RFPA2D细观版培训教程
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RFPA2D渗流版培训教程PPT课件
观看岩石水压致裂全过程……
2020/3/23
大连力软科技有限公司
4
水压致裂演化全过程
2020/3/23
大连力软科技有限公司
5
§几个有关渗流的事例
大坝基础破坏与相应的渗流场
破坏模式
声发射
水流矢量场
Load (N) Permeability
ij xij
X
j
0
ij
1 2
(ui,
j
u
j,i )
'ij ij pij ijv 2Gij
Seepage equation (4)
k2 p 1 p v Q t t
Coupling equation (5)
k
(
,
p)
ko
exp[
(
ii
/
3 p H
)]
14
三、RFPA-Flow渗流版功能按钮 与工具条介绍
2020/3/23
大连力软科技有限公司
2
一、RFPA-Flow渗流版简介
2020/3/23
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3
§RFPA-Flow渗流版简介
◆ RFPA-Flow渗流版:利用该版本可进行岩石（体）基本 渗流特性的模拟研究，亦可进行水工中岩石（体）流 固耦合问题的数值计算分析，如可开展水力水电工程 中各类坝体渗流场、孔隙压力场、微震时空展布等特 征的计算分析，对承压水煤层开采等工程中的突水等 突发性地质灾害的预测预报。
◆岩石是低渗透性的材料，可以认为其不透水，但破裂失稳 过程中随着裂纹的萌生、扩展和贯通，其渗透率发生重大 的变化。一些工程事 故中，如矿井突水、坝体溃决等，还 有水压致裂问题，岩体破坏前是不透水的 （或低渗透的） ，渗流应力耦合效应不明显。但应力和水压诱发新的损伤 过程中，随着裂纹的扩展，应力场、渗流场以及损伤演化 过程调整、迁移以及相互作用十分显著，并将导致岩体失 稳。由此可见分析、设计具有重要的理论意义和 实用价值。
2020/3/23
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4
水压致裂演化全过程
2020/3/23
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5
§几个有关渗流的事例
大坝基础破坏与相应的渗流场
破坏模式
声发射
水流矢量场
Load (N) Permeability
ij xij
X
j
0
ij
1 2
(ui,
j
u
j,i )
'ij ij pij ijv 2Gij
Seepage equation (4)
k2 p 1 p v Q t t
Coupling equation (5)
k
(
,
p)
ko
exp[
(
ii
/
3 p H
)]
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三、RFPA-Flow渗流版功能按钮 与工具条介绍
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2
一、RFPA-Flow渗流版简介
2020/3/23
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3
§RFPA-Flow渗流版简介
◆ RFPA-Flow渗流版:利用该版本可进行岩石（体）基本 渗流特性的模拟研究，亦可进行水工中岩石（体）流 固耦合问题的数值计算分析，如可开展水力水电工程 中各类坝体渗流场、孔隙压力场、微震时空展布等特 征的计算分析，对承压水煤层开采等工程中的突水等 突发性地质灾害的预测预报。
◆岩石是低渗透性的材料，可以认为其不透水，但破裂失稳 过程中随着裂纹的萌生、扩展和贯通，其渗透率发生重大 的变化。一些工程事 故中，如矿井突水、坝体溃决等，还 有水压致裂问题，岩体破坏前是不透水的 （或低渗透的） ，渗流应力耦合效应不明显。但应力和水压诱发新的损伤 过程中，随着裂纹的扩展，应力场、渗流场以及损伤演化 过程调整、迁移以及相互作用十分显著，并将导致岩体失 稳。由此可见分析、设计具有重要的理论意义和 实用价值。
RFPA用户手册
本手册将RFPA’2D的基本理论概念、使用方法、实际问题的数值计 算及系统技术支持结合在一起。它设计成从头到尾学习，但用户可以 根据自己的实际情况，仅参考感兴趣的部分而跳过其它部分或通过联 机获得帮助。
章节
第一章
内容 RFPA’2D的理论基础概述
对象
所有用户
第二章
安装RFPA 2D及软硬件要求 所有用户
热 键…………………………………1.1 RFPA方法要点
岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基 本的天然材料。天然的岩体是非连续、非均质、非弹性、各向异性的 介质。它具有时效性、记忆性和对环境的依赖性。尽管经典力学推衍 了诸多的理论公式，但面对复杂的工程岩体材料仍显得无能为力。在 许多实际工程当中，依据理想化的模式计算出的诸如岩体变形、破坏 和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶板垮落、水 坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家 和人民财产造成了巨大损失，同时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩 体）材料的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决这 些问题的方法，致使许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和 分析。
第三章 第四章 技术支持
RFPA’2D的工作平台概述、
菜单、工具箱等功能、命令 描述
对Windows环境需要进一步学习
和要掌握RFPA’2D的用户
结合具体算例，讲述使用 RFPA’2D的关键问题，列举 具体算例
想运用RFPA’2D软件系统的用户
提供在使用RFPA’2D过程中 所有用户
可能遇到的问题及解决办 法
RFPA用户手册
(中文版)
东北大学岩石破裂与失稳研究中心 2003.10.1
学习RFPA’2D 用户手册总览
章节
第一章
内容 RFPA’2D的理论基础概述
对象
所有用户
第二章
安装RFPA 2D及软硬件要求 所有用户
热 键…………………………………1.1 RFPA方法要点
岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基 本的天然材料。天然的岩体是非连续、非均质、非弹性、各向异性的 介质。它具有时效性、记忆性和对环境的依赖性。尽管经典力学推衍 了诸多的理论公式，但面对复杂的工程岩体材料仍显得无能为力。在 许多实际工程当中，依据理想化的模式计算出的诸如岩体变形、破坏 和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶板垮落、水 坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家 和人民财产造成了巨大损失，同时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩 体）材料的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决这 些问题的方法，致使许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和 分析。
第三章 第四章 技术支持
RFPA’2D的工作平台概述、
菜单、工具箱等功能、命令 描述
对Windows环境需要进一步学习
和要掌握RFPA’2D的用户
结合具体算例，讲述使用 RFPA’2D的关键问题，列举 具体算例
想运用RFPA’2D软件系统的用户
提供在使用RFPA’2D过程中 所有用户
可能遇到的问题及解决办 法
RFPA用户手册
(中文版)
东北大学岩石破裂与失稳研究中心 2003.10.1
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rfpa系统介绍
max_ t
t
——最大拉应变
——极限拉应变
§RFPA分析过程流程图
开始
实体建模
实体建模和网格划分，用统计分布函数， 赋每一个基元的刚度和相变值等
施加荷载产生一个新的边界位移或载荷
形成新的刚度矩阵
应力分析
计算基元节点力和位移 是 将相变基元进 行弱化处理
根据相变准则判断 是否有基元相变
线弹性有限 元求解器
请看岩石材料单轴压缩的破坏过程……
岩石材料单轴压缩的破坏过程及声发射
四、RFPA系统平台介绍
§RFPA系统平台介绍
Ⅰ、RFPA系统计算方面的特点：
① 允许模拟计算由于分步开挖引起的应力重新分布对进一步变形和破坏 过程的影响，也就是说在模拟地下开采中伴随的破坏过程时更接近于 实际情况。 ② 可以通过专门提供的作图工具和参数输入模块，在模型中考虑模拟材 料的微观缺陷，也可以考虑节理、裂隙等宏观缺陷。 ③ 可以模拟自重引起的破坏过程，新的RFPA2D软件系统增加了对地 下工程开挖，地下破坏、地表沉陷、采动影响下煤岩顶板冒落、边坡 失稳等问题的模拟功能。 ④ 增加了对多种统计分布函数如韦伯分布、正态分布、均匀分布等在 材料特性中的嵌入，来考虑材料力学参数（强度、弹模等）的非均匀 性分布特征，从而可以从本质上研究岩石变形的非线性特征。 ⑤ 新的RFPA2D软件系统增加了对流固耦合（如：水力压裂、底板突 水、水工中岩石、体渗流）、气固耦合（媒岩体瓦斯突出）、温度应 力场耦合问题的模拟分析功能。 ⑥ 边坡稳定性分析模块，主要为强度折减法和离心机法。
§基元的三种形态
◆ 基质基元；是指基元在模型中的当前功能为实体介质。它 的性能由岩石的本构关系来描述。 ◆ 空气基元；是指基元在模型中的当前功能为虚体特性。当 单元介质在拉应力条件下发生断裂后，形成断裂面。就断 裂面的物理本质而言，也就是应力的传递在此出现不连续 或中断。通常的数值计算方法解决这一问题的方法是将单 元中的节点分开，或者是将单元从模型中去掉。但是，这 样做的结果使得模型的数学处理变得极其复杂，而且一般 不适合多裂纹、特别是多裂纹相互交叉的情形。RFPA系 统采用的裂纹处理方法，即空气基元。当基元介质发生断 裂后，我们不是将该单元从模型中去掉，而是用弹模极低 的基元性质取代原有的实体基元的性质，由于新的基元弹 模极低，可以近似的认为实体介质的行为已不存在，这样 在不改变模型数学结构的前提下，却可以使得模型在总体 特性上能够反映出因基元破裂而引起的物理特性的改变。
RFPA2D使用介绍
第四章
基本版【RFPA2D-Basic】 ............................................................12
பைடு நூலகம்
