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基于非接触测量技术的隧道开挖对杨家山边坡稳定性影响分析

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基于非接触测量技术的隧道开挖对杨家山边坡稳定性影响分析

作者：邓一绍兴文理学院

学位级别：硕士

岩质边坡稳定性是人类工程建设中较为重要的课题,无论是边坡自身构造原因还是爆破开挖等人为因素造成的边坡失稳,其代价都是难以承受的。因此,提前对边坡稳定性进行模拟预测变得尤为重要。本文通过数值模拟方法研究隧道开挖工序及距离... 详细信息

岩质边坡稳定性是人类工程建设中较为重要的课题,无论是边坡自身构造原因还是爆破开挖等人为因素造成的边坡失稳,其代价都是难以承受的。因此,提前对边坡稳定性进行模拟预测变得尤为重要。本文通过数值模拟方法研究隧道开挖工序及距离对杨家山边坡稳定性的影响。目前,使用较广的数值模拟方法有有限元法、有限差分法等,而数值模拟软件前处理建模的不足却大大制约了数值模拟计算的发展,因此,我们将三维点云逆向建模的方法运用到数值模拟软件前处理问题上,可大大提高数值建模的效率和精度。而在实际工程中,由于边坡节理等因素的影响,坡体失稳破坏的方式复杂多变,因此,我们在对杨家山边坡稳定性计算时采用裂隙岩体本构模型,可较为真实的反映结构面对岩质边坡稳定性的影响。针对以上几方面的内容,我们具体做了以下工作:1.非接触测量技术包括数字摄影测量技术和激光扫描技术,文中利用非接触测量技术对杨家山边坡表面地理信息数据进行扫描,分别得到两种完整的边坡表面点云数据,对比两者获取数据的便捷性与完整度,最终选择无人机倾斜摄影技术获取的表面信息数据进行后续建模操作。2.对点云数据进行了去噪滤波、精简平滑等预处理后,再通过生成三角网格以及数据量较小的曲面片来为后续建模做准备。最后在Midas软件中通过布尔运算生成边坡实体模型,并进行网格划分。利用C++语言编写数据转换程序,将Midas中导出的单元节点数据转换为FLAC3D可识别的语言,以便边坡模型能快速导入FLAC3D并进行后续数值模拟计算。3.在FLAC3D有限差分数值模拟软件中引入新的本构模型-裂隙岩体本构模型来反映结构面的影响。裂隙岩体应力应变关系的统计模型是基于岩体裂隙网络的统计参数、并结合了连续力学、断裂力学及应变能可加理论,该应力-应变关系可以真实地反映岩体力学参数的弱化和各向异性。基于该本构模型,研究了裂隙岩体结构面参数对弹性模量的影响,结果表明:结构面是削弱岩体弹性模量并产生各向异性的主要因素。根据轴向应力和结构面法向夹角的变化,导出的岩体弹性模量为“U”形分布,且在夹角为?/4+?/2时弹性模量达到最低值。岩体弹性模量与结构面摩擦角及粘聚力成正比,与结构面的平均半径及密度成反比。但是,结构面参数对岩体弹性模量的影响是有限度的,当平均半径和结构面法向密度超出一定范围时,岩体弹性模量将不再变化。4.首先通过对比CRD法施工工序的不同对隧道围岩变形及应力分布的影响,结果显示在偏压隧道中应先开挖埋深较浅一侧的岩体,同时进行初期支护,快速成环。最后通过模拟计算不同距离的隧道开挖引起的杨家山边坡应力、位移变化,来分析隧道开挖对边坡稳定性的影响。结果表明:隧道距离坡体80m处开挖对边坡稳定性影响不大,现场施工时可根据实际地质情况选取80m或者更远处进行施工,并针对边坡表面凸起处做好防护工作。

关键词：非接触测量技术三维建模裂隙岩体本构数值模拟边坡稳定性

基于数字图像相关方法的非接触测量技术及其在土体变形中的应用

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基于数字图像相关方法的非接触测量技术及其在土体变形中的应用

作者：刘长博北京交通大学

学位级别：硕士

数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法是一种非接触的新型全场位移变形量测光学方法,相较于其他量测方法其不仅量测条件要求较低还具有数据获取简单、非接触、量测精度高、全场测量等优点。近年来,随着计算机性能的进步,相... 详细信息

