結(jié)構(gòu)張量分析的三維數(shù)據(jù)骨架結(jié)構(gòu)提取方法

以等幾何分析為數(shù)值分析方法,針對三維結(jié)構(gòu)的線彈性問題,以優(yōu)化邊界控制點坐標為設(shè)計變量,通過coons體插值方法得到插值控制點對優(yōu)化邊界控制點的坐標導(dǎo)數(shù),推導(dǎo)了單元剛度矩陣對控制點坐標變量的形狀優(yōu)化靈敏度方程,并對應(yīng)力靈敏度和位移靈敏度方程進行了推導(dǎo).數(shù)值算例證明該方法具有較高的優(yōu)化效率,優(yōu)化結(jié)果良好.

局部區(qū)域火災(zāi)下門式鋼剛架三維結(jié)構(gòu)分析的模擬方法——采用有限元方法對局部區(qū)域火災(zāi)下門式鋼剛架三維整體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)進行了數(shù)值模擬分析，得到剛架在溫度～結(jié)構(gòu)耦合響應(yīng)下的變形及其規(guī)律，以及區(qū)域內(nèi)構(gòu)件破壞對整體結(jié)構(gòu)的影響，為局部火災(zāi)下大跨度鋼結(jié)構(gòu)分析提...

為分析沉管隧道的整體沉降以及接頭張開、剪切變形等工程關(guān)注問題,重點研究了基于地層-結(jié)構(gòu)法的沉管隧道建模方法,探討了隧道初始地應(yīng)力平衡、施工順序的模擬、材料的本構(gòu)模型以及接觸關(guān)系的模擬等主要問題;通過建立港珠澳沉管隧道模型驗證上述方法的可行性,并分析了初始地應(yīng)力平衡的效果、隧道沉降變形以及接頭相對變形,得到如下結(jié)論:①進行地應(yīng)力平衡后的土體應(yīng)力場與土層埋深近似成正比,位移場基本為0;②20m回淤土荷載引起港珠澳沉管隧道最大沉降增量約為9.6cm,航道處清淤會產(chǎn)生明顯的回彈變形,對沉降變形的影響范圍約超出清淤范圍一個管節(jié)左右。

在線結(jié)構(gòu)光360°三維輪廓測量方法中,采用多圖像傳感器系統(tǒng)可實現(xiàn)物體整體輪廓及局部形貌細節(jié)同時高精度測量。為了實現(xiàn)測量系統(tǒng)多傳感器同時標定,提出一種線結(jié)構(gòu)光多傳感器三維輪廓測量系統(tǒng)的標定方法。以直接線性變換法為系統(tǒng)標定模型,設(shè)計含有多特征點的靶標控制場來解算系統(tǒng)模型參數(shù),應(yīng)用二元全區(qū)間插值誤差校正方法對物方坐標計算誤差進行校正,實現(xiàn)對整個測量系統(tǒng)的標定。并提出了一種基于二維離散傅里葉變換的多分辨率標定靶標特征點提取的新方法。論述了線結(jié)構(gòu)光四傳感器測量系統(tǒng)的標定過程。實驗結(jié)果表明這種標定方法可實現(xiàn)多傳感器測量系統(tǒng)高精度同時標定。

三維多層地基的遞歸分析方法——為進行層狀地基的力學(xué)行為分析，基于彈性力學(xué)基本方程，考慮地基土體的層狀和各向異性的特性，采用一維離散、二維解析的有限層元技術(shù)，以土體層元界面上的應(yīng)力和位移為基本狀態(tài)變量，建立了三維線彈性問題層元的基本遞歸方程．根...