4.1 基本版【RFPA2D-Basic】介绍 ....................................................................... 12 4.2 基本版【RFPA2D-Basic】工作界面及基本操作 ............................................ 12 4.3 基本版【RFPA2D-Basic】典型算列 ............................................................. 21
第二章
RFPA2D软件的特点概述 .................................................................4
2.1 RFPA软件概述 ................................................................................................ 4 2.2 RFPA软件基本原理 ......................................................................................... 4
第三章
安装指南 ......................................................................................10
RFPA2D温度版培训教程
观看均匀升温下温度致裂混凝土过程…… 观看均匀升温下温度致裂混凝土过程……
混凝土材料温度致裂演化过程（破坏模式） 混凝土材料温度致裂演化过程（破坏模式）
混凝土材料温度致裂演化过程（应力演化） 混凝土材料温度致裂演化过程（应力演化）
二、热弹性力学基本理论和概念
§温度应力（热应力）的概念 温度应力（热应力）
三、RFPA-Thermo温度版功能按钮 温度版功能按钮 与工具条介绍
基 本 工 具 条
Boundary conditions边界条件 边界条件 Full Screen全屏显示 全屏显示 Copy复制 复制 Self defining系统自定义 系统自定义
Thermal boundary condition 温度边界条件 Stop run强制停止运行 强制停止运行
Acoustic Emission声发射图 声发射图
e/AE弹模和声发射图 弹模和声发射图
Load-step curve 载荷与加载步曲线
AE curve 声发射曲线
显示工具条
Area AE圈定声发射图 圈定声发射图
Multi-Element Information 多单元信息
Slide play幻灯播放 幻灯播放
一、RFPA-T度版简介 温度版简介
◆ RFPA-Thermo温度版是继 温度版是继 基本版推出的， 温度版是继RFPA2D-Basic基本版推出的，利用 基本版推出的 该版本可广泛开展岩石、混凝土、复合材料热载下的变形、 该版本可广泛开展岩石、混凝土、复合材料热载下的变形、破 坏试验，亦可对实际工程中的热载荷进行数值计算分析， 坏试验，亦可对实际工程中的热载荷进行数值计算分析，计算 分析可直观的得到实验及工程实体中的温度场、应力场、 分析可直观的得到实验及工程实体中的温度场、应力场、位移 场及声发射（微震）场的时空演化规律。 场及声发射（微震）场的时空演化规律。
RFPA软件常见问题与解答
目录第一部分软件安装问题与解答 ---------------------------------------------------------------------------------------- 21.1．关于RFPA软件的注册--------------------------------------------------------------------------------------- 21.2．关于RFPA软件加密狗--------------------------------------------------------------------------------------- 21.3．不能加载绘图控件服务器 ------------------------------------------------------------------------------------ 31.4．模型构建完成后，提示无法计算--------------------------------------------------------------------------- 3 第二部分软件操作问题与解答 ---------------------------------------------------------------------------------------- 62.1．【基本分析版】-RFPA2D-Basic操作问题与解答 ------------------------------------------------------ 62.2．【岩层分析版】-RFPA2D-Strata操作问题与解答---------------------------------------------------- 102.3．【渗流分析版】-RFPA2D-Flow操作问题与解答 ----------------------------------------------------- 112.4．【温度分析版】-RFPA2D-Thermal操作问题与解答 ------------------------------------------------ 122.5．【瓦斯分析版】-RFPA2D-Gasflow操作问题与解答 ------------------------------------------------ 122.6．【强度折减版】-RFPA2D-SRM操作问题与解答------------------------------------------------------ 132.7．【离心加载版】-RFPA2D-Centrifugal操作问题与解答 -------------------------------------------- 13 第三部分软件高级运用及解答 -------------------------------------------------------------------------------------- 143.1．RFPA计算是否考虑时间效应 ---------------------------------------------------------------------------- 143.2．关于RFPA图像显示问题---------------------------------------------------------------------------------- 143.3．弹性模量、强度的宏观值和细观均值及均值度系数三者的对应统一关系 ------------------- 143.4．关于RFPA程序中输出数据的单位 --------------------------------------------------------------------- 15第一部分软件安装问题与解答1.1．关于RFPA软件的注册【问题】：RFPA软件在安装完成后为什么要进行注册操作？【解答】：RFPA程序由大连力软科技有限公司保留所有版权，为了更好的保护用户的权益，RFPA程序在发布时加入注册机程序，根据机器硬件序列号算码，要求用户第一次安装并使用（或试用）RFPA程序注册程序（正确注册后下次运行程序不在注册）。
RFPA2D细观版培训教程
“Check DIP Model”命令 改变无模式对话框中结 果的显示方式，一是以 图像分割结果表示，一 是以赋予的弹性模量大 小表示（弹模愈大，颜 色愈亮）；
快捷方式：
六、工程算例RFPA-DIP模拟
① 单轴压缩试验模拟
花岗岩图像
RFPA模型与网格转化
§模拟结果
最小主应力分布
破坏过程中最大剪应力演化
分割图像与有限元网格之间的映射关系
1 2
4
3
x1 ( x 1) d , x2 x d , x3 x d , x4 ( x 1) d ,
y1 (h y ) d y 2 (h y ) d
y3 (h y 1) d y 4 (h y 1) d
灰度等级
G分量
灰度等级
分割 图像
B分量
◆ 通过分析三个分量各 自的直方图，确定每 个分量的分割阈值， 然后再通过组合的方 式，进行细观介质分 类。对于某些复杂的 岩石图像，其各个分 量直方图中并不一定 存在明显的谷，难以 确定分割阈值。一般 可以通过分析某一扫 描线上三个分量的颜 色变化曲线来确定分 割阈值。
§RFPA-DIP操作流程
花岗岩的非均匀性表征图像
§RFPA-DIP操作流程
在不同的细观介质上，按下CTRL+左键
细观介质的力学参数赋值
§RFPA-DIP操作流程
细观介质可以考虑为均质材 料亦可考虑为非均匀材料
赋值后以弹性模量表示的数值模型
§RFPA-DIP操作流程
边界条件
控制条件
§RFPA-DIP操作流程
计算得到应力分布
五、有关功能按钮与工具条简介
§有关功能按钮与工具条简介
AOI精简培训教程
～點對點比對
樣本影像 80
相似度門檻60
90
45 FAIL
50 FAIL
[Lead] 用來檢查IC腳之缺件、偏移、腳彎 。
Similarity – 待測影像與標準影像之相似度標準 Shift X – 待測元件之X方向位移的容許程度 Shift Y – 待測元件之Y方向位移的容許程度 Skew Difference – 相鄰兩個[Lead]框之間的高低差的容許程度 Shift Mode – 若勾選本項目，表示以檢測框中心位置的偏移量取代X及Y 方向 的偏移量參數。數值標示檢測框中心位置偏移量的容許程度。
檢測能力
缺件 偏移 歪斜
極性 立碑
標準影像
檢測範圍
例一、 例二、
缺件 偏移
中央灰階測試
82
10
取檢測框中心 10x10畫素平均值
方法二.標準化相關性比對
將影像灰階特徵記憶，並在待測影像之搜尋範圍內找尋最為相似的影像。 [Lead]框即是使用此方法作比對，而[Warp]框也可以選擇使用本方法進行影像 比對。
画像
FAIL
2、灰階像數統計
二值化處理 灰階從最暗的黑色（第 0階）到最亮的白色（第 255階）共分為 256階個層次。如下圖：
今有影像的灰階畫素如下圖分佈：
首先指定一灰階門檻值（ Threshold），如 140 ，在此原則下，大於 140灰階的畫素都視為 白色，小於 140為黑色。二值化後的情形如下：
TR7500之上方攝影機(Top-View)是採用3個CCD感光感應器(Sensor)之 攝影機，因此在針對各檢測框之影像，配合RGB三原色的擷取及權重設 定，能呈現出一般黑白攝影機所無法呈現之色差大的影像。針對上方攝 影機所做的各式檢測框，能有較佳的影像對比之品質，造成黑白對比反 差較大而易於檢測出元件缺陷，在此稱為「CCM色差比對法(Color Check Method)」。
无损检测学会二级超声波检测培训ppt课件
– 物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期 性的运动,称为机械振动.
