基于参数驱动的地下洞室三维建模研究

通过研究地下洞室的形态及常用施工绘图技术,提出了参数驱动的地下洞室三维建模方法.该方法以数据库管理为依托,分析了常用施工洞室形态,提炼并建立其通用数学模型,将不同形态洞室进行参数化表达,使得施工洞室的管理由传统的文件数据结合拓扑结构管理转换为数据库参数管理,极大地降低了数据存储量,提高了用户修改洞室模型的效率;按照洞段的不同类型将洞室分割成若干洞段,采用改进的最短对角线法进行洞段三维建模,从而消除模型轮廓中心相距较远建模失败的问题;将洞段通过剪切及合并,形成完整的三维洞室模型.该方法最终成功应用到水电工程三维地质信息系统(GeoEngine),满足其不同形状地下洞室建模要求.     

基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化

构建基于形态特征参数的水稻根系几何模型,实现不同生长条件下水稻根系生长动态的三维可视化。本文通过分析水稻根尖生长随生育进程的变化模式,构建了水稻单根三维显示模型,包括根节点初始位置和生长方向的确定以及根轴的空间模拟等;进一步结合水稻根系拓扑结构,以生长度日（GDD）为驱动因子,建立了水稻根系三维重构模型,包括不定根初始发生时间和位置、不定根初始伸展角度、不定根伸长速率、不定根空间分布模型等;然后在Visual C++环境下,结合可视化显示模块、场景控制模块、人机交互界面和数据库模块等,研制了水稻根系三维可     

基于ANSYS的共振装置三维系统建模及优化设计

为提高小麦联合收割机的使用寿命、降低收割作业过程中产生的共振,基于ANSYS分析理论,对易产生共振的核心装置进行三维系统建模和优化设计。通过分析联合收割机工作机理及运动特点,根据机械振动理论和激振频率模型,利用UG软件,选取收割机的机架和收割系统作为研究对象,对其进行结构优化后得出三维系统物理模型,并导入ANSYS分析软件进行模态求解分析得出前4阶振型。从振型图可知:优化设计较好避开了共振点。振动试验结果表明:有限元计算的固有频率与振动试验值误差在±8%范围内,机架与割台质量分别降低15. 3%和8. 8%。由此验证了三维系统建模参数设计的合理性与可行性,从而为类似收割机的振动分析提供思路与参考。     

基于Pro／E的采棉机水平摘锭的三维建模

摘锭是采棉机的主要工作部件,传统研究方法是以二维平面图来表示其结构,非常抽象且不便于修改。为此,利用Pro/E对水平摘锭各零件进行三维建模、虚拟装配、模型分析和动态仿真。结果表明,研究人员可以充分利用Pro/E单一数据库管理技术,通过改变尺寸参数来方便地修改和更新零件,还可以观察零件间的相互位置关系、运动状态和进行应力分析,为后期的材料分析提供良好的基础。     

基于Pro/E的斗式提升机三维建模

斗式提升机是专门用于连续垂直输送散料的设备,由于其具有占地面积小、提升高度高且输送量大等特点,因而在饲料和粮食等加工厂中广泛使用.传统的设计方法是利用二维图形来表达三维信息,非常不直观且修改困难.为此,利用三维设计软件Pro/E对斗式提升机中的各零件进行三维建模和虚拟装配,能有效地帮助工程技术人员提高设计水平及工作效率.     

三维地质模型动态更新方法研究——以水利水电工程为例

三维地质建模是指将地下三维空间中的各类地质数据信息,综合起来形成三维定量模型。三维地质建模的动态更新一直是研究者们关心的热点话题,针对三维建模及可视化的研究,作者团队已经基于IDL研发了三维可视化平台,并形成了基本的建模工具,包括二维数据的三维化处理、三维对象编辑、曲面拟合及曲面剪切等,并已经在水利水电工程中进行了实际应用。在上述已有三维建模工具的基础上,对三维建模方法进行归类,按照三维空间模型表达的具体对象(例如地形面、水位面、基岩面等)进行分类,设计三维建模过程相对固定流程,以脚本驱动的方法,实现三维模型修正过程的动态更新,该方法适用于工程数据随着工程进展需要不断更新的三维可视化模拟工作。该方法在水利水电工程三维建模中进行了应用,取得了预期的效果。     

基于装配特征的机械零件三维建模研究与实现

随着计算机技术的发展,三维图形的建模使得在计算机上虚拟现实成为可能,有利于工业产品的研发及生产。为了实现机械零件设计制造自动化,文章基于零件的设计需考虑其装配特性的特点,提出了机械零件的装配特征参数模型,通过OpenGL与VC++6.0对机械零件进行三维建模,研究VC++6.0中运用OpenGL进行建模的关键性问题,通过实例证明了本文方法的正确性。     

轴流式油气混输泵叶片的三维建模

介绍了油气混输泵在油田中的应用及其在国内外研究状况与发展趋势.阐述了混输泵输送高含气量气液混合物的关键是要对混输泵的过流部件,尤其是叶轮及导叶进行优化,以保持气液两相的均质性,防止输送介质在流道内的分离.结合轴流泵与轴流式压缩机的设计理论,运用轴流泵设计的方法,充分考虑轴流泵和轴流压缩机动静叶组合方式,设计了四组动叶转轮.通过坐标转化,将二维叶片转化到三维空间坐标中,采用三维建模软件Pro/E建立了三维实体模型.结果表明,应用Pro/E对压缩级进行完整的三维几何建模,能够较正确地表达出叶片形状,生成理想的三维实体模型.     

