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[硕士论文] 林建欣
计算机技术 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:在工程设计行业,二维CAD绘图作为设计人员的主要工作方式经过多年的应用已经充分发展成熟并将个人工作效率提升到了极致,下一步的发展模式必然是提升涉及多个专业的整个设计团队的工作效率,协同设计应运而生。二维协同设计是指设计单位内设计部门间、设计各专业间或者一个项目的不同设计单位之间,在一定的软件平台上,进行配合工作。
  论文对二维协同设计在建筑设计院的应用进行了研究,基于某设计院实际情况及需求设计开发了一套内嵌于CAD的二维协同设计平台。系统主要功能如下:
  (1)实现图纸的标准化设计。根据公司制定的《工程设计CAD统一制图标准》将各专业的图层、字体、线型、命名标准内置于模板中,设计人员通过系统新建图纸后自动创建标准化模板,解决了设计人员自行创建图层、字体、线型的随意性和不一致性。实现了本专业不同设计人员间图纸的便捷调用。
  (2)实现多专业间的协同设计。在实现图纸标准化的基础上,各专业间互体资料可以便捷的一键生成条件图,其他专业可以便捷的以上游专业图纸为底图进行外部参照设计,上游专业图纸有变更的情况下更新外部参照图纸即可,避免了原设计模式中因通知不到位造成的上游专业已变更,下游专业不知道的尴尬情况。
  (3)实现了过程记录资料的电子化。互提资料、校对审核等环节可自动收集创建相应的过程记录,其他的开工报告、专业统一技术决定等过程记录系统内置好模板,相关人员直接在模板上填写并发起相应的审批流程,完成后自动进入电子资料袋,解决了之前贯标过程中的“两张皮”问题(资料袋后补问题),提升了图纸设计质量。
  (4)实现了与档案系统的对接,归档便捷化。归档入口直接嵌入平台,使设计人员在一个平台上即可完成从设计到归档的全过程操作,研发和集成了图纸版本比对技术、冲突自动消解技术、图纸自动拆分归档技术、DWG无损转TIF格式等多种技术,归档更快捷高效。
  基于CAD的二维协同设计平台在机械工业第六设计研究院有限公司全面推广后,将设计人员从大量的签字、开会沟通、归档等体力劳动中解放出来,大大提高了工作效率,降低了成本,提高了设计质量,更是全面提升了信息化水平和应用效果,提升了企业形象,满足了设计院的迫切需求。
[硕士论文] 钱帅宇
力学;固体力学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国经济和科技的快速发展,工程建设的规模日益扩大,为了满足越来越多的大型结构、桥梁的现场测量需求,需要土木工程实验技术的不断创新和发展。应变片、位移计、百分表等传统的测量方法受到测量条件的限制,往往只能获得单点单方向的近似变形量,而数字图像相关方法作为一种全场、非接触的光学测量方法,可以反映试件全面的变形情况。但是针对工程中的大型构件、无法接近的桥梁等情况,普通的三维数字图像相关技术面临着标定困难、精度不够高等问题。因此本文以工程应用为目标,采用了基于散斑自标定的三维数字图像相关系统,对该系统的基本原理、硬件搭建、测量精度等进行了研究分析,能够符合工程测量的实验需求。将自标定数字图像相关系统应用到木结构变形、大型罐体跌落等工程实验中去,测量参数包括测量点追踪、三维位移、全场应变等。
  为了实现在工程现场的远距离测量,本文搭建了一套基于自标定数字图像相关方法的图像采集系统,给出了系统硬件的设备参数和布置方案。阐述了三维数字图像相关的基本技术以及利用散斑图像匹配自标定相机外参的核心原理,比较了自标定方法相对于标定板标定的优点。
  将测量精度分为位移和应变两方面,通过设计精度验证实验,对搭建的自标定数字图像相关方法的测量精度进行研究。以加载位移为参考,自标定数字图像相关系统面内位移的精度可以达到0.3%,离面位移精度可以达到0.6%,与同时进行测量的普通三维数字图像相关系统精度基本一致。对于应变测量精度,在测量同一个四点弯梁变形时,结果表明两套数字图像相关系统的平均相对误差为4%,绝对误差在50με以内,同时与应变片测量相对误差约为6%,可满足工程测量的要求。
  针对结构的远距离变形测量需求,将自标定数字图像相关系统运用到木结构榫卯节点抗拉性能实验中,实现了对几种不同加固形式的木结构榫卯构件的全场动态变形测量。实验得到了构件全场的变形场,追踪测点在实验过程中的位移,与位移计的相关数据相吻合,绘制了结构的弯矩-转角曲线,为木结构加固提供实验依据。
  自标定数字图像相关是实现大视场测量的有效途径,运用该系统对球墨铸铁高完整性容器的自由下落及碰撞地面过程进行监测,得到了该大型容器跌落瞬间表面的全场位移和应变情况,并与利用动态应变仪获得的测点应变值进行对比,在碰撞点附近和罐体母线方向的测量结果相吻合,获得了容器在受冲击情况下的力学性能,为工程实际测量提供了可靠的手段。
