Швеллер — характеристики и виды, производство швеллера

Швеллер — это металлическое изделие с П-образным сечением, изготовленное из стального проката способом горячей прокатки заготовок на сортовых станах.

Требования к выпуску и производству швеллеров изложены в ГОСТ 8240-97. По размерам и форме швеллер стальной изготавливается в нескольких видах: швеллер с уклоном внутренних граней полок, швеллер с параллельными гранями полок, и специальный швеллер. Швеллеры применяются в мощных  конструкциях стержневого образца (большепролетных фермах,мостах и т.п.),  в колоннах,  и кровельных прогонах.


Номер швеллера — указывает его высоту.

По размеру и форме швеллеры выпускают:

• А-высокой точности;
• Б-повышенной точности;
• В-обычной точности;
• У-с уклоном внутренних граней полок;
• П-с параллельными гранями полок;
• Л-легкой серии с параллельными гранями полок;
• С-специальные.

Высшей категории качества гнутого неравнополочного и равнополочного швеллера соответствуют категории

А и Б.

Швеллеры с параллельными гранями полок с уклоном внутренних граней полок изготавливают по ГОСТ 8240-89.

По способу изготовления швеллеры делятся на следующие виды:

• Стальные горячекатаные;
• Стальные специальные;
• Стальные гнутые равнополочные;
• Стальные гнутые неравнополочные.

Швеллер стальной горячекатаный — изготавливается согласно ГОСТ 535-88 в двух видах — с параллельными гранями полок и с уклоном внутренних граней полок. В зависимости от точности прокатки, швеллер горячекатаный подразделяют: высокой точности — А, обычной точности — В. Швеллера делятся по номерам — номер обозначает расстояние между внешними гранями.

Швеллер специальный — предназначен для применения в автомобильной промышленности (ГОСТ 19425-74) и в вагоностроении (ГОСТ 5267.1-90). В зависимости от точности прокатки, специальный швеллер подразделяется: высокой прочности — А, обычной прочности — В.

Стальные гнутые равнополочные швеллера — согласно ГОСТу 8278-93 изготавливаются на трубных станах из рулонной стали обыкновенного качества и углеродистой качественной конструкционной стали. Высота равнополочного составляет от 50 до 400 мм, ширина от 32 до 115 мм.

Стальные гнутые неравнополочные швеллера изготавливаются на профилегибочных станах из рулонной холоднокатаной и горячекатаной стали обыкновенного качества, углеродистой качественной конструкционной и низколегированной стали по ГОСТу 8281-80. Они также подразделяются по номерам, которые обозначают расстояние между полками (в мм). Разновидности длины такие же, как и у равнополочных швеллеров.

• Швеллер из углеродистой и низколегированной стали — ГОСТ 8240.
• Швеллер специальный для вагоностроения — ГОСТ 5267.
• Швеллер специальный для тракторов — ГОСТ 5420.

Швеллеры ГОСТ 8240-89 делятся на группы:

• Швеллер с уклоном внутренних граней полок: Тип № 5; 6,5; 8; 10; 12; 14; 16; 16а; 18; 18а; 20; 22; 24; 27; 30; 33; 36; 40.
• Швеллер с параллельными гранями полок: Тип № 5П; 6,5П; 8П; 10П; 12П; 14П; 16аП; 18П; 18аП; 20П; 22П; 24П; 27П; ЗОП; ЗЗП; 36П; 40П.

При производстве швеллеров изготовляют заготовки от 4 до 12 метров в длину, разделяя их на заготовки мерной длины, кратной мерной длины и немерной длины. Прокат горячекатанных швеллеров может осуществляться с высокой (А), повышенной (Б) или обычной точностью (В).

Возникли вопросы? Обращайтесь по телефонам со страницы — Контакты

Швеллер: описание, виды и применение

Швеллер — стандартный металлопрофиль, имеющий «П»-сечение. Профиль широко применяется в строительстве, промышленности, мебельном производстве, машиностроении. Для производства швеллеров используются металлические сплавы, в том числе с антикоррозийной обработкой. Больше Всего востребованы швеллеры стальные горячекатаные, выпускаемые по ГОСТ 8240-97.

Конструкция

Конструктивно швеллер состоит из двух полок и одной стенки. Сечение профиля образует букву «П». Полки швеллера могут быть равными по размеру или различными. «П»-образное сечение выдерживает большие нагрузки и позволяет добиться плотного прилегания металлопрофиля к соседним конструктивным элементам, что особенно важно в строительстве и машиностроении.

Классификация

По способу производства швеллеры делятся на:

• горячекатаные стальные;
• гнутые равнополочные стальные;
• гнутые неравнополочные стальные;
• специальные стальные.

По форме металлоизделия бывают:

• с уклоном внутренних граней;
• с параллельными гранями полок;
• с параллельными гранями полок экономичные;
• с параллельными гранями полок легкие;
• специальные.

По материалу, из которого изготовлен профиль, различают:

• из углеродистой стали по ГОСТ 380-2005;
• из низколегированной стали по ГОСТ 19281-89;
• из высоколегированной стали ГОСТ 5632-72;
• из специальной стали: жаропрочной, жаростойкой, нержавеющей, кислотостойкой и пр.

Более 80% всех швеллеров в России изготавливаются из углеродистой стали.

Маркировка

Швеллеры маркируются в соответствии с ГОСТ 8240-97. Маркировка включает как буквенные, так и цифровые значения. Первая цифра в маркировке обозначает размер металлопрофиля и является основной характеристикой. Следующая за ней буква обозначает тип швеллера:

• У — с уклоном внутренних граней полочек;
• П — с параллельными гранями полочек;
• Л — изделия легкой серии с параллельными гранями полок;
• Э — изделия экономичные с параллельными гранями полок;
• С — изделия специальные.

Например, швеллер 5У — это металлопрофиль с уклоном внутренних граней полочек, основные параметры которого соответствуют размеру «5». Соответствие размеров и основных величин швеллеров содержит сортамент.

Сортамент

ГОСТ 8240-97 (Сортамент) распространяется на швеллеры общего и специального назначения, высота которых 50…400 мм, ширина полок 32. ..115 м.

Величины, характеризующие технические свойства швеллера по ГОСТ 8240-97:

• h — высота;
• b — ширина;
• s — толщина стенки;
• t — толщина полочки;
• R — радиус внутреннего закругления;
• r — радиус закругления полки
• x — расстояние от оси до наружной грани стенки;
• F — площадь поперечного сечения.

Нужный швеллер выбирается из сортамента в зависимости от нагрузок, которые будут действовать на конструкцию.

Материал

Для производства швеллеров используется углеродистая сталь или алюминий. Марки углеродистой стали: ст3пс, ст3сп, ст3кп, с235, С245, Ст3пс5, Ст3сп5, содержащие не более 0.22% углерода. Изделия из углеродистой стали рассчитаны преимущественно на эксплуатацию при положительных температурах.

Алюминиевые швеллеры могут эксплуатироваться при низких температурах. Профили выдерживают длительный контакт с водой и агрессивными средами. Но при этом алюминиевые изделия обладают меньшей прочностью в сравнении со стальными. Также в сравнении со стальными изделия из алюминия менее жесткие и легкие. По отпускной цене профили из алюминия дороже на 20-30 %.

Технология производства

При выпуске швеллеров применяются технологии горячей прокатки или холодной гибки. Производство «П»-профиля начинается с изготовления заготовок нужной длины. Прокатка (выдавливание) изделия выполняется на сортовом или рельсобалочном станке. Современные станки позволяют выпускать металлопрофиль любого размера и толщины по требованию заказчика. Способы производства:

1. Балочный. Обжатие заготовки выполняется по черновым размерам с применением обжимающих вальцов и перавалок. Профили допускают значительные отклонения в размерах (класс точности В).
2. С увеличенным выпуском. Через черновые размеры калибров протягивается заготовка, которая приобретает «П»-образную форму. При этом размеры намеренно преувеличены для снижения износа станков. Швеллеры могут относится к классу точности А или В.
3. С развернутыми полками. Профиль изготавливается в точном соответствии с сортаментом и относится только к классу А.

Производство гнутых швеллеров выполняется путем холодного деформирования на гибочных станках. Точность размеров у такого профиля соответствует классу В.

Основные требования к профилю

Швеллеры, отгружаемые с завода-изготовителя должны соответствовать ГОСТ 8240-97 (горячекатаные), ГОСТ 8278-83 (гнутые равнополочные) или ГОСТ 8281-80 (гнутые неравнополочные). Металлоизделия должны быть обрезаны так, чтобы косина не выводила длину изделия за предельные отклонения по этому показателю. Максимальная кривизна готового профиля — не более 0.2% от его длины (h). По предварительному соглашению между изготовителем и потребителем возможно изготовление изделий пониженной кривизны — не более 0.15% от длины. Предельное отклонение по весу должно быть не более 4% для партии и не более 6% для одного швеллера.

Сфера применения

Благодаря высоким технико-эксплуатационным характеристикам швеллеры востребованы во многих отраслях промышленности и строительства.

Металлопрокат этого сечения используются для производства:

• стрел подъемных кранов;
• оконных, дверных профилей;
• каркасов машин, станков;
• витрин, стеллажей;
• гаражных ворот;
• мебели, перил, лестниц, ограждений.

В строительстве швеллеры используются при возведении междуэтажных, фундаментных, кровельных перекрытий, армирования сложных несущих конструкций.

При строительстве дорог «П»-профили применяются для обустройства мостов, перегонов. Изделия востребованы в вагоностроении, судостроении, машино- и авиастроении.

Металлопрофиль крупного формата широко применяется при строительстве быстровозводимых зданий для сборки ферм, колонн. Швеллеры размера 40 и более используются при строительстве крупномасштабных объектов: ТРЦ, стадионы, небоскребы.

