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基于关联规则挖掘和复杂网络理论的船舶碰撞事故影响因素分析

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大连海事大学学报 2023年第3期49卷 31-44页

作者：冯胤伟刘正江蒋子怡夏国庆曹宇皓王新建王焕新大连海事大学航海学院辽宁大连116026 利物浦约翰摩尔斯大学LOOM研究所英国利物浦L33AF

为更加科学地分析船舶碰撞事故影响因素的交互关系,揭示船舶碰撞事故的演变机理,以全球船舶碰撞事故报告为依据,建立包含人为因素、船舶因素、管理因素、环境因素及事故时间等五类影响因素的船舶碰撞事故数据库;应用Apriori关联规则挖... 详细信息

为更加科学地分析船舶碰撞事故影响因素的交互关系,揭示船舶碰撞事故的演变机理,以全球船舶碰撞事故报告为依据,建立包含人为因素、船舶因素、管理因素、环境因素及事故时间等五类影响因素的船舶碰撞事故数据库;应用Apriori关联规则挖掘算法识别船舶碰撞事故影响因素间的频繁模式、关联、共现或因果关系,运用复杂网络理论将关联规则挖掘的结果可视化;应用拓扑特征分析方法,基于互信息理论的重要节点排序算法和基于边介数中心性的边排序算法实现关键影响因素和边的识别,对事故影响因素交互网络进行鲁棒性分析。结果表明,大部分船舶碰撞事故的影响因素较活跃且影响因素交互网络联系紧密,船舶吨位、船龄、航行水域等影响因素在交互信息传递时较为重要。

关键词：水路运输影响因素关联规则碰撞事故复杂网络机器学习

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宽频非线性超声法在混凝土扩展微裂纹的应用

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 523-529,620页

作者：许颖曹宇萌刘欢哈尔滨工业大学(深圳)广东省土木工程智能韧性结构重点实验室深圳518055

混凝土微裂纹的扩展对于重要混凝土结构或者疲劳荷载下的建筑或桥梁的安全性和耐久性具有较大影响,传统的无损检测方法对微裂纹不敏感,针对此问题,提出一种利用宽频非线性超声调制原理检测混凝土扩展微裂纹的方法。借助扩展有限元仿真法... 详细信息

混凝土微裂纹的扩展对于重要混凝土结构或者疲劳荷载下的建筑或桥梁的安全性和耐久性具有较大影响,传统的无损检测方法对微裂纹不敏感,针对此问题,提出一种利用宽频非线性超声调制原理检测混凝土扩展微裂纹的方法。借助扩展有限元仿真法,模拟超声激励含微裂纹混凝土模型产生应力波,对混凝土模型接收点的位移信号进行频谱分析,建立了微裂纹扩展长度与非线性调制法中所定义的损伤指标峰值之间的关系。通过仿真模拟和试验检测,研究了宽频激励下非线性超声检测荷载下扩展微裂纹的可测性,从而实现对混凝土微裂纹扩展趋势的实时动态监测。

关键词：混凝土扩展微裂纹宽频非线性超声调制无损检测扩展有限元

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温度对酶促聚对苯二甲酸乙二醇酯降解的影响分析

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 284-293页

作者：伊科拉木·艾克然木曹宇飞邢皓丁于敬罗宇政韦韧张一飞北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 北京化工大学北京软物质科学与工程高精尖创新中心北京100029 华南理工大学食品科学与工程学院应用生物催化实验室广东广州510640 格赖夫斯瓦尔德大学生物化学研究所格赖夫斯瓦尔德德国

近年来,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的酶法降解及循环利用备受关注.PET的酶法降解是在不可溶聚合物表面发生的界面催化过程,酶通过水解PET聚合物表面上可及的酯键,将聚合物逐渐分解成单体.反应温度可以从酶的催化活性、热稳定性以及PET材... 详细信息

