Incremental elastoplastic FEM for simulating the deformation process of suction caissons subjected to cyclic loads in soft clays

This paper presents an incremental elastoplastic finite element method (FEM) to simulate the undrained deformation process of suction caisson foundations subjected to cyclic loads in soft clays. The method is developed by encoding the total-stress-based bounding surface model proposed by the authors in the ABAQUS software package. According to the model characteristics, elastoplastic stress states associated with the incremental strains of each iteration are determined using the sub-incremental explicit Euler algorithm, and the state parameters describing the cyclic accumulative rates of strains are updated by setting state variables during the calculations. The radial fallback method is also proposed to modify the stress states outside the bounding surface to the surface during determination of the elastoplastic stress states. The stress reversals of soil elements are judged by the angle between the incremental deviatoric stress and the exterior normal vector at the image stress point on the bounding surface to update the mapping centre and state variables during cyclic loading. To assess the general validity of the method, the reduced scale model tests and centrifuge tests of suction caissons subjected to cyclic loads are simulated using the method. Predictions are in relative good agreement with test results. Compared with the limit equilibrium and quasi-static methods, the method can not only determine the cyclic bearing capacity, but can also analyse the deformation process and the failure mechanisms of suction caisson under cyclic loads in soft clays.     

基于无人船的大洋中尺度涡观测系统展望

中尺度涡在大洋中普遍存在,研究发现其能量比大尺度海洋环流的能量大一个量级,在海洋物质能量输运和全球气候变化中起着重要的作用。受观测条件限制,目前对中尺度涡的观测主要通过卫星高度计实现,只能从海面高度来推算中尺度涡大小、分布、强度及其伴随的水体和能量输送,而卫星高度计对中尺度涡垂直结构特征认识不足,也导致了对中尺度涡所引起的上层海洋能量、热量输送估计误差偏大。目前对中尺度涡三维结构观测认识不足,展望未来将会出现基于无人船平台的大洋中尺度涡三维结构自动观测系统,该平台将集成自动水下剖面观测功能等先进技术,以便观测中尺度涡的垂直结构特征及其时空变化特征,进而可对中尺度涡带来的物质和能量输送进行系统认识。     

Super-resolution enhancement of UAV images based on fractional calculus and POCS

Abstract

A super-resolution enhancement algorithm was proposed based on the combination of fractional calculus and Projection onto Convex Sets (POCS) for unmanned aerial vehicles (UAVs) images. The representative problems of UAV images including motion blur, fisheye effect distortion, overexposed, and so on can be improved by the proposed algorithm. The fractional calculus operator is used to enhance the high-resolution and low-resolution reference frames for POCS. The affine transformation parameters between low-resolution images and reference frame are calculated by Scale Invariant Feature Transform (SIFT) for matching. The point spread function of POCS is simulated by a fractional integral filter instead of Gaussian filter for more clarity of texture and detail. The objective indices and subjective effect are compared between the proposed and other methods. The experimental results indicate that the proposed method outperforms other algorithms in most cases, especially in the structure and detail clarity of the reconstructed images.     

水下运载器外挂负载的系统测试方案及仿真

研究水下运载器外挂负载的测试问题,根据负载功能,建立了负载的系统模型。考虑到系统可测性,模型中增设一些辅助元件和电路,测试计算机通过与负载的自动驾驶计算机通讯,由自动驾驶计算机施加激励和采集响应,完成测试。最后,对测试方案进行了仿真试验,并分析了仿真结果。     

基于倾斜摄影技术的戈壁灌丛沙丘形态反演及其对粉尘释放研究的意义

灌丛沙丘是广泛分布于西北干旱区的风沙地貌。戈壁上发育的灌丛沙丘在戈壁沙尘释放和固沙能力方面具有重要的指示意义和应用价值。本研究采用倾斜摄影技术对戈壁上的灌丛沙丘形态特征进行观测和提取,并分析沉积物特征,计算戈壁灌丛沙丘的固沙能力,为沙尘释放研究提供依据。结果表明:(1)戈壁上发育的灌丛沙丘有明显的空间分布格局,即主要分布在干河床的两侧和地势低洼地区。(2)戈壁灌丛沙丘在形态上和其他地表灌丛沙丘类似,但沙丘的长度、宽度、底面积、体积等小得多,而且参数之间具有明显的相关关系。(3)沉积物的累积概率曲线表现为三段式,跃移组分的粒度范围(50~700 μm)明显与以往研究不同。沙丘内部和表层的粉沙和黏土含量分别为4.47%和5.24%,从而说明灌丛沙丘能够捕获戈壁上释放的粉尘物质。(4)戈壁地区单个灌丛沙丘的粉尘释放量约0.05~0.08 m³,固沙能力最大可达18.71 m³。     