鹤式起重机三维建模及运动特性分析

基于四连杆机构理论,在UG环境下搭建了简化的鹤式起重机三维实体模型,并运用ADAMS软件对其进行了多体动力学运动特性仿真.为改进其结构设计和减轻自重做出了有益的探索.     

基于三维激光扫描的大麦籽粒力学建模与试验

为研究大麦籽粒在收获、脱粒、贮藏及运输等作业过程的机械损伤,对大麦籽粒进行加载压缩试验和有限元力学仿真。针对目前非规则形状农业物料常规建模方法将其近似处理为规则体,存在测量难度高、数据误差大、仿真精度低等问题,提出了一种基于三维激光扫描的大麦籽粒建模及其力学特性研究方法。以5种含水率、3种加载方式的大麦籽粒为研究对象,利用万能材料试验机对其弹性模量、破碎负载等力学参数进行了测定,结果分别是：大麦籽粒的弹性模量为87.39～167.84MPa,破碎负载为70.40～157.32N,屈服强度为0.85～2.12MPa,最大应变为0.26%～1.15%。结果表明：随着含水率的增加,3种加载方式下大麦籽粒的弹性模量、破碎负载和屈服强度均明显下降;相同含水率条件下,侧放加载时破碎负载最大,立放加载时破碎负载最小。基于三维激光扫描技术获取了大麦籽粒点云数据,利用Geomagic Studio和Pro/E对其进行点云处理、去噪和逆向建模,得到与真实大麦籽粒形态高度相近的几何模型并进行有限元力学仿真。对比3种加载方式下的试验值和仿真值,两者最大偏差为7.2%,表明了基于三维激光扫描的大麦籽粒建模方法的有效性和精确性。     

地下水库回灌补源的数值模拟研究--以山东省邹平县城北水源地为例

通过邹平县城北水文地质条件分析,建立了引黄补源条件下的邹平县城北地下水库补源模式数值模型,采用准三维非稳定流有限元法进行地下水库开发利用渗流场模拟,对地下水库在各种开采方案下的供水能力、流场演化趋势和资源优化开发模式进行预报评价。研究表明,坚持引黄补源,在保证总开采量平衡前提下,减少城东北地下水开采量,扩大渠网内地下水开采,将激发引黄渠道对地下水源地的补给、提高水源地效率、阻止城东北老开采区地下水位降落漏斗急剧下降。     

大庆市西部地下水库人工回灌方案研究

为了缓解大庆市水资源供需矛盾,提高城市供水安全保障程度,利用业已形成的大庆市西部地下水位降落漏斗,建立地下水库实施水资源人工调蓄。综合分析回灌水水源、回灌水水质、回灌水量、回灌方式等,设计大庆市西部地下水库人工回灌方案,通过数值模拟计算,模拟人工调蓄效果。模拟结果表明,人工回灌可使降落漏斗区地下水位有明显上升,采用压采的同时将注水井布设于龙虎泡管线南侧的注水方案,水位恢复效果最为明显,可使漏斗区地下水位回升11 m左右。     

基于DEM模型的三维地质结构模型的建立——以吉林省靖宇自然保护区为例

吉林省靖宇自然保护区富含天然矿泉水资源并发育火山群,为了调节水资源、科学开发合理利用和保护矿泉水资源,利用GMS软件根据研究区内钻孔资料以及已有的地质水文地质条件建立了靖宇自然保护区的三维地质结构模型,但此模型不能真实的反映出研究区特有的火山群地貌,因此又利用MAPGIS软件根据研究区地形图矢量化的等高线建立了DEM数字高程模型,DEM模型能较清楚地反映研究区地面的真实信息。因此基于DEM模型的三维地质结构模型不仅能模拟研究区地层情况,还能清晰地模拟出研究区地表起伏状况,尤其是对火山群地貌的模拟。这两种模型的结合为地形起伏较大、地形较复杂地区难模拟的问题提供了一种解决方法。     

地下水浅埋区农田地下水动态模拟

在地下水浅埋区,农田地下水动态对降水、蒸发等气象因素很敏感,研究它们之间的关系对农田水管理具有重要意义。对湖北省荆州农业气象试验站1981~2005年和湖北省荆州市四湖工程管理局排灌试验站2000~2004年实测降水、蒸发、土壤水和地下水资料进行分析,建立2种数学模型以模拟不同季节地下水埋深随基本分析时段有效降水、蒸发等因素的变化情况。用后验差指标法检验模型的拟合程度,结果表明,所建立的2种模型都能较好地描述农田地下水动态受降水量、蒸发量等因素影响的变化趋势。     