– 周期T 振动物体完成一次全振动所需要的时间,称为振 动周期.单位：秒（S）
– 频率f 振动特物体在单位时间内完成全振动的次数,称 为振动频率.单位：赫兹（Hz）
– 周期和频率互为倒数关系，即 T＝1/f – 谐振（简谐振动） 最简单最基本的直线振动称为谐振.
2021精选ppt
13
• 2.3、超声波检测原理
超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性， 如在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射， 声波通过材料时能量会损失等，以脉冲反射法为例， 其原理如下：
1）超声波探伤仪（声源）产生高频电磁振荡信号 （脉冲波）；
2）高频电磁振荡信号加到超声波探头上，产生超声 波；
部缺陷。
2021精选ppt
28
第二章 超声波检测的物理基础
2021精选ppt
29
超声波是一种机械波，是机械振动在介质中 的传播。
该章主要涉及几何声学和物理声学的基本定律
和概念。 几何声学：反射定律、折射定律、波形转换。 物理声学：波的叠加、干涉、衍射等
2021精选ppt
30
§1 振动与波动
• §1－1振动
北京七星
2021精选ppt
11
• 2、超声波检测的基础知识
• 2.1次声波、声波、超声波
次声波、声波、超声波都是在弹性介质中传播的机械 波，同一波型在同一介质中传播的速度相同，它们的区 别在于频率不同。
次声波：f < 20Hz 声波：能引起人们听觉的机械波
20Hz < f < 20kHz 超声波： f > 20kHz 超声波和次声波，人是听不到的。
– 周期T 振动物体完成一次全振动所需要的时间,称为振 动周期.单位：秒（S）
– 频率f 振动特物体在单位时间内完成全振动的次数,称 为振动频率.单位：赫兹（Hz）
– 周期和频率互为倒数关系，即 T＝1/f – 谐振（简谐振动） 最简单最基本的直线振动称为谐振.
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• 2.3、超声波检测原理
超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性， 如在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射， 声波通过材料时能量会损失等，以脉冲反射法为例， 其原理如下：
1）超声波探伤仪（声源）产生高频电磁振荡信号 （脉冲波）；
2）高频电磁振荡信号加到超声波探头上，产生超声 波；
部缺陷。
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第二章 超声波检测的物理基础
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29
超声波是一种机械波，是机械振动在介质中 的传播。
该章主要涉及几何声学和物理声学的基本定律
和概念。 几何声学：反射定律、折射定律、波形转换。 物理声学：波的叠加、干涉、衍射等
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§1 振动与波动
• §1－1振动
北京七星
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• 2、超声波检测的基础知识
• 2.1次声波、声波、超声波
次声波、声波、超声波都是在弹性介质中传播的机械 波，同一波型在同一介质中传播的速度相同，它们的区 别在于频率不同。
次声波：f < 20Hz 声波：能引起人们听觉的机械波
20Hz < f < 20kHz 超声波： f > 20kHz 超声波和次声波，人是听不到的。
PROII培训教程(DOC版本)
ofacuntbily,redsph.Sg-wk
PRO/II 培训教程
演示
－初步设计一个闪蒸罐
(demo-1.prz)
siteryolbafdnhgck,Sw.up-
12 Getting Started
siteryolbafdnhgck,Sw.up-
PRO/II 培训教程
Streams
使用PROVISION的一些技巧
22
PRO/II 培训教程
修改当地单位制
Setting the Units of Measure
Change units of measure For example, 32F 32C
Convert value to new UOM For example, 32F 0C
Getting Started
PI
Getting Started
siteryolbafdnhgck,Sw.up-
TI LC
16
ofacuntbily,redsph.Sg-wk
PRO/II 培训教程
将多个单元进行适当的合并
siteryolbafdnhgck,Sw.up-
17 Getting Started
siteryolbafdnhgck,Sw.up-
菜单 工具栏 颜色提示
需要输入数据
面板
PFD Run
siteryolbafdnhgck,Sw.up-
Getting Started
Introduction
9
ofacuntbily,redsph.Sg-wk
PRO/II 培训教程
模拟的 7 个步骤
10
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－初步设计一个闪蒸罐
(demo-1.prz)
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使用PROVISION的一些技巧
22
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修改当地单位制
Setting the Units of Measure
Change units of measure For example, 32F 32C
Convert value to new UOM For example, 32F 0C
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将多个单元进行适当的合并
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模拟的 7 个步骤
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PFEMA培训资料
要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果， 要记住顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。 如果失效模式影响可能影响安全性或对法规的符合性， 要清楚地予以说明。失效的后果应按照所分析的具体 的系统、子系统或部件来说明。还应记住不同级别的 部件、子系统和系统之间存在着一种系统层次上的关 系。例如，一个零件可能会断裂，这样会引起总成的 振动、从而导致一个系统间歇性运行。系统的间歇性 运行可能会造成性能的下降并最终导致顾客的不满。 分析的意图就是在小组所拥有的知识层次上，尽可能 的预测到失效的后果。
2 概述
电力机车质量体系系列培训教材
Part Certification
PROCESS FLOW DIAGRAM (过程流程图)
Family name
474B
Part Number（零件代号)
QS1701131
Part Name（零件名称）
中间轴
Cross Functional Team Members核 ( 心小组成员)
电力机车质量体系系列培训教材
2.1.2 二级目录 潜在失效模式分析（FEMA）概要
1 概述 2 什么是 FEMA？ 3 教材格式 4 FEMA的实施 5 FEMA的三度（严重度S、发生度O、探测度D） 6 FEMA过程顺序