[硕士论文] 钱其晶
机械工程 浙江工业大学 2017(学位年度)
摘要:在科学研究和工程应用中存在着各种各样的多目标优化问题。由于目标之间往往互相矛盾,不可能同时达到最优,因此决策者需要结合实际从中选择折中的解。多目标进化算法是解决多目标优化问题的有效工具。近年来,各种多目标进化算法大量涌现,其已成为科学研究和工程应用中的一个热点研究方向。
  本文对基本的多目标元胞差分算法(CellDE)进行了详细介绍,分析了该算法在求解多目标优化问题时存在的不足,即算法在进化过程中对外部种群的维护时间开销比较大,算法采用部分反馈机制导致其在运行前期搜索效率比较低,算法现有的差分变异方式存在着不易使其跳出局部最优的缺陷。鉴于此,本文提出了改进的多目标元胞差分算法,并将其应用于工程优化设计。论文主要研究内容如下:
  1.为了提高CellDE求解多目标优化问题的性能,提出外部种群完全反馈的元胞差分算法(NCellDE)。在每一代进化之后,根据秩与k最近邻距离对外部种群进行修剪,并将修剪后的整个外部种群随机分配到二维网状结构,在原有变异操作中引入新的扰动来避免算法陷入局部最优。通过对6个基准函数及车间设备布局优化问题进行测试,结果表明新算法相对于其他算法具有更好的前端覆盖性,新的变异方式能提高算法跳出局部最优解的能力。
  2.为了进一步提高Pareto前端的分布均匀性和收敛性,论文又对NCellDE的外部种群反馈机制和维护策略进行调整,提出两阶段外部种群充分引导的元胞差分算法(DLCellDE)。第一阶段采用NCellDE算法。第二阶段引入CellDE的外部种群保留策略,同时将外部种群完全反馈。通过对15个基准函数及格林斯基减速器优化问题进行测试,对比实验表明DLCellDE能获得分布更加均匀的Pareto前端,同时算法的收敛性也得到了提高。
  3.以摆线针轮行星减速器的多目标优化设计为例,对目标函数与约束条件进行选取与推导,建立其多目标优化模型,采用DLCellDE对模型进行求解。DLCellDE获得了比CellDE更好的Pareto前端解,并且提供了优于常规设计的可选方案。
  本文主要从外部种群的多样性维护和反馈机制及差分变异方式对CellDE的求解性能进行改进。优化设计案例进一步证实了改进算法的工程可行性和有效性。
[硕士论文] 朱作
结构工程 大连理工大学 2016(学位年度)
摘要:由于资源能源的短缺,工程结构优化设计的研究在近年来得到了高度重视。传统的结构优化设计方法由于未能充分考虑工程结构中的不确定性而经常会导致所设计的结构或因可靠度太低而无法满足结构预定功能,或因可靠度太高而造成资源的浪费。为解决传统优化设计方法的弊端,人们提出了概率结构优化设计。然而,概率优化设计计算量大的缺点在很大程度上限制了其在工程中的应用,因此,研究高效稳定的概率结构优化设计算法具有重要意义。
  本文研究内容可概括为以下几点:
  1.介绍了概率结构优化设计的常用计算方法,如可靠指标法(RIA)、功能度量法(PMA)、单循环单变量方法(SLSV)以及序列优化与可靠度评定方法(SORA)。因为功能度量法比传统可靠指标法效率高、稳定性好,本文主要基于功能度量法和以此为基础的SORA开展研究工作。因此还详细介绍了功能度量法中概率功能度量求解的计算方法:改进均值法(AMV)、混合均值法(HMV)、混沌控制法(CC)以及改进混沌控制法(MCC)。
  2.针对AMV方法求解概率功能度量时容易出现周期振荡、混沌等不收敛现象,本文通过引入一个“新”的步长来改善迭代序列的收敛性能,提出了自适应步长法(SLA)。在迭代过程中,该步长可能保持不变,也可能采用一种简单的自适应策略逐渐减小。通过证明可知,AMV方法为步长趋近于无穷时SLA方法的一个特例。SLA方法迭代格式简单,且不需要功能函数凹凸性等先验信息。多个算例表明,与AMV、HMV、CC等常用概率功能度量求解方法相比,SLA方法更加高效、稳定。采用SLA方法继续进行概率结构优化设计,同样表明基于SLA方法的概率结构优化设计比基于AMV、HMV、CC等方法的概率结构优化设计稳定、高效。
  3.基于SORA方法的概念,本文提出了近似序列优化与可靠度评定方法(ASORA),该方法在每次可靠度评估中采用近似最小功能目标点,而不是精确的最小功能目标点。在每一次循环中,利用上一次循环中得到的近似最小功能目标点及该点处功能函数的灵敏度来构建优化设计中的近似约束,并求得新的近似最小功能目标点。由于采用了近似可靠度分析,在可靠度评定过程中概率功能度量求解不再需要进行多次迭代,这大大减少了功能函数调用次数,显著提高了概率结构优化设计的计算效率。另外,由于近似最小功能目标点及该点处灵敏度被用来构建约束的线性泰勒展开,因此在确定性优化过程中也不再计算功能函数,这同样减少了功能函数计算次数,提高效率。数值算例表明,随着设计变量收敛到最优设计点,近似最小功能目标点也逐步收敛到了精确最小功能目标点,优化设计和可靠性评定实现了同步收敛。多个算例证明了本文所提出ASORA方法的高效、稳定。
