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我国载人航天器力学试验技术发展

航天器工程 2022年第6期31卷 94-104页

作者：向树红韩晓健刘闯北京卫星环境工程研究所北京100094

载人航天工程推动了我国航天器力学试验技术长足发展,试验技术和试验能力实现了两个跨越:第一个跨越是继承国外技术的发展形成我们自己的试验技术和能力基础,建造了以40 t双振动台、2163 m^(3)混响室为代表的大型力学环境试验设备,完成... 详细信息

载人航天工程推动了我国航天器力学试验技术长足发展,试验技术和试验能力实现了两个跨越:第一个跨越是继承国外技术的发展形成我们自己的试验技术和能力基础,建造了以40 t双振动台、2163 m^(3)混响室为代表的大型力学环境试验设备,完成了载人航天器的第一、二阶段的试验任务;第二个跨越是独立自主研发的满足载人航天器第三阶段的(空间站建造阶段)的以1400 kN振动台、4000 m^(3)混响室为代表的国际上领先的大型力学环境试验设备及试验技术,并制定了ISO国际标准,完成了截至目前为止的空间站、试验舱I的试验,为航天器的发射、运行奠定了环境验证的基础,同时试验设备能力及试验技术还可满足未来超大型航天器试验任务的需求。文章主要总结了载人系统级力学环境试验技术、试验设备和能力,主要包括振动、噪声、模态等试验。

关键词：载人航天环模技术环境工程力学试验

基于计算机视觉技术的结构表面裂缝检测方法研究

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建筑结构学报 2018年第S1期39卷 418-427页

作者：韩晓健赵志成南京工业大学土木工程学院

计算机视觉技术用于混凝土结构表面裂缝检测,具有现场检测方便、效率高、客观性强的特点,但图像数据分析是该技术的核心,其中裂缝提取与定量测量较为复杂。为提高裂缝图像处理效率和准确率,将深度学习和数字图像处理技术相结合,提出一... 详细信息

计算机视觉技术用于混凝土结构表面裂缝检测,具有现场检测方便、效率高、客观性强的特点,但图像数据分析是该技术的核心,其中裂缝提取与定量测量较为复杂。为提高裂缝图像处理效率和准确率,将深度学习和数字图像处理技术相结合,提出一种裂缝检测方法。建立基于深度卷积神经网络的裂缝识别模型,在图像上自动定位裂缝并结合图像局域阈值分割方法提取裂缝。在裂缝宽度定量测量方面,采用双边滤波算法和三段线性变换对裂缝图像进行预处理,提高了裂缝边缘识别的精确度。通过改进边缘梯度法,实现裂缝最大宽度的定位和裂缝最大宽度的自动获取。该研究为全自动识别裂缝图像及高精度测量裂缝宽度提供了一种解决方法。

关键词：裂缝识别计算机视觉深度学习数字图像处理裂缝宽度测量

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振动台试验叠层剪切型土箱的研制

岩土工程学报 2010年第1期32卷 89-97页

作者：陈国兴王志华左熹杜修力韩晓健南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 北京工业大学建筑工程学院北京100022 江苏省土木工程与防灾减灾重点实验室江苏南京210009

在总结国内外振动台试验用土箱的基础上,研制了一个15层叠层方钢管框架并辅之以双侧面钢板约束的叠层剪切型模型土箱,钢管框架层间相对运动和垂直振动方向两边界的自由运动大大削弱了土箱边界效应。平行振动方向土箱两侧安装4根立柱,立... 详细信息

在总结国内外振动台试验用土箱的基础上,研制了一个15层叠层方钢管框架并辅之以双侧面钢板约束的叠层剪切型模型土箱,钢管框架层间相对运动和垂直振动方向两边界的自由运动大大削弱了土箱边界效应。平行振动方向土箱两侧安装4根立柱,立柱上安装与土箱侧壁接触的若干轴承以限制箱内土体的转动。采用正弦波激振的扫频法测量了模型土箱的自振频率,与ABAQUS软件模拟的计算结果基本一致;采用脉冲信号激振的自由振动法,测量了土箱的阻尼比;进行了正弦波和地震波激励的自由场地振动台试验研究,测试了模型地基地表和1m深处的加速度时程,提出边界效应指数作为衡量土箱边界效应的指标并对几种土箱进行了比较。结果表明:设计的叠层剪切型土箱能较好地模拟自由场地的边界条件,比较理想地削弱了边界上地震波的反射或散射效应。

