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基于振型变化和BP神经网络的桁架式架桥机主梁结构损伤识别研究

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基于振型变化和BP神经网络的桁架式架桥机主梁结构损伤识别研究

作者：姜远坤贵州大学

学位级别：硕士

桁架式公路架桥机是一种现代化土木工程施工中的起重运输机械设备,在交通运输行业具有不可或缺的作用,既可以降低施工人员的劳动强度,又能够提高桥梁架设效率,同时桁架式公路架桥机的安全问题也引起了社会界的广泛关注。由于其经常面临... 详细信息

桁架式公路架桥机是一种现代化土木工程施工中的起重运输机械设备,在交通运输行业具有不可或缺的作用,既可以降低施工人员的劳动强度,又能够提高桥梁架设效率,同时桁架式公路架桥机的安全问题也引起了社会界的广泛关注。由于其经常面临转场作业、复杂施工环境、人工维修检测不及时等条件,导致架桥机出现主要构件腐朽,钢板开裂,螺栓松动等损伤现象而不被发现,一旦施工将极有可能给人民群众的生命财产带来巨大的损失。虽然不少学者在结构损伤识别研究的领域取得了很多方面的突破,但是针对桁架式公路架桥机主梁结构损伤识别研究仍处于攻坚克难阶段,鉴于此,本文重点对桁架式公路架桥机主梁结构的损伤识别进行研究,主要内容如下:(1)分析架桥机在未来土木工程领域的作用,总结架桥机施工事故,归纳主流损伤识别方法对主梁结构的适用性,在此基础上发现目前对桁架式架桥机主梁结构损伤识别研究仍处于攻坚克难阶段,结合桁架式架桥机的作业特点,选择了基于振型变化和BP神经网络的损伤识别方法来研究桁架式架桥机主梁结构。(2)以有限元理论为基础,采用单元刚度折减的方式,运用ANSYS软件建立不同损伤工况的主梁结构参数化模型。模拟未作业状态的架桥机主梁结构,对其不同工况的桁架式主梁结构进行模态分析并得到其频率和振型,研究主梁结构损伤对频率和振型的影响规律。模拟作业状态的架桥机主梁结构,对其不同工况的模型进行瞬态分析,提取主梁结构29单元右节点的结构响应参数(位移和速度),对比不同损伤工况下的结构响应参数,研究主梁结构损伤对位移响应和速度响应的影响规律。(3)针对未作业状态三角桁架式架桥机主梁结构损伤识别问题,依托JQG160t-40m桁架式架桥机的大跨度工况,并提取该架桥机主梁结构在12种工况下各单元的模态参数,利用Matlab计算每个单元的第一阶模态应变能变化率,验证了该方法的有效性和正确性,检验单元模态应变能变化率法应用于桁架式公路架桥机主梁结构的损伤定位效果和损伤程度估算效果。(4)针对未作业状态三角桁架式架桥机主梁结构损伤识别问题,以模拟的桁架式架桥机结构主梁上的12种损伤工况为基础,提取并计算12种不同工况下的振型模态差值曲率,以第一阶振型模态差值曲率损伤指标对损伤进行识别,并通过多次曲线拟合计算大致损伤程度,检验振型差值曲率法应用于桁架式桥机主梁结构的损伤定位效果和损伤程度估算效果。(5)针对作业状态三角桁架式架桥机主梁结构损伤识别问题,选取大跨度吊梁工况进行数值模拟,模拟了主梁结构上弦杆单处、两处及三处损伤位置和不同的损伤程度,采用单隐层网络,将节点最大位移的改变率作为BP神经网络的输入。通过对测试结果的统计分析得出,训练后的网络能够对处于作业状态的主梁结构做出准确的损伤预测,能够同时识别损伤的位置和程度。(6)针对两种作业状态的三角桁架式公路架桥机主梁结构损伤检测,提出基于振型变化和BP神经网络损伤识别方法的实施策略,实施策略分为未作业状态桁架式架桥机主梁结构和作业状态桁架式架桥机主梁结构,并详细给出两个作业状态的具体实施策略,其中处于作业状态的架桥机,利用现场监测的数据和有限元仿真计算对比,验证了单元节点最大位移—BP神经网络损伤识别方法应用于桁架式公路架桥机动态损伤识别的可行性。