Маленькие швеллеры применяются при благоустройстве придомовых территорий, в ландшафтном дизайне, для сезонных разборных сооружений, а также для устройства офисных перегородок, арок.

Эксплуатационные характеристики

Популярность швеллера обусловлена его многочисленными достоинствами:

• разнообразный сортамент;
• высокая прочность, способность выдерживать динамические нагрузки;
• хорошие показатели свариваемости;
• долговечность — срок службы до 100 лет;
• низкий удельный вес;
• удобный монтаж и транспортировка;
• низкая себестоимость конструкции.

Швеллер обладает достоинствами, которые выводят его на первое место в строительном сортаменте после горячекатаной арматуры.

Специальный швеллер

Специальные виды металлопрофиля предназначены преимущественно для таких отраслей, как вагоностроение, машиностроение, автомобильная промышленность и пр. Длина изделий достигает 13 метров. Металлопрофили выпускаются мерной длины, кратной мерной или немерной длины. Специальный профиль бывает только горячекатаным и по точности прокатки делится на два класса: А — высокой точности, В — обычной точности.

Расчет швеллеров

Конструкция профиля такова, что он работает преимущественно на изгиб. Расчет выполняется с целью подобрать такой размер и тип профиля, который выдерживал бы действующие на него постоянные и динамические нагрузки. Методика расчета достаточно сложная и зависит от функции металлопрофиля. Это может быть: однопролетная шарнирно-опертая балка, консольная балка с жесткой заделкой, шарнирно-опертая балка на двух опорах, консольная балка с одной сосредоточенной силой, однопролетная шарнирно-опертая балка и пр. Для расчета инженеры используют специальные программы или калькуляторы.

От чего зависит цена швеллера?

«П»-профиль имеет невысокие показатели металлоемкости, поэтому его применение в строительстве и производстве всегда целесообразно. Цена металлопрофиля зависит от типа швеллера, размера, класса точности, металла, из которого он изготовлен, технологии производства.

Таблица швеллеров — разновидности сортового проката

Использование швеллера, П-образной балки сортового проката, полностью оправдывает его название. «Юбка» в переводе с немецкого языка (Schweller) равномерно распределяет нагрузку, что обуславливает его применение в качестве несущих и опорных конструкций в связке с другими видами базовых элементов.

Постоянный спрос на различные швеллеры обуславливает производство изделий широкого спектра типоразмеров, назначения и классификации. В ГОСТах, которые регламентируют химический состав сырья, технологию производства, размеры и формы, указываются все основные требования, напрямую влияющие на эксплуатационные характеристики проката.           

Применение швеллеров

Металл, как один из строительных материалов, известен еще с древних времен, когда его качество было недостаточно для возведения серьезных сооружений. Технологии развивались, появились новые виды стали и формы изделий, расширилась и их область применения.

Швеллеры являются одним из типов конструктивных элементов, без которых невозможно обойтись при изготовлении нефтяных вышек, опор линий электропередач и при армировании бетона для высотных зданий. Швеллер обладает устойчивостью к различным видам нагрузок, что обусловлено его специальной формой.

Какие виды швеллеров бывают

Почему швеллеры имеют сложное сечение? Во-первых, при возведении зданий и сооружения большое значение имеет вес конструкции и нагрузка на фундамент. При всех равных условиях цельнометаллические балки с возможностью противостояния нагрузкам, которые выдерживает швеллер, намного тяжелее.

Именно поэтому для усиления и применяются различные виды швеллеров, размеры которых регламентируются по соответствующим документам ГОСТ. Таким образом, достигается значительная экономия металла и снижается стоимость строительства.  

Наиболее распространенные — швеллеры с сечением, напоминающим русскую букву «П». Изделия подразделяются на продукцию холодного и горячего проката. Разновидности горячекатаного профиля изготавливаются с полками, которые располагаются параллельно к плоскостям внутренних полок либо под определенным уклоном.

Этот профиль легко определить по внешнему виду — острые углы. Существует три категории точности изготовления швеллеров (к заданному размеру): «А»; «Б»; «В». Соответственно, первая категория высокоточная, вторая — повышенная и последняя — обычная.                       

Производство швеллеров

Швеллеры горячекатаные изготавливаются из определенной стали регламентированной ГОСТ марки. Лист металла различной ширины разрезается на полосы и прокатывается под воздействием высоких температур. На выходе получаются острые углы, что отличает швеллер от аналога, изготовленного путем изгиба заготовок.  

Сортамент швеллеров

Перечисленная продукция имеет сортамент, который позволяет выбрать нужный вариант изделия. Для определения какой из швеллеров подойдет в вашем случае, требуется расшифровать буквенные и цифровые маркировки, определяющие свойства изделий. Здесь нет ни чего сложного и буквенные обозначения интуитивно поняты.

Так, если горячекатаный профиль маркируется «П», следовательно, полки параллельны (их внутренние поверхности).  Буква «У» прямо указывает на то, что параллельные полки находятся под уклоном. Буквы «сопровождают» цифровые обозначения. Например, маркировка 24 обозначает расстояние между полками, вернее между внешними их поверхностями.  

Если буквенные обозначения «П» и «У» относятся к стандартным видам изделий, то для специализированного продукта предусмотрены иные значения. Как ни странно, буква «С» обозначает изделие вне стандарта, выпущенное на заказ по заданным параметрам. Далее уже более понятно: «Л» — легкие для армирования; «Э» — экономичные, с меньшим расходом металла на изделие.    

В требованиях к длине швеллера все не так строго. Есть ограничения, но они находятся в определенном диапазоне и имеют некоторый разброс. Стандарты мерной и кратной длины допускают отклонения в длине не более чем на 40 мм для изделий от двух до восьми метров. По кривизне швеллера допускается искажение от заданных размеров не более чем на 0,2% от всей длины изделия. К швеллерам немерной дины таких строгих требований нет.

Где и какие швеллера используются

Рассматриваемый металлопрокат используется во многих областях и его применение определяется не только размерами, но и от сплава металла. «Черные» сплавы не в состоянии выдержать предельные нагрузки и могут подвергнуться деформации, поэтому для стен и перекрытий применяют стальные горячекатаные швеллеры с высокими эксплуатационными характеристиками.     

Таблица примерных цен на швеллеры в Москве

Швеллер	По ГОСТРазмер	Марка стали (ст)	Стоимость в рублях
ГОСТ 8240 П	5П	3	39700
ГОСТ 8240 П	6,5П	3	36450
ГОСТ 8240 П	8П	3	36450
ГОСТ 8240 П	10П	3	36450
ГОСТ 8240 П	12П	3	36450
ГОСТ 8240 П	14П	3	36450
ГОСТ 8240 П	16П	3	36450
ГОСТ 8240 П	18П	3	36450
ГОСТ 8240 П	20П	3	41900
ГОСТ 8240 П	22П	3	44450
ГОСТ 8240 П	8П	09Г2С	40900
ГОСТ 8240 П	10П	09Г2С	39900
ГОСТ 8240 П	12П	09Г2С	34450
ГОСТ 8240 П	14П	09Г2С	34400
ГОСТ 8240 П	16П	09Г2С	34450
ГОСТ 8240 П	18П	09Г2С	40940
ГОСТ 8240 П	20П	09Г2С	52500
ГОСТ 8240 П	22П	09Г2С	52500

Швеллер с маркировкой 10П производится горячей прокаткой стали на специальных станах, термообработка, как дополнительная операция не проводится.   

Маркировка 12П — используется для армирования сооружений и для повышения несущей способности различных конструкций.

Марка 14П производится на прокатных станах. Используется для создания конструкций повышенной прочности, обладает усиленной жесткостью.

Таблица на швеллеры с уклоном

 Таблица на швеллеры с параллельными гранями

  

 Таблица на швеллеры экономичный

Если у вас есть вопросы по текущей стоимости изделий, по порядку отгрузки продукции, то обратитесь к менеджеру компании по указанным на сайте номерам телефонов.

| Группа Компаний ПРОТЭК

Швеллер стальной горячекатаный (ГОСТ 8240-89)

Главной внешней особенностью стального швеллера является его форма в виде буквы П. Изготавливают его методом горячего проката на специальных станах, количество проходов через формирующие валки зависит от конечной точности изделия. При производстве используют строительные стали, в отдельных случаях может использоваться низколегированная сталь с улучшенными качествами.

Швеллера бывают высотой от 5 до 40 см, полки должны быть шириной от 3,2 до 11,5 см. По этому ГОСТу разделяют швеллера на пять типов, обозначающихся следующим образом:

— П — швеллер с параллельными гранями полок

— У — швеллер с уклоном внутренних граней полок

— Э — экономичные швеллеры с параллельно расположенными боковыми частями;

— Л — продукция лёгкой серии с параллельно расположенными боковыми частями;

— С — специальные изделия с боковыми частями, внутренние поверхности которых находятся под уклоном.

ГК «ПРОТЭК» завозит на свои склады наиболее распространенные и востребованные на рынке виды «П» и «У». Так же возможно привезти под заказ и другие типы швеллера.
Все размеры, вес одного погонного метра продукции, площадь поперечного сечения и другие параметры должны находиться в пределах табличных значений. Эти табличные значения указываются в ГОСТ.
Высота профиля швеллера примерно в 1,5-3,5 раза больше ширины. Форма его сечения обеспечивает ему высокие показатели жесткости. Это позволяет использовать данный вид проката в тяжелом машиностроении и строительстве, в основном, для изготовления ответственных металлоконструкций, в качестве несущих элементов перекрытия, каркасов зданий и сооружений. Кроме того, многие марки швеллеров применяют в автомобилестроении, вагоностроении, для изготовления опор, ограждений, ворот.
Его высокая востребованность обуславливается особенностями данных швеллеров (формой сечения профиля) и большим выбором типовых размеров, по которым эта продукция изготавливается.