2.1 目录图示
电力机车质量体系系列培训教材
2.1.2 二级目录 潜在失效模式分析（FEMA）概要
过程FMEA应从一般过程的流程图开始。这个流程图应明 确与每一工序相关的产品/过程特性。如果有的话，相应 的设计FMEA中所明确的一些产品影响后果应包括在内。 用于FMEA准备工作的流程图的复制件应伴随着FMEA。
为了便于潜在失效模式及其后果分析的文件化，编制了 过程FMEA表，见附录G 。
2 概述
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Part Certification
PROCESS FLOW DIAGRAM (过程流程图)
Family name
474B
Part Number（零件代号)
QS1701131
Part Name（零件名称）
中间轴
Cross Functional Team Members核 ( 心小组成员)
电力机车质量体系系列培训教材
2.1.2 二级目录 潜在失效模式分析（FEMA）概要
1 概述 2 什么是 FEMA？ 3 教材格式 4 FEMA的实施 5 FEMA的三度（严重度S、发生度O、探测度D） 6 FEMA过程顺序
2.1 目录图示
电力机车质量体系系列培训教材
2.1.2 二级目录 潜在失效模式分析（FEMA）概要
过程FMEA应从一般过程的流程图开始。这个流程图应明 确与每一工序相关的产品/过程特性。如果有的话，相应 的设计FMEA中所明确的一些产品影响后果应包括在内。 用于FMEA准备工作的流程图的复制件应伴随着FMEA。
为了便于潜在失效模式及其后果分析的文件化，编制了 过程FMEA表，见附录G 。
RFPA2D渗流版培训教程
k cd
2
式中：k为多孔介质渗透率；d为岩土体颗粒的有效粒径；c为比 例常数。
§ 渗流-损伤耦合方程
当单元的应力状态或者应变状态将满足某个给定的损伤阈 值时，单元开始损伤，损伤单元的弹性模量为：
E (1 D ) E 0
式中：D为损伤变量；E和Eo分别为损伤单元和无损伤单 元的弹性模量，这些参数假定都是标量。
其中Cavity element 和 Equivalent force两种计算方法，一般计算采用空单元法，如果考虑 的问题和分步开挖加支护的话，选择等效节点力法。
系统自定义
(self define)
§系统自定义(self define)
图片类型和尺寸(Picture Type Size)
结果图类型(Type)：此命令主要是定义 在模型计算完成后要显示图形的类型和 尺寸。根据研究问题的需要将相应的结 果图选项上钩上即可。 图形尺寸(Size)：对系统生成的结果图 进行大小设置，选Default默认，系统 根据窗口大小随机生成。 矢量单元间隔(Vector element intervals)：因为要表示矢量场，用箭 头表示矢量的大小方向，箭头方向为矢 量方向，箭头长短表示矢量大小。 位移矢量放大系数 (Displacement vector amplified coeff)：为了计算结 果显示的我们能更好的看清以说明问题 ，对原始矢量大小给予适当的放大。 应力矢量放大系数(Stress vector amplified coeff)：解释同位移放大系 数。
Zoom缩放 Control conditions控制条件 Print打印 Mesh dividing网格划分 Seepage boundary conditions渗流边界条件 Auto run 自动连续运行
2
式中：k为多孔介质渗透率；d为岩土体颗粒的有效粒径；c为比 例常数。
§ 渗流-损伤耦合方程
当单元的应力状态或者应变状态将满足某个给定的损伤阈 值时，单元开始损伤，损伤单元的弹性模量为：
E (1 D ) E 0
式中：D为损伤变量；E和Eo分别为损伤单元和无损伤单 元的弹性模量，这些参数假定都是标量。
其中Cavity element 和 Equivalent force两种计算方法，一般计算采用空单元法，如果考虑 的问题和分步开挖加支护的话，选择等效节点力法。
系统自定义
(self define)
§系统自定义(self define)
图片类型和尺寸(Picture Type Size)
结果图类型(Type)：此命令主要是定义 在模型计算完成后要显示图形的类型和 尺寸。根据研究问题的需要将相应的结 果图选项上钩上即可。 图形尺寸(Size)：对系统生成的结果图 进行大小设置，选Default默认，系统 根据窗口大小随机生成。 矢量单元间隔(Vector element intervals)：因为要表示矢量场，用箭 头表示矢量的大小方向，箭头方向为矢 量方向，箭头长短表示矢量大小。 位移矢量放大系数 (Displacement vector amplified coeff)：为了计算结 果显示的我们能更好的看清以说明问题 ，对原始矢量大小给予适当的放大。 应力矢量放大系数(Stress vector amplified coeff)：解释同位移放大系 数。
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RFPA2D基本版培训教程
总结词
焊接过程模拟案例通过模拟焊接过程中材料的热传导、相变和力学行为，使学员了解RFPA2D在焊接工艺优化中 的应用。
详细描述
该案例涵盖了焊接模型的建立、热源和边界条件的定义、材料属性的设置以及模拟求解等内容，使学员能够全面 掌握焊接模拟的基本方法和技巧。
感谢您的观看
THANKS
可视化
RFPA2D提供了强大的后处理功能， 可以将模拟结果以图形和动画的形 式呈现，方便用户理解和分析。
RFPA2D的应用领域
边坡工程
用于评估边坡的稳定性， 预测滑坡、崩塌等灾害 的发生，优化边坡设计。
地下水工程
用于模拟地下水渗流、 溶质运移等问题，评估 地下水资源的可持续利
用。
地质工程
用于评估地质结构的稳 定性，预测地震、地裂 缝等地质灾害的影响。
模型设置
边界条件
根据实际情况，为模型设 置适当的边界条件，如固 定、自由、载荷等。
初始条件
为模型设置初始状态，如 位移、速度、压力等。
载荷与作用力
在模型上施加外部载荷或 作用力，以模拟实际工况。
模型求解
选择求解器
求解结果输出
根据模型的复杂性和求解需求，选择 合适的求解器进行计算。
求解完成后，将结果导出为所需的格 式，如文本、图形等。
案例二：注塑成型模拟
总结词
注塑成型模拟案例展示了如何使用 RFPA2D基本版模拟塑料制品的注射 成型过程，包括流动分析、冷却分析 和翘曲分析等。
详细描述
该案例详细介绍了如何建立注塑模型、 设定材料属性、定义工艺参数以及进 行模拟求解，使学员掌握注塑成型的 基本流程和RFPA2D在该领域的应用。
案例三：焊接过程模拟
rfpa2d基本版培训教程
焊接过程模拟案例通过模拟焊接过程中材料的热传导、相变和力学行为，使学员了解RFPA2D在焊接工艺优化中 的应用。
详细描述
该案例涵盖了焊接模型的建立、热源和边界条件的定义、材料属性的设置以及模拟求解等内容，使学员能够全面 掌握焊接模拟的基本方法和技巧。
感谢您的观看
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可视化
RFPA2D提供了强大的后处理功能， 可以将模拟结果以图形和动画的形 式呈现，方便用户理解和分析。
RFPA2D的应用领域
边坡工程
用于评估边坡的稳定性， 预测滑坡、崩塌等灾害 的发生，优化边坡设计。
地下水工程
用于模拟地下水渗流、 溶质运移等问题，评估 地下水资源的可持续利
用。
地质工程
用于评估地质结构的稳 定性，预测地震、地裂 缝等地质灾害的影响。
模型设置
边界条件
根据实际情况，为模型设 置适当的边界条件，如固 定、自由、载荷等。
初始条件
为模型设置初始状态，如 位移、速度、压力等。
载荷与作用力
在模型上施加外部载荷或 作用力，以模拟实际工况。
模型求解
选择求解器