关键词：桁架式架桥机主梁结构损伤识别模态应变能变化率振型差值曲率神经网络

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多标记学习中基于交互表示的深度森林方法

软件学报 2024年第4期35卷 1934-1944页

作者：吕沈欢陈一赫姜远计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 江苏南京210023 软件新技术与产业化协同创新中心(南京大学) 江苏南京210023

在多标记学习中,每个样本都与多个标记关联,关键任务是如何在构建模型时利用标记之间的相关性.多标记深度森林算法尝试在深度集成学习的框架下使用逐层的表示学习来挖掘标记之间的相关性,并利用得到的标记概率表示提升预测精度.然而,一... 详细信息

在多标记学习中,每个样本都与多个标记关联,关键任务是如何在构建模型时利用标记之间的相关性.多标记深度森林算法尝试在深度集成学习的框架下使用逐层的表示学习来挖掘标记之间的相关性,并利用得到的标记概率表示提升预测精度.然而,一方面标记概率表示与标记信息高度相关,这会导致其多样性较低.随着深度森林的深度增加,性能会下降.另一方面,标记概率的计算需要我们存储所有层数的森林结构并在测试阶段逐一使用,这会造成难以承受的计算和存储开销.针对这些问题,提出基于交互表示的多标记深度森林算法(interactionrepresentation-based multi-label deep forest,iMLDF).iMLDF从森林模型的决策路径中挖掘特征空间中的结构信息,利用随机交互树抽取决策树路径中的特征交互,分别得到特征置信度得分和标记概率分布两种交互表示.iMLDF一方面充分利用模型中的特征结构信息来丰富标记间的相关信息,另一方面通过交互表达式计算所有的表示,从而使得算法无需存储森林结构,大大地提升了计算效率.实验结果表明:在交互表示基础上进行表示学习的i MLDF算法取得了更好的预测性能,而且针对样本较多的数据集,计算效率比MLDF算法提升了一个数量级.

关键词：深度森林多标记学习特征交互标记相关性表示学习

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基于神经切线核的学件RKME规约

计算机学报 2024年第6期47卷 1232-1243页

作者：谭志豪史浩宇陈梓轩姜远南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210023

当前机器学习技术已经在大量领域得到广泛应用,然而仍面临许多亟待解决的问题:依赖大量的训练数据和训练技巧、难以适应环境变化、数据隐私/所有权的保护、灾难性遗忘等等.最近,学件范式使得上述问题同时得到系统性地解决成为可能.在该... 详细信息

当前机器学习技术已经在大量领域得到广泛应用,然而仍面临许多亟待解决的问题:依赖大量的训练数据和训练技巧、难以适应环境变化、数据隐私/所有权的保护、灾难性遗忘等等.最近,学件范式使得上述问题同时得到系统性地解决成为可能.在该范式下,用户面临新的机器学习任务时可以通过学件基座系统方便地复用他人的结果,而不必从头开始.学件范式的核心在于规约,规约使得学件基座系统在不接触原始数据的情况下,可以根据用户的需求快速识别出对用户任务有帮助的学件.近期研究均通过缩略核均值嵌入(Reduced Kernel Mean Embedding,RKME)为模型构造规约,并通过构建学件原型系统验证了范式的有效性.在实际中,学件基座系统中往往包含在各种领域任务、数据类型上构建的机器学习模型,而传统的RKME规约面临维度灾难的问题,难以适用于高维数据,例如图像场景.为了拓展RKME规约的适用范围,本文引入神经切线核进行RKME规约构造.为提升方法的高效性,本文进一步通过神经网络高斯过程与随机特征近似,快速为各种模型生成RKME规约.最后,本文在真实数据构建的销量预测、图像分类场景的学件基座系统中进行大量实验验证了所提出方法的有效性和高效性,所提出方法相比于传统RKME规约查搜准确率显著提升近9%,且实验结果表明改进后的规约在图像任务上具有良好的隐私保护性质.代码见:.