利用BDS与无人船进行污染源分析及处理

在大数据的背景下,充分利用北斗卫星导航系统（BDS）的定位功能,以无人船作为用户端,在水质数据采集和污染源位置的问题中积极探索新的实践方案,迅速、准确地找到污染源,减少河流污染物污染的时间,且无人船上装有净化模块,在发现污染时可作简易处理。在无人船上安装水质分析仪,水质分析仪的传输模块中安装经给防水处理的北斗卫星定位芯片和WiFi数据传输器,进而对河流的污染物种类及浓度进行分析,并采用大数据的计算方法,计算出污染源位置,向云平台反映污染源位置分析结果与污染物处理方法。通过BDS,将数据按照位置区域划分,并将能到达污染源的最短路径发送到处理人的移动设备上。本文通过对基于BDS定位的水质污染监测可视化系统进行分析,以期迅速找出污染源,减少水质污染现象的发生。     

空地技术结合地形图测图方法研究

车载移动测量系统可以快速、高精度地对测区进行三维激光扫描,但是因地物遮挡、视角限制,使得点云数据存在缺失;无人机航测具有高效率、高灵活性和低成本等优势,但是稳定性差,受天气影像严重,易导致影像不清晰或精度低。无人机航测技术可以弥补车载移动测量技术的采集盲区,后者可以发挥高精度的优点,二者技术联合应用,将极大提高测绘精度及生产效率。本文以某小区为例,进行了相关方法实验,对建筑物顶部或植被茂密处等扫描盲区,采用无人机航测补测,通过高精度激光点云对航摄影像进行纠正匹配,综合利用激光点云与航摄影像进行大比例尺测图。     

复杂城区车载激光扫描点云分层路段定位与数据纠正实验研究

高精度的车载点云数据是实现各种城市地物要素提取的前提,但在复杂城市环境下车载作业时信号遮挡、衰减和多径效应频繁发生,进而造成点云数据精度严重降低,如何对复杂环境下的点云数据进行分析和纠正就显得至关重要.现有的质量分析方法多从测距误差、仪器安装误差和数据处理误差方面出发,虽然可以在一定程度上改化数据,但在如何快速定位出分...     

车载LiDAR点云中的建筑物特征提取

针对车载LiDAR点云数据处理复杂、时间长的问题,本文以地物不同特征值作为建筑物自动提取算法的依据,通过点云数据预处理、聚类分析等一系列流程最终实现一般建筑物点云的自动提取.通过两个实验区点云数据的提取与相应的实际地物进行精度分析对比,结果表明本文算法对实例测区环境下的不同建筑物点云提取具有较好的有效性,满足数字城市三...     

车辆碾压作用下戈壁地表起尘浓度

通过野外观测车辆碾压作用下戈壁地表PM₁₀释放浓度,探讨其主要影响因素。针对戈壁区砾石、砂砾、砂质和砂土4种路面类型,应用TSI粉尘仪多次重复观测车辆碾压产生的PM₁₀浓度,进而阐明碾压次数、车速和地表水分等因素对起尘浓度的影响。结果表明：4种路面的平均起尘浓度依次为5.339、9.089、16.944、50.251 mg·m^-3,是自然状态下的5~50倍;起尘浓度随碾压次数增多而增大,其中砂土路情况下的增长最显著;随土层厚度的增大呈现出幂函数的增长趋势;降雨后路面起尘浓度显著减小,且降雨量会影响降雨后起尘浓度的变化趋势。最后提出了针对性的建议和措施以减弱车辆碾压导致的戈壁地表起尘。