关键词：振动台试验土-结构动力相互作用土箱叠层剪切型研制

激光数字化海浪测量中多区域水面实时三维重建方法研究

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激光数字化海浪测量中多区域水面实时三维重建方法研究

作者：韩晓健天津大学

学位级别：硕士

依据项目需求,本文研究了基于单目视觉测量方法的数字化海浪测量系统中的多区域水面三维重建方法。本方法可以满足高精度、实时测量等海浪测量需求。本文在阐述了国内外关于海浪测量的发展现状的基础上,研究了基于线结构光的单目视觉测... 详细信息

依据项目需求,本文研究了基于单目视觉测量方法的数字化海浪测量系统中的多区域水面三维重建方法。本方法可以满足高精度、实时测量等海浪测量需求。本文在阐述了国内外关于海浪测量的发展现状的基础上,研究了基于线结构光的单目视觉测量方法在海浪测量中的应用。结合水面成像特性,从结构光视觉测量中特征提取、多区域测量拼接方法及曲面三维重建等方面,展开了一系列的研究,并且设计完成了相应的实验验证。实验表明,本文所采用的方法满足海浪测量需求,精度高、实时性好。本文主要研究内容包括:1.针对课题需求,阐述了课题研究背景与国内外关于海浪测量的研究概况。对比其他测量方法,概述本文测量系统的测量方法。2.简述了结合线结构光的单目视觉测量方法原理,并且从线激光的特点及激光在水面成像的特性分析了系统中获取激光图片的成像特点。根据成像特点,本文提出了分区域二值化方法,快速搜索激光区域,并对不同激光线条形成的激光区域进行分类,提取激光点。实验表明,该方法切实可行,稳定性高,可以快速提取激光点。3.根据测量系统多区域的要求,本文提出了一种基于ICP的视场拼接方法。本方法不需要在测量中对两个区域的特征点进行匹配,而是在测量前通过在两测量区域的重叠区域内放置标定靶标,根据靶标在两个视场内的测量数据,进行拼接计算,得到完整测量数据。4.根据测量需求,最终根据测量数据进行海面的三维重建。本文根据海面测量数据的特点,研究了曲面三维重建的方法,根据本系统的特点,提出了一种快速网格化三维曲面重建的方法,并且使用OpenGL实现了可视化软件的设计。根据实验,可以良好的反映出海浪波动的三维情况。5.结合测量系统的设计,本文设计了系统性能验证的实验。通过实验的设计,检验系统对于水面测量的精度、实时性等参数。实验结果表明,本系统满足要求。

关键词：海浪测量结构光单目视觉测量拼接测量三维重建

同方学位论文库评论

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基于卷积神经网络的航道边坡病害识别

电子设计工程 2023年第15期31卷 90-93页

作者：吴炼钱国明韩晓健南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子学院江苏南京210023 南京工业大学土木工程学院江苏南京211800

内河航运是运输系统的关键组成部分,航道安全关系着水运系统的正常运转以及周边地区人民群众的安全。卷积神经网络技术在目标识别方面优异的效果为航道边坡病害检测提供了新的思路。针对人工检测效率低下的问题,文中设计了一种航道边坡... 详细信息

内河航运是运输系统的关键组成部分,航道安全关系着水运系统的正常运转以及周边地区人民群众的安全。卷积神经网络技术在目标识别方面优异的效果为航道边坡病害检测提供了新的思路。针对人工检测效率低下的问题,文中设计了一种航道边坡病害分类识别系统,采集了三种典型航道边坡病害的图像数据集并进行了数据增强,使用改进的ResNet18网络进行训练,结果表明,该模型对边坡病害图像分类识别的精确率和召回率分别达到91.6%、91.53%,可有效替代人工检测方式。

关键词：计算机应用航道边坡病害识别深度学习深度残差网络

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非接触性动态位移测试方法的研发及应用验证

应用基础与工程科学学报 2013年第4期21卷 725-734页

作者：陈苏陈国兴韩晓健戚承志阮滨南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京210009 北京建筑工程学院土木与交通工程学院北京100044

基于Hough变换圆检测原理研发了非接触性动态位移测试方法,采用振动台进行了应用验证.结果表明,Hough变换具有良好的圆检测效果.图像计算效率与角度、半径的检测步长的选取相关;选取较大半径检测步长时,图像处理速度将大幅提高;选取较... 详细信息