歷史建筑可以反映出一座城市的歷史風(fēng)貌和地方特色,具有很高的歷史、社會和藝術(shù)價值。本文提出了一種采用多類型三維掃描設(shè)備,實現(xiàn)對歷史建筑外圍環(huán)境和內(nèi)部房間結(jié)構(gòu)掃描的三維重建方法,解決了單一掃描方式無法兼顧建筑外部龐大的數(shù)據(jù)量和內(nèi)部高精度細節(jié)的問題,并將這種三維重建方法運用到對革命領(lǐng)袖視察黑龍江紀念館的建模。

含斷層地質(zhì)體的三維建模方法充分利用地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)對現(xiàn)有線框模型進行改進,能夠根據(jù)地質(zhì)剖面圖的特點半自動化地發(fā)現(xiàn)地質(zhì)斷層線,從而構(gòu)建三維地質(zhì)斷層面和地層面,然后利用opengl加以渲染顯示。本文以貴州省黔西縣龍井煤礦為研究實例,在自主研發(fā)的三維地質(zhì)建模軟件中驗證了該方法的可行性。實踐表明,該方法能有效地利用現(xiàn)有的紙質(zhì)地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)實現(xiàn)含斷層地質(zhì)體的三維建模與可視化。

本文針對嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存資源及計算能力有限的特點,設(shè)計了一種基于線形四叉數(shù)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)lod(levelofdetail)地形,采用分層分塊的方法來組織格網(wǎng)的地形數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,對數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)度過程中的相關(guān)問題進行了分析,實現(xiàn)了基于多分辨率lod的二維地形數(shù)據(jù)調(diào)度算法,較好地解決了嵌入式系統(tǒng)地形數(shù)據(jù)的實時可視化問題。

為實現(xiàn)建筑物的快速可視化三維重建,對用地面激光掃描儀獲取的建筑物點云數(shù)據(jù)進行可視化處理,提出了一種擬合平面投影線的快速建模方法,并以geomagicstudio軟件為平臺進行了實驗。結(jié)果表明該方法能提高模型三維重建速度,所建模型很好地再現(xiàn)了原始場景,建模效果好,方法可行。

2004年開始數(shù)字地質(zhì)填圖技術(shù)在全國區(qū)調(diào)中全面推廣應(yīng)用,運用數(shù)字地質(zhì)填圖過程中獲取的prb數(shù)據(jù)直接構(gòu)建淺部三維地質(zhì)模型具有重要研究意義。構(gòu)建三維地質(zhì)模型的關(guān)鍵是三維地質(zhì)界面的構(gòu)建,本文重點闡述了斷層面、第四系界面、地層面、巖體界面、殘留頂蓋界面、俘虜體界面等6種主要地質(zhì)界面的構(gòu)建流程與方法。面的構(gòu)建時應(yīng)先創(chuàng)建模型的邊界面(dem面、模型的底界面、模型的四周邊界面),再建斷層面,最后按地質(zhì)體新老順序依次構(gòu)建其他地質(zhì)界面,構(gòu)建地質(zhì)界面時應(yīng)遵循\"野外路線數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù),地下地質(zhì)數(shù)據(jù)為約束數(shù)據(jù)\"的原則。該方法建立的地質(zhì)界面與地表填圖數(shù)據(jù)和地下地質(zhì)數(shù)據(jù)都能夠完全吻合,建立的地質(zhì)界面精度高且美觀,但受地表產(chǎn)狀可推測深度的限制,該方法僅適用于淺部三維地質(zhì)模型的構(gòu)建,但構(gòu)建的模型可以作為深部三維地質(zhì)建模的參考與約束。建模單元可以與地表填圖單元相同,也可以進行少量的合并,模型可達到的精度較高,模型的精度取決于野外填圖路線數(shù)據(jù)的精度和數(shù)量,尤其是野外路線中的點間界線和有效產(chǎn)狀的精度和數(shù)量。為了保證模型的精度,在野外路線填圖過程中應(yīng)盡量保證每條野外路線中的點間界線(b)都具有有效產(chǎn)狀,在地質(zhì)界線產(chǎn)狀變化較大的部位需要適量增加產(chǎn)狀數(shù)據(jù)。

巨型鋼框架結(jié)構(gòu)的三維非線性分析模型——總結(jié)了巨型鋼框架結(jié)構(gòu)三維非線性分析模型的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了塑性鉸模型、簡化塑性區(qū)模型和有限分割塑性區(qū)模型在巨型鋼框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，指出了它們的優(yōu)缺點。為了實現(xiàn)高精度和高計算效率分析模型在巨型鋼框架結(jié)構(gòu)非線性...