[硕士论文] 王胜
机械工程 电子科技大学 2016(学位年度)
摘要:现代工程设计面临越来越多复杂结构功能的产品设计需求,为了完成复杂产品的设计以及保证产品安全可靠的运行,相应的产生了基于可靠性的多学科设计优化方法。传统的可靠性多学科设计优化仅仅考虑了常规的不确定因素的处理,通常得出的可靠度为固定的数值。然而,机械系统的磨损、工作环境变化和材料老化等一系列不确定因素都和时间相关。因此,考虑可靠性的多学科设计优化时应该充分考虑这些时变不确定因素,才能更好地满足实际工程需要。本文重点研究了基于时变可靠性的多学科设计优化问题,分析了时变不确定性在多学科环境中的量化、传播,并建立了相应的模型进行分析计算。主要研究内容如下:
  1、建立了设计参数相关条件下的多学科设计优化模型。考虑实际工程中设计参数相关性问题,通过分析实际工程问题的不确定性来源,将参数之间的相关性通过正交变换方式进行量化,进而建立了参数相关的不确定性协同优化设计模型。通过实际工程问题的求解验证了所提方法的正确性与有效性。
  2、提出了一种基于设计参数含有时变不确定性的多学科设计优化方法。首先分析了时变不确定性在多学科环境下的传播,量化和建模等问题,然后在时不变可靠性多学科设计模型的基础上,对RBMDO设计模型进行了相应的改进,建立了时变设计参数的可靠性多学科设计优化模型,并针对四辊轧机中的磨损时变问题,进行设计参数含有时变不确定性的多学科时变可靠性计算。
  3、针对设计变量含有时变不确定性的问题,提出了一种考虑全生命周期的多学科设计优化方法。该方法分析了维修决策中的维修费用理念,利用穿越率考虑了时变维修费用结合起来,并在多学科设计优化中将研发成本和维修费用作为不同的学科,通过生命周期内费用最低作为目标函数,协调时变可靠性优化和确定性的多学科设计优化之间变量的传递问题。
[硕士论文] 毛佳敏
仪器科学与技术 南京邮电大学 2016(学位年度)
摘要:现代工业工艺随着计算机技术的发展愈加信息化、智能化。工业生产过程中控制过程变量是非常必要的,软测量技术作为先进技术之一,能够对工业生产过程中不易测量的过程变量实现在线实时预测。深度置信网络是一种典型的深度学习算法,该算法在特征学习方面优势显著。论文以4-CBA含量软测量建模为研究对象,将深度置信网络和已有的浅层算法相结合,深入研究更深层软测量模型。
  论文主要研究了以下几个方面。为了解决二进制深度置信网络算法处理连续采样数据过程中的对称性问题,引入了连续的受限玻尔兹曼机单元,成功拟合了非线性函数。针对实际化工工艺中4-CBA含量软测量建模,提出基于深度置信网络的软测量模型,模型训练过程中充分利用了样本信息,提高了预测精度。在深度置信网络算法参数优化过程中,论文深入研究了隐含层节点数和迭代次数对软测量模型测试性能的影响,分析了大量的隐含层节点数,获得了一些经验值,以初始样本数据和重构数据之间的差值来判断模型训练过程中最大似然估计的收敛情况,提高了迭代次数寻优的效率。论文最后研究了含有多个隐含层的深度置信网络,分析了深层深度置信网络的模型性能,并且针对4-CBA含量实现了软测量建模。仿真实验结果证明:基于深度置信网络的4-CBA含量软测量模型预测精度更高。
[硕士论文] 王丹
科学技术史 上海交通大学 2016(学位年度)
摘要:《器象显真》是我国近代第一部系统介绍十九世纪前期西方机械制图知识的译著。该书由英国传教士傅兰雅口译,晚清学者徐建寅笔述,上海江南制造局于1872年首次出版发行,后被多次刊行。其附图《器象显真图》则于1879年出版。本文在前人研究的基础上,基于相关文献,对其进行进一步的探究。工作成果如下:
  1.梳理了引入此书前中西方图学发展情况,阐述了引入缘由、译者和绘图者的情况;
  2.考证出《器象显真》的英文底本译自的两本法国著作,以及作者生平。搜集了底本和译本的各版本信息,并探究了版本源流和出版刊行情况,填补了相应的研究空白;
  3.以本土和现代制图为参照,就译本中引入的制图工具、几何作图法和各类机械视图进行了评述,并将卷二的画法几何内容与《运规约指》比对,分析出其在题型上的差异和特点,揭示了该书内容选择上的基本特征。
  4.将中英版本的篇章结构和内容进行了对照,指出译本对底本“删著”和保留之处;归纳总结了翻译和引入的名词术语;选取了部分翻译内容,对翻译方式和翻译质量进行评述,认为该书的翻译很成功;
