矩形结构非高斯风荷载特性研究

对矩形建筑结构表面的风压进行了现场实测,获得了有效的非高斯风压数据。样本的概率密度分布、特征统计、相关性分析表明：建筑结构迎风面和非迎风面的脉动风压均表现出不同程度的非高斯特征,非迎风面的非高斯特征强度相对较强表现为负偏,而迎风面的非高斯特征强度较弱存在着负偏和正偏;迎风面非高斯脉动风压的统计平均相关性好于非迎风面,水平测点非高斯脉动风压之间存在着相位角。根据实测非高斯脉动风压,最后采用最小化预测误差自回归（AR）对样本进行了统计平均功率谱估计,并拟合出有效的非高斯脉动风压功率谱函数,建立了拟合参数与峰值频率之间的关系,峰值频率的取值取决于非高斯特征的强弱。     

基于现场实测的大跨度膜结构风场特性分析

基于实测数据,对强风作用下某大跨度膜结构进行了近地风场特性、风压特性与非高斯特性分析。该工程对大跨度膜结构进行了多点(21点)同步风压实测,同时进行同步风速风向实测。依靠这些数据得到了平均风速、平均风向、纵向、横向脉动风速、阵风因子、湍流度、风压系数、风压相关性、概率密度分布、高阶特征统计量及功率谱密度等参数。实测数据分析表明:在强风作用下大跨度膜结构膜边缘处的风压呈现出明显非高斯特性,且为峰度值大于3的超高斯随机过程;膜边缘测点上下风压呈负相关;该实测风压中低频成分幅值较大,同时,膜结构各位置所受风荷载连续冲击所隔的时间间隔相似。     

大跨度三心柱面网壳风压分布试验研究

通过大气边界层风洞刚性模型同步测压试验,对大跨度三心柱面网壳表面风压分布特性进行了研究。根据试验结果分析了结构不同风向下的平均和脉动风压分布、典型测点脉动风压谱以及相关性等。结果表明:风向角对网壳表面风压分布有较大的影响,一般情况下,结构迎风面为正压区,顶部为负压区,尾流区受分离、涡脱和再附等特征紊流影响明显;结构的边沿处受柱涡、锥形涡影响明显,风压梯度变化剧烈。迎风面大部分区域脉动风压功率谱类似于典型的纵向风湍流谱,呈单峰形状,主要激励为来流湍流;边沿处风压谱受特征湍流影响明显。结构表面相关性随测点间距离的增加而不断减小;风向不同,相关性衰减差别较大。     

高层建筑顶部围挡结构风荷载试验研究

由于外观和功能需求,超高层建筑可能会建造比较高的顶部围挡,因其位于结构顶部,不同的顶部围挡高度可能会对高层建筑顶面局部范围的风荷载,以及对围挡本身的风荷载产生影响,而目前尚没有统一的风荷载取值依据。针对此问题,以方形断面超高层建筑为对象,采用刚性模型测压风洞试验方法,研究了建筑顶部无、有建造围挡及围挡高度,对建筑的顶面、外表面局部区域以及顶部围挡风荷载的影响。结果表明,超高层建筑顶部围挡及其高度对建筑顶面风压分布的影响最显著,需要在结构抗风中予以重视。基于风洞试验结果,通过考虑顶部围挡高度影响范围内风压的高斯、非高斯分布,给出了不同高度顶部围挡下的建筑顶面、外表面以及顶部围挡的风荷载取值建议,可为该类结构的抗风设计提供参考。     

四面开敞建筑的屋盖平均风压特征

对一实际四面开敞的造船厂房的刚性模型进行了表面压力测量风洞试验,给出了屋盖上的面积平均风压系数的等值线图,通过与几何外形相似的封闭建筑屋盖平均风压系数的比较,分析了四面开敞建筑屋盖上平均风压系数的特征.试验结果表明,四面开敞建筑的屋盖上的外压表现为吸力,最大平均外压系数发生在迎风屋檐,相对封闭建筑最大平均外压系数有所减小,建筑内部结构情况对减小的程度有一定影响;四面开敞建筑屋盖上的平均内压可能呈现为正压或者负压,绝对值比平均外压小,且受内部结构的影响显著;四面开敞建筑屋盖上总平均风压系数比封闭建筑小,受到内部结构情况的影响较大.该试验结果可为四面开敞建筑的屋盖风荷载设计提供参考.     

小波包-双谱分析和Hilbert-双谱分析的滚动轴承故障诊断方法对比研究

滚动轴承故障诊断是机械故障检测中的一个重要方面. 为了提取滚动轴承微弱振动信号,给出了两种方法小波包-双谱分析法和Hilbert-双谱分析法,并就不同状况对两者进行了对比研究,结果表明,两者都克服了传统谱分析和普通双谱分析中不能充分体现故障信号的缺点.在高斯和非高斯噪声干扰很小时,前者优于后者;在高斯噪声干扰下,而前者更优于后者,在非高斯噪声干扰下,后者则无能为力,前者能够充分体现滚动轴承故障信息.所以小波包-双谱分析法为滚动轴承故障诊断提供了一种准确有效的方法.     

