摘要：海洋立管是海洋工程中的重要结构,为了确保立管的正常工作,本文提出了利用弱光纤布拉格光栅传感光缆完成立管形态重构的方法,并利用有限元仿真实验进行了验证。首先将传感光缆按照背负式管道的形式沿立管轴向安装,基于Frenet-Serret框架设计了立管的形态重构算法;然后构建了立管监测有限元模型,求解并提取了多种变形情况下传感光缆内部应变数据,结合算法完成了立管的三维形状重建;最后对形态重构误差进行了分析和计算。结果表明,设计的立管形态重构方法的尾端误差控制在1.7%以内。该方法的立管形态重建效果较好,监测形式简单,具有一定工程应用价值。

摘要：利用基于带有物理基的非笛卡儿张量分析为基础的广义矩阵法，在非正交螺旋线坐标系中，用GMM法（广义矩阵法）推导出螺旋状导管中充分发展、层流流动的非线性的连续性方程、NavierStokes方程组和能量方程，并用SIMPLE算法（解压力耦合方程的半隐式法）解出了上述一系列方程。结果表明：对大普朗特数的流体，挠率将明显地改变等温轮廓线的形状。随着普朗特数的增加，挠率将使螺旋状导管的多温轮廓线急剧变形，并使努塞尔数大大减小。

摘要：公路线形设计作为公路建设的重要环节,其设计质量的好坏直接影响到行车安全和舒适.为了改善现行平、纵分离式路线设计方法存在的不足,文中从公路中心线是一条空间曲线的本质出发,采用曲率和挠率作为设计参数,建立了一种新的公路三维线形设计方法.在此基础上,分别从几何连续性、车辆稳定性和行车舒适性3个方面对公路三维线形应满足的工程约束条件进行了研究分析,并建立了相应的约束模型.在借鉴现有设计规范和经验的基础上,结合已建立的约束模型,最终确定了不同设计速度下三维线形指标应满足的设计约束值.新的线形设计方法可以避免传统方法中平、纵线形组合无法量化分析,以及组合线形空间连续性衰减等问题,为提高公路线形设计的安全性提供了新的思路.

摘要：从三维的角度采用曲率、挠率代替传统平、纵线形设计参数对公路中心线的空间几何特性进行描述,并在Frenet标架的基础上,将汽车视为刚体,从微观角度建立了以三维线形指标曲率、挠率为控制量的汽车空间运动模型.结合已有设计资料,对公路线形的空间几何特性对汽车运动的影响进行了详细分析.研究发现曲率的设置对汽车行驶起主导作用,挠率的影响相对较小;传统路线设计方法忽略了平、纵线形的耦合使得组合线形的曲率、挠率的连续性存在不同程度的衰减,直接影响到行车运动状态的平稳变化和行车舒适性水平.

摘要：为了明确传统公路平、纵线形分离设计思想存在的不足及对行车安全的影响,从公路三维线形本质出发,采用空间曲率和挠率对现有线形几何特性进行描述,建立了基于二维设计要素的公路三维线形描述模型;利用SPSS分别建立了高速公路和双车道公路相邻路段平均曲率差、挠率差与事故率之间的关系模型。研究结果表明:公路线形设计时平纵线形的叠加并不能保证组合线形在三维空间中的连续性,当二维线形要素变化时,组合线形的连续性会存在不同程度衰减;空间曲率和挠率的突变量大小与行车安全强相关,其中曲率的连续对行车安全起主导作用,公路真三维线形设计应至少保证二阶几何连续。

摘要：在给定空间曲线两个端点的位置、切方向、曲率向量和挠率的情况下 ,用参数化五次B啨ｚｉｅｒ曲线来对这条空间曲线进行几何Hermite插值 ,证明了插值问题局部可解 ,解有两个自由度 ,还给出了一种确定这两个自由度的方法 ;并证明了在适当的假设下插值有

摘要：提出了一种基于导数动态时间规整(DDTW)的三维碎片自动拼接方法,可以计算两块碎片最合理的拼接方式.同时设计了一种基于抗噪区间拟合的挠率估计方法和常数时间复杂度的三维重叠检测方法,大幅度提高了拼接的速度和准确性.首先确定物体碎片的轮廓曲线,查找角点,根据角点将轮廓曲线分段成子轮廓线,计算子轮廓曲线的挠率特征串;然后使用DDTW对两个特征串进行匹配,并给出匹配度的度量值,继而根据对应点的空间位置关系对碎片进行放缩和刚体变换,调用三维重叠检测方法排除重叠匹配;最后根据给定的评价标准找到最优匹配作为最终拼接结果.实验表明,该方法实现简单,鲁棒性强,能快速得到三维碎片集合的拼接结果.

摘要：为提高道路运行速度预测模型的准确性,提出将传统时序分析的向量自回归(Vector Autoregression,VAR)模型用于公路逐桩线形单元序列分析的方法。对道路线形的二维设计指标进行三维转换,得到完整且唯一确定公路曲线形状、走向及弯扭曲方向的三维线形指标参数,即线形的三维曲率、挠率、切向量、法向量等;对公路逐桩步长序列构建VAR模型,将三维指标与实车驾驶试验得到的运行速度构成联合内生变量从而建立联系。试验结果表明:线形的曲率、挠率、切向量竖向分量、切向量平面分量差分、主法向量竖向分量、副法向量平面分量差分均有90%置信度以上对运行速度造成显著影响;运行速度随线形的曲率、切向量竖向分量、切向量平面分量差分的增大而发生负响应,随线形的挠率、副法向量平面分量差分的增大而发生正响应。最后,根据运行速度对道路三维几何特征的脉冲响应结果,描述了200m内的具体影响效应,并分析了变量呈现其响应结果的原因,验证了道路线形三维特征与运行车速的密切相关性以及驾驶人对道路条件的认知规律。

摘要：为实现艺术珍品保护或古器物修复中3维碎片的比对和拼接,提出了一种空间任意形状的3维碎片拼合算法。该算法首先对由实物测量数据建立的三角网格模型进行预处理,即去除模型中所存在的一些缺陷,以提取模型边界轮廓曲线;然后对碎片的边界轮廓离散点进行五次B样条插值,同时计算轮廓曲线上各个点的曲率、挠率和法矢,并据此分析3维碎片轮廓曲线的几何特性;接着根据轮廓曲线上各个点的总曲率来检测轮廓的特征点,并对轮廓进行分段;最后根据曲率、挠率的变化对不同轮廓上的特征段进行相似性度量,并运用法矢对相似性程度较高的轮廓段进行可匹配性验证,同时计算出可匹配轮廓段的坐标转换关系,以实现碎片的拼合。实例表明,该算法是高效、稳定的。

摘要：螺旋切刀是碗形海蜇皮自动切丝机最主要的工作部件,为了保证其在工作承受载荷时的稳定性、避免过量的弹性变形及良好的使用寿命,运用微分几何建立螺旋切刀刀刃线的数学模型,采用MATLAB模拟曲率和挠率大小及曲率与挠率随极角φ的变化规律,分析得出曲率最大值为1.57,最小值为0.012 47,挠率最大值为0.002 46,最小值为0。应用Solidworks软件建立螺旋切刀三维实体模型,将其导入到ANSYS Workbench中完成静力学分析,确定螺旋切刀结构的应力、应变和最大变形位置,验证了螺旋切刀结构设计满足使用性能要求。为研究碗形海蜇皮螺旋切刀的疲劳损坏、使用寿命和优化提供依据。