  5.以较为丰富的史料为基础,说明该书在国内外均有较广传播,且传播方式多样,受众以学生和知识分子为主;指出作为最早的制图译著,该书在制图学教育中具有不可替代的重要影响,对中国制图学知识普及和发展发挥了重要作用,在中外科技交流史上具有重要历史地位。
[硕士论文] 冯上朝
道路与铁道工程 兰州交通大学 2015(学位年度)
摘要:传统测量主要采用全站仪、GPS、摄影测量等方法进行单点式和影像式数据采集,单点式数据获取方式对技术人员选取特征点有较高的要求且监测面比较小,不能全面表达目标物体的整体形态信息。影像式数据获取方式虽然采集区域较大,但采集数据精度受像控点、立体解析等环节原始精度限制,解算精度不高。目前,随着测量、机械、电子等学科的高速发展,使得三维激光扫描仪从研制到生产等环节都有了巨大的发展,三维激光扫描技术作为一项高新技术,凭借其高效、高精度、非接触量测、点云信息采集等优势在工业、医疗、科技、生活等领域发挥越来越重要的作用,将三维激光扫描技术应用于测绘领域,可以有效解决传统测量方法费时、费力和难以同时满足全覆盖和高精度的技术缺陷,为测绘技术进行有益补充,具有重要理论价值和现实意义。
  为了能较好研究三维激光扫描技术在工程中的应用情况,本文结合徕卡公司最新研制的ScanStationC10扫描仪以及其后数据处理软件,研究了仪器与后处理软件相关工作原理,分析了三维激光扫描建模的外业数据采集、内业数据处理、关键技术算法公式推导等,并通过相关实验和工程应用实例证实了该技术在工程应用中的精度水平和进行推广的可行性。具体可归纳为以下几点:
  (1)本文首先介绍三维激光扫描技术研究现状和测绘应用情况,详细分析了三维激光扫描仪器和后数据处理平台基本原理和误差来源,提出了建立三维地形数字模型的技术方案。
  (2)通过实验数据分析,将三维激光扫描技术与传统测量方法进行精度对比。
  (3)将三维激光扫描技术应用于地形图测绘、土方量计算、剖面与断面线绘制等,分析了三维激光扫描技术在实际工程应用中存在的问题和应用效果。
  本文主要以某大学校园中的一栋教学楼以及一座小山丘为扫描对象,对扫描得到的点云数据进行获取、减噪、配对等处理后进行三维模型重构,对操作中的关键环节同时采用三维激光扫描技术和传统测量方法并将两种方法采集的数据进行实验对比研究,通过分析表明三维激光扫描技术在观测密度、观测精度、观测效率、数据信息量、劳力需求量等方面具有传统测量无法比拟的优势,在测绘领域具有良好的应用前景。
[硕士论文] 董乔月
飞行器设计 南京航空航天大学 2015(学位年度)
摘要:在现代工程中优化设计方法得到越来越广泛的应用。然而由于优化问题的复杂性与困难性逐渐增加,尤其是有约束优化问题的复杂性与困难性的增加,使得对优化方法的要求也越来越高。除此之外,优化问题的多样性又预示着不可能仅依靠一种优化方法便可以解决所有的优化问题。近些年,由于传统的优化方法在求解高维复杂优化问题中易于陷入局部最优的缺点,对随机型优化方法的研究逐渐引起了人们的关注。不断探索与改进随机型优化方法已经成为了现代工程研究的一个重要方向与课题。
  求解有约束优化问题的关键在于如何有效的处理约束条件,从而使得优化问题简单化。因为传统约束处理方法都有着各自的缺点与劣势所在,不能够最有效的处理现代工程优化问题中的约束条件,所以对于约束处理方法的研究也必然为了研究优化设计方法的一个重要方向。
  本文以求解有约束优化问题的随机型优化方法为研究对象,重点研究子集模拟优化方法与教学优化方法这两种随机型优化方法。本文利用近些年提出的增广拉格朗日约束处理方法分别对这两种优化方法进行改进,并得到了在求解有约束优化问题上具有更加准确的最优解,且具有高效性的优化方法。
  最后,在寻优准确性、高效性以及稳健性方面,分别使用不同算例对本文提出的两种优化方法进行验证与评估,并与其他优化方法相对比。部分算例模型通过Python在Abaqus中进行参数化建模得出,并利用Matlab调用Abaqus进行有限元分析完成优化过程。
[博士论文] 毕仁贵
机械工程 湖南大学 2015(学位年度)
摘要:不确定性广泛存在于实际工程设计问题中,它们的表现形式多种多样,当样本数据稀缺而仅可获知不确定参数的边界时,采用凸集模型对不确定性进行描述是一种较为理想的选择。近年来,凸集模型的研究进展稍有停滞,主要原因在于凸集理论的数学基础还不完善,特别是关于工程设计关注的未知而有界参数的相关性问题尚未提出成熟的解决方案。另外,传统基于凸集模型的可靠性分析方法工程适用性不强,这一因素也制约了凸集理论具体应用的进一步发展。本文以凸集模型中常见的椭球模型为应用对象,并将其与区间模型对比,在凸集模型的构建、度量、不确定传播、可靠性应用方面展开了较为系统的研究,取得了一些创新性成果。具体研究工作如下:
  (1)在综合分析区间模型和椭球模型的形貌特征的基础上,进一步提出了基于椭球模型的期望、方差、协方差、全矩阵等基本概念,并明确地指出了相关定义的几何意义,深化了对椭球模型数字特征的本质认识,丰富了相关数字特征的运算规律;通过证明指出了不确定变量之间的协方差矩阵即为椭球模型的特征矩阵的逆矩阵,采用纯解析几何的方法揭示了高维椭球模型在低维空间的投影规律,由此确立了区间模型与椭球模型之间的关联;基于非线性规划的基本原理,将最小闭包椭球问题转化为凸优化问题,针对信息完备和信息不完备两种情形,分别开发了建立椭球模型和区间模型的稳定高效算法。
  (2)针对工程实践中实验数据的分布往往无鲜明棱线的特点,提出优先选用任意姿态的多维椭球描述不确定参数变化范围的观点,摆脱了传统方法先建立区间而后建立轴向椭球的桎梏,继而通过该方法获取经过数据挖掘而得到的新区间;将凸集模型与优化理论相结合,经泰勒展开,分别得到了不确定信息在区间模型和椭球模型中传播导致的响应波动范围,结合先前推导所得的椭球模型与其外切超长方体几何特征之间关系的数学表达公式,证明了采用椭球模型得到的不确定响应波动范围比区间模型所求得宽度要窄的有利结论;将上述分析方法应用于考虑横向剪切变形的压电层合功能梯度材料圆柱壳的不确定屈曲分析中,用于计算相关结构在不确定材料属性下的屈曲荷载范围。
  (3)针对传统凸集非概率可靠性分析方法提供参考信息少,难以被工程技术人员接受的特点,提出了一种基于无差别原则的非概率可靠性分析模型。该新模型以处于失效域内的不确定凸集的体积与整个不确定凸集的体积的比值为非概率可靠性的度量,削减了基于凸集理论和基于随机理论的两套可靠性分析方法体系的隔阂;以椭球凸集为应用对象,开发了与新可靠性分析模型匹配的Monte Carlo仿真程序,并建立了两种高效的一阶近似可靠性分析方法。在一阶近似可靠性分析方法中,将标准空间中原点到失效面的最短距离视为可靠性指标,通过引入特殊函数,推导了可靠度关于可靠性指标的简明的解析表达式。可靠性指标的求解可根据具体情况,或通过直接对极限状态函数进行线性回归并结合相应的解析表达式获取,或通过引入传统概率可靠性模型中改进的HL-RF算法搜寻验算点而得。
  (4)针对基于凸集理论的一阶可靠性分析方法因忽略失效面的曲率,在面对极限状态函数具有较高非线性程度时,分析结果误差大的不足,进一步发展了基于凸集理论的二阶可靠性分析方法;将极限状态函数在设计点处进行泰勒展开至二次项,通过引入设计点处的平均曲率,构造了新的近似失效曲面,推导得到可靠性关于曲率和可靠性指标的解析表达式;引入序列迭代响应面代理模型技术,发展了基于代理模型的非概率可靠性分析方法,提高了基于凸集理论的二阶可靠性分析方法处理具黑盒子型极限状态函数的复杂工程问题的能力。
[硕士论文] 李银龙
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2015(学位年度)
摘要:目前,回归分析、时序分析、灰色系统等方法在变形预测领域得到了广泛的应用。同时,支持向量机(SVM)和高斯过程(GP)等机器学习方法也被引入到工程变形预测中。本文即对高斯过程回归(GPR)在变形预测中的应用进行了探讨和分析。
  文中对变形实测数据进行了标准化处理,建立了训练样本保持不变的静态GPR预测模型,并分析了不同外推方式和核函数对预测效果的影响,计算表明SE核函数多次外推预测中误差为2.50mm、单次外推预测中误差为1.93mm,NN核函数单次外推预测中误差为2.36mm,RQ核函数单次外推预测中误差为2.44mm,可见采用SE核函数进行单次外推时预测精度较高。
  对训练样本进行动态扩充,建立了单一SE核函数下的动态GPR预测模型。在用实测值增补训练样本时,动态模型预测中误差为0.73mm;在用预测值增补训练样本时,动态模型预测中误差为2.41mm。结论表明采用预测值增补训练样本时,其预测效果和静态多次外推大致相当;采用实测值增补训练样本时,其预测精度得到了大幅提高。
  在增补实测值的单核动态模型基础上,建立了基于组合核函数(CK)的动态GPR预测模型,其预测中误差为0.51mm。而后用遗传算法(GA)搜寻CK-GPR模型的超参数,建立了遗传优化的组合核函数(GA-CK)动态GPR模型,其预测中误差为0.30mm。结论表明采用组合核函数能够有效提高动态GPR模型的预测精度,而用遗传算法求取模型的超参数可以进一步优化模型的预测效果。
[硕士论文] 楚红亚
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着工业技术的发展,非正交系空间坐标测量系统逐渐取代正交系坐标测量系统成为大尺寸空间坐标测量领域的主力军。非正交系空间坐标测量系统具有测量范围大、效率高、应用方便灵活、性价比高等优点,能够更好的适应工业生产的需要。但是,点位误差的非均匀性是非正交系空间坐标测量系统必须面对的一个重要的问题。