近年来,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的酶法降解及循环利用备受关注.PET的酶法降解是在不可溶聚合物表面发生的界面催化过程,酶通过水解PET聚合物表面上可及的酯键,将聚合物逐渐分解成单体.反应温度可以从酶的催化活性、热稳定性以及PET材料的生物可降解性等多个方面影响PET的降解过程,是影响PET酶法降解效果的主要因素之一.深入了解温度对PET酶降解过程的热力学和动力学调控机制,对PET降解酶的发掘与改造和酶法降解工艺的优化具有重要意义.本文以叶枝堆肥角质酶(LCC)的突变体WCCG为例,详细研究了温度对WCCG降解低结晶度PET(结晶度7.6%)和高结晶度(结晶度30%)PET微颗粒的影响.通常认为PET的酶促降解需要在其玻璃化转变温度(Tg,~70℃)附近或以上进行.实验测定了不同温度下的降解速率,并利用阿伦尼乌斯公式作图.结果表明,当反应温度在45℃(低于通常认为的Tg,b值约20℃)附近时,反应活化能突然降低,说明此时PET微颗粒表面的玻璃化转变已经开始,酶促降解已经能够有效进行,表现出酶解PET的界面催化特征.当温度高于75℃时,PET降解速率迅速降低,酶受热失活.研究还发现,WCCG存在热激活现象:通过将WCCG在不同温度下温育一段时间后在60℃下进行活性测定,WCCG在50-70℃范围内温育后活性显著提高;在70℃下温育4 h后其降解低结晶度PET的活性提高约1倍,同时对小分子底物4-硝基苯酚丁酯的活性也有明显提高.利用圆二色光谱和荧光光谱检测了WCCG的二级和三级结构变化.结果表明,热处理后的WCCG中的α-螺旋含量显著减少而β折叠含量增加,酶分子疏水性提高,这与分子动力学模拟结果一致.单分子力谱测试结果表明,热处理后的WCCG较处理前的酶与PET薄膜之间的粘附力从88 pN提高到150 pN.因此,WCCG的热激活是其本征催化活性改善和酶与PET表面吸附力增强共同作用的结果.WCCG在高结晶度PET的降解中也存在类似热激活现象.此外,在长时间的降解反应中,无定形区域的PET链段在相对较高的降解温度下逐渐进一步结晶,导致酶催化降解速率随着降解时间的延长而下降.综上所述,温度对酶催化PET降解过程的主要影响包括:PET表面的玻璃化转变、酶的热激活、酶的热失活、温度导致的PET材料再结晶,这些因素相互交织,说明酶促PET降解的温度依赖的复杂性.未来的研究除了继续挖掘和设计高活性、高稳定的PET水解酶外,还应提高酶在45到70℃范围内的催化活性并关注降解工艺的优化.

关键词：聚对苯二甲酸乙二酯酶法降解酶的热激活活化能表面玻璃化转变

基于Frenet坐标下改进人工势场法的无人车局部路径规划

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兵工学报 2024年第7期45卷 2097-2109页

作者：姬鹏郭明皓河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038

人工势场法由于运算量小、精度高,广泛应用于无人车的局部路径规划。针对传统人工势场法存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题,提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法。构建Frenet坐标系来表述车辆避障运... 详细信息

人工势场法由于运算量小、精度高,广泛应用于无人车的局部路径规划。针对传统人工势场法存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题,提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法。构建Frenet坐标系来表述车辆避障运动,简化规划模型,解决路径规划中车辆与所在道路相对位置不易表述的问题。提出安全椭圆模型和预测距离的概念来调整势场影响区域,加入基于Frenet坐标系下的参考线势场及动态速度势场改进斥力场函数,解决车辆在静态和动态下的避障问题。利用数学仿真软件进行仿真,以不同车速在直道和弯道场景中对所提出的路径规划方法进行静态和动态避障仿真实验。研究结果表明:不同车速下的前轮转角、横摆角速度均控制在较小范围内,改进算法可以有效解决传统人工势场法的缺陷,同时与快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法相比,其在避障过程中路径规划计算效率提高了42.8%,改进算法优势明显。

关键词：无人车局部路径规划人工势场法 Frenet坐标系

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船舶大型化对港口的不良影响及措施

船舶物资与市场 2021年第5期29卷 117-118页

作者：曹宇皓武汉理工大学湖北武汉430070

在我国海上运输方式中,集装箱占据主导地位,这一模式自20世纪中期开始被应用到海上运输当中,同时由于其巨大优势,迅速成为港口运输的主要推动力,对于各港口之间的竞争也起到了重要作用。集装箱运输方式的兴起与发展也对港口硬件设备提... 详细信息

在我国海上运输方式中,集装箱占据主导地位,这一模式自20世纪中期开始被应用到海上运输当中,同时由于其巨大优势,迅速成为港口运输的主要推动力,对于各港口之间的竞争也起到了重要作用。集装箱运输方式的兴起与发展也对港口硬件设备提出了更高的要求,也对港口的经济效益产生了一定影响。本文主要对现阶段集装箱进行分析,详细研究其发展阶段,从而提出一些建设性意见,帮助港口制定相关措施和策略,从而在竞争中取得更大的优势。