求解结果输出
根据模型的复杂性和求解需求，选择 合适的求解器进行计算。
求解完成后，将结果导出为所需的格 式，如文本、图形等。
案例二：注塑成型模拟
总结词
注塑成型模拟案例展示了如何使用 RFPA2D基本版模拟塑料制品的注射 成型过程，包括流动分析、冷却分析 和翘曲分析等。
详细描述
该案例详细介绍了如何建立注塑模型、 设定材料属性、定义工艺参数以及进 行模拟求解，使学员掌握注塑成型的 基本流程和RFPA2D在该领域的应用。
案例三：焊接过程模拟
rfpa2d基本版培训教程
RFPAD动态培训教程
第36页/共40页
如上图所示，在静态载荷作用下，外部载荷P采用以位移控制的加载方式，每步加载位移为0.002mm，这里给出了第20和30步时的破裂模式；在动态载荷作用下，施加的载荷P为一个梯形应力波，应力波峰值为30 MPa.由此可以看出静态和动态载荷作用下巷道的破裂模式的差异。
§计算结果分析
第37页/共40页
第27页/共40页
§静态-动态分析边界条件的设置
◇进行静态-动态分析，需要指定静态分析的结步，也就是说，从该步开始，后面的分析为动态分析。这个功能对于研究处于静态载荷作用下的动态扰动分析非常有用。如果选择给分析类型，则程序要分别调用静态边界条件和动态边界条件设置对话框，分别进行设置。
第28页/共40页
§主要内容
◆ RFPA-Dynamic动态版简介◆ RFPA-Dynamic的基本原理◆ RFPA-Dynamic可研究的问题◆ RFPA-Dynamic几个特有设置◆ RFPA-Dynamic版分析问题的流程◆ 几个有关动态问题的RFPA模拟
第1页/共40页
一、RFPA-Dynamic动态版简介
第32页/共40页
五、几个有关动态问题的RFPA模拟
第33页/共40页
§均匀杆试样在应力波下的剥落破裂过程
试验内容：◆了解应力波的传播过程◆了解应力波下材料试样的破坏机理
第34页/共40页
第35页/共40页
§巷道在静态和动态载荷下的破裂过程
试验内容：◆了解巷道在静态载荷下的破坏模式及过程◆了解巷道在动态载荷下的破坏模式及过程
第20页/共40页
§ RFPA-Dynamic可研究的问题
（1）均匀及非均匀材料中应力波的传播规律。（2）引力波诱发的材料的变形与破裂过程。（3）岩石、混凝土等材料的动态变形、破坏以及声发射规律。（4）冲击载荷作用下的岩石及混凝土结构的破坏过程。（5）动-静组合加载下岩石及混凝土结构与破裂过程。
如上图所示，在静态载荷作用下，外部载荷P采用以位移控制的加载方式，每步加载位移为0.002mm，这里给出了第20和30步时的破裂模式；在动态载荷作用下，施加的载荷P为一个梯形应力波，应力波峰值为30 MPa.由此可以看出静态和动态载荷作用下巷道的破裂模式的差异。
§计算结果分析
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§静态-动态分析边界条件的设置
◇进行静态-动态分析，需要指定静态分析的结步，也就是说，从该步开始，后面的分析为动态分析。这个功能对于研究处于静态载荷作用下的动态扰动分析非常有用。如果选择给分析类型，则程序要分别调用静态边界条件和动态边界条件设置对话框，分别进行设置。
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§主要内容
◆ RFPA-Dynamic动态版简介◆ RFPA-Dynamic的基本原理◆ RFPA-Dynamic可研究的问题◆ RFPA-Dynamic几个特有设置◆ RFPA-Dynamic版分析问题的流程◆ 几个有关动态问题的RFPA模拟
第1页/共40页
一、RFPA-Dynamic动态版简介
第32页/共40页
五、几个有关动态问题的RFPA模拟
第33页/共40页
§均匀杆试样在应力波下的剥落破裂过程
试验内容：◆了解应力波的传播过程◆了解应力波下材料试样的破坏机理
第34页/共40页
第35页/共40页
§巷道在静态和动态载荷下的破裂过程
试验内容：◆了解巷道在静态载荷下的破坏模式及过程◆了解巷道在动态载荷下的破坏模式及过程
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§ RFPA-Dynamic可研究的问题
（1）均匀及非均匀材料中应力波的传播规律。（2）引力波诱发的材料的变形与破裂过程。（3）岩石、混凝土等材料的动态变形、破坏以及声发射规律。（4）冲击载荷作用下的岩石及混凝土结构的破坏过程。（5）动-静组合加载下岩石及混凝土结构与破裂过程。
RFPA2D基本版培训教程
Min. principal stress最小主应力图 Elastic弹性模量图
Acoustic Emission声发射图 e/AE弹模和声发射图 Load-step curve 载荷与加载步曲线
显示工具条
AE curve 声发射曲线
Area AE圈定声发射图 Multi-Element Information 多单元信息
Slide play幻灯播放
Displacement vector 位移矢量图 Stress vector 应力矢量图
§颜色灰度调整
颜色灰度调整(Color Adjustment):
用户根据自己的研究和兴趣需要，可进行结果图颜色灰度的调整； 单击左边颜色框，调节右边Minimum 和Maximum滑动按钮。
二、RFPA系统的基本原理
§非均匀介质单元划分标准
◆ 从提过计算速度的角度讲：自然是单元取得大些比较合适， 但较大的单元不仅不能反映细观非均匀的力学性质，使模型 不能很好地反映工程实际，而且较大的单元尺寸本身也会给 计算带来较大的误差。 ◆ 从计算精度的角度讲：在计算机速度允许的情况下，应尽可 能的将单元划分得小些，这样不仅能够使模型更加真实地反 映实际，而且也有利于提高计算的精度。
四、RFPA系统平台介绍
§RFPA系统平台介绍
Ⅰ、RFPA系统计算方面的特点：
① 允许模拟计算由于分步开挖引起的应力重新分布对进一步变形和破坏过 程的影响，也就是说在模拟地下开采中伴随的破坏过程时更接近于实际 情况。 可以通过专门提供的作图工具和参数输入模块，在模型中考虑模拟材料 的微观缺陷，也可以考虑节理、裂隙等宏观缺陷。 可以模拟自重引起的破坏过程，新的RFPA2D软件系统增加了对地下工 程开挖，地下破坏、地表沉陷、采动影响下煤岩顶板冒落、边坡失稳等 问题的模拟功能。 增加了对多种统计分布函数如韦伯分布、正态分布、均匀分布等在材料 特性中的嵌入，来考虑材料力学参数（强度、弹模等）的非均匀性分布 特征，从而可以从本质上研究岩石变形的非线性特征。 新的RFPA2D软件系统增加了对流固耦合（如：水力压裂、底板突水、 水工中岩石、体渗流）、气固耦合（媒岩体瓦斯突出）、温度应力场耦 合问题的模拟分析功能。 边坡稳定性分析模块，主要为强度折减法和离心机法。
XRF仪器分析培训课件
47
对标样的依赖性
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48
工作曲线法
• 标样绘制曲线 • 标样的要求 • 标样与试样的关系 • 使用中的一致性
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49
强 度 R1
工作曲线 R2
R3
C3
C2
C1
含量
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什么是FP法
• FP法也叫基本参数法
纯理论状态下，物质的量与X射线的强度之间具有 一定的函数关系。现实中由于散射、吸收－增强等 因素以及晶体衍射效率的变化等等因素造成实测强 度与理论强度的不一致，通过校准实测强度与理论 强度之间的差异而建立起来的一种以理论参数为主 的分析方法。其需要较少的标准样品或仅需要一些 纯物质即可以进行半定量－定量分析的计算。
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2