  点位误差的非均匀性导致了多方面的困难,主要包括:非均匀性点位误差分布规律的总结与表达;测量实践中关键构形参数对点位误差的影响规律等。研究这些问题对于合理布设测量网型,提高测量精度和可靠性具有十分重要的意义。
  针对上述问题,本文主要进行了一下几项工作:
  (1)以多测量单元交会理论为基础,就各非正交系测量系统的误差来源进行了分析;
  (2)就不同的误差模型,分别采取数值仿真分析、蒙特卡洛仿真分析和误差椭圆等不同方式对点位误差进行了分析和表达,总结了不同方式在点位误差分布规律表达上的利弊;
  (3)就经纬仪工业测量系统的关键构形参数对其点位误差的影响进行了分析;
  (4)通过实验分析,验证了经纬仪工业测量系统关键构形参数对其点位误差的影响规律。
[硕士论文] 王东晓
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着科技水平的不断提高和现代工业的不断进步,越来越多的大尺寸零件设备需要测量,同时不同的测量环境对测量的精度、效率、量程、自动化程度等提出了不同要求,如何满足不同测量条件如大尺寸、大空间、复杂物体等的不同要求成为了工业测量发展研究的热点。其中,以组合式工业测量系统的研究最为突出。
  组合式工业测量系统即根据不同单一测量系统和方法的优缺点,区分出适用于大空间远距离测量方法(全局测量)和有限空间近距离测量方法(终端测量),并通过空间误差理论体系作为线索将不同测量设备和方法进行串联,实现多设备、多功能的集成和融合,同时着眼于工业现场测量操作的高效性、测量功能多样性以及对各种不同测量场合的适应性等方面,对不同测量设备进行优化组合。
  组合测量中,全局控制网的构建是大空间组合测量的关键,决定着整体测量性能。为建立整体与局部的统一,用于全局控制的专用工装的研制及性能测试成为关键问题。
  本文在组合式测量体制下,以多用型测量觇板作为建立全局控制网的关键环节,首先对多用型测量觇板分别用全站仪测量系统与摄影测量系统进行参数标定,取精度较高的作为真值,再利用全站仪对球型棱镜标定,以便下文将觇板上的点坐标作为真值用于全局与终端坐标系转换公共点。其次,研究分析觇板在全局控制方面的精度,针对觇板上的观测点类型即摄影测量回光反射标志和球型棱镜,分别分析观测精度影响因素以及提高精度的方法;实验验证以多用型觇板的标定参数为已知量提高全站仪在全局控制领域的测距精度。最后,以公共点坐标转转为理论基础,MATLAB仿真多用型觇板摆放个数、密集程度、观测精度等分析对全局控制精度影响规律。
[硕士论文] 王鸣翠
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2015(学位年度)
摘要:现代大型精密工业装备等领域,对于大尺寸空间坐标测量有着迫切的技术需求。大尺寸空间坐标测量面临着测量尺寸大、被测对象形状结构复杂、测量精度要求高等诸多问题,单一的工业测量系统在一定程度上已经无法满足其实际需求。因此,基于现有的经纬仪、全站仪测量系统构建组合式大尺寸工业测量系统,并从组合式测量中的非均匀性空间点位误差出发,以三维离散误差点云为主要形式,分析研究空间点位误差的表达与度量等方面的问题,成为其可行而有效的解决方案。
  论文对经纬仪、全站仪测量系统的组成、测量原理等进行了介绍,并详细阐述了组合式测量系统坐标系转换与数据融合的方法及原理;以Matlab编程为基础,采用数学解析方法对经纬仪、全站仪测量系统的空间点位误差分布进行研究,分析了角度或距离因素对点位误差的影响;采用蒙特卡洛仿真方法分析研究了经纬仪、全站仪及其组合式测量空间点位误差的分布与表达,利用矩阵加权线性最小方差融合方法对特征点坐标数据进行融合,借助Matlab仿真分析手段,生成经纬仪、全站仪及其组合式测量系统的三维离散误差点云,达到了理想的可视化效果;介绍了常规坐标测量中常用的四种点位误差度量方法,并探讨了点位误差的局限性;利用Matlab语言进行程序编写,采用主成分分析法对三维离散误差点云进行误差椭球的构造,进而实现了目标点在任意方向上点位误差的度量,并对误差椭球在实际测量中的应用进行了简要分析;开展了经纬仪、全站仪组合式测量方案设计与分析,采用蒙特卡洛方法和主成分分析法进行仿真分析与误差椭球的构造,从而对两种不同设站方案进行分析比较,选定了较优的测量方案。
[硕士论文] 王政
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2015(学位年度)