关键词：港口集装箱船舶大型化解决措施

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教育经济学定量研究方法:回顾与前沿

教育与经济 2024年第1期40卷 75-85页

作者：曹宇莲北京大学教育经济研究所北京100871

教育经济学学科兼具人文和科学双重属性,其科学属性使得定量研究在教育经济学研究中具有重要的地位。在实证研究可信性革命和大数据驱动的挑战与机遇下,教育经济学定量研究方法不断更迭。本文首先回顾了教育经济学定量研究方法从传统计... 详细信息

教育经济学学科兼具人文和科学双重属性,其科学属性使得定量研究在教育经济学研究中具有重要的地位。在实证研究可信性革命和大数据驱动的挑战与机遇下,教育经济学定量研究方法不断更迭。本文首先回顾了教育经济学定量研究方法从传统计量经济学到因果推断的发展历程;接着介绍了前沿的机器学习和结构计量模型的原理、优劣势及其在教育经济学中的运用。本文有助于教育经济学和其他社会科学领域研究者了解定量研究方法发展脉络和最新动态,拓展定量研究工具和思路,为有价值的研究问题选择适切的研究方法。

关键词：教育经济学定量研究因果推断机器学习结构计量模型

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华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

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地球物理学报 2024年第1期67卷 225-240页

作者：李嘉皓刘平高显丽中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新... 详细信息

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

关键词：泥河湾盆地磁性地层学泥河湾动物群铺路动物群晚上新世

基于数字孪生的海上浮式发电平台连接器应力场预报方法

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中国舰船研究 2024年第4期19卷 176-185页

作者：曹宇甘霖张涛上海海洋大学工程学院上海201306 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

[目的]对多模块海上浮式发电平台连接器开展安全性评估时,为弥补因传感器数量有限而无法实时监测全域结构应力场的问题,提出一种基于仿真数据库的海上浮式发电平台应力场快速预测的数字孪生方法。[方法]通过将连接器的三维物理模型降阶... 详细信息

[目的]对多模块海上浮式发电平台连接器开展安全性评估时,为弥补因传感器数量有限而无法实时监测全域结构应力场的问题,提出一种基于仿真数据库的海上浮式发电平台应力场快速预测的数字孪生方法。[方法]通过将连接器的三维物理模型降阶为一维数字模型,在数字空间内对连接器的应力场数据进行插值推演,从而实现结构应力场的全域快速预报及可视化展示。[结果]结果表明,仿真模型与试验结果的吻合度较高,最大绝对误差为8.61%;对于不同加载角度下的数据插值推演,当加载角度插值步长为10°时,应力平均绝对误差为1.98%;对于不同载荷下的数据插值推演,当载荷插值步长为10 t时,应力平均绝对误差为1.28%,实现了连接器应力场分布的快速预报与可视化展示。[结论]基于数字孪生技术所构建的连接器数字化模型可为海上浮式发电平台结构强度的快速动态感知及科学预测提供参考。

关键词：海上浮式发电平台连接器快速预测数字孪生降阶模型

基于仿真数据库的固定式海上风—流联合发电机组尾流场数字孪生方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 238-248页

作者：曹宇朱高阳吴瑜初文华王芳上海海洋大学工程学院上海201306 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

海上风—流联合获能装置是未来海上新能源发电的优选设备型式之一,但联合发电机组尾流场相界面的变化规律尚不明确。论文将数字孪生方法与计算流体力学相结合,提出一种兼顾计算精度和速度的装置服役状态动力分析方法。基于VOF多相流模型... 详细信息

海上风—流联合获能装置是未来海上新能源发电的优选设备型式之一,但联合发电机组尾流场相界面的变化规律尚不明确。论文将数字孪生方法与计算流体力学相结合,提出一种兼顾计算精度和速度的装置服役状态动力分析方法。基于VOF多相流模型和k-ε湍流模型建立流固耦合仿真模型,构建风-流联合发电机组尾流场仿真结果的数据库。然后应用线型插值和拉格朗日插值方法实现尾流场体积分数的空间映射和样本推演。提出的基于仿真数据库的数字孪生方法能实现对固定式海上风-流联合发电机组尾流场相界面变化规律的快速、精准预报。研究成果为优化海上新能源获能装置功率输出和快速、精准评估服役状态提供理论基础。

关键词：风—流联合获能 CFD模型数字模型数字孪生相界面