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山区沿河公路路基填料水力侵蚀特征试验研究

山区沿河公路路基填料水力侵蚀特征试验研究

作者：王凡超东南大学

学位级别：硕士

沿河公路的路基冲刷问题是威胁山区公路安全的主要灾害之一。山区公路工程的修建时，多选择依山傍河的形式进行展线，且路基多为半填半挖的路基形式，因此沿河公路路基长期遭受河流的冲刷淘蚀，尤其是在山洪频发的季节，因而由于冲刷所... 详细信息

沿河公路的路基冲刷问题是威胁山区公路安全的主要灾害之一。山区公路工程的修建时，多选择依山傍河的形式进行展线，且路基多为半填半挖的路基形式，因此沿河公路路基长期遭受河流的冲刷淘蚀，尤其是在山洪频发的季节，因而由于冲刷所造成的沿河路基损坏的灾害经常出现。路堤岸坡岩土填筑材料的冲刷性能对抗冲刷研究至关重要，其中冲刷速率和起动切应力是描述岩土材料抗冲刷性能的两大主要参数。　　论文依托喀喇昆仑公路（KKH）水毁灾害整治工程，通过采用物理试验、理论分析和数值仿真模拟的方法研究不同压实度和黏土含量混合土样冲刷速率、起动切应力的变化规律、影响因素和理论模型参数。选取典型路基填料，采用冲蚀函数测定仪（EFA）进行了不同压实度和不同黏土含量混合土样的冲刷试验，分析总结了当前起动切应力的确定方法，并开展了不同压实度和不同黏土含量土样的冲刷性能仿真模拟，分析了土样中黏土含量和压实度不同时混合土样中粗砂、黏土的分布形式及混合土样的冲刷破坏模式，研究了不同冲刷速率模型的适用性。研究成果可为沿河公路路基填筑材料的选取和施工控制提供依据。　　论文的主要工作和研究成果如下：　　（1）根据混合土样冲刷试验结果，不同黏土含量时混合土样中颗粒的填充形式与土样的冲刷破坏模式密切相关;结合冲刷速率曲线，确定了土样起动切应力选取方法;土样黏土含量由25%增加到100%时，土样起动切应力由2.4Pa增加到21.3Pa;土样压实度由90%增加到96%时，相应土样起动切应力由7.1Pa上升到23.4Pa，其抗冲刷性能有明显提升。　　（2）混合土样中黏性土含量为25%时，土样表现无黏性冲刷特性，冲刷行为受无黏性粗砂的影响显著。黏土含量为50%时，混合土样主要以无黏性粗砂和黏土构成的微团形式发生冲刷行为，此时表现出黏性冲刷特性。随黏土含量增加，混合土样的黏性冲刷特性逐渐明显。　　（3）本研究实测混合土样的临界黏土含量范围介于25%～50%。结合土骨架理论，当土样中粗砂含量大于65%时，土的性质由粗砂的骨架决定，而当其小于该值时，黏土将粗砂相互隔离开，不能有效形成骨架，且试验结果与理论分析较为吻合，验证了试验结果的可靠性。　　（4）评价了过剪应力模型、无量纲过剪应力模型、Wilson模型和参数无量纲Wilson模型对混合土样冲刷性能的适用性。拟合结果表明，过剪应力模型、无量纲过剪应力模型预测无黏性混合土样冲刷速率的准确性高于Wilson模型和参数无量纲Wilson模型，Wilson模型和参数无量纲Wilson模型比无量纲过剪应力模型更适合预测黏性混合土样的冲刷速率。　　（5）通过计算颗粒流体力学软件模拟填料冲刷过程，验证了WenYu-Ergun混合曳力模型的适用性，分析了土样冲刷过程中土样颗粒的运动特征，在冲刷水流下，土样表现为多起点、渐进向心式的破坏模式;采用残余粘聚力作为衡量土样冲刷性能的指标。黏土含量由25%增加到100%时，相应土样的残余粘聚力由18.5kPa增加到82.3kPa，提升了3.5倍;土样压实度由90%增加到96%时，相应土样的残余粘聚力由6.5kPa增加到55.8kPa，提升了7.6倍。

关键词：公路路基岩土填筑材料抗冲刷性能起动切应力

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面向图像复原的超分辨率算法研究

面向图像复原的超分辨率算法研究

作者：王凡超中国矿业大学

学位级别：硕士

图像超分辨率旨在将低分辨率图像通过技术手段复原出对应的高分辨率图像,是图像复原领域中重要的研究方向,在视频监控、医学成像、卫星遥感等诸多领域都有着重要的研究意义。现实中,由于硬件设备有限、环境干扰等因素,我们采集到的图像... 详细信息