地下水库的研究现状和发展趋势

综述了地下水库近几年的研究现状,分别总结了地下水库的概念、组成分类、调蓄能力和建库的基本条件等。结合国内外已建成的地下水库的实例,分别从:①水文地质、工程地质的勘察工作,尤其是含水层边界条件和水文计算参数的确定;②地下水库的数值模型的建立;③地下水库调蓄水量的计算和调蓄能力的分析;④地下水库地下挡水坝的施工方法;⑤地下水库的管理监测系统的建立等方面分析了修建地下水库的基本理论思路。并分析总结了地下水库存在的主要问题和开发前景。     

基于Processing MODFLOW的干旱区内陆河灌区地下流数值模拟

随着新疆北疆地区大规模膜下滴灌技术的推广与实施,必然改变流域的水文生态过程,产生新的水盐平衡关系。为实现对灌区水资源的科学管理,便于对灌区大面积滴灌条件下进行生态环境评价,实现对地下水位的安全控制,达到对灌区盐渍化防治目的,根据新疆内陆河流域玛纳斯河流域典型灌区147农场的水文地质条件,运用地下水数值模拟软件Processing MODFLOW建立了地下水数值模型,并对模型进行了校正和评价。结果表明：通过对模型的校正和评价,表明模拟值与观测值基本一致,模型可以对该灌区的地下水动态进行模拟和预测。     

基于生态服务价值的潮白河上游土地利用优化

生态环境安全和人类发展息息相关,以潮白河上游森林生态服务价值和生态服务总价值为目标,以约束函数和转化规则为条件,利用灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对该区2008年土地利用现状进行了数量结构优化和空间格局配置。结果表明：优化配置后的林地面积和森林生态服务价值较2008年均有显著增加,且后者增加幅度大于前者,说明森林单位面积生态服务价值提高,林地结构得到改善;随着草地和未利用地向林地和居民工矿用地转化,生态服务总价值有所增加,重点表现在调节服务和支持服务两方面价值上。该区域近年来经济利益驱动的发展模式给首都可持续发展带来巨大压力,土地退化和环境破坏须通过资源优化得以控制和改善。     

基于RBF神经网络的地下水动态预测

以内蒙古自治区巴彦淖尔市金泉工业园区为例,基于园区B248号长观井2001-2008年的地下水埋深资料,首先建立了地下水埋深RBF神经网络预测模型,而后对该模型的模拟结果作误差分析,并将相应值与BP网络模型进行对比。RBF神经网络模型和BP网络模型的最大相对误差分别为9.88%和19.67%,最大绝对误差分别为0.81和1.56,均方误差分别为0.19和0.98。显然,RBF神经网络具有较高的预测精度和较强的非线性映射能力。用上述训练好的RBF神经网络模型对研究区2009-2013年平水年条件下的地下水埋深进行预测,结果表明,研究区已出现地下水位持续下降的趋势。最后,根据地下水资源保护规划方案,在逐时段压缩地下水开采量10%的情况下,研究区2025年即可恢复到2001年的地下水水位值。     

基于因子分析的浑河冲洪积扇地浅层地下水水质影响因素辨析

采集浑河冲洪积扇地浅层地下水样品218组,测试了33项水质指标。综合分析结果表明：研究区浅层地下水水质以弱酸性、低矿化、硬水为特征;HCO3.SO4-Ca.Mg、HCO3.SO4-Na.Ca、HCO3.SO4.Cl-Ca、HCO3.SO4-Na.Ca.Mg和HCO3-Ca这5种水化学类型占50%以上。应用SPSS软件,对33项浅层地下水水质指标进行因子分析,定量的筛选出主要影响因素,即基础因子、金属因子、农业因子和类有机因子这4个公因子,且4个公因子都与人类活动密切相关。     

洮儿河扇形地地下水动态特征分析

洮儿河扇形地地下水位逐年下降,为了合理开发利用地下水,有必要对地下水动态特征进行分析。采用地下水动态分析、衬度系数方差分析以及相关分析三种方法对研究区地下水埋深进行分析。结果表明研究区内地下水埋深在2010年以前一直呈增大的趋势,2010年以后埋深呈现减小的趋势,地下水类型为渗入-径流型;研究区内地下水埋深波动变化较大,东北部的地下水波动程度明显大于其他区域,南部和西部也有部分波动性较大的区域;研究区总体上地下水埋深与降雨量的相关性较弱,其中研究区东部相关性要明显高于西部,只有部分区域呈现显著相关性。总的来说研究区东部地下水位动态的复杂程度要高于西部,并且总体上水位下降,需要及时采取措施,控制地下水的开采量,做到地表水与地下水联合调蓄,实现地下水资源的可持续利用。