На складах ГК «ПРОТЭК» представлены следующие производители данной продукции:
— Металлургический комбинат «АЗОВСТАЛЬ»
— Днепропетровский Металлургический завод
— АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат (ЗапСиб)
— ПАО «Северсталь»
— Магнитогорский Металлургический Комбинат (ММК)

 

Швеллер стальной холодногнутый

На завод поступает металл в виде рулонов и перед тем как начать изготовление,рулонына стане продольно-поперечной резки распускаются на штрипс (лента стальная равная по ширине периметру сечения производимогоразмерашвеллера). После этого штрипс подается профилегибочный станок, принцип действия которого состоит в том, чтобы плоский прокат посредством нарастающего давления парных прижимных роликов преобразился в профиль заданной формы.

Различают два типа гнутого швеллера:

‒ равнополочный. ГОСТ 8278-83
‒ неравнополочный. ГОСТ 8281-80

Швеллер гнутый равнополочный ГОСТ 8278-83 обладает равной шириной полок.

h — высота изделия;b — ширина полки;s — толщинастенки;R — радиус закругления.

Такие изделия производятся на прокатных станах из обычной рулонной или углеродистой конструкционной стали. Высота их может колебаться от 5 до 40 см, ширина – от 3,2 до 11,5 см., Толщина стенки от 2 до 8 мм.

Швеллер гнутый неравнополочный ГОСТ 8281-80
В таком изделии, кроме высоты (h) и толщины стенки (s), указываются ширина полок и радиусы закругления отдельно:

a и b — ширина меньшей и большей полок;R1 и R – радиусы закруглений при меньшей и большей полках

Главное отличие гнутого швеллера от катаного аналога заключается в его низкой металлоемкости. Иными словами, при равных размерах (высота, ширина, толщина) он имеет меньший вес. Однако такая особенность отражается на параметре максимальной нагрузки, поэтому гнутый швеллер рекомендуется осторожно использовать при монтаже несущих элементов конструкций.

Гнутый швеллер – универсальная деталь, широко применяемая в строительстве и жилых, и промышленных объектов. Он используется при возведении перегородок, каркасов, стен, для защиты коммуникаций, в т.ч. высоковольтных проводов. Данный продукт необходим на различных этапах машино- и самолетостроения. Швеллер занимает важное место в мебельной индустрии и играет роль направляющих при перемещении грузов или в пандусах.

На складах ГК «ПРОТЭК» представлены следующие производители данной продукции:
— Запорожский металлургический комбинат «Запорожсталь»

Выбираем швеллер. Виды швеллера и применение

Компания «Феррум21» занимается реализацией и поставками фасонного металлопроката высокого качества и предлагает своим клиентам наиболее широкий выбор востребованной продукции по привлекательным ценам. Предлагаем разнообразный сортамент стального швеллера для реализации промышленных и бытовых целей, представленный продукцией различных марок, профилей и размеров.

Стальной швеллер – характеристика

Изделие относится к категории металлических профилей, которые получают путем проката прочного стального материала на современном профилегибочном оборудовании (гнутый швеллер) или мощных прокатных станах (горячекатаный швеллер). Форма изделия напоминает букву П, благодаря чему удается достичь высокой устойчивости швеллера к вертикальным нагрузкам. По прочности стальной швеллер уступает только двутавровому прокату.

Основной характеристикой швеллера выступает его высота. Под этим понятием подразумевают размер полок (граней) фасонного проката с П-образным сечением. Материал востребован в строительстве железобетонных конструкций для зданий и сооружений, а также широко используется в производстве вагонов, мостов, опорных колонн и автомобилестроении.

Виды швеллеров

В зависимости от способа производства изделий сортамент продукции принято классифицировать на:

• Горячекатаный стальной. Изготавливают на прокатных станах путем обработки горячих металлических заготовок до придания им необходимой формы.
• Стальной специальный. Получают тем же путем, но для использования в отдельных отраслях промышленности и экономики проводят корректировку формы изделия, например, делают отогнутую полку.
• Гнутый стальной равнополочный. Получают на трубных станках из материала рулонного типа. Применяют сталь стандартного качества или углеродистую конструкционную сталь.
• Гнутый стальной неравнополочный. Изготавливают на гибочных станках. В качестве материала используют углеродистую конструкционную или низколегированную сталь.

Изделия отличаются точностью прокатки, поэтому горячекатаный швеллер имеет класс высокой (А) и обычной (В) точности. Гнутые фасонные изделия классифицируют на швеллер высокой точности прокатки (А), повышенной точности прокатки (Б) и обычной точности прокатки (В).

Размеры изделий

Изделия выпускают длиной от двух до двенадцати метров. При этом они бывают мерной длины, немерной длины и кратной мерной длины. Плотность стали принимается равной 7,85 г/см.куб, исходя из чего можно производить расчет веса одного погонного метра швеллерного проката или изделия полной длины.

Швеллер П горячекатаный имеет размеры: 5, 6,5, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36 и 40 см между гранями. Вес одного метра варьируется от 4, 84 до 48,28 кг. Прокат с уклоном граней полок имеет практически идентичные характеристики.

Гнутый швеллер принято обозначать тремя числовыми значениями, например, 60х35х4, где 60 мм – расстояние между гранями, 32 мм – высота швеллера, то есть длина грани, а 4 мм – толщина основания.

Маркировка швеллерного проката

Форма швеллеров может отличаться. Горячекатаный швеллер может быть выполнен:

• С уклоном внутренних граней полок, что обозначается в маркировке изделия буквой «У». Угол может составлять от 4 до 10 градусов.
• С параллельными гранями. В маркировке используют букву «П» и указывают расстояние между полками в сантиметрах (например, 12П).

Кроме того, выпускают легкий швеллерный прокат (Л), экономичный швеллер (Э) и специальный (С).

Существует несколько десятков типоразмеров готовой продукции как с уклонными, так и с параллельными гранями. Чтобы систематизировать сортамент используют буквенно-числовую маркировку проката.

Например, швеллер с маркировкой 14П Ст3сп/пс5 обозначает: изделие с параллельными внутренними гранями, наружное расстояние между которыми составляет 14 см (140 мм), изготовленное из конструкционной спокойной стали «сп» обыкновенного качества с процентным содержанием углерода 3 (в десятых долях) или полуспокойной стали «пс» с процентным содержанием углерода 5.

Чтобы отличить гнутый швеллер от горячекатаного следует обратить внимание на угол между полками и основой: если он острый, то швеллер получен горячекатаным способом, если присутствует округлый изгиб – швеллер гнутый. Горячекатаные фасонные изделия имеют более высокие прочностные характеристики.

Область использования швеллера

Швеллер востребован при проведении строительно-монтажных работ, поэтому широко используется для возведения объектов жилого и промышленного назначения. Благодаря высокой осевой прочности горячекатаный гнутый прокат применяют практически во всех областях экономики:

1. Армирование железобетонных конструкций, строительство фундаментов многоэтажных застроек.
2. Каркасное и монолитное строительство, возведение межэтажных перекрытий.
3. Армирование стен объектов, укрепление колонн, возведение мансардных помещений.
4. Строительство мостов, дамб, гидротехнических сооружений, где к прочности материалов предъявляют повышенные требования.
5. Используется в тяжелом машиностроении, станкостроении и строительстве вагонов.
6. Швеллера 5 и 6,5 применяют в качестве вспомогательных деталей при возведении павильонов, легких крытых конструкций, щитов.
7. Изделие с номером 8 (то есть 80 мм между наружными гранями) используют для строительства частных домов, ограждений.
8. Швеллерный прокат под номером десять является наиболее популярным, поскольку применяется практически во всех отраслях.
9. Двенадцатый швеллер также применяют повсеместно, но конструкции с ним получаются более громоздкими из-за длины изделий.
10. Сортамент от 14 до 20 номеров – это мощный фасонный прокат, который необходим в условиях фабрик, заводов, цехов.
11. Швеллера с номерами от 20 до 40 – это наиболее прочные детали, которые нашли применение при возведении глобальных объектов – металлоконструкции для ГЭС, ТЭС, АЭС, опорные колонны мостов, сооружения для шахтной, турбинной и военной промышленности, самолетостроения и ракетостроения.

Использование швеллерного проката позволяет создавать прочные конструкции с отличными характеристиками на осевое изгибание. Компания «Феррум21» предлагает большой ассортимент проката от 5 до 40 номера. Все изделия соответствуют ГОСТам, выполнены из качественного стального материала и имеют сертификаты качества.

Виды и размеры швеллеров и их применение

Швеллер применяется практически во всех отраслях промышленности. Поэтому видов и размеров швеллеров великое множество, а их классификация может показаться довольно сложной для тех, кто столкнулся с ней впервые.

Поэтому перед покупкой этого металлопроката лучше изучить, чем различаются разные его типы и от чего зависят основные параметры изделий. Это знание пригодится и при выборе поставщика металлопроката. Поэтому о разновидностях швеллера и их применении поговорим ниже.

Вариантов форм швеллера множество, поэтому важно сделать правильный выбор

Параметры швеллеров

Все виды швеллеров объединяет форма. Сбоку они выглядят как буква «П». При определении параметров швеллера необходимо различать полки – это ножки буквы «П» и стенку – перемычку между полками. Одним из важнейших габаритов изделия является высота. Под ней понимают расстояние между полками. Это значение указывается как номер швеллера. Например, у изделия с маркировкой 6,5П высота стенки будет 65 мм. Буква «П» означает, что полки параллельны друг другу. Согласно ГОСТам, максимальная длина изделия – 12 метров. Однако при нестандартном назначении швеллеров она может быть и больше. Все зависит от требуемых характеристик.