基于Hough变换圆检测原理研发了非接触性动态位移测试方法,采用振动台进行了应用验证.结果表明,Hough变换具有良好的圆检测效果.图像计算效率与角度、半径的检测步长的选取相关;选取较大半径检测步长时,图像处理速度将大幅提高;选取较大角度检测步长时,图像处理速度提高并不显著.通过不同试验验证了自行研发的非接触性位移测试方法在不同频率正弦波输入、图像中不同半径标靶圆及相机-标靶不同物像空间距离特性条件下均具有良好的识别效果.工程实用角度,非接触性位移测试方法可以同时捕捉多个测点的位移及有效解决测试量程受限的问题,并可避免由于接触对被测体产生的干扰.

关键词： Hough变换圆检测非接触性位移测试方法振动台试验

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模拟自由边界对卫星动力学特性的影响

航天器环境工程 2022年第3期39卷 225-229页

作者：刘明辉刘闯向树红韩晓健周春燕邹雍北京卫星环境工程研究所北京100094 北京理工大学宇航学院北京100081 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

为了研究高精度航天器微振动试验中模拟自由边界附加质量对卫星动力学特性的影响,建立考虑附加质量的卫星地面微振动试验模拟自由边界理论模型,与卫星结构动力学模型仿真结合,分析附加质量对卫星模态频率和频率响应的影响规律。在此基础... 详细信息

为了研究高精度航天器微振动试验中模拟自由边界附加质量对卫星动力学特性的影响,建立考虑附加质量的卫星地面微振动试验模拟自由边界理论模型,与卫星结构动力学模型仿真结合,分析附加质量对卫星模态频率和频率响应的影响规律。在此基础上,以施加不同附加质量的卫星结构模拟试验件为实验对象,测试验证了附加质量对卫星结构动力学特性的影响。结果表明,附加质量对结构模态频率和频率响应产生明显影响,附加质量越大,对卫星动力学特性影响越大,且对频率响应峰值的影响更加突出。据此,提出附加质量应控制在卫星总质量的5%以内,以避免其在地面微振动试验中给卫星的动力学特性及微振动响应带来严重影响。

关键词：航天器微振动自由边界附加质量动力学模型模态分析频响分析

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复杂变截面塔式结构振动基频实用算法研究

地震工程与工程振动 2011年第4期31卷 84-88页

作者：王俊刘伟庆韩晓健南京工业大学土木学院桥梁工程系江苏南京211816

在Rayleigh能量法和Southwell频率合成法的基础上,以满足边界条件的静挠度函数为位移函数,推导出了底部固定、顶端带有附加质量的变截面塔式结构自振基频解析计算公式。结构的振动基频可表示成由各变形元和惯性元组成的子系统频率的合... 详细信息

在Rayleigh能量法和Southwell频率合成法的基础上,以满足边界条件的静挠度函数为位移函数,推导出了底部固定、顶端带有附加质量的变截面塔式结构自振基频解析计算公式。结构的振动基频可表示成由各变形元和惯性元组成的子系统频率的合成。如果塔身截面变化复杂,可以将塔身沿高度方向划分成数个单元,以分段求和取代积分。计算实例表明,该实用算法与有限元建模计算结果很接近。通过钢塔模型的振动台试验,进一步证明了该算法具有较高的精度。该方法不仅适用于底部固定以及顶端带有附加质量的钢塔结构,也适用于其它材料、截面复杂的输电塔、电视塔、桥墩等高耸工程结构。

关键词：钢塔振动基频实用算法

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基于OpenSees的混合试验方法

混凝土与水泥制品 2014年第10期 72-75页

作者：袁小龙韩晓健南京工业大学土木工程学院 211816

采用有限元软件OpenSees进行数值子结构的模拟,并通过接口程序OpenFresco和MTS控制器构成混合试验系统,进行了单层平面钢框架抗震性能的混合试验仿真和混合试验。研究结果表明:混合试验方法能够有效地进行结构抗震性能试验,有限元软件... 详细信息

采用有限元软件OpenSees进行数值子结构的模拟,并通过接口程序OpenFresco和MTS控制器构成混合试验系统,进行了单层平面钢框架抗震性能的混合试验仿真和混合试验。研究结果表明:混合试验方法能够有效地进行结构抗震性能试验,有限元软件、接口程序和控制系统之间通过数据实时交互完成整个试验,试验系统具备良好的稳定性和精度。

关键词：混合试验有限元接口程序控制系统