我國城市軌道交通建設(shè)日趨火熱,為了研究隧道開挖過程中,盾構(gòu)施工對鄰近獨立基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)的影響,利用有限元軟件ansys對之進行了三維的多參數(shù)數(shù)值模擬。依托長株潭城際鐵路施工,對各影響因素進行分析,主要選取隧道埋深、隧道與框架結(jié)構(gòu)的水平距離、土質(zhì)條件和框架層數(shù)為分析對象,進行不同工況下的參數(shù)化組合計算。基于框架結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜和內(nèi)力指標的計算結(jié)果,總結(jié)得到各因素對鄰近獨立基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)的影響,并可得到影響程度按大到小依次為隧道與框架結(jié)構(gòu)的水平距離、土質(zhì)條件、隧道埋深和框架層數(shù)。根據(jù)各因素的具體影響,從控制結(jié)構(gòu)的安全出發(fā),提出了在盾構(gòu)施工中需注意的一些合理建議,該成果可為實際隧道安全施工及監(jiān)測提供參考。

對巖體滲透性能非均質(zhì)、各向異性顯著的特點，采用從裂隙幾何參數(shù)測量、裂隙分組，到滲透張量計算這一流程，獲得裂隙介質(zhì)三維滲透張量場，達到準確地刻畫巖體滲透特性的目的，并在西南地區(qū)某水電工程中得到成功的應(yīng)用

以常熟服裝城鋼結(jié)構(gòu)天幕空間三維施工測量為例,總結(jié)了螺栓球節(jié)點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點、施工工藝,對螺栓球節(jié)點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的控制測量、施工安裝測量精度保障措施,以及變形監(jiān)測的基本內(nèi)容和方法進行詳細闡述,為其他類似項目的施工測量提供參考。

收稿日期：２００９－０９－２４ 基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（５０５７４０２０）? 作者簡介：趙　曜（１９８３－），男，黑龍江七臺河人，東北大學(xué)博士研究生；于慶波（１９６６－），男，山東萊陽人，東北大學(xué)教授，博士生 導(dǎo)師? 第３１卷第５期 ２０１０年５月 東北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） journalofnortheasternuniversity（naturalscience） vol．３１，no．５ may２０１０ 加熱爐鋼結(jié)構(gòu)三維設(shè)計方法與實現(xiàn) 趙　曜，于慶波，李令新 （東北大學(xué)國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室，遼寧沈陽　１１０００４） 摘　　　要：針對加熱爐鋼結(jié)構(gòu)在二維設(shè)計過程中存在投影關(guān)系復(fù)雜，難以表達空間結(jié)構(gòu)的問題，以三維技 術(shù)為核心，通過visual

針對現(xiàn)有三維模型分割方法在建筑物基本結(jié)構(gòu)特征識別方面存在的不足,提出一種基于體元分析的三維建筑物模型結(jié)構(gòu)化分割方法。該方法首先通過體元化和內(nèi)部距離參數(shù)計算在模型內(nèi)部構(gòu)建分層距離場,然后采用局部極值判別方法從各層距離場中提取出對建筑物結(jié)構(gòu)、形狀分布具有代表意義的中心體元,并基于中心體元和內(nèi)、外部體元聚類找到建筑物在空間組成上相互獨立的結(jié)構(gòu)單元,最后依據(jù)體元分析結(jié)果對原始建筑物模型進行表面分割。試驗結(jié)果表明,該方法能夠?qū)Σ煌L(fēng)格的建筑物模型進行有效分割,具有極強的穩(wěn)健性。

提出基于真實細觀結(jié)構(gòu)的巖土工程材料三維數(shù)值分析方法。運用數(shù)字圖像技術(shù),將巖土工程材料的表面圖像轉(zhuǎn)換為材料的真實矢量細觀結(jié)構(gòu)。然后通過一種簡單變換,將該矢量結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單層的三維結(jié)構(gòu)。最后采用研磨及掃描循環(huán)系統(tǒng),逐步掃描并生成每一層材料的表面細觀結(jié)構(gòu),將這些沿深度方向連續(xù)的細觀結(jié)構(gòu)逐層逐層疊加起來,從而形成了整個試件的三維真實細觀結(jié)構(gòu)。該細觀結(jié)構(gòu)可以與傳統(tǒng)數(shù)值計算方法耦合來分析非均質(zhì)巖土工程材料的力學(xué)性能。以香港花崗巖為例,采用有限差分法軟件flac3d,分析巖石在單軸受壓情況下的三維應(yīng)力分布及裂紋的產(chǎn)生及擴展過程。計算結(jié)果顯示真實細觀結(jié)構(gòu)能顯著影響材料的力學(xué)性能及破裂模式。