• 主要用途： • 1、测量块状、粉末、薄膜和液态材料的元素种类
及含量，并建立工作曲线。 • 2、对矿石样品进行局部分析。 • 3、通过元素含量分析涂层、薄膜厚度。
• 主要优点：
• 分析迅速、样品前处理简单、可分析元素范围广、 谱线简单，光谱干扰少
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3
基础知识简介
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• 对应其他的跃迁则产生Kb、La、Lb等等
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29
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30
入射 X射线激发 原子的内层电子， 使电子层出现空洞， 原子成为不稳定状 态（激发状态）， 外层电子进入空洞 而使原子成为稳定 状态，多余的能量 释放出来这个能量 就是荧光X射线
荧光X射线
Kγ
L
K
L
•由于电子轨道 分为K，L，M 以 及 ，，， 因此也分别称为 K 线、L 线
2.纯多道同时型:
维明测试仪器培训资料
中后站维修培训教材第1页1.站别编号认识: ENCAP ( ),M/D ( )T/B( )D/F( ) T/S( )MK( ).3.测试基础知识了解:A. 测试发射材料的机箱有(LED622 )(LED616 )(LED628)(LED638)测试接收材料的机箱有(PTS622 )(PTS621)(PTS600)(RM600)测试5Ø发射材料的机箱有(LED622 )(LED616 )(LED628)(LED638)测试5Ø接收材料的机箱有(PTS621)测试IR发射材料的机箱有(LED622 )在测试接收材料的机箱中只有(PTS621 )可以测试极性。
测双晶材料的是(PTS622 )。
测单晶材料的是(PTS621 )（PTS600）。
PTS622改测单晶的方法是( 将左数第二块板中的IC14更换为PTS6221)。
测PTD专用机箱是（PTS6210（PTS600）。
B. 测试5Ø材料的治具有(火箭筒)（628矮座）（普通矮座）。
PTD由于是侧边接收，故其测试时用的是（侧边装发射光源的PTD专用矮座）。
需要测试亮度和波长光色的材料用的是（LED616）（LED628）（LED638）其测试座用的是（带光纤线和滤镜的测试座）。
C．测试滤镜有（10AP）（10DF）两种，其中蓝色玻璃的是（10DF）绿色玻璃的是（10AP）测试可见光一般用（10AP）测试不可见光一般用（10DF）。
滤镜的价格非常昂贵，一只大约（5000元人民币），所以绝对不可以损坏。
D．光的波长指的是（光在一个周期内走过的距离）其单位有（M）（µM）。
我们做测试头的光源中850的材料有（2403）材料。
其他不可见光都为（940光源）。
我们在光源上加DIFFUSE （扩散剂）目的是（让射出的光每个角度都比较均匀）。
PTR材料测试中其用的发射头是（940光源的材料）PTD材料测试时用的发射头有（940光源）（850光源）材料，根据规格换。
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初级培训教程
RFPA2D-DIP细观力学版 细观力学版
§主要内容
◆ RFPA-DIP细观版简介 细观版简介 ◆ 数字图像处理技术与材料非均匀性表征 ◆ 非均匀数字图像表征与有限元网格的关系 ◆ RFPA功能按钮与工具条介绍 功能按钮与工具条介绍 ◆ RFPA-DIP细观版分析问题的流程 细观版分析问题的流程 工程算例RFPA-DIP模拟 ◆ 工程算例 模拟
二、数字图像处理技术 与材料非均匀性表征
§有关数字图像的概念
在计算机中，按照颜色和灰度的多少可以将图像分为二值图像、 ◆ 在计算机中，按照颜色和灰度的多少可以将图像分为二值图像、 灰度图像、索引图像和真彩色RGB图像四种基本类型。 图像四种基本类型。 灰度图像、索引图像和真彩色 图像四种基本类型 数字图像处理要根据不同图像不同的颜色特征， ◆ 数字图像处理要根据不同图像不同的颜色特征，选择合适的颜色 空间进行处理。随着计算机的发展， 空间进行处理。随着计算机的发展，获取图像的方式和质量都有 很大改进，获取的图像大都是彩色图像， 很大改进，获取的图像大都是彩色图像，在RFPA的图像处理中 的图像处理中 提供了两种颜色空间进行数字图像处理， 提供了两种颜色空间进行数字图像处理，即RGB 颜色空间和 HSI颜色空间。 颜色空间。 颜色空间
180 160 140
I值
120 100 80 0 40 80 120 160 200 240
A
A’
混凝土
扫描线AA'上像素点
AA’上I值的变化曲线 上 值的变化曲线
§不同分割阈值的分割图像
(a)普通混凝土 普通混凝土
(b)I=130分割图像 分割图像
三、非均匀数字图像表征 与有限元网格的关系
(1)正方形单元映射法 正方形单元映射法
某一类型花岗岩
分割图像
图像分割阈值 岩石图像 图1 图2 R分量 分量 105，166 ， 169，246 ， G分量 分量 115，169 ， 120，229 ， B分量 分量 110，167 ， 127，242 ，
（2）扫描线变化曲线确定 ）
◆对于混凝土等材料图像，大部分属于灰色图像，可以在HSI颜色空间中，通过分析某 一扫描 对于混凝土等材料图像，大部分属于灰色图像，可以在 颜色空间中， 对于混凝土等材料图像 颜色空间中 线上I值的变化曲线来确定以 变量为参照量的分割阈值。 值的变化曲线来确定以I变量为参照量的分割阈值 线上 值的变化曲线来确定以 变量为参照量的分割阈值。
一介质赋予同相同的颜色
(1) 颜色直方图
1 600 1 400 1 200
1 400 1 200
像素个数
800 600 400 200 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 TR1 TR2
像素个数
1 000
1 000 800 600 400 200 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 TG1 TG2
在有限元方法中， 的网格。 ◆ 在有限元方法中，需要将岩石划分为许多小 的网格。由于数字图像是 由一个矩形排列的像素点组成，其中每一个像素点是一个小的正方形。 由一个矩形排列的像素点组成，其中每一个像素点是一个小的正方形。
◆ 每一个像素点可被看成有 限元网格中的一个单元。 限元网格中的一个单元。 对于每一个像素点， 对于每一个像素点，其四 角点的坐标可转换为相应 的矢量空间的物理位置， 的矢量空间的物理位置， 节点坐标可由图像实际尺 寸与图像的像素尺寸变换 得到。 得到。整个图像就可转换 为正方形有限元网格， 为正方形有限元网格，根 据每个像素点所属颜色的 类别， 类别，在数值计算中可赋 予相应的材料种类， 予相应的材料种类，从而 在计算中考虑岩石真实的 非均匀性。 非均匀性。
一、RFPA-DIP细观版简介 细观版简介
§RFPA-DIP细观版简介 细观版简介