Основные различия между разными видами металлических швеллеров проявляются в их способе изготовления. Каждый из них имеет свои особенности и варианты использования. Для каждого такого типа изделия разработан свой ГОСТ. По методике изготовления швеллеры делятся на:

• Горячекатаные.
• Гнутые равнополочные.
• Специальные.
• Гнутые неравнополочные.

По сферам использования швеллера он также разделяется на следующие группы:

• Обычный. Применяется практически везде.
• Специальный для автомобилестроения.
• Специальный для вагоностроения. Имеет повышенную прочность.

Все эти классификации стоит принимать во внимание, чтобы купить швеллер для конкретного производства. Но каждый из видов проката имеет свои особенности. Для полного понимания различий необходимо разобрать и их.

Виды металлических швеллеров

Горячекатаные

Горячекатаный швеллер изготавливается методом горячей прокатки. Такие изделия делятся на две группы:

• С параллельными гранями. Поверхность его полок ровная, без уклона. Такой швеллер имеет несколько вариантов буквенной маркировки. «П» – параллельные грани, «Л» – легкий, «Э» – экономичный.
• С уклоном граней. Поверхность каждой полки изнутри имеет небольшой уклон к концу. Он составляет от 4–10 %. Этот швеллер обозначается буквой «У».

Также горячекатаный швеллер классифицируется по точности прокатки на:

• Высокоточные изделия – маркируются буквой «А».
• Прокат обычной точности – «В».

Так выглядит разница между швеллером с параллельными и наклонными полками

Специальные

Специальные швеллеры нужны для сборки автомобилей и вагонов. Он бывает высокой (А) и обычной точности прокатки (В). В длину бывает 4–13 м. По длине он делится на:

• Мерные.
• Немерные.
• Кратные мерной длине.
• Мерные, остаток которых до 5 % от массы партии.
• Кратные мерным, остаток которых до 5 % от массы партии.

Гнутые равнополочные

Для производства равнополочного гнутого швеллера применяется трубный стан. Материалы – высококачественная углеродистая конструкционная сталь и рулонная сталь обычного качества. Ширина изделия варьируется 32–115 мм, высота – 50–400 мм.

Гнутые неравнополочные

Для изготовления неравнополочного гнутого швеллера используется профилегибочный стан. Материалы – низколегированная сталь, горяче- и холоднокатаная сталь обычного качества, высококачественная углеродистая конструкционная сталь. Ширина и высота варьируются в тех же пределах, что и равнополочного швеллера. Для обоих последних видов изделия самого высокого качества маркируются буквами «А» и «Б».

Использование швеллера

Благодаря форме швеллера при его производстве сильно снижается расход металла, а у изделия имеется повышенное сопротивление на растяжение. Поэтому данный металлопрокат применяется в основном в строительстве и при сборке различных конструкций в качестве усилителя каркаса. В частности, при помощи швеллеров армируют стеновые и межэтажные перекрытия. Благодаря значительной прочности этот металлопрокат очень хорошо усиливает любые конструкции, придавая им дополнительную жесткость и даже сейсмоустойчивость.

В строительстве практически любых объектов находят применение разные виды металлических швеллеров. Нередко они выполняют роль арматуры для усиления бетонных конструкций. Также этот металлопрокат применяется в вагоно- и автомобилестроении. Из швеллеров собирают рамы, каркасы, несущие конструкции. Поэтому, чтобы заказать швеллер, нужно точно знать его параметры.

Сортамент швеллеров и их основные характеристики

Чтобы обеспечить прочность и архитектурно-художественную вариативность сварных и железобетонных конструкций при оптимальной нагрузке на фундамент, часто используется металлический швеллер. Его сортамент довольно разнообразен, а сфера применения очень обширна. Рассмотрим же более детально его особенности и преимущества.

Что такое швеллер?

Стальной швеллер – это разновидность фасонного металлического проката общего и специального назначения, имеющего характерную П-образную форму сечения. Соответственно в профиле различают центральную стенку и боковые полки.

Для производства этого металлопроката могут использоваться углеродистые и низколегированные марки стали. Способность свариваться, резаться и клепаться в сочетании с довольно высокой жесткостью и механической прочностью обусловили широкое применение швеллерного проката в разных отраслях и его разнообразный сортамент. 

Виды швеллеров по форме и размеру

Как конструктивный и строительный материал швеллер размеры имеет очень вариативные. И к тому же он производится в разных формах и видах.

П-образный

Это базовый швеллер – сортамент его включает П-образный прокат с параллельными и наклонными внутренними гранями полок. Высота профиля может быть от 50 до 400 мм, а длина стенок – от 32 до 115 мм.

Конфигурация внутренних граней напрямую влияет на параметры жесткости и стойкости к статическим и динамическим деформациям. Поэтому заменять прокат с параллельными сторонами полок на профиль с наклонными гранями самопроизвольно и без выполнения расчетов запрещено. Это может привести к необоснованному удорожанию проекта или критически снизить служебные свойства оборудования и прочность конструкций.

Существует унифицированная практика использования номерной классификации швеллерного металлопроката, где номер – это высота стенки. Для обозначения профиля в маркировке дополнительно прописывается буквенный символ.

Условные обозначение

Швеллер с параллельными гранями полок
П	Л	Э	В
Нормальный	Облегченный	Экономичный	Специальный для вагоностроения
Швеллер с уклоном внутренних граней полок
У		С
Нормальный с уклоном внутренних граней		Специальный для автомобильной промышленности

Благодаря простой п-подобной форме швеллер металлический характеризуется оптимальным сочетанием низкой металлоемкости, прочности и доступной стоимости. А также:

• высокой несущей способностью;
• хорошей свариваемостью и обрабатываемостью;
• стабильностью работы на статических и динамических нагрузках;
• стойкостью к продольному и поперечному изгибу и другим деформациям; 
• универсальностью, ведь швеллер купить можно для использования в инжиниринге, строительстве, агротехническом комплексе и коммунальном хозяйстве.

Для строительных конструкций, возводимых с применением п-образного профиля, очень сложно просчитать базовые геометрические характеристики. Поэтому в справочниках для швеллера металлического приводятся основные размеры (высота профиля, толщина и ширина полок, толщина стенки) и обязательно указываются радиусы закруглений и моменты инерции (J), сопротивления (W) и статические (S).

Т-образный  

Для механиков и строителей будет интересно узнать, что такое швеллер с Т-образной формой сечения, ведь в отечественном инжиниринге данного понятия не существует. Этот термин пришел к нам из международной практики и скорее является некорректным переводом термина «тавр».

Применяют его очень редко. Более широко среди покупателей и продавцов стало использоваться понятие «швеллер двутавровый», означающее вид проката с Н-образной формой. У нас его принято называть двутавром, а производится он прокатным или сварным из полосовой стали и п-образного профиля. Возможно, именно из-за последнего варианта и стали использовать термин «двойной швеллер», хотя с точки зрения инженерии и сопромата это не совсем корректно.

Виды швеллеров по способу изготовления

Современные технологии позволяют использовать для производства швеллерного проката методы холодной деформации и горячей обработки металлов давлением. При этом способ изготовления напрямую определяет особенности геометрии профиля швеллера и технические характеристики:

• прочность;
• стойкость к изгибу и кручению;
• жесткость.

Горячекатаные

Процесс изготовления происходит на сортовых станах горячей прокатки. Пластическая деформация позволяет придать профилю необходимую форму и обеспечить однородность структуры металла. Поэтому горячекатаный стальной швеллер характеризуется улучшенными служебными и прочностными свойствами.

Таким способом производят швеллеры с параллельными и наклонными гранями полок. А также швеллер облегченной, экономичной и специальной серии. Послений представялет собой усиленный швеллер, предназначенный для применения в автомобиле- и вагоностроении. Производят его также методом горячей прокатки, только вместо типовых калибров используются специальные.

Гнутые

Для их производства используются профилегибочные станки и холодно- или горячекатаная рулонная сталь углеродистых и низколегированных марок. Холодный способ обработки металла давлением исключает наличие термических напряжений в структуре и позволяет нивелировать технологические дефекты. Поэтому из-за особенностей технологии в отличие от горячекатаного проката профиль гнутого швеллера характеризуется:

• округлой формой внешних углов;
• идентичной толщиной по всему сечению;
• более низкими параметрами прочности и более высоким качеством поверхности.

Согласно ДСТУ 8806/ГОСТ 8281 гнутый швеллер изготавливается в трех классах точности:

• А – высокой;
• Б – повышенной;
• В – обычной.

Гнутые равнополочные

Изготавливаются в соответствии с ДСТУ 8806 и имеют одинаковую ширину полок. Также производятся методом холодной пластической деформации.

Гнутые неравнополочные

Производится согласно ГОСТ 8281 и имеет разную ширину полок. Тоже продукт, изготавливемый на профилегибочных станках, но по сравнению с другими видами швеллерного проката является более легкой модификацией.

Типы швеллеров

Учитывая массовость и вариативность использования, для швеллера длина имеет особое значение. И прокат, конечно же, классифицируется с учетом этого параметра.

Швеллеры мерной длины

Прокат, имеющий четко установленную длину в интервале от 4 до 12 метров. Кривизна не должна превышать 0,2%, а отклонения от заданного размера могут составлять не более 40 мм для шестиметровых отрезков и не более 80 мм для более длинных.

Швеллеры кратной мерной длины

Такой швеллер режется на отрезки определенного размера. Для профиля высокой точности отклонения не должны превышать 30 мм для шестиметровых фрагментов и 5 мм для изделий длиной более 6 метров.

Немерные швеллеры

В эту категорию автоматически причисляются металлоизделия длиной меньше трех метров. Но в целом такое определение подразумевает наличие в пачке проката абсолютно разной длины.