图像超分辨率旨在将低分辨率图像通过技术手段复原出对应的高分辨率图像,是图像复原领域中重要的研究方向,在视频监控、医学成像、卫星遥感等诸多领域都有着重要的研究意义。现实中,由于硬件设备有限、环境干扰等因素,我们采集到的图像往往质量不高,这对不同领域的工作都会造成一定的困扰,甚至是安全隐患。随着深度学习的发展,图像超分辨率技术得到飞速发展。基于深度学习的图像超分辨率方法对不同层的图像信息使用率不足、高频信息丢失严重,导致复原出来的图像不能达到主观视觉的要求。针对上述问题,本文以广泛激活的深度残差网络为基础,对图像超分辨率复原中存在的问题进行研究,具体内容如下:（1）针对现有图像超分辨率模型对不同层的图像特征使用率不高的问题,研究一种新的融合感知损失的广泛激活深度残差网络的图像超分辨率算法。首先,用权重归一化代替批量归一化,提高模型的学习率和训练、测试准确率;其次,使用全局跳跃连接,避免梯度消失的问题,同时有助于梯度的反向传播,加快训练过程;最后,融合感知损失、对抗损失、像素损失,对整体损失函数进行优化,使用预训练的VGG16模型提取激活前的特征得到感知损失,避免使用激活后的稀疏特征导致的性能不良等问题。本文通过实验从主观视觉与客观评价指标两方面验证了研究方法的有效性。（2）针对现有图像超分辨率模型复原图像的高频细节信息丢失过多和纹理边缘细节模糊的问题,研究一种新的基于离散小波变换的广泛激活深度残差网络的图像超分辨率算法。首先,对低分辨率图像进行二维离散小波变换得到四个不同方向的分量及小波系数;其次,四个分量分别送入网络中学习,其中低频分量不需要额外进行训练;最后,不同分量的残差图像经过逆离散小波变换复原出完整超分辨率图像。本文通过实验从主观视觉与客观评价指标两方面验证研究方法的性能。（3）上述两种算法都使用了数据增广策略即Cut Blur,对训练和测试数据进行增广,针对同一图像的不同细节信息进行学习,从而提高网络性能,获得更为优质的图像复原效果。该论文有图55幅,表5个,参考文献94篇。

关键词：深度学习图像超分辨率残差网络数据增广小波变换损失函数

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耐压液舱精细化分析与骨材变刚度设计

舰船科学技术 2023年第14期45卷 13-20页

作者：汤德文王凡超郑凯陈碧昊中国船舶及海洋工程研究院上海200011

在有限元计算中,由于网格量的限制往往无法得到应力梯度较大位置的应力精确值,为解决此问题,基于外置式耐压液舱,采用子模型方法来提高计算精度,对规范与有限元结果差异较大的特征应力进行精细化分析,给出合理解释。基于子模型方法对纵... 详细信息

在有限元计算中,由于网格量的限制往往无法得到应力梯度较大位置的应力精确值,为解决此问题,基于外置式耐压液舱,采用子模型方法来提高计算精度,对规范与有限元结果差异较大的特征应力进行精细化分析,给出合理解释。基于子模型方法对纵骨进行变刚度设计,对纵骨自由翼缘上的总应力进行讨论。结果表明,纵骨变刚度设计效果明显,横舱壁根部纵骨自由翼缘上的总应力降低了26.43%,实肋板根部纵骨自由翼缘上的总应力降低了32.55%,变刚度设计是重量成本较低的降低纵骨自由翼缘总应力的可选方案。

关键词：应力梯度子模型方法精细化分析变刚度设计

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大型薄膜型LNG船结构疲劳强度分析

大型薄膜型LNG船结构疲劳强度分析

作者：王凡超哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

疲劳破坏是船舶结构的一种主要破坏形式,大型船舶的疲劳问题尤其需要特别关注。本文结合我国自主研发的22万方大型LNG船,对大型LNG船的疲劳强度评估方法进行研究,主要内容如下：1)研究了大型薄膜型LNG船的结构特点及其结构设计的关键技... 详细信息

疲劳破坏是船舶结构的一种主要破坏形式,大型船舶的疲劳问题尤其需要特别关注。本文结合我国自主研发的22万方大型LNG船,对大型LNG船的疲劳强度评估方法进行研究,主要内容如下：1)研究了大型薄膜型LNG船的结构特点及其结构设计的关键技术。2)结合ABS关于LNG船的设计分析规范研究了动力载荷法和疲劳谱分析法的计算流程并对大型LNG船进行完整的结构强度和疲劳强度分析,针对强度不满足区域提出了优化加强设计方案。结果表明动力载荷法能够比较精确的模拟船舶的实际载荷,该船疲劳强度满足规范要求,在首尾结构中断处存在较大应力集中,需要特别关注。3)鉴于LNG船的装载超低温液化天然气,本文基于热力学理论及弹性力学理论对LNG船货舱区域进行了温度场预报和热应力分析,探讨了热应力对结构疲劳寿命的影响。研究表明,舱室温度沿船长分布均匀,尽管舱段中部的下折角处温度应力对合成应力存在比较明显的影响,但是并未影响到平均应力修正因子,因此未对疲劳寿命产生影响。