数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法是一种非接触的新型全场位移变形量测光学方法,相较于其他量测方法其不仅量测条件要求较低还具有数据获取简单、非接触、量测精度高、全场测量等优点。近年来,随着计算机性能的进步,相机像素的提高,数字图像相关方法被广泛应用在医学、材料科学、航空航天等领域,并且拥有不错的试验效果,取得了长足的发展和进步。本文总结了现有的各种位移变形量测方法,比较了它们在量测精度与操作简便性等方面的优劣。数字图像相关方法是位移变形量测发展的趋势,但是目前还存在受环境光变化影响较大,对于发生旋转变形的试验试件测量精度较低等缺陷,本文详细介绍了该方法的原理,并基于岩土工程试验的特点,针对图像相关方法的几个关键步骤做了改进与优化,提高其在岩土工程试验中的量测精度与计算效率。首先,本文提出了一种灰度消差算法以降低环境光变化对量测结果的影响,并通过试验对比发现当光强变化在40%以内及60%-100%之间时,灰度消差法对位移计算精度及计算稳定性提升明显,介绍了像素虚拟位移向真实位移转换的位移转换标定方法,提出了一种用于镜头成像畸变较明显的基于霍夫变换直线检测的位移转换标定法,通过其生成的像素当量场与像素位移场相乘得到试验中的真实位移场。其次,通过对比逐点遍历搜索、十字搜索、基于粒子群优化算法的整像素搜索方法在各种级别分辨率的图像中的搜索时间,本文提出了一种基于计算图像区域大小的组合整像素搜索方法,该方法既最大限度地发挥了粒子群优化搜索方法和十字搜索法的速度优势,又一定程度上避免了它们陷于局部最优所引起的误差,对于分辨率较高的图片或经插值处理后的超分辨率图片的整像素搜索速度提升明显。再次,针对岩土工程材料的不连续性及其易出现应变局部化的变形特点,在整像素搜索与亚像素搜索过程之间加入了基于双线性亚像素插值的旋转匹配搜索过程,并介绍了其原理步骤。最后,基于PYTHON语言编写了主程序及图形交互界面并设计了三组试验验证了程序的可行性,通过无应力状态下砂土位移试验与刚体旋转试验验证了本文程序对岩土试验环境中的砂土颗粒形成的天然散斑数字图像识别良好,通过砂土地基模型集中荷载下的位移场测量模拟分析验证了本文程序在一般情况下可以达到量测精度要求。

关键词：数字图像相关方法非接触测量技术变形场测量亚像素旋转搜索

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服装立体设计中的非接触测量技术

大连轻工业学院学报 2001年第1期20卷 44-48页

作者：胡志萍肖正扬陶学恒杨继新大连轻工业学院机械工程系辽宁大连116034

论述了用于服装立体设计的人体非接触测量系统 ,即利用摄像获取人体特征线的三维信息。基于双目视觉理论 ,在单相机、自然光的条件下 ,人台旋转 ,摄像机保持不动 ,对人台的不同角度进行拍照。根据服装CAD的特点 ,采用适当的配置处理方... 详细信息

论述了用于服装立体设计的人体非接触测量系统 ,即利用摄像获取人体特征线的三维信息。基于双目视觉理论 ,在单相机、自然光的条件下 ,人台旋转 ,摄像机保持不动 ,对人台的不同角度进行拍照。根据服装CAD的特点 ,采用适当的配置处理方法 ,获取人体特征线的三维信息。摄像机相对人体仅在水平方向移动 ,垂直方向不变。这样不同图像上的对应点只是X坐标不同 ,而Y坐标相同。竖直方向的线 ,可以采用在小范围内Y坐标相同的有效点为对应点。对于水平方向的线 ,可做分段处理 ,标记段的端点 ,使其在不同的图像中求出精确对应点 ,段内的点可乘以一比例因子求相似对应点。不规则曲线可按其曲线的曲率的大小分别采用第一种方法或第二种方法。实验证实了该方法的有效性。