Область применения швеллеров

В материаловедении существует несколько факторов, обуславливающих необходимость применения того или иного материала. Основными являются надежность, экономичность, материалоемкость. Швеллер металлический вполне соответствует этим требованиям и соединяется в узловые и стыковые сопряжения посредством сварки, болтов и заклепок. Поэтому он находит массовое применение в разных сферах.

Армирование

Металлический швеллер широко используется в монолитном строительстве и при заливке фундаментов, несущих стен, лестничных пролетов и пролетных перекрытий. Он характеризуется высокой адгезией с цементным и бетонным раствором, позволяет снизить вес армируемой конструкции при одновременном обеспечении высокой прочности. Особенно его применение значительно упрощает создание свайно-ростверковых фундаментов и армирующего укрепления откосов и опускных колодцев.

Изготовление объектов

Швеллер металлический позволяет применять принцип рационального конструирования сечения балки, основанный на изъятии материала из слабонапряженных точек и добавлении его в места высоких напряжений. Поэтому его широко используют как самостоятельную консольную балку и для создания сварных двутавровых и коробчатых балок, стоек и колонн.

Подкрановые пути, эстакады, опоры высоковольтных линий, оффшорные платформы, мостовые конструкции, вышки и мачты связи и телерадиовещания, технические резервуары – это лишь малая толика объектов, изготавливаемых с применением п-образного профиля. Горячекатаный швеллер и двутавровый прокат широко используются при создании вспомогательных и малонагруженных элементов и основных сварных конструкций, работающих:

• на статическую нагрузку при присутствии растягивающих напряжений;
• в условиях динамических или циклических подвижных нагрузок;
• на сжимающую статическую нагрузку.

Для усиления на прогиб п-образный профиль довольно часто сваривают в стык накладками. Такой двойной швеллер также широко используется для создания перекрытий и жестких связей. Наиболее он эффективен для перекрытий зданий с большим уклоном. Гнутый швеллер используется при создании быстровозводимых и блочных строений, перемычек и перегородок, а также ограждений и заборов.

Промышленность

Швеллер с уклоном внутренних полок и с параллельными гранями востребован при производстве и ремонте железнодорожного подвижного состава, а также в автомобиле- и судостроении. Его используют для станин технологического и станочного оборудования, деталей грузоподъемных агрегатов и машин, напольных транспортных механизмов и рольгангов.

Чтобы более детально узнать качественные характеристики стального фасонного проката, а также купить металлопрокат оптом и в розницу, вы можете связаться с менеджерами металлоцентров «Метивнест-СМЦ» по телефону 0800-30-30-70. Они предоставят расширенные консультации о товаре, согласуют все детали заказа и проконтролируют отгрузку и доставку металла адресату.

типов открытого канала | Классификация открытого канала

Перед классификацией, прежде всего, мы должны знать, что такое открытый канал?
Открытый канал: Открытый канал — это тип канала, в котором вода течет со свободной поверхностью. На свободную поверхность действует атмосферное давление.

Классификация открытых каналов:
Классификация открытых каналов производится на основе следующих критериев.

1. Классификация открытого канала на основе возникновения: На основе возникновения открытый канал имеет два типа, как показано ниже:

• Естественный канал
• Искусственный / созданный людьми канал

Естественный канал: Канал, созданный природой, называется естественным каналом.

Пример — Река

Искусственный канал: Канал, созданный силой мужчин, называется искусственным каналом.

Пример — канал

2. Классификация открытого канала на основе формы: На основе формы открытый канал имеет разные типы, как показано ниже —

• Канал прямоугольный
• Треугольный канал
• Канал трапециевидной формы
• Круглый канал

Прямоугольный канал: Канал прямоугольной формы называется прямоугольным каналом.

Треугольный канал: Канал треугольной формы называется треугольным каналом.

Трапециевидный канал: Канал трапециевидной формы называется трапециевидным каналом.

Круглый канал: Круглый канал называется круглым каналом.

3. Классификация открытого канала на основе изменения уклона и поперечного сечения: На основании изменения уклона и поперечного сечения открытый канал имеет два типа, как показано ниже —

• Призматический канал
• Непризматический канал

Призматический канал: В этом типе канала наклон и поперечное сечение не меняются.

Непризматический канал: В канале этого типа изменяются оба (наклон и поперечное сечение) или один параметр (наклон / поперечное сечение).

4. Классификация открытого канала на основе границы: на основе границы открытый канал имеет два типа, как показано ниже —

• Жесткий канал
• Мобильный канал

Жесткий канал: В этом типе канала границы канала не меняются.

Пример — облицованный канал

Mobile Channel: В этом типе канала граница канала изменится.

Пример — река, канал без облицовки.

5. Классификация открытого канала на основе наклона: на основе наклона открытый канал имеет два типа, как показано ниже —

• Канал малый уклон
• Канал с большим уклоном

Поделиться

открытых каналов — формы, типы и свойства открытых каналов

Открытый канал — это глубокая полая поверхность, у которой обычно верхняя поверхность открыта в атмосферу.О потоке в открытом канале можно сказать, что это поток жидкости (воды) по глубокой полой поверхности (канал) с покровом атмосферы наверху. Примерами потока в открытых каналах являются реки, ручьи, лотки, канализации, канавы и озера и т. Д., Мы можем сказать, что открытый канал — это путь для потока жидкости, имеющей давление, равное атмосферному давлению. С другой стороны, поток под давлением называется потоком в трубе, например. протекание жидкости по канализационным трубам.

Поток в открытом канале обычно классифицируется на основе устойчивости.Считается, что поток устойчив, если его скорость в любой точке наблюдения не меняется со временем; если он время от времени меняется, поток считается неустойчивым. В каждый момент времени, если скорость одинакова во всех точках канала, поток называется однородным; если это не то же самое, то говорят, что поток неоднороден. Неравномерный поток, который также является устойчивым, называется переменным потоком; неравномерный поток, который является нестационарным, называется переменным потоком. Поток происходит от более высокой до более низкой концентрации за счет силы тяжести.

Формы открытых каналов

Обычно искусственные и искусственные открытые каналы не имеют прямоугольного сечения. Самые распространенные формы открытых каналов — круглые и трапециевидные.

Виды открытого канала

Открытые каналы классифицируются как:

1. Жесткие граничные открытые каналы
2. Свободные граничные открытые каналы
3. Призматические открытые каналы

Жесткие граничные открытые каналы можно назвать открытыми каналами с неизменяемыми границами.С другой стороны, если открытый канал имеет границы, которые изменяются из-за размывающего действия или отложения отложений, такие каналы называются открытыми каналами со свободной границей. Открытые каналы, в которых форма, размер поперечного сечения и наклон слоя остаются неизменными, называются призматическими каналами. Напротив этих каналов расположены непризматические каналы. Естественные каналы являются примером непризматических каналов, в то время как искусственные открытые каналы являются примером призматических каналов.

Свойства открытых каналов:

В открытых каналах поток обычно возникает из-за наклона дна канала и наклона поверхности жидкости. Основное различие между потоком в открытом канале и потоком в трубе состоит в том, что в потоке в трубе обычно поперечное сечение канала фиксировано и ограничено, в то время как, с другой стороны, поток в открытом канале неограничен. Течение в открытых каналах труднее анализировать, чем поток в трубе. Поэтому при измерении расхода в открытом канале применяется эмпирический подход. Скорость потока в открытом канале можно рассчитать по формуле Мэннинга:

В потоке по трубе канал (труба для движения жидкости) обычно полностью заполняется водой для создания давления в трубопроводе, в то время как в частично заполненном трубопроводе поток может быть открытым.Нет ограничений на то, чтобы водовод в случае потока в открытом канале был полностью заполнен.

Факторы, влияющие на расход в открытых каналах:

1. Форма канала
2. Глубина жидкости
3. Скорость жидкости
4. Уклон канала

Измерение расхода в открытом канале

Наиболее распространенный метод измерения расхода в открытом канале — измерение высоты жидкости, проходящей через препятствие (желоб или водослив) в открытом канале.Обычно это делается путем строительства гидротехнических сооружений, таких как водосливы, выемки, лотки и т. Д. Подход с укомплектованием персоналом может использоваться для измерения расхода в открытых каналах.

Сообщите нам в комментариях, что вы думаете о концепциях в этой статье!

Типы открытого канала — Гражданское строительство

Открытый канал — это канал, по которому вода течет со свободной поверхностью. На свободную поверхность действует атмосферное давление. Классификация открытых каналов производится на основе различных критериев следующим образом.

1. Естественные каналы

Естественные открытые каналы включают все каналы, которые существуют в природе на Земле. Как правило, они имеют очень неправильную форму.

Пример: реки, приливные устья и т. Д.

2. Искусственные каналы

Искусственные открытые каналы — это каналы, созданные людьми. Обычно они имеют правильные геометрические формы.

Пример: оросительные каналы, лабораторные лотки, водосбросные желоба, водостоки, водопропускные трубы, придорожные желоба и т. Д.

Тип классификации 2

1. Призматические каналы

Канал с неизменным поперечным сечением и постоянным наклоном дна называется призматическим каналом. Все искусственные каналы обычно призматические. Прямоугольник, трапеция, парабола и круг являются наиболее часто используемыми формами призматических каналов.

2. Непризматические каналы

Канал с переменным поперечным сечением или с переменным наклоном дна называется непризматическим каналом.Естественные каналы обычно призматические.

Тип классификации 3

1. Жесткие граничные каналы

Канал с неподвижным основанием и стенками известен как жесткий пограничный канал.

Пример: каналы с облицовкой, канализационные коллекторы и неразрушаемые каналы без облицовки.