◆ RFPA2D-DIP（Realistic Failure Process Analysis based Digital Image （ Processing）中，引入了数字图像处理技术来表征岩石、混凝土等非均质 引入了数字图像处理技术来表征岩石、 ） 材料的细观结构。导入岩石或混凝土试样断面的数字图像， 材料的细观结构。导入岩石或混凝土试样断面的数字图像，运用数字图 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质， 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质，并赋予相应的 材料编号，确定各细观介质的材料区域。 材料编号，确定各细观介质的材料区域。软件自动将处理后的非均匀表 征图像转化为有限元网格，从而建立能反映材料细观结构的数值模型， 征图像转化为有限元网格，从而建立能反映材料细观结构的数值模型， 利用软件快捷方便的材料赋值功能对细观介质材料赋值并输入各细观介 质本构方程控制参数值。设置边界条件， 质本构方程控制参数值。设置边界条件，即进行外载荷作用下的力学行 为和破坏过程分析。 为和破坏过程分析。 ◆ 该版本主要针对由多种不同颜色的造岩矿物形成的岩石和灰度区分明显 的混凝土材料，亦可用来分析复合材料。 的混凝土材料，亦可用来分析复合材料。目前图像处理算法只针对 Windows通用的 位BMP图像。可以用来分析材料细观结构对力学行为 通用的24位 图像。 通用的 图像 的影响及其损伤破坏过程，作为对相应实验结果有益的辅助研究手段。 的影响及其损伤破坏过程，作为对相应实验结果有益的辅助研究手段。 由于该版本是根据数字图像建立模型的， 由于该版本是根据数字图像建立模型的，所以数值模型的准确性主要取 决于导入的数字图像的分辨率和图像的颜色特征， 决于导入的数字图像的分辨率和图像的颜色特征，也即数字图像所能反 映的材料细观结构信息。 映的材料细观结构信息。
120° 绿
绿 H S 红 黄
黄
青
60 60° 红 蓝 240°
0°
蓝
I
洋红
洋红
黑
HSI彩色空间的示意图 彩色空间的示意图
§材料数字图像处理的目的和方法
目的： 目的：
◆ 细观介质分类，确定材料ID 细观介质分类，确定材料 ◆ 确定各细观介质的分布区域
方法： 方法：
◆多阈值分割 ◆ 边缘检测
§材料ID确定 材料 确定
§数字图像处理技术
由于缺少有效的设备与手段来观测材料的内部结构， ◆ 由于缺少有效的设备与手段来观测材料的内部结构，得到其内 部不同性质细观介质的真实几何分布， 部不同性质细观介质的真实几何分布，以往难以实现对材料真 实的非均质性研究。 实的非均质性研究。 数字图像作为一种信息资源， ◆ 数字图像作为一种信息资源，可以很好地反映了材料的细观结 岩土工程材料在转换为图像时， 构。岩土工程材料在转换为图像时，其内部不同物质可以通过 灰色度的变化在图像中得到再现，保留了材料的非均质性。 灰色度的变化在图像中得到再现，保留了材料的非均质性。所 以数字图像处理方法为研究岩土工程材料的力学性能提供了一 种新途径。 种新途径。
分割图像与有限元网格之间的映射关系
§材料的细观结构
非均质材料，如岩石、混凝土等其内部含有各种颗粒介质、孔洞和微裂隙等缺陷， ◆ 非均质材料，如岩石、混凝土等其内部含有各种颗粒介质、孔洞和微裂隙等缺陷， 其力学性能与材料的非均质性及细观结构有着密切的联系，如应力分布、裂隙扩展、 其力学性能与材料的非均质性及细观结构有着密切的联系，如应力分布、裂隙扩展、 破坏模式、损伤演化过程等。 破坏模式、损伤演化过程等。
§RFPA-DIP数字图像的导入 数字图像的导入
RFPA 细观版引入了数字图像处理技术来表征岩石、混凝土等非均质材 细观版引入了数字图像处理技术来表征岩石、 料的细观结构。 料的细观结构。
导入岩石或混凝土试样断面的数字图像到RFPA中，运用数字图 ◆ 导入岩石或混凝土试样断面的数字图像到 中 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质， 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质，即确定 细观介质材料ID，并确定细观介质的材料区域。 细观介质材料 ，并确定细观介质的材料区域。 软件自动将处理后的非均匀表征图像转化为有限元网格， ◆ 软件自动将处理后的非均匀表征图像转化为有限元网格，利用软 件快捷方便的材料赋值功能对细观介质材料赋值， 件快捷方便的材料赋值功能对细观介质材料赋值，从而建立能反 映材料细观结构的数值模型。 映材料细观结构的数值模型。 输入各细观介质本构方程控制参数值。设置边界条件， ◆ 输入各细观介质本构方程控制参数值。设置边界条件，即进行外 载荷作用下的材料力学行为和破坏过程分析。 载荷作用下的材料力学行为和破坏过程分析。
(1) 颜色直方图 (2) 某一扫描线上的颜色变化曲线与细观介质的位置关系
分割阈值确定后，要对图像进行像素扫描，对图像进行多阈值分割，具体公式如下： 分割阈值确定后，要对图像进行像素扫描，对图像进行多阈值分割，具体公式如下：
g(x,y)=k如果 如果
Tk −1 ≤ f ( x, y ) < Tk
k = 1,2, L , N
§RGB 颜色空间
蓝(B)
青
计算机中通用的彩色空间。 ◆ 计算机中通用的彩色空间。由 于计算机彩色监视器的输人需 三个彩色分量， 要RGB三个彩色分量，通过 三个彩色分量 三个分量的不同比例， 三个分量的不同比例，在显示 屏幕上合成所需要的任意颜色， 屏幕上合成所需要的任意颜色， 所以不管用什么形式的彩色空 间，最后的输出一定要转换成 彩色空间。 RGB彩色空间。 彩色空间
灰度等级
R分量 分量 花岗岩
像素个数
1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 TB1 TB2
灰度等级
G分量 分量
灰度等级
分割 图像
B分量 分量
◆ 通过分析三个分量各 自的直方图， 自的直方图，确定每 个分量的分割阈值， 个分量的分割阈值， 然后再通过组合的方 式，进行细观介质分 类。对于某些复杂的 岩石图像， 岩石图像，其各个分 量直方图中并不一定 存在明显的谷， 存在明显的谷，难以 确定分割阈值。 确定分割阈值。一般 可以通过分析某一扫 描线上三个分量的颜 色变化曲线来确定分 割阈值。 割阈值。
RFPA2D-DIP细观力学版 细观力学版
§主要内容
◆ RFPA-DIP细观版简介 细观版简介 ◆ 数字图像处理技术与材料非均匀性表征 ◆ 非均匀数字图像表征与有限元网格的关系 ◆ RFPA功能按钮与工具条介绍 功能按钮与工具条介绍 ◆ RFPA-DIP细观版分析问题的流程 细观版分析问题的流程 工程算例RFPA-DIP模拟 ◆ 工程算例 模拟
二、数字图像处理技术 与材料非均匀性表征
§有关数字图像的概念
在计算机中，按照颜色和灰度的多少可以将图像分为二值图像、 ◆ 在计算机中，按照颜色和灰度的多少可以将图像分为二值图像、 灰度图像、索引图像和真彩色RGB图像四种基本类型。 图像四种基本类型。 灰度图像、索引图像和真彩色 图像四种基本类型 数字图像处理要根据不同图像不同的颜色特征， ◆ 数字图像处理要根据不同图像不同的颜色特征，选择合适的颜色 空间进行处理。随着计算机的发展， 空间进行处理。随着计算机的发展，获取图像的方式和质量都有 很大改进，获取的图像大都是彩色图像， 很大改进，获取的图像大都是彩色图像，在RFPA的图像处理中 的图像处理中 提供了两种颜色空间进行数字图像处理， 提供了两种颜色空间进行数字图像处理，即RGB 颜色空间和 HSI颜色空间。 颜色空间。 颜色空间
180 160 140
I值
120 100 80 0 40 80 120 160 200 240
A
A’
混凝土
扫描线AA'上像素点
AA’上I值的变化曲线 上 值的变化曲线
§不同分割阈值的分割图像
(a)普通混凝土 普通混凝土
(b)I=130分割图像 分割图像
三、非均匀数字图像表征 与有限元网格的关系
(1)正方形单元映射法 正方形单元映射法
某一类型花岗岩
分割图像
图像分割阈值 岩石图像 图1 图2 R分量 分量 105，166 ， 169，246 ， G分量 分量 115，169 ， 120，229 ， B分量 分量 110，167 ， 127，242 ，
（2）扫描线变化曲线确定 ）
◆对于混凝土等材料图像，大部分属于灰色图像，可以在HSI颜色空间中，通过分析某 一扫描 对于混凝土等材料图像，大部分属于灰色图像，可以在 颜色空间中， 对于混凝土等材料图像 颜色空间中 线上I值的变化曲线来确定以 变量为参照量的分割阈值。 值的变化曲线来确定以I变量为参照量的分割阈值 线上 值的变化曲线来确定以 变量为参照量的分割阈值。