关键词：服装立体视觉非接触测量技术服装立体设计

基于非接触测量技术的降落伞流场测试方法研究

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航空精密制造技术 2014年第6期50卷 15-18页

作者：卢章树高春鹏蒋甲利王莎中航工业航宇救生装备有限公司湖北襄阳441003 中航工业空气动力研究院哈尔滨150001

在开口单回流式风洞试验中,采用由激光器、片光元件、光臂、激光脉冲同步器、CCD摄像机等组成的成像系统获取图像数据,再由帧抓取器和图像分析软件组成的分析与显示系统,获取了几种典型结构的模型伞尾流绕流场特性。试验结果表明,非接... 详细信息

在开口单回流式风洞试验中,采用由激光器、片光元件、光臂、激光脉冲同步器、CCD摄像机等组成的成像系统获取图像数据,再由帧抓取器和图像分析软件组成的分析与显示系统,获取了几种典型结构的模型伞尾流绕流场特性。试验结果表明,非接触式的粒子图像测速技术应用于降落伞流场测试试验是可行的,测取的数据真实准确;相比它接触性流场测量技术,具有可以全场瞬态的定量测量、仪器对流体干扰少、较高的精度与准确率等优点。

关键词：非接触测量技术降落伞流场测试

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三维几何量非接触测量技术

航空制造技术 2007年第12期50卷 114-116页

作者：江舟周建瑜陈德金覃欣中国测试技术研究院测量仪器研究所

三维几何量非接触式测量是光电检测技术、先进自动控制理论、计算机控制技术和精密机械相结合的产物,采用激光跟踪技术是实现动态跟踪测量最有发展前途的研究方向之一。

关键词：非接触测量技术几何量三维计算机控制技术光电检测技术非接触式测量自动控制理论精密机械

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非接触测量技术应用在机械检测上的必要性

南方农机 2018年第22期49卷 52-52页

作者：李翔李荣南京浦镇科技实业有限公司江苏南京210031

近年来,我国的经济发展水平在不断提高,国内的各项事业都取得了众多成就,为我国相关先进技术的发展提供了强大的基础,其中的机械行业逐渐发展壮大。文章围绕机械行业中的检测问题展开介绍,将非接触测量技术进行了重点分析,同时还对非接... 详细信息

近年来,我国的经济发展水平在不断提高,国内的各项事业都取得了众多成就,为我国相关先进技术的发展提供了强大的基础,其中的机械行业逐渐发展壮大。文章围绕机械行业中的检测问题展开介绍,将非接触测量技术进行了重点分析,同时还对非接触测量技术在机械检测中的应用进行了详细介绍,希望能够在机械检测工作中更好地应用非接触测量技术,促进机械行业乃至整个工业的发展进步,最终推动我国的各项事业的现代化进程。

关键词：非接触测量技术机械检测应用

基于视觉和机器学习的非接触呼吸状态评估方法研究

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基于视觉和机器学习的非接触呼吸状态评估方法研究

作者：王云路华东师范大学

学位级别：硕士

呼吸状态可以反映一个人的生理和心理状况,有助于相关疾病的筛查诊断和预后评估。本文对非接触式呼吸状态评估方法展开研究。具体来说,利用视觉传感器进行呼吸信号提取,结合多种信号处理技术对原始信号进行处理,借助机器学习技术对呼吸... 详细信息

呼吸状态可以反映一个人的生理和心理状况,有助于相关疾病的筛查诊断和预后评估。本文对非接触式呼吸状态评估方法展开研究。具体来说,利用视觉传感器进行呼吸信号提取,结合多种信号处理技术对原始信号进行处理,借助机器学习技术对呼吸状态进行分类,并以此为研究框架,搭建了两套非接触式呼吸监控设备,深度研究人体向前走动时识别深呼吸的方法。主要研究内容及创新如下:(1)搭建基于彩色相机和标志物追踪的呼吸监控系统,结合时域滤波和平移交叉点算法,实现了低成本、非接触的呼吸状态评估,实验结果表明该系统估计呼吸速率的均方根误差为3.29 bpm,四类呼吸模式的分类F1值为89.7%。(2)利用关节点识别技术实现深度视频中感兴趣区域的自动追踪,提出呼吸仿真模型和改进的循环神经网络模型,实现了对六类呼吸模式的自动分类,实验结果表明该系统离线测试F1值为94.8%,实时工作F1值为86.5%。(3)针对现有的非接触呼吸检测方法在人体走动时失效的问题,创新性地从身体多个区域中提取多组呼吸信号,然后采用图信号处理技术进行时空滤波,最终开发识别模型首次实现了人体走动过程中的深呼吸模式识别,消融实验证明上述组合方法将F1值提升了16.7%。