串列圆角弧边三角形双塔建筑气动干扰效应

对圆角弧边三角形双塔建筑在串列布置时的气动力进行了风洞试验研究,分析了不同排布方式和相对间距对受扰建筑层阻力系数、层升力系数以及基底弯矩系数功率谱密度的影响。试验结果表明：平均层阻力和升力系数的干扰效应主要表现为遮挡效应,当施扰建筑弧面迎风时相对更强;平均层阻力系数随间距比减小而减小,当双塔均关于来流方向对称时,平均层升力系数接近0,此时间距影响很小;顶部绕流会减弱遮挡作用,使得顶部附近的平均和脉动层风力系数相对增大;施扰建筑弧面迎风时脱落在尾流的漩涡将显著影响受扰建筑,大幅增强小间距比时受扰建筑的脉动风荷载,并使其横风向基底弯矩系数功率谱的峰值频率受控于尾流漩涡脱落频率。     

表面粗糙度对不对中滑动轴承润滑特性的影响

以活塞式航空发动机滑动轴承为研究对象,综合考虑轴颈倾斜和轴瓦表面形貌等因素对轴承润滑特性的影响,建立滑动轴承润滑分析模型;以高斯随机表面、分形曲面、非高斯随机表面分别模拟轴瓦表面的粗糙程度,分析轴颈不对中和表面粗糙度耦合作用下油膜压力、端泄流量、承载力和轴承力矩等参数随偏心率和转速的变化规律。研究结果表明:考虑轴瓦表面形貌后轴承最大油膜压力变大,最小油膜厚度有小幅度减小;随着偏心率和转速增加,最大油膜压力、端泄流量、轴承承载力、工作力矩均增加;随着偏心率增加,考虑表面形貌时(高斯表面、分形表面、非高斯表面)的轴承油膜压力、承载力、工作力矩均变大;随着转速的增加,考虑表面形貌时的轴承润滑特性均变大,尤其是高斯表面,润滑特性变化较明显。     

基于多旋翼无人机的正交式风压矢量分解测风法

针对多旋翼无人机平台上的测风设备会受到旋翼扰流干扰的问题,基于伯努利方程提出了一种适用于多旋翼无人机的利用正交式风压矢量分解反演风速风向的算法,并通过设计感压腔的布局与结构进一步降低了旋翼扰流的影响。利用Space claim和Meshing软件建立测风模型,通过Fluent软件改变流场内气流的速度与方向,对该测风法在不同流场中进行了仿真研究。在实际测量中,当风速高于2 m/s时正交式风压矢量分解测风法的测风速误差均保持在10%以内,证明了该法可以有效降低旋翼扰流对测风的干扰,实现高精度测风。     

TTU标模构建WSN的风压数值模拟研究

金属面板广泛应用于低矮建筑的屋面维护系统中,但受强风影响会发生变形、被风掀飞等损坏情况,因此在关键部位布置传感器,构建无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)系统进行结构健康监测具有重要意义。以标准低矮建筑TTU(Texas Tech University Building Model)模型为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型,应用计算流体动力学软件Fluent 14.5对其三维定常风场进行数值模拟,分析不同风向角下模型表面的风压分布。分析结果显示了建筑表面正负风压分布最大区域,该结果为构建低层建筑屋面无线传感器监测网络的传感器布设提供依据。     

开口状态及干扰对柱面结构风荷载的影响

为满足储煤量、工艺及环保的要求,柱面煤棚结构常常成对出现且在端部和两侧采用不同形式的开口,煤棚间的相互干扰和开口状态对风荷载的影响效应目前尚不明确。针对此问题,通过刚性模型测压试验,研究了端部、两侧开口状态以及煤棚间距对其结构表面风荷载的影响,通过对比结构整体力系数、体型系数分布及脉动风压系数,给出了风向角、开口状态及间距对风荷载的影响规律,分析了其产生机理,并给出了该类结构的风荷载建议。结果表明:半封闭的端部开口方式能有效减小结构整体风荷载,且脉动风压值最小;两侧30%开孔率的开口形式,结构表面的风荷载分布更均匀,减小结构的脉动风压;煤棚之间的干扰对平均风荷载主要为遮挡效应,对脉动风荷载影响不显著。     

数字滤波法模拟粗糙表面的误差分析

计算机模拟加工表面是数值模拟研究表面形貌特征对摩擦和润滑性能影响的前提。基于低通数字滤波技术,通过比较计算机模拟表面和实测磨削表面的粗糙度、峰度、偏度、面积支承率和自相关函数,研究了低通数字滤波法模拟加工表面高度分布特征和自相关函数的精确度,并对加工表面模拟过程中产生的高度分布误差进行了具体分析和讨论。分析结果表明:低通数字滤波法在模拟非高斯粗糙表面时模拟精确度主要受目标表面高度分布特征的影响较大,而且该方法生成非高斯表面存在一定的局限性无法生成特定高度分布的粗糙表面。     