2. Подвижные пограничные каналы

Если граница канала состоит из рыхлых осадочных частиц, движущихся под действием текущей воды, канал называется подвижным граничным каналом.

Пример: Аллювиальный канал — это мобильный пограничный канал, транспортирующий материал того же типа, что и периметр канала.

Тип классификации 4

1. Каналы с малым уклоном

Открытый канал, имеющий уклон дна менее 1 из 10, называется каналом с малым уклоном (Chow, 1959). Уклон обычных каналов, естественных или искусственных, намного меньше 1 к 10.

2. Каналы с большим уклоном

Открытый канал с уклоном дна более 1 к 10 называется каналом с малым уклоном (Chow, 1959). ).В некоторых искусственных каналах, таких как отводы и желоба, их намного больше 1 из 10.

Stream Dynamics

Градиент потока. уклон потока — спуск русла. Например, градиент 10 футов на милю означает, что высота канала падает в общей сложности на 10 футов на 1 милю пройденного горизонтального расстояния. Градиенты обычно самые низкие в устье реки и самые высокие в ее истоках. Чем выше градиент, тем быстрее течет ручей.

Форма и текстура канала. Форма и шероховатость канала также влияют на скорость текущей воды. Узкий канал V-образной или полукруглой формы в поперечном сечении обеспечивает более быстрый поток; широкий неглубокий канал дает более медленный поток, потому что существует большее трение между водой и руслом ручья. Гладкий канал обеспечивает меньшее трение, чем канал, усыпанный камнями или валунами, что приводит к более быстрому потоку. Таким образом, скорость потока максимальна в узком, глубоком, гладком и полукруглом канале.

Скорость потока. Скорость, с которой течет поток, называется скоростью потока . Быстрая река движется со скоростью около 5 миль в час. Наиболее быстро вода движется в середине канала, где вода наиболее глубокая и трение минимально. Вода движется медленнее по дну канала и берегам, где контакт с горными породами и отложениями (и, следовательно, трение) наиболее велик. Чем больше скорость потока, тем выше его способность разрушать и переносить земные материалы на большие расстояния.

Слив ручья. Расход потока — это количество воды, которое проходит через определенную точку за заданный промежуток времени. Расход обычно выражается в кубических футах в секунду и представляет собой произведение площади поперечного сечения потока и скорости:

Расход (куб. Фут / с) = ширина канала (фут) × средняя глубина канала (фут) × средняя скорость (фут / с)

Расход обычно увеличивается ниже по течению из-за дополнительной воды, поступающей из притоков и грунтовых вод, попадающих в основной канал потока.Расходы в ручьях меняются в зависимости от сезона и изменений количества осадков. Скорость потока, сброса, эрозии, седиментации, транспортировки и осаждения резко возрастает во время наводнения и может быть в сотни раз больше, чем нормальная скорость.

Моделирование наиболее эффективной формы канала: количественный подход

Отношение ширины к глубине (ш / г), наиболее важный индикатор формы канала — это не просто числовая дробь. Управляющее влияние расхода на форму канала, сопротивление потоку и скорость потока исследуется в концепции гидравлической геометрии (Huggett 2007).Соотношение ширины и глубины (ш / г) реки увеличивается вниз по течению. Кроме того, отношение w / d является хорошим отражателем управляющих переменных (расход, количество и размер наносов) и граничных условий (ограниченность долины, субстрат канала, уклон долины и прибрежная растительность), которые контролируют форму участка протока ( Чарльтон 2008). Река с заданным уклоном пытается сформировать русло, чтобы минимизировать сопротивление потоку. Подсчитано, что 95% энергии реки уходит на преодоление сопротивления потоку, а на геоморфологические работы остается только 5% (Charlton 2008).Гидравлическое сопротивление определяется формой канала, и идеальный выход канала, который достигает формы с минимальным сопротивлением потоку, называется наиболее эффективным каналом . Форма поперечного сечения русла реки в первую очередь регулируется эрозией русла и берега (Charlton 2008) и боковой миграцией русла (Simon and Castro 2003). Отношение ширины к глубине представляет собой доминирующие показатели отклика канала (Simon 1992; Simon and Darby 1997), и одно значение w / d не определяет форму поперечного сечения (Hey 1978). Соотношение форм w / d или w / d _max (Schumm 1960), асимметрия сечения a _l / a _r (Milne 1979), асимметрия каналов (Knighton 1981) относительно формы поперечного сечения дают абсолютную меру.Для исследования формы поперечного сечения канала необходимо знать идеальную форму , соотношение — необходимо (Das 2014), и Хикин (2004) рассчитал его «2» для прямоугольного канала. Но идеальная форма — соотношения для полукруглых и прямоугольных каналов еще не известны . Поэтому в данной работе рассчитаны идеальные значения соотношения форм полукруглых и прямоугольных каналов. В последнем разделе результатов и обсуждений идеальное соотношение форм (\ ({\ dot {\ text {f}}} _ {\ text {r}} \)) было протестировано на 29 сечениях, чтобы получить сравнительную картину идеальное соотношение форм и наблюдаемое соотношение форм.

Распространенное мнение о V-образной форме поперечного сечения рек далеко от реальности (Сен 1993). Круговая (Леопольд и Вулман, 1969) и параболическая (Лейн, 1955) формы также являются теоретическими. Скорее трапизоидальная форма представляет реальность (Сен, 1993). Но все эти формы, теоретические или практические, не очевидны для всех каналов или всего охвата одного и того же канала. Прямое течение реки невозможно (Леопольд, 1966), что делает невозможным однообразие формы поперечного сечения русла.Ширина увеличивается быстрее, чем глубина вниз по течению, и форма поперечного сечения становится все более прямоугольной (Sen 1993). Но иногда реальность противоположна (Knighton 1998; Das 2013).

Условия эффективности характеристики поперечного сечения каналов тесно связаны с их пропускной способностью по максимальному потоку. Максимальный поток (вода и наносы) возможен только тогда, когда форма поперечного сечения приобретает полукруглую или параболическую форму (Knighton 1998), равностороннюю треугольную или прямоугольную форму (Hickin 2004).Эти формы создают минимальную турбулентность и напряжение сдвига, поэтому канал становится « наиболее эффективным ». Таким образом, идеальная форма канала считается «наилучшими транспортными характеристиками» (Crickmay 1974). Связь между формой канала и процессами, протекающими в каналах, изучалась как гидравлическая геометрия Леопольдом и Мэддоком (1953), Вольманом (1955), Леопольдом и Миллером (1956) и другими. Они вычислили поперечные переменные средней глубины (d) и ширины (w) с точки зрения расхода (Q).{\ text {f}} $$

Различные средние значения показателя для ^b и ^f разных рек были рассчитаны Леопольдом и Мэддоком (1953), Вулманом (1955), Леопольдом и Миллером (1956), Льюисом. (1969), Уилкок (1971) и Харви (1975). Итак, опять же, соотношение w / d имеет гораздо большее значение, чем просто соотношение формы поперечного сечения канала. Настоящая работа была направлена ​​на моделирование идеального соотношения форм полукруглого и треугольного канала для сравнения с реальными каналами. Чтобы проверить идеальное соотношение форм, было взято и сопоставлено 11 поперечных сечений реки и 18 поперечных сечений озера воловьего лука.

Методология

Маннинга (1891) уравнение гидравлического сопротивления v = (1 / τ) R ^2/3 _h S ^1/2 _b (Simon and Castro 2003) предполагает, что сопротивление потоку определяет скорость реки. Гидравлическое сопротивление, в свою очередь, определяется формой канала. С заданным объемом; скорость пропорциональна гидравлическому радиусу (R ^2/3 _h ) и уклон (S ^1/2 ), но обратно пропорциональный напряжению сдвига (τ).Напряжение сдвига (рис.1) рассчитывается как:

(Knighton 1998; Richards 1982; Chanson 2004), где τ = напряжение сдвига (Н / м ² ), γ = плотность воды (Н / м ^3). , фунт / фут ³ ), D = средняя глубина воды (м, фут) и S = ​​уклон водной поверхности (м / м, фут / фут).

Рис. 1

Напряжение сдвига « τ » потока воды глубиной « D », уклоном « Sw » и удельной плотностью воды « γ »

Однако, чтобы определить форму канала с максимальной эффективностью, необходимо вычислить минимальное напряжение сдвига или сопротивление потоку.Потому что там, где напряжение сдвига наименьшее, канал максимально эффективен. При заданном уклоне минимальное гидравлическое сопротивление возможно только при максимальном гидравлическом радиусе. Гидравлический радиус определяется как площадь поперечного сечения (A), деленная на смоченный периметр (P). Чтобы определить наименьший смоченный периметр поперечного сечения с заданной площадью поперечного сечения, были рассмотрены три альтернативные формы модели для каждого из полукруглых и треугольных каналов. Максимальный гидравлический радиус (A / P) или минимальное гидравлическое сопротивление каналов с заданной площадью поперечного сечения рассчитывалось с использованием тригонометрии, метода деления пополам и теоремы Пифагора.

Выводы и обсуждения

Наиболее эффективное полукруглое поперечное сечение

Канал с заданной площадью поперечного сечения (A) и наклоном (S) с наибольшим гидравлическим радиусом — это идеальный канал формы с максимальной эффективностью. Пусть форма поперечного сечения будет полукруглой (рис. 2), малым сегментом (рис. 3) и большим сегментом (рис. 4) круга. Во всех случаях площадь поперечного сечения «А» постоянна, но длина смоченных периметров варьируется и представлена ​​S ₁ , S ₂ и S ₃ соответственно.Первый тип полукруглого канала имеет ширину 2r, второй тип канала имеет ширину 4r и третий тип канала имеет ширину r. Различная ширина канала OP обозначается буквой « l ». Теперь определим соотношение смоченных периметров трех типов каналов. {2} / 2 \)

Из уравнения.{2} \ uptheta \, / {2} = \, 0 \)

или, \ (\ uptheta = 4. 7 9 1 2 5 \), что верно с точностью до 5 десятичных знаков.