关键词：非接触测量技术呼吸状态评估信号处理图像处理机器学习

非接触测温技术对圆筒设备内部温度的定量检测

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红外技术 2002年第2期24卷 46-48页

作者：关荣华华北电力大学

用红外技术获取设备外部信息并与计算传热学相结合 ,采用有限差分法 ,得到了推算设备内壁温度分布的空间步进迭代公式 ,数值求解了圆柱输热管道内壁上的温度分布。

关键词：红外技术有限差分定量诊断圆筒设备非接触测量技术温度检测

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附属圆柱对海洋立管涡激振动抑制效果研究

附属圆柱对海洋立管涡激振动抑制效果研究

作者：覃建新西南石油大学

学位级别：硕士

海洋油气运输立管在复杂海洋环境中受到海流冲击,会导致立管发生涡激振动现象,而涡激振动是诱发海洋立管失效的重要原因之一。海洋油气输运工程中常常在立管周围布置或安装涡激振动抑制装置以增加其服役周期和降低失效概率。近年来,我... 详细信息

海洋油气运输立管在复杂海洋环境中受到海流冲击,会导致立管发生涡激振动现象,而涡激振动是诱发海洋立管失效的重要原因之一。海洋油气输运工程中常常在立管周围布置或安装涡激振动抑制装置以增加其服役周期和降低失效概率。近年来,我国涡激振动及其抑制的研究虽然有所发展,但相比国外,大柔性、大长径比柔性管及相关抑制的研究工作还存在一定差距。随着我国对海洋资源的重视,海洋油气工程的飞速发展,柔性立管涡激振动及抑制研究工作亟待开展。本文基于有效利用海洋立管周围附属管缆的设想,针对柔性管涡激振动和附属圆柱对涡激振动抑制效果进行物理实验研究和数值模拟分析。对不同数量、不同安装位置的附属圆柱在不同流速下的抑制效果进行了探究。首先,对实验水槽进行流速测试,根据水流条件,建立柔性管模型实验,经过简单测试,对于无法达到实验条件的水槽进行改造。构建非介入测量——高速摄像技术应用于本文物理实验研究,以获取柔性管涡激振动位移。通过将裸柱和装有附属圆柱的柔性管置于不同流速的均匀流中,由于实验水槽的限制,约化速度范围只能达到一阶振动的下端分支,只观察到了一阶振动模态。由于呈现一阶振动状态,振幅最大处均为跨中,频率随约化速度增大而呈线性增加,流速范围内立管运动轨迹均为"8"字形,立管振动形态大多数以管道中点对称。附属圆柱能有效的抑制柔性管涡激振动响应,抑制效果最大达到90%。安装附属圆柱后柔性管振动频率变化规律基本不变,频率相比裸柱有所降低;附属圆柱会导致柔性管振动轨迹变得十分杂乱。附属圆柱设置在振幅峰值处抑制效果优于安装端部,非对称安装附属圆柱会使柔性管振形向安装一侧偏移。合理利用计算资源,对12inch(0.3048m)海洋立管进行了二维数值模拟。模拟实验均通过验证,验证参数采用物理实验测得参数,二维模拟结果更符合短直刚性圆柱振动变化规律。附属圆柱数量为8时,适应性最好,相比其余2个数量,抑制效果差异低于 30%。考虑到实验条件的限制,无法观察到物理实验柔性管尾部的旋涡形态和实时振动位形,利用CFX和Transient Structural对三维物理实验尺寸进行双向流固耦合模拟实验研究。相比二维模拟而言,三维模拟结果与物理实验结果更加接近,其取得一阶振动最大振幅对应的约化速度比二维相差更小。一阶共振区不同轴向距离能观察到不同尾流旋涡,两端呈2S,跨中附近为P+S和2P模式。安装附属圆柱的柔性管IL和CF振幅显著减小。可以明显观察到旋涡脱落受到了干扰。

关键词：涡激振动及其抑制高速摄像技术非接触测量技术附属圆柱柔性管