条纹颜色分离与聚类

为解决彩色物体表面颜色干扰以及条纹之间的颜色串扰导致彩色结构光系统产生的条纹颜色误识别问题,提出了彩色结构光的条纹颜色分离以及聚类方法。首先,提出了一种新的摄像机和投影机的颜色校正方法,以消除外界环境光以及系统的颜色串扰现象,解决系统的耦合性问题。其次,给出了一种物体的反射分离机制,用于提取物体表面的漫反射分量和镜面反射分量,修正彩色物体的背景色对彩色编码条纹的影响。最后,利用颜色聚类算法,对经过彩色物体调制后的条纹进行颜色归类划分,纠正条纹颜色之间的干扰,恢复系统消耗的彩色条纹颜色信息。实验验证了本文提出方法的有效性,结果表明:该方法具有较高的抗干扰能力、较强的鲁棒性,能准确有效地识别受干扰的彩色条纹,识别正确率达到92%左右。     

高斯滤波在三维表面评定中的应用

表面粗糙度是影响物质表面技术性能的重要物理特征之一,随着现在工程表面要求的不断提高,二维评定已不能满足要求.高斯滤波为当今用滤波技术中的主要方法.本文分析了高斯滤波法在评定三维表面信息时的数学模型并给出高斯滤波本身的不足.为克服其缺点,本文引入了稳健高斯滤波原理并给出算法,最终通过实验证明了其有效性.     

一种二阶系统最优Q滤波器DOB设计方法研究

对一种新的系统化的最优Q滤波器干扰观测器(Disturbance Observer DOB)的参数设计方法进行研究,它用来校正二阶系统的外界干扰输入和一定范围内的系统不确定性.基于控制系统结构的变形、Q滤波器特性的分析和综合、最优参数和偏好参数的选取以及超前补偿器的设计,这种方法可以直接设计出一组相对于干扰-输出传递函数特性的最接近理论最优解的实际最优控制器参数.应用这种最优Q滤波器DOB,对于系统不确定性的适应和对外界干扰的抑制的要求都能很好的满足,并且通过系统仿真更验证了这一设计方法.     

基于曲率滤波和改进GMM的钢轨缺陷自动视觉检测方法

针对传统钢轨检测技术的效率低下、精度不足、安全隐患等问题,提出了基于曲率滤波和改进高斯混合模型(GMM)的钢轨表面缺陷检测方法。首先,提出了基于垂直投影的区域定位算法和灰度对比算法,克服现场工况复杂、轨面反射不均、信道噪声干扰的难题;考虑到图像信号受强工况噪声干扰,研究了具有隐式计算和曲面保持特性的曲率滤波法进行图像去噪;建立了基于马尔科夫随机场(MRF)的高斯混合模型完成表面缺陷的精确快速分割。最后,设计了"区域定位-灰度均衡化-滤波-分割"的实验流程,实验结果验证了算法的有效性,检测性能达到了精确度92.0%,相比其他方法更加精确、快速,具有更好的鲁棒性。     

基于NCGM的粗糙表面数值模拟与实验对比

基于时间序列模型、线性变换方法和Johnson转换系统,研究粗糙表面的重构方法。为减少数据储存空间的需求和收敛性要求,采用非线性共轭梯度法（NCGM）求解自相关矩阵,得到高斯型表面及非高斯型表面的数值模拟方法。对不同相关长度及高度分布的高斯型、非高斯型粗糙表面进行数值模拟,并与实际测量结果进行对比。结果表明,所提出的基于NCGM的粗糙表面数值模拟方法能有效地模拟满足高度分布函数与自相关函数的实际加工表面。     

基于加权灰关联分析的加工中心热误差测点分布优化研究

基于加权灰色关联分析理论提出加工中心热误差温度测点分布的选择优化建模方法.该方法首先给出加权灰关联模型,然后根据温度测点与热误差数据建立数据序列之间的灰色关联度矩阵,对温度测点按主要部件进行分类,从每一类中选择关联度相对大的测点作为关键温度测点,测点数量由16个减至5个.应用该方法建立加工中心热误差预测模型,结果表明建立的模型能够避免温度测点之间相互耦合的影响,模型精度与鲁棒性均得到较大提高.     

检测复杂内轮廓中圆弧面的新型光纤传感器特性研究

介绍了一种用于对复杂内轮廓检测的强度调制型光纤传感器,该传感器轮辐式的光纤排列结构,有利于补偿表面反射率不同和光源波动等给测量带来的影响.给出并分析了检测圆弧形内轮廓时传感器的特性.从仿真结果可见,这种传感器能较好地实现圆弧型轮廓的检测问题,具有结构简单、非接触、抗电磁干扰及适合于现场使用等优点.本文为强度调制型光纤传感器用于圆弧形曲线面及复杂柱状内轮廓表面工件的非接触检测提供了必要的理论基础和设计依据.     

基于自抗扰控制器的电液位置伺服控制系统的实验研究

常用的抗干扰控制方法依赖于对象的精确模型,这对受不确定负载干扰影响的系统是不现实的.PID控制虽然不依赖于对象的模型,但其抗干扰能力不强.针对这一问题,设计了不依赖对象模型的自抗扰控制器,并搭建了模拟受随机负载干扰的电液位置伺服控制系统实验台;然后基于自抗扰控制器,在该实验台上分析研究了该电液位置伺服控制系统的性能.