一介质赋予同相同的颜色
(1) 颜色直方图
1 600 1 400 1 200
1 400 1 200
像素个数
800 600 400 200 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 TR1 TR2
像素个数
1 000
1 000 800 600 400 200 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 TG1 TG2
在有限元方法中， 的网格。 ◆ 在有限元方法中，需要将岩石划分为许多小 的网格。由于数字图像是 由一个矩形排列的像素点组成，其中每一个像素点是一个小的正方形。 由一个矩形排列的像素点组成，其中每一个像素点是一个小的正方形。
◆ 每一个像素点可被看成有 限元网格中的一个单元。 限元网格中的一个单元。 对于每一个像素点， 对于每一个像素点，其四 角点的坐标可转换为相应 的矢量空间的物理位置， 的矢量空间的物理位置， 节点坐标可由图像实际尺 寸与图像的像素尺寸变换 得到。 得到。整个图像就可转换 为正方形有限元网格， 为正方形有限元网格，根 据每个像素点所属颜色的 类别， 类别，在数值计算中可赋 予相应的材料种类， 予相应的材料种类，从而 在计算中考虑岩石真实的 非均匀性。 非均匀性。
一、RFPA-DIP细观版简介 细观版简介
§RFPA-DIP细观版简介 细观版简介
◆ RFPA2D-DIP（Realistic Failure Process Analysis based Digital Image （ Processing）中，引入了数字图像处理技术来表征岩石、混凝土等非均质 引入了数字图像处理技术来表征岩石、 ） 材料的细观结构。导入岩石或混凝土试样断面的数字图像， 材料的细观结构。导入岩石或混凝土试样断面的数字图像，运用数字图 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质， 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质，并赋予相应的 材料编号，确定各细观介质的材料区域。 材料编号，确定各细观介质的材料区域。软件自动将处理后的非均匀表 征图像转化为有限元网格，从而建立能反映材料细观结构的数值模型， 征图像转化为有限元网格，从而建立能反映材料细观结构的数值模型， 利用软件快捷方便的材料赋值功能对细观介质材料赋值并输入各细观介 质本构方程控制参数值。设置边界条件， 质本构方程控制参数值。设置边界条件，即进行外载荷作用下的力学行 为和破坏过程分析。 为和破坏过程分析。 ◆ 该版本主要针对由多种不同颜色的造岩矿物形成的岩石和灰度区分明显 的混凝土材料，亦可用来分析复合材料。 的混凝土材料，亦可用来分析复合材料。目前图像处理算法只针对 Windows通用的 位BMP图像。可以用来分析材料细观结构对力学行为 通用的24位 图像。 通用的 图像 的影响及其损伤破坏过程，作为对相应实验结果有益的辅助研究手段。 的影响及其损伤破坏过程，作为对相应实验结果有益的辅助研究手段。 由于该版本是根据数字图像建立模型的， 由于该版本是根据数字图像建立模型的，所以数值模型的准确性主要取 决于导入的数字图像的分辨率和图像的颜色特征， 决于导入的数字图像的分辨率和图像的颜色特征，也即数字图像所能反 映的材料细观结构信息。 映的材料细观结构信息。
120° 绿
绿 H S 红 黄
黄
青
60 60° 红 蓝 240°
0°
蓝
I
洋红
洋红
黑
HSI彩色空间的示意图 彩色空间的示意图
§材料数字图像处理的目的和方法
目的： 目的：
◆ 细观介质分类，确定材料ID 细观介质分类，确定材料 ◆ 确定各细观介质的分布区域
方法： 方法：
◆多阈值分割 ◆ 边缘检测
§材料ID确定 材料 确定
§数字图像处理技术
由于缺少有效的设备与手段来观测材料的内部结构， ◆ 由于缺少有效的设备与手段来观测材料的内部结构，得到其内 部不同性质细观介质的真实几何分布， 部不同性质细观介质的真实几何分布，以往难以实现对材料真 实的非均质性研究。 实的非均质性研究。 数字图像作为一种信息资源， ◆ 数字图像作为一种信息资源，可以很好地反映了材料的细观结 岩土工程材料在转换为图像时， 构。岩土工程材料在转换为图像时，其内部不同物质可以通过 灰色度的变化在图像中得到再现，保留了材料的非均质性。 灰色度的变化在图像中得到再现，保留了材料的非均质性。所 以数字图像处理方法为研究岩土工程材料的力学性能提供了一 种新途径。 种新途径。
分割图像与有限元网格之间的映射关系
§材料的细观结构
非均质材料，如岩石、混凝土等其内部含有各种颗粒介质、孔洞和微裂隙等缺陷， ◆ 非均质材料，如岩石、混凝土等其内部含有各种颗粒介质、孔洞和微裂隙等缺陷， 其力学性能与材料的非均质性及细观结构有着密切的联系，如应力分布、裂隙扩展、 其力学性能与材料的非均质性及细观结构有着密切的联系，如应力分布、裂隙扩展、 破坏模式、损伤演化过程等。 破坏模式、损伤演化过程等。
§RFPA-DIP数字图像的导入 数字图像的导入
RFPA 细观版引入了数字图像处理技术来表征岩石、混凝土等非均质材 细观版引入了数字图像处理技术来表征岩石、 料的细观结构。 料的细观结构。
导入岩石或混凝土试样断面的数字图像到RFPA中，运用数字图 ◆ 导入岩石或混凝土试样断面的数字图像到 中 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质， 像处理技术分析图像的颜色特征，识别出各类细观介质，即确定 细观介质材料ID，并确定细观介质的材料区域。 细观介质材料 ，并确定细观介质的材料区域。 软件自动将处理后的非均匀表征图像转化为有限元网格， ◆ 软件自动将处理后的非均匀表征图像转化为有限元网格，利用软 件快捷方便的材料赋值功能对细观介质材料赋值， 件快捷方便的材料赋值功能对细观介质材料赋值，从而建立能反 映材料细观结构的数值模型。 映材料细观结构的数值模型。 输入各细观介质本构方程控制参数值。设置边界条件， ◆ 输入各细观介质本构方程控制参数值。设置边界条件，即进行外 载荷作用下的材料力学行为和破坏过程分析。 载荷作用下的材料力学行为和破坏过程分析。
(1) 颜色直方图 (2) 某一扫描线上的颜色变化曲线与细观介质的位置关系
分割阈值确定后，要对图像进行像素扫描，对图像进行多阈值分割，具体公式如下： 分割阈值确定后，要对图像进行像素扫描，对图像进行多阈值分割，具体公式如下：
g(x,y)=k如果 如果
Tk −1 ≤ f ( x, y ) < Tk
k = 1,2, L , N
§RGB 颜色空间
蓝(B)
青
计算机中通用的彩色空间。 ◆ 计算机中通用的彩色空间。由 于计算机彩色监视器的输人需 三个彩色分量， 要RGB三个彩色分量，通过 三个彩色分量 三个分量的不同比例， 三个分量的不同比例，在显示 屏幕上合成所需要的任意颜色， 屏幕上合成所需要的任意颜色， 所以不管用什么形式的彩色空 间，最后的输出一定要转换成 彩色空间。 RGB彩色空间。 彩色空间
灰度等级
R分量 分量 花岗岩
像素个数
1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 TB1 TB2
灰度等级
G分量 分量
灰度等级
分割 图像
B分量 分量
◆ 通过分析三个分量各 自的直方图， 自的直方图，确定每 个分量的分割阈值， 个分量的分割阈值， 然后再通过组合的方 式，进行细观介质分 类。对于某些复杂的 岩石图像， 岩石图像，其各个分 量直方图中并不一定 存在明显的谷， 存在明显的谷，难以 确定分割阈值。 确定分割阈值。一般 可以通过分析某一扫 描线上三个分量的颜 色变化曲线来确定分 割阈值。 割阈值。