关键词： LNG船疲劳强度动力载荷法谱分析法热应力

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半无限开敞水域船舶水动力系数问题研究

船舶工程 2014年第1期36卷 21-23,86页

作者：王凡超陈忱严传续中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结... 详细信息

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结果的精确度。并通过改变浮体与壁面之间的距离,计算壁面对三维浮体的影响,并对计算结果进行分析。

关键词：水动力系数半无限开敞水域三维浮体靠泊边界元法格林函数 FORTRAN

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舷台悬臂结构挠度等效计算方法

舰船科学技术 2023年第15期45卷 6-10页

作者：彭营豪王禹陈思远万文超王凡超中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对船舶舷台复杂悬臂结构的挠度理论求解问题,提出一种较为安全的等效计算方法。首先利用船级社规范,将船舶舷台结构简化为悬臂梁模型,并提出变截面悬臂梁到等截面悬臂梁模型的等效方法。针对悬臂梁模型的剖面型式,开展等效计算方法的... 详细信息

针对船舶舷台复杂悬臂结构的挠度理论求解问题,提出一种较为安全的等效计算方法。首先利用船级社规范,将船舶舷台结构简化为悬臂梁模型,并提出变截面悬臂梁到等截面悬臂梁模型的等效方法。针对悬臂梁模型的剖面型式,开展等效计算方法的安全性研究。最后,分别采用有限元方法和等效计算方法,对某船舶舷台结构的端部挠度进行计算分析。研究表明,该等效计算方法能够安全、快速地对舷台端部挠度进行求解,可为船舶舷台结构的工程轻量化设计提供参考。

关键词：船舶舷台变截面梁等效计算结构轻量化

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基于折衷规划法的多工况结构拓扑优化设计

船舶 2022年第3期33卷 67-76页

作者：叶增沈王凡超郑凯吴剑国浙江工业大学土木工程学院杭州310023 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

拓扑优化方法能够在保证设计规范要求的前提下,寻求结构传递载荷的最佳路径以及承受载荷的最佳形式。折衷规划法是结构拓扑优化设计时常用的多工况化一的方法,但在进行拓扑优化设计时,设计者需要进行不同体积分数约束下的拓扑优化试算,... 详细信息

拓扑优化方法能够在保证设计规范要求的前提下,寻求结构传递载荷的最佳路径以及承受载荷的最佳形式。折衷规划法是结构拓扑优化设计时常用的多工况化一的方法,但在进行拓扑优化设计时,设计者需要进行不同体积分数约束下的拓扑优化试算,这往往会耗费更多的时间。为了节约时间成本,该文提出一种改进折衷规划法,基于HyperMesh软件进行了二次开发,并对海洋工程结构中某悬挑平台纵向框架进行了多工况拓扑优化设计。基于最终拓扑优化构型,从结构设计角度给出清晰的纵向框架构型。

关键词：拓扑优化改进折衷规划法多工况二次开发纵向框架

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三体船运动与波浪载荷的伪共振问题研究

哈尔滨工程大学学报 2019年第6期40卷 1051-1057页

作者：邹健王凡超李辉邓宝利任慧龙胡学聪哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所上海200011

运用无航速三维线性势流理论计算三体船运动与波浪载荷时,在一些离散的频率上出现了伪共振问题。本文研究了伪共振在不同工况及不同片体布置位置下的变化特点;片体干扰下三体船辐射波浪传播特点;采用拓展的边界积分方程方法来处理伪共... 详细信息

运用无航速三维线性势流理论计算三体船运动与波浪载荷时,在一些离散的频率上出现了伪共振问题。本文研究了伪共振在不同工况及不同片体布置位置下的变化特点;片体干扰下三体船辐射波浪传播特点;采用拓展的边界积分方程方法来处理伪共振问题。通过与实验结果对比表明,改进后的方法能够有效的处理伪共振问题,可以很方便的运用到工程计算中。

关键词：三体船运动波浪载荷主船体片体伪共振辐射波边界积分方程粘性阻尼

基于流固耦合法的巡逻船首部结构耐撞性能研究

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舰船科学技术 2020年第3期42卷 12-16页

作者：罗凯王凡超何秦中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

目前船舶碰撞研究普遍采用忽略水对船体影响的附连水质量法,本文将水介质对船舶的影响考虑进去,建立船—水—船相互作用的流固耦合算法。并以600吨级巡逻船为研究对象,建立撞击船与被撞船整船模型以及适当大小的水域,解决了撞击船—流... 详细信息

目前船舶碰撞研究普遍采用忽略水对船体影响的附连水质量法,本文将水介质对船舶的影响考虑进去,建立船—水—船相互作用的流固耦合算法。并以600吨级巡逻船为研究对象,建立撞击船与被撞船整船模型以及适当大小的水域,解决了撞击船—流场—被撞船之间的耦合问题。在数值仿真计算过程中,将内部动力学及外部动力学同步分析,获得了不同工况下被撞船的运动状态以及损伤变形、碰撞速度和碰撞力等动态结构响应。所获结果可为巡逻船在不可避免地发生碰撞时提供操船建议,对于提高巡逻船的战斗力具有重要的意义。

关键词：流固耦合损伤变形速度碰撞力