摘要:现代工业生产、装备制造及科学实验设施建设等领域,对于狭长空间三维坐标精密测量有着迫切的技术需求。面对狭长空间地带的工业测量,单一工业测量方法很难满足测量要求,只能通过频繁转站来弥补量程的不足,难以兼顾局部精度与整体精度的统一,且空间点位误差的传播与积累难以掌控。单一工业测量系统有着各自的优缺点,经纬仪工业测量系统短距离测量精度很高,随着测量范围的增大精度衰减严重,而且需要多次搬站;全站仪测量系统测程较远,相对于经纬仪工业测量系统测量精度较低,但随着测量距离的增大精度衰减不明显。根据上述两种测量系统的特点,提出了一种基于多用型觇板构建全局控制测量的全站仪测量系统,和作为终端测量的经纬仪工业测量系统相结合,构成组合式测量方法,满足狭长空间三维坐标测量精度的要求。
  跟据七参数三维坐标转换原理、全站仪测量系统与经纬仪工业测量系统的误差特性,利用Matlab软件仿真出三维坐标转换精度模型、全站仪测量系统精度模型、经纬仪工业测量系统精度模型、构型参数对测量精度影响模型、公共点个数及布局对坐标转换精度影响等。依据上述仿真模型,进行误差分析,得出最佳的测站位置、基准尺摆放位置、公共点个数及分布等形成指导狭长空间组合式三维坐标测量实验的理论基础。
  通过狭长空间模拟实验,利用精密标定过的多用型觇板对全站仪的距离观测值进行改正,构建高精度的全局控制测量空间。利用公共点在两套系统下的三维坐标值,将终端测量数据转换到全局控制全站仪坐标系下,统一狭长空间坐标系统。最后,根据坐标转换精度和多次测量已知基准尺的长度中误差,对组合式测量系统进行精度评定。通过实验数据分析,验证了该组合式测量方法精度的可靠性和稳定性以及操作的可行性,对狭长空间地带工业测量工程的应用有着极大的意义。
[硕士论文] 袁林婷
土木工程 东南大学 2015(学位年度)
摘要:连续体结构拓扑优化是结构优化中的难点和热点问题,也是结构优化领域的前沿课题之一,本文以连续体结构为研究对象,重点研究解决材料在连续体结构设计空间的分布优化的问题。渐进结构优化法作为连续体结构拓扑优化的重要方法之一备受关注,发展和完善这一方法,并将其引入工程应用是非常有意义的课题。围绕渐进结构优化,本文进行了以下几个方面的工作:
  1.深入学习与研究各类连续体结构拓扑优化方法后,本文总结了几种主流方法的基本理论与应用成果,了解常用的拓扑优化方法的数学建模方式,为后续的拓扑优化程序的实现打下理论基础;
  2.本文详细介绍了渐进结构优化法的基本思想、删除准则、进化策略以及近些年来的发展,并以科学的方法对其进行归纳分类,对该方法中重要的概念以及公式进行了解释以及推导;
  3.本文重点研究了渐进结构优化法中的数值不稳定现象,对其中的棋盘格效应的处理办法进行了研究并加以总结概括,并就方法中的敏度过滤法进行重点介绍,并围绕敏度过滤法对渐进结构优化法进行了改进,提出了一种更加科学高效的敏度过滤方式,很好地解决棋盘格效应问题;
  4.本文以改进后的渐进结构优化方法为算法核心,以ANSYS为软件基础,充分利用该软件的二次开发和生死单元功能,编制了属于本文的渐进结构优化程序,并利用多个算例证明了所编程序的可靠性、进步性以及工程实用性,在实际的工程设计中有一定的借鉴作用。
[硕士论文] 李韩伟
动力工程及工程热物理 浙江工业大学 2015(学位年度)
摘要:作为过程工业系统的重要子系统,换热网络也是重要的能量回收系统,其设计水平决定了过程工业的能耗和经济性。因此,换热网络综合逐渐成为研究的热点问题,而现有的综合方法都存在一定的缺陷和局限性,需要进一步开展研究。
  换热网络综合方法主要分为分步综合法和同步综合法两种,分布综合法以夹点设计法为代表,同步综合法则以数学规划法为代表。以往的换热网络综合研究大多假定流体的热容流率为定值,实际上,流体的热容流率是温度的函数,即流体的温焓关系呈非线性。本文从流体的非线性温焓关系出发,分别使用夹点设计法和基于遗传算法的数学规划法进行换热网络综合优化,主要工作如下:
  1.在以往工作的基础上,考虑了流体非线性温焓关系的另外两种情况,完善了基于非线性温焓关系的换热网络夹点设计法,系统地论述了非线性温焓关系对于换热网络综合的夹点温度和能量目标的影响。
  2.建立了基于非线性温焓关系的换热网络超结构模型,在有分流的分级超结构模型的基础上,考虑了流体的非线性温焓关系,去除了等温混合的假设,并运用遗传算法进行换热网络综合优化,其结果更加符合工程实际。
  3.基于MATLAB GUI界面设计平台,在课题组自主开发的换热网络综合软件HenDesign的基础上,开发了基于非线性温焓关系的换热网络夹点法模块和遗传算法模块,并结合案例介绍了这两个模块的具体功能和操作步骤,为后续研究提供了方便的工具。
  4.运用遗传算法对两个具有非线性温焓关系的换热网络综合案例进行了研究,将其结果与假定热容流率恒定的情况进行对比,说明了在换热网络综合优化中流体非线性温焓关系的影响以及考虑流体非线性温焓关系的必要性。
[硕士论文] 王晶晶
测绘科学与技术 河南理工大学 2015(学位年度)