关键词：学件学件基座系统规约神经切线核缩略核均值嵌入

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大腿撕脱离断再植成功1例

中华显微外科杂志 2023年第6期46卷 706-708页

作者：刘勇姜远坤李莹李平任太全林想冶品陶常德市第一中医医院手足显微外科湖南常德415000

2022年5月,常德市第一中医医院手足显微外科收治1例因车祸伤致左大腿撕脱离断患者,急诊行左大腿清创再植术,Ⅱ期骨折改钢板螺钉内固定术, 再植肢体Ⅰ期成活。术后1年随访, 膝关节屈110°、伸0°,肢体外观良好,行走、下蹲功能恢复能满足... 详细信息

2022年5月,常德市第一中医医院手足显微外科收治1例因车祸伤致左大腿撕脱离断患者,急诊行左大腿清创再植术,Ⅱ期骨折改钢板螺钉内固定术, 再植肢体Ⅰ期成活。术后1年随访, 膝关节屈110°、伸0°,肢体外观良好,行走、下蹲功能恢复能满足日常需求。

关键词：大腿撕脱离断断肢再植功能康复显微外科技术

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基于神经切线核的学件RKME规约

计算机学报 2024年

作者：谭志豪史浩宇陈梓轩姜远南京大学计算机软件新技术国家重点实验室

当前机器学习技术已经在大量领域得到广泛应用，然而仍面临许多亟待解决的问题：依赖大量的训练数据和训练技巧、难以适应环境变化、数据隐私/所有权的保护、灾难性遗忘等等．最近，学件范式使得上述问题同时得到系统性的解决成为可能... 详细信息

当前机器学习技术已经在大量领域得到广泛应用，然而仍面临许多亟待解决的问题：依赖大量的训练数据和训练技巧、难以适应环境变化、数据隐私/所有权的保护、灾难性遗忘等等．最近，学件范式使得上述问题同时得到系统性的解决成为可能．在该范式下，用户面临新的机器学习任务时可以通过学件基座系统方便地复用他人的结果，而不必从头开始．学件范式的核心在于规约，规约使得学件基座系统在不接触原始数据的情况下，可以根据用户的需求快速识别出对用户任务有帮助的学件．近期研究均通过缩略核均值嵌入 (reduced kernel mean embedding， RKME) 为模型构造规约，并通过构建学件原型系统验证了范式的有效性．在实际中，学件基座系统中往往包含在各种领域任务、数据类型上构建的机器学习模型，而传统的RKME规约面临维度灾难的问题，难以适用于高维数据，例如图像场景．为了拓展RKME规约的适用范围，本文引入神经切线核进行RKME规约构造．为提升方法的高效性，本文进一步通过神经网络高斯过程与随机特征近似，快速为各种模型生成RKME规约．最后，本文在真实数据构建的销量预测、图像分类场景的学件基座系统中进行大量实验验证了所提出方法的有效性和高效性，所提出方法相比于传统RKME规约查搜准确率显著提升近9%，且实验结果表明改进后的规约在图像任务上具有良好的隐私保护性质．代码见：https://***/tanzh-lamda/RKME-NTK.

关键词：学件学件基座系统规约神经切线核缩略核均值嵌入

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带拒绝推理的反绎学习方法

计算机研究与发展 2024年第7期61卷 1791-1798页

作者：黄宇轩姜远计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学) 南京210023

近年来,许多研究工作致力于将数据驱动的机器学习和知识驱动的逻辑推理相结合,以提高机器学习的性能.其中,不少工作尝试利用反绎推理,将机器学习与逻辑推理融合到一个框架中.这些方法通过机器学习模型生成伪标记,然后利用反绎推理来修... 详细信息

近年来,许多研究工作致力于将数据驱动的机器学习和知识驱动的逻辑推理相结合,以提高机器学习的性能.其中,不少工作尝试利用反绎推理,将机器学习与逻辑推理融合到一个框架中.这些方法通过机器学习模型生成伪标记,然后利用反绎推理来修正不一致的伪标记,以更新机器学习模型并多次迭代.然而,反绎中可能会存在错误标记,这些标记会对模型训练产生负面影响且难以被发现.因此提出一种带拒绝推理的反绎学习方法,它同时考虑反绎标记的模型不确定性和推理不确定性,从数据层面和知识层面综合评估反绎结果的可靠性,并通过拒绝部分反绎推理结果来避免不可靠的反绎标记对模型训练的负面影响.实验表明,提出的方法可以减少错误反绎标记的比例、加速反绎学习的训练并带来更好的性能.