Теперь из уравнения. (3), S ₃ ≃ 3,52981538r

Следовательно, S ₃ / S ₁ = 3,52981538 / π ≃ 1,2357

Следовательно, S ₁ : S ₂ : S ₃ = 1: 1.34333: 1.12357

Следовательно, полукруглая форма является наиболее эффективной формой идеального поперечного сечения, имеющей «наилучшие характеристики транспортировки» с минимальным периметром смачиваемой жидкости и максимальным гидравлическим радиусом.

Идеальная ширина \ ((\ строго {\ rm w}) \) и индекс ширины (Iw)

Идеальная ширина \ ((\ строго {\ rm w}) \) предоставляет инструмент для сравнения ширины естественного канала с Данная площадь равна той из идеальной ширины, которую пытается достичь канал, как , наиболее эффективная . {2} / 2 $$

$$ {\ text {Or}}, {\ строго {\ rm w}} = 2r = 2 \ times 0.798 \ sqrt A \ quad [{\ text {as}} \, \, {\ строго {\ rm w}} = {\ text {2r}}] $$

$$ {\ text {Or}}, {\ строго {\ rm w}} = 1,595 \ sqrt A \, $$

(4)

Индекс ширины

(I _w ) — это числовой инструмент для сравнения формы поперечного сечения реки, совпадает ли его ширина с шириной наиболее эффективного русла или насколько сильно отклоняется от нее. Если I _w = 1, ширина полностью соответствует ширине наиболее эффективного канала .Если I _w > 1, это указывает на более широкий неограниченный канал с незначительным уклоном, несвязным субстратом и отсутствием прибрежной растительности (Charlton 2008). Когда I _w <1, то канал более узкий, с ограниченным руслом, более крутым уклоном, связным субстратом и / или наличием прибрежной растительности. В обоих случаях, когда I _w > 1 или I _w <1, каналы менее эффективны, чем идеальный канал.

Идеальная глубина (Ď) и индекс глубины (Id)

Идеальная глубина (Ď) предоставляет инструмент для сравнения глубины естественного канала с заданной площадью (A) с идеальной глубиной, которую канал пытается достичь, равной самый эффективный .{2} / 4 {\ text {r}} $$

$$ {\ text {Or}}, \; {\ hat {\ rm D}} = 0,627 \; \ sqrt A $$

(5)

Индекс глубины

(I _d ) — это числовой инструмент для сравнения формы поперечного сечения реки, соответствует ли ее глубина глубине наиболее эффективного русла или насколько сильно отклоняется от нее. Если I _d = 1, глубина полностью соответствует глубине наиболее эффективного канала .Если I _d > 1, это указывает на более глубокий ограниченный канал (Charlton 2008) с крутым уклоном на стороне долины, связным субстратом или субстратом из коренных пород и присутствием прибрежной растительности. Когда I _d <1, тогда канал более мелкий, с неограниченным каналом, пологим уклоном, несвязным субстратом и / или отсутствием прибрежной растительности. В обоих случаях, когда I _d > 1 или I _d <1, каналы менее эффективны, чем идеальный канал.

Номер идеальной формы (\ ({\ dot {\ text {f}}} _ {\ text {r}} \)) и индекс формы канала (C

_f I)

Коэффициент идеальной формы определяется как

$$ {\ dot {\ text {f}}} _ {\ text {r}} \; = {\ строго {\ rm w}} / {\ hat {\ rm D}} $$

$$ {\ dot {\ text {f}}} _ {\ text {r}} \; = \; 1.595 \ sqrt {\ text {A}} /0.627\sqrt {\ text {A}} $$

$$ {\ dot {\ text {f}}} _ {\ text {r}} \; = 2,544 $$

(6)

Теперь индекс формы канала (C _f I) определяется как \ (({\ text {w}} / {\ text {d}}) / {\ dot {\ text {f}}} _ {\ текст {r}} \).

Если C _f I = 1, канал будет идеальным и полукруглым с максимальной эффективностью. Более высокое значение указывает на улучшенные и / или более мелкие каналы, тогда как меньшее значение указывает на ухудшенный и / / или более глубокий канал соответственно.В обоих случаях, когда C _f I> 1 или C _f I <1, каналы менее эффективны, чем идеальный канал.

Наиболее эффективное треугольное сечение

Пусть форма поперечного сечения будет равносторонней треугольной (рис. 5), равнобедренной треугольной (рис. 6) и узкой равнобедренной треугольной формы (рис. 7). Во всех случаях площадь поперечного сечения «А» постоянна, а длина смоченного периметра представлена ​​2ac, 2pr и 2mo соответственно. Первый тип треугольного канала имеет ширину x , второй тип треугольного канала имеет ширину 2 × и третий тип треугольного канала имеет ширину x / 2.Теперь определим соотношение смоченных периметров трех типов каналов.

Рис. 5

Форма поперечного сечения равностороннего треугольника с постоянной площадью ( A ), но с минимальным периметром смачивания

Рис. 6

Широкая равнобедренная треугольная форма поперечного сечения с постоянной площадью ( A ), но со средней влажностью периметра

Рис.7

Узкая равнобедренная треугольная форма поперечного сечения с постоянной площадью ( A ), но с максимальным периметром смачивания

Предположим, площадь равностороннего ∆ abc (рис.{2}} \ right) \ div 16 $$

$$ pr = \ frac {{\ sqrt {19}}} {4} x = \ frac {4.3} {4} x $$

$$ 4 {\ text {pr}} = 4.3 {\ text {x}} $$

$$ \ frac {x} {4} = \ frac {pr} {4.3} $$

(7)

In ∆ mno (рис. 7), mn = mo

$$ {\ text {Area}} \; {\ text {of}} \; \ Delta \; {\ text {mno}} = 1/2 (на \ times fm) $$

$$ = \ frac {1} {2} \ times \ frac {x} {2} \ times fm [as, on = x / 2] $$

$$ = \ frac {x} {4} \ times fm $$

$$ {\ text {Сейчас}}, \, \; = \ frac {x} {4} \ times fm = \ frac {\ surd 3} {4} x ^ {2} [{\ text {as Площади всех трех треугольников равны}}] $$

$$ {\ text {fm}} = \ surd 3 {\ text {x}} $$

$$ {\ text {In}} \; \ Delta \; {\ text {fmo}}, \, ({\ text {om}}) ^ {2} = ({\ text {fm}}) ^ {2} + ({\ text {fo}}) ^ {2} $$

$$ = ({\ text {fm}}) ^ {2} + ({\ text {x}} / 4) ^ {2} \ quad [{\ text {as}} \; {\ text {fo }} = {\ text {x}} / 4] $$

$$ = \ left ({\ surd 3 {\ text {x}}} \ right) ^ {2} + ({\ text {x}} / 4) ^ {2} \ quad \ left [{{\ текст {as}} \; {\ text {fm}} = \ surd 3 {\ text {x}}} \ right] $$

$$ = (48 {\ text {x}} ^ {2} + {\ text {x}} ^ {2}) \ div 16 $$

$$ {\ text {om}} = 7 {\ text {x}} / 4 $$

$$ Или, \, \ frac {x} {4} = \ frac {om} {7} $$

(8)

Следовательно,

$$ \ frac {x} {4} = \ frac {pr} {4.3} = \ frac {om} {7} = k $$

(9)

$$ {\ text {x}} = 4 {\ text {k}}, \; {\ text {pr}} = 4.3 {\ text {k}} \ quad {\ text {and}} \; { \ text {om}} = 7 {\ text {k}} $$

Следовательно, соотношение смоченного периметра типов каналов, т.е.

$$ 1 {\ text {st}}: 2 {\ text {nd}}: 3 {\ text {rd}} = 4: 4. 3: 7 $ $

(10)

Итак, гидравлический радиус с заданной площадью поперечного сечения широких V — образных и узких V — образных треугольных каналов меньше, чем у равносторонних треугольных каналов.Следовательно, идеальная форма поперечного сечения реки с максимальной эффективностью — это полукруглое или равностороннее треугольное и прямоугольное с соотношением ширина / диаметр 2: 1 (Hickin 2004).

Идеальная ширина \ (({\ ddot {\ rm w}}) \) и индекс ширины (I

_w )

Идеальная ширина \ (({\ ddot {\ rm w}}) \) треугольного канала предоставляет инструмент для сравнения естественной ширины канала (w) с идеальной шириной, которую пытается достичь канал, чтобы быть наиболее эффективным . {2} $$

$$ Или, \, x = 1.52 \ sqrt A $$

$$ Или {\ ddot {\ rm w}} = 1,52 \ sqrt A $$

(11)

$$ {\ text {Индекс ширины}} \ left ({{\ text {I}} _ {\ text {w}}} \ right) \, = {\ text {w}} / {\ ddot {\ rm w}}. $$

Значение индекса ширины в форме треугольного канала — это индекс ширины в форме полукруглого канала (см. В разделе «Идеальная ширина \ ((\ строго {\ rm w}) \) и индекс ширины (Iw)»)

Идеальная глубина (\ (\ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {d} \)) и индекс глубины (I

_d )

Идеальная глубина (\ (\ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {d} \)) предоставляет инструмент для сравнения средней глубины (d) естественного русла данной области с идеальной средней глубиной (\ (\ underset {\ raise0.3em \ hbox { $ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {d} \)), который канал пытается достичь как наиболее эффективный .