摘要:在工程问题中,物体的运动过程所具有的形态或者是它们的运动轨迹,实际上都是在空中演化的流形。因此,如果能够对其的演化过程(流形)进行实时的测量,就能对这种物质的演化进行实时的监控,进而经过相应的力学以及物理理论的分析就能够得出其演化规律,从而就能开发相应的解决此类工程问题的技术。现在的工业尤其是高端制造业,它们迫切的想要知道材料的结构以及这些结构后面所隐藏的能反映材料性能的数据信息,因此应该把微观测量也看作是工程测量专业的任务。本研究从几何场理论(拖带坐标和度规基矢)出发,分别采用陈·理性力学和Clifford几何代数两种理论进行流形的演化测量;得到了一维流形演化测量的一般理论与方法;而且也将这种方法应用到微观测量中,得到了一维流形材料疲劳应变测量的一般方法,从而为材料在荷载下的受力变形过程提供了相应的测绘理论技术和方法;而测量得到的应变数据则是反演材料受力过程的实时依据。由此,可以得到有关疲劳断裂问题的更加理性的回答,为解决材料的加工制造问题开辟了新的技术。
[硕士论文] 喻巧
测绘工程 西南交通大学 2015(学位年度)
摘要:变形体的变形过程是受众多人类自己都不能完全清楚的因素综合影响的一个复杂非线性动力学系统,高度不确定性体现在变形系统及其潜在的突发行为上,系统内外扰动的存在与人类认识能力的局限,使得变形系统内在运行机制、结构、关系等均表现为灰性,因此,将变形系统看作一个灰色系统来研究将再合适不过。本文围绕“动态变形分析与预测”这一主题,基于灰色变形系统的视角对动态变形灰建模分析的若干问题进行深入研究,主要研究内容与成果如下:
  1、基于灰理论基本原理与特点对工程变形体动态变形系统的灰性进行了提炼,并在此基础之上研究了灰变形分析与预测理论(即基于灰色系统理论的变形分析与预测)中“灰建模预处理”、“灰模型构建”、“灰模型误差识别与控制”三项关键技术的主要内容架构。
  2、以变形体空间单点的离散位移时间序列为建模对象,解析了经典GM变形预测模型的建模机理与整体流程;并基于GM(1,h)构建了空间单点多维灰变形预测模型,实例分析表明多维灰模型相对优于单维灰模型。
  3、在分析了空间单点变形预测模型的局限性基础之上,构建了一种基于空间序列的静态多点灰预测模型,对拟合与预测空间某方向上沉降走势有重要意义;并进一步构建了一种顾及变形体各监测点时空关联性的空间多点灰预测模型,实例分析表明其建模预测效果明显优于单点灰模型。
  4、在分析了经典灰变形预测模型建模整体流程中存在的若干误差问题基础之上,从灰建模预处理、灰建模机制和灰色组合模型三个方面构建了灰预测模型的优化机制;进而探索了利用遗传算法(GA)优化灰变形预测模型白化背景参数取值的问题,实例分析表明GA能有效提高灰模型精度,且采用实数编码的改进遗传算法(简称IRCGA)较之采用二进制编码的简单遗传算法(SBCGA)与采用实数编码的简单遗传算法(简称SRCGA)对灰模型优化所取得的建模预测效果最优。
[硕士论文] 刘龙
测绘工程 西南交通大学 2015(学位年度)
摘要:变形分析方法研究是工程健康监测与评估中的重要内容之一,目前变形分析与预测的方法模型较多,主要包括:趋势分析法、时间序列法、灰色模型法GM(1,1)、神经网络模型法等。结合Kalman滤波在动态实时预测中的优势以及BP神经网络的强非线性映射能力,探讨了两者的融合算法及其在变形分析与预测中的应用。笔者研究过程中,主要取得了以下研究成果:
  1.推导了离散型Kalman滤波的数学模型,研究了极大验后估计自适应Kalman滤波与基于方差分量估计的自适应Kalman滤波,有效限制了传统Kalman滤波的发散问题;详细研究了BP神经网络的原理与学习流程,给出了基于批量样本学习的BP神经网络程序流程。
  2.研究了Kalman与BP最优加权组合模型(OWC Kalman-BP)。OWC Kalman-BP是将Kalman滤波与BP神经网络作为单项模型,根据单项模型的残差对预测结果进行加权组合。分析表明,OWC Kalman-BP降低了单项模型的不确定性影响,可有效提高预测精度。
  3.研究了基于Kalman滤波学习算法的BP神经网络(KLA Kalman-BP)。该组合方法是以BP神经网络为核心模型,用Kalman滤波作为学习算法去调整网络的权值和阈值。KLA Kalman-BP大幅提高了网络的收敛速度,同时还可改善传统BP的局部最优问题。分析表明,KLA Kalman-BP的建模效率与精度均优于传统BP与OWCKalman-BP。
  4.根据工程经验,将工程变形趋势分为典型的四大类:“平稳”、“渐变”、“突变”和“高频叠加长周期”。基于盐水沟隧道的“实时三维位移监测”数据,对四类变形趋势进行了仿真分析,探讨了两种Kalman-BP组合模型的精度和适用性。
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