关键词：反绎学习机器学习逻辑推理反绎推理神经符号学习

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无人机仿真三维模型在公路施工中的应用

中国水运（下半月） 2022年第11期22卷 33-35页

作者：姜远坤贵州大学贵州贵阳550025

西南地区高速公路项目存在定位难、测量难、记录难、分析难等问题,且当施工方案选择不当便严重拖慢施工进度,应用无人机倾斜摄影技术结合GPU多视角立体匹配方法,构建基于真实纹理的仿真三维实景模型,从模型上进行各种不同数据测量;精确... 详细信息

西南地区高速公路项目存在定位难、测量难、记录难、分析难等问题,且当施工方案选择不当便严重拖慢施工进度,应用无人机倾斜摄影技术结合GPU多视角立体匹配方法,构建基于真实纹理的仿真三维实景模型,从模型上进行各种不同数据测量;精确计算出土方开挖量,实现半自动化施工;建立不同拟规划方案仿真实景模型,实现方案可视化变更。结果表明:(1)构建了基于真实纹理的仿真实景模型,从模型上精准的测量出高程、面积、坐标、体积,解决了喀斯特地貌存在测量难、定位难、分析难,记录难等问题。(2)基于GPU多视角立体匹配方法及点云算法,构建了马家沟大桥高低桩承台仿真实景模型,直接精确计算出选用高桩承台时单个桥墩可减少土方量1,000余方开挖,缩短了施工周期。

关键词：无人机仿真三维模型土方量计算方案变更数据测量

下肢熏洗方联合体外冲击波治疗疼痛性跟距骨桥临床观察

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山西中医 2023年第10期39卷 46-47,53页

作者：姜远坤刘勇湖南中医药大学长沙410208 湖南中医药大学附属常德医院

目的:评价下肢熏洗方联合体外冲击波治疗疼痛性跟距骨桥的临床疗效。方法:选取确诊的患者48例,按照随机数表法分为两组各24例。对照组予体外冲击波治疗,治疗组在对照组基础上予下肢熏洗方;比较两组治疗前后疼痛视觉模拟评分(VAS)与美国... 详细信息

目的:评价下肢熏洗方联合体外冲击波治疗疼痛性跟距骨桥的临床疗效。方法:选取确诊的患者48例,按照随机数表法分为两组各24例。对照组予体外冲击波治疗,治疗组在对照组基础上予下肢熏洗方;比较两组治疗前后疼痛视觉模拟评分(VAS)与美国足踝外科(AOFAS)踝关节与后足评分。结果:治疗20天后,两组VAS评分均低于治疗前,且治疗组VAS评分低于对照组,差异有统计学意义(P﹤0.05);两组美国足踝外科(AOFAS)踝关节与后足评分均低于治疗前,且治疗组美国足踝外科(AOFAS)踝关节与后足评分高于对照组,差异有统计学意义(P﹤0.05),治疗组优良率95.83%高于对照组62.50%,差异有统计学意义(P﹤0.05)。结论:与单独应用体外冲击波相比,下肢熏洗方联合体外冲击波治疗疼痛性跟距骨桥能显著提高疗效,有效减轻足部疼痛,恢复足踝功能。

关键词：跗骨联合跟距联合中药熏洗体外冲击波

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代购毒品行为的定性与处理

西南政法大学学报 2024年第1期26卷 63-76页

作者：姜远亮最高人民法院刑事审判第五庭北京100745

合理规制代购毒品行为是关乎末端毒品犯罪治理的重要课题。针对实践中存在的突出问题,《全国法院毒品案件审判工作会议纪要》对代购毒品行为定性进行了修改和完善。《全国法院毒品案件审判工作会议纪要》坚持从严惩处、守正创新、区别... 详细信息

合理规制代购毒品行为是关乎末端毒品犯罪治理的重要课题。针对实践中存在的突出问题,《全国法院毒品案件审判工作会议纪要》对代购毒品行为定性进行了修改和完善。《全国法院毒品案件审判工作会议纪要》坚持从严惩处、守正创新、区别对待、程序与实体并重的修订原则,在对代购毒品概念进行广义界定的基础上,从三个维度对代购毒品行为性质进行了类型化分析和认定。《全国法院毒品案件审判工作会议纪要》加大了对代购毒品牟利行为的惩治力度,扩展了“变相牟利”的外延,在实践中要注意对牟利认定的司法把控,精准掌握代购蹭吸的出罪条件。《全国法院毒品案件审判工作会议纪要》新增代购毒品行为的证据认证规则,明确辩称系为他人代购毒品情况的证据审查要点,并规定未达到相应证明标准、行为符合贩卖毒品罪犯罪构成要件的,依法定罪处罚。

关键词：代购毒品从中牟利贩卖毒品代购蹭吸