原始數(shù)據(jù)處理是工程巖體三維構(gòu)模中存在的主要困難之一。從三維構(gòu)模的角度,將工程巖體按幾何特征抽象為4種結(jié)構(gòu)單元類型。鉆孔數(shù)據(jù)是描述工程巖體的重要原始數(shù)據(jù),具有多尺度性。針對這個特點,提出鉆孔數(shù)據(jù)縱向概化準則,解決工程巖體多尺度顯示問題;根據(jù)地質(zhì)學(xué)的地質(zhì)數(shù)據(jù)解譯方法,結(jié)合巖層層狀分布的特點,提出層處理方法對鉆孔數(shù)據(jù)進行概化處理,確定工程巖體所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元類型,創(chuàng)建工程巖體結(jié)構(gòu)單元三維構(gòu)模數(shù)據(jù),建立由鉆孔數(shù)據(jù)所得到的工程巖體三維模型。

隨著數(shù)字化測量的發(fā)展，三維激光掃描儀能夠快速地以多角度、高效、高精度方式獲取物體的表面三維數(shù)據(jù)，可以用于校園典型建筑物的三維建模。以云南師范大學(xué)呈貢校區(qū)內(nèi)的國立西南聯(lián)合大學(xué)紀念碑和國立昆明師范學(xué)院紀念柱為典型建筑物三維建模對象，首先采用徠卡p40三維激光掃描儀采集它的三維點云信息，然后利用cyclone軟件對多站式點云數(shù)據(jù)進行拼接、統(tǒng)一化和去燥，將處理后的點云數(shù)據(jù)導(dǎo)入geornagicstudio軟件．對其進行封裝、孔洞填充、平滑等相關(guān)處理，構(gòu)建其三維模型并對模型進行紋理映射，最終完成校園典型建筑物點云數(shù)據(jù)的三維模型構(gòu)建。該三維建模流程方法對校園典型建筑物的三維建模可取得較好的效果。

對原始lidar點云數(shù)據(jù)采用謝別德法進行內(nèi)插生成規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)據(jù)形式dsm,利用雙次最小二乘法來進行濾波分離地面點云和非地面點云形成dtm,從而得到了規(guī)則化的dsm.采用區(qū)域增長法對規(guī)則化的dsm進行分割,去除非建筑物點云,獲取建筑物點云信息.采用canny算子來將分割后的影像進行建筑物邊緣的提取,采用基于hough變換檢測直線來對提取出的建筑物邊緣進行規(guī)則化操作使其光滑均勻,最后使用e3de3.0軟件進行建筑物三維模型的建立.

考慮圍巖材料的彈塑性,引入有限元程序中的生死單元,建立了可模擬隧洞開挖過程的圍巖三維仿真模型,求得了深埋隧洞圍巖變形的分布模式;并在此基礎(chǔ)上,采用接觸模型和庫侖摩擦模型模擬管片接頭的非線性連接作用,建立了tbm隧洞管片結(jié)構(gòu)的三維仿真模型,分析在不同工況(施工期、運行期、檢修期)、不同圍巖類型以及不同襯砌時機下管片的應(yīng)力應(yīng)變特征,為輸水隧洞的適時襯砌和安全運行提供了依據(jù)。

隧道襯砌結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的三維數(shù)值分析——運用ansys軟件對盾構(gòu)隧道在不同地質(zhì)條件下的水平、豎向耦合地震的響應(yīng)進行三維數(shù)值模擬，分析隧道襯砌結(jié)構(gòu)的不同部位上應(yīng)力和位移的分布狀況，探明了盾構(gòu)隧道在地震作用下襯砌結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)規(guī)律，找出了襯砌襯砌結(jié)構(gòu)的...