通特征的空域建模方法及扇区仿真分析

空中交通是一个复杂系统,其复杂性体现在空域结构、航空器、管制员和管制设备等多个方面。本文提出一种基于空中交通特征的空域凸胞模型,它可以更准确、全面地描述空中交通情况。首先,作者基于空域复杂性量化空中交通特征,之后将复杂网络的概念应用于空中交通系统中,并采用基于加权复杂网络特征的K-Means聚类算法建立空域凸胞模型,最后,将该模型应用于北京管制区,从扇区管制的安全性和管制员工作负荷的均衡性两方面提出扇区安全概率、平均飞机数等指标,分别基于交通高峰期的数据和全天的交通数据验证扇区划分方法的优点和有效性。     

精密光学元件表面洁净度成像检测系统

为解决精密光学元件表面洁净度检测面临疵病干扰及测量精度不理想的问题,提出了基于机器视觉方法的图像检测系统,没计了适用于多种尺寸待检测元件的活动夹具和三维电控平台.利用Canny边缘检测算子分割出被检对象边缘,用凸壳的方法得到被检对象的封闭区域,采用关联向量机法,对待检测对象封闭区域的几何空间、灰度空间和变换域空间参数构成的待检测向量进行分析,识别出固体颗粒残蹦物和非同体颗粒残留物,最终得到精密光学元件表面的洁净度等级.     

A Methodology for Curve and Surface Fitting with Adaptive Fairing for Digitized Points

Introduction In the process of part or product design, re-verse engineering is a method for constructing aCAD model from the physical part that already ex-ists[1-4]. The whole process starts from digitizingthe part, i.e., the measuring of coordinates of t…     

Shape optimization of bow bulbs with minimum wave-making resistance based on Rankine source method

The hull form optimization concerns one of the most important applications of wave-making resistance theories. In recent years, scholars can determine the hull form by using the optimization method based on the computational fluid dynamics (CFD) and other mathematical techniques. In this paper, the hull form optimization method based on the Rankine source method and nonlinear programming (NLP) is discussed; in the optimization process, a hull form modification function is introduced to represent an improved hull surface and to generate a new smooth hull surface by changing its frame lines and bow stem profiles under the prescribed design constraints. Numerical example is given for a practical container hull form. Finally, shape optimization of bow bulls is shown for non-protruding and protruding bow bulls. This study presents a simplified and practical design method to the select frame lines of bow bulls.     

基于参数法的船型自动生成

在船舶初步设计阶段,探求一种快速高效率的方法来确定优良船型.船型参数法通过高水平的描述符(形状参数)生成船体曲线和曲面所想要的几何外形.程序实现几何建模系统以船体的形状参数作为输入,以水动力计算所需要的船体型值作为输出,使几何船体与水动力性能成为一种内在决定性关系.因此,船型参数法是船舶水动力性能优化的重要基础和不可缺少的组成部分.     

大型船体焊接变形控制与校正技术研究

本文分析了焊接变形产生的原因和种类,强调在船体设计、结构设计、施工工艺等方面如何控制焊接变形,总结控制船体焊接变形方法和矫正的工艺方法。     

舾装作业计划管理业务流程分析及应用研究

文章通过分析舾装作业计划管理的基本思路和业务流程,绘制出了舾装作业计划管理业务流程图,并在此基础上,利用Excel VBA程序语言、Access数据库和Excel表格,设计开发了舾装作业计划管理系统。     

船体型线多学科设计优化系统重构研究

文中分别阐述了目前应用较为普遍的MDF及IDF系统重构方法的基本原理,以46000t油船主尺度及型线的优化设计为例,采用两类不同的系统重构方法进行了优化．结果表明,IDF方法是船型多学科设计优化系统重构的理想方法．     

基于NURBS的船体曲面自适应三角网格剖分

针对面向曲面的三维船体性能计算和真实感图形显示问题,应用NURBS曲线、曲面理论,提出一种新颖的船体NURBS曲面三角形网格自动生成算法,运用四角编码方法和改进的曲面片平坦性检验方法,保证在递归分割船体NURBS曲面时,能够快速有效地分割出四边形网格,在曲面片的高度方向和边界处同时满足给定的精度要求,在此基础上,应用割角剖分算法将一个四边形网格剖分成两个或多个三角形网格。应用结果表明,应用该算法生成的三角形平面片能够较好地逼近船体曲面,避免出现网格间的裂缝,与二叉树、四叉树方法相比,四角编码方法明显节省了时间和空间,提高了算法效率。     

Geometry modeling of ship hull based on non-uniform B-spline

In order to generate the three-dimensional (3-D) hull surface accurately and smoothly, a mixed method which is made up of non-uniform B-spline together with an iterative procedure was developed. By using the iterative method the data points on each section curve are calculated and the generalized waterlines and transverse section curves are determined. Then using the non-uniform B-spline expression, the control vertex net of the hull is calculated based on the generalized waterlines and section curves. A ship with tunnel stern was taken as test case. The numerical results prove that the proposed approach for geometry modeling of 3-D ship hull surface is accurate and effective.