\ (\ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {d} \) определяется как \ ({\ text {A}} / {\ строго {\ rm w}} \) и индекс глубины (I _d ) определяется как \ ({\ text {I}} _ {\ text {d}} = {\ text {d}} / \ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {\ text {d}} \)

Вывод \ (\ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {d} {:} \)

$$ \ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {\ text {d}} = {\ text {A}} / 1.52 \ sqrt A $$

$$ Или \ underset {\ raise0.3em \ hbox {$ \ smash {\ scriptscriptstyle -} $}} {\ text {d}} = \ sqrt {\ text {A}} /1.52$$

(12)

Значение индекса глубины в форме треугольного канала такое же, как и в форме полукруглого канала.

Номер идеальной формы (Δ

₃ ) и индекс формы канала (C _f I)

$$ \ Delta_ {3} = {\ ddot {\ rm w}} /\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle-}$}}{\text{d}}$$

$$ {\ text {Or}}, \, \, \ Delta_ {3} = \ frac {{1.52 \ sqrt {\ text {A}}}} {{\ sqrt {\ text {A}} /1.52 }} $$

$$ {\ text {Or}}, \, \ Delta_ {3} = 2.31 $$

(13)

Теперь индекс треугольной формы канала (C _f I _Δ ) определяется как \ (({\ text {w}} / {\ text {d}}) / \ Delta3 \).

Если C _f I = 1, канал идеальный и равносторонний треугольный с максимальной эффективностью. Меньше значение, более узкая форма и подразумевает канал высшего курса или молодежной стадии. Если значение больше 1, это означает более широкий v-образный канал более низкой досягаемости или старой ступени.

Что определяет форму крутых горных ручьев?

Крутые горные ручьи, состоящие из гравия и валунов, могут принимать самые разные формы.Например, русло реки может иметь чередующиеся последовательности бассейнов и полос, образованных отложениями наносов, или может течь в русле с относительно невыразительным плоским дном. Здесь Palucis и Lamb исследуют, почему эти типы русел имеют тенденцию возникать на определенном диапазоне уклонов и определяет ли только уклон форму русла ручья.

Предыдущие наблюдения за естественными водотоками показывают, что крутизна русла ручья связана с его формой. Как правило, по мере увеличения уклона русла русла имеют тенденцию переходить от альтернативных стержней к плоскому дну, ступеням и бассейнам.На самых крутых склонах сети каналов вода перекатывается по крупным отдельным валунам каскадными ручьями.

Полевые наблюдения, эксперименты и теоретический анализ также показали, что другие факторы, такие как отношение ширины русла к глубине, размер зерен отложений в русле реки относительно ширины канала и наличие селевых потоков, влияют на форму канала. Однако связь между этими факторами и уклоном русла остается неясной.

В этом новом исследовании авторы исследовали эту связь, объединив полевые данные из 373 горных русел рек с теоретическими уравнениями, описывающими перенос наносов и водный поток.Команда обнаружила, что факторы, которые контролируют форму канала, такие как отношение ширины канала к глубине, также меняются с уклоном. Эта изменчивость объясняет, почему наклон канала может быть хорошим предиктором его формы.

Однако, хотя анализ предсказал, что определенные диапазоны уклонов соответствуют уникальным формам русел, он также обнаружил, что некоторые уклоны соответствуют множественным формам. Этот вывод предполагает, что для потока, крутизна которого способствует более чем одной форме русла, наиболее стабильная форма будет возникать в результате конкуренции между механизмами, сила которых различается в зависимости от местных условий.

Например, диапазон уклонов, которые могут привести к появлению альтернативных стержней, перекрывается диапазоном уклонов для образования ступенчатой ​​лужи. Если ручей с уклоном в этом перекрывающемся диапазоне ограничен узкой шириной русла (например, каньоном или близко расположенными склонами холмов) или он испытывает большой приток наносов от оползней, ступеньки и бассейны могут появиться с большей вероятностью, чем чередование бары.

Научное понимание факторов, влияющих на форму потока, будет продолжать развиваться по мере появления большего количества полевых данных.В этом исследовании авторы продемонстрировали, что один лишь уклон не всегда может предсказать определенную форму русла реки, и следует учитывать местные условия. Учет местных условий может быть особенно важен при прогнозировании формы русла в уникальных условиях, например, после возмущения (например, пожара), в искусственном русле (таком как лабораторный лоток) или на другой планете. ( Письма о геофизических исследованиях , https://doi.org/10.1002/2017GL074198, 2017)

— Сара Стэнли, писатель-фрилансер

OpenCV: основные операции с изображениями

Цель

Учите:

• Доступ к значениям пикселей и их изменение
• Доступ к свойствам изображения
• Задайте область интереса (ROI)
• Разделить и объединить изображения

Почти все операции в этом разделе в основном связаны с Numpy, а не с OpenCV.Для написания более оптимизированного кода с OpenCV требуется хорошее знание Numpy.

* (Примеры будут показаны в терминале Python, поскольку большинство из них представляют собой всего лишь отдельные строки кода) *

Доступ и изменение значений пикселей

Давайте сначала загрузим цветное изображение:

>>> import numpy as np

>>> import cv2 as cv

Вы можете получить доступ к значению пикселя по его координатам строки и столбца. Для изображения BGR он возвращает массив значений синего, зеленого и красного цветов.Для изображения в градациях серого возвращается только соответствующая интенсивность.

>>> px = img [100,100]

[157 166 200]

>>> blue = img [100,100,0]

157

Таким же образом можно изменить значения пикселей.

>>> img [100,100] = [255,255,255]

>>> print (img [100,100])

[255 255 255]

Предупреждение

Numpy — оптимизированная библиотека для быстрых вычислений массивов. Поэтому простой доступ к каждому значению пикселя и его изменение будет очень медленным, и это не рекомендуется.

Примечание

Вышеупомянутый метод обычно используется для выбора области массива, скажем, первых 5 строк и последних 3 столбцов. Для доступа к отдельным пикселям лучше использовать методы массива Numpy, array.item () и array.itemset (). Однако они всегда возвращают скаляр, поэтому, если вы хотите получить доступ ко всем значениям B, G, R, вам нужно будет вызвать array.item () отдельно для каждого значения.

Улучшенный метод доступа и редактирования пикселей:

>>> img.элемент (10,10,2)

59

>>> img.itemset ((10,10,2), 100)

>>> img.item (10,10,2)

100

Доступ к свойствам изображения

Свойства изображения включают количество строк, столбцов и каналов; тип данных изображения; количество пикселей; пр.

Форма изображения доступна через img.shape. Он возвращает кортеж с количеством строк, столбцов и каналов (если изображение цветное):

Примечание

Если изображение в оттенках серого, возвращаемый кортеж содержит только количество строк и столбцов, поэтому это Хороший способ проверить, является ли загруженное изображение полутоновым или цветным.

Общее количество пикселей, к которым обращается img.size :

Тип данных изображения получается с помощью img.dtype:

Примечание

img.dtype очень важен при отладке из-за большого количества ошибок в Код OpenCV-Python вызван недопустимым типом данных.

ROI изображения

Иногда вам придется поиграться с определенными областями изображений. Для обнаружения глаз на изображениях первое обнаружение лица выполняется по всему изображению.Когда лицо получено, мы выбираем только область лица и ищем глаза внутри него вместо поиска всего изображения. Это улучшает точность (потому что глаза всегда смотрят на лица: D) и производительность (потому что мы ищем в небольшой области).

ROI снова получается с использованием индексации Numpy. Здесь я выделяю мяч и копирую его в другую область изображения:

>>> ball = img [280: 340, 330: 390]

>>> img [273: 333, 100: 160] = ball

Проверьте результаты ниже:

изображение

Разделение и объединение каналов изображения

Иногда вам нужно работать отдельно с B, G, R каналами изображения.В этом случае вам нужно разбить изображение BGR на отдельные каналы. В других случаях вам может потребоваться присоединиться к этим отдельным каналам, чтобы создать изображение BGR. Вы можете сделать это просто:

или

Предположим, вы хотите установить все красные пиксели на ноль — вам не нужно сначала разделять каналы. Индексирование Numpy выполняется быстрее:

Предупреждение

cv.split () — дорогостоящая операция (с точки зрения времени). Так что используйте его только в случае необходимости. В противном случае перейдите к индексации Numpy.

Создание границ для изображений (отступы)

Если вы хотите создать рамку вокруг изображения, что-то вроде фоторамки, вы можете использовать cv.copyMakeBorder () . Но у нее есть больше приложений для операции свертки, заполнения нулями и т. Д. Эта функция принимает следующие аргументы:

• src — входное изображение
• верх , низ , слева , справа — ширина границы в пикселях в соответствующих направлениях
• borderType — Флаг, определяющий, какую границу нужно добавить.Это могут быть следующие типы:
• значение — Цвет границы, если тип границы cv.BORDER_CONSTANT

Ниже приведен пример кода, демонстрирующий все эти типы границ для лучшего понимания:

import cv2 as cv

import numpy as np

from matplotlib import pyplot as plt

BLUE = [255,0,0]

plt .subplot (231), plt.imshow (img1, ‘серый’), plt.title (‘ORIGINAL’)

plt.subplot (232), plt.imshow (дублировать, ‘серый’), plt.title (‘REPLICATE’)

plt.subplot (233), plt.imshow (отражать, ‘серый’), plt.title (‘REFLECT’)

plt.subplot (234), plt.imshow (отражать101, ‘ серый ‘), plt.title (‘ REFLECT_101 ‘)

plt.subplot (235), plt.imshow (wrap,’ gray ‘), plt.title (‘ WRAP ‘)

plt.subplot (236), plt .imshow (constant, ‘серый’), plt.title (‘CONSTANT’)

plt.show ()

См. результат ниже. (Изображение отображается с помощью matplotlib. Таким образом, КРАСНЫЙ и СИНИЙ каналы будут меняться местами):

изображение

Дополнительные ресурсы

Упражнения

.