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基于多带宽局部多项式的时空地理加权分位数回归分析

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 567-590页

作者：王守芬王守霞顾建祥上海市测绘院上海200063 北京大学数学科学学院北京100871 自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室上海200063

在高斯-马尔可夫假设条件下,最小二乘估计是具有最小方差的最优线性无偏估计量,因此基于最小二乘估计的时空地理加权回归方法在满足此假设时可以获得最优估计,但现实中这些条件有时得不到满足。如果样本数据中存在异常值或者呈厚尾分布... 详细信息

在高斯-马尔可夫假设条件下,最小二乘估计是具有最小方差的最优线性无偏估计量,因此基于最小二乘估计的时空地理加权回归方法在满足此假设时可以获得最优估计,但现实中这些条件有时得不到满足。如果样本数据中存在异常值或者呈厚尾分布,最小二乘回归模型估计值可能会存在较大偏误。而分位数回归受异常值影响较小,相比最小二乘回归更为稳健且应用条件相对更为宽松。更为重要的是最小二乘回归模型只能探索解释变量对响应变量条件均值的影响,而分位数回归可以探索解释变量对响应变量分布的影响(如响应变量的多个分位数),可以挖掘到更为丰富的信息。本文在局部多项式估计原理基础上,提出了基于多带宽局部多项式的时空地理加权分位数回归模型,利用两步迭代估计方法得到系数估计,并且允许不同自变量(影响因素)的最优带宽可以不同。本文通过数值模拟,将该模型与时空地理加权最小二乘回归进行对比,基于分位数回归的系数估计的均方误差和平均绝对误差均比最小二乘估计量小(例如,在0.75分位数,基于最小二乘回归得到的系数估计的均方误差和平均绝对误差分别是基于分位数回归的10倍和4倍),说明本文的分位数回归具有稳健性且可以探索影响响应变量分布的因素。最后以上海市2017—2021年商品房住宅小区为案例对象,应用该方法,探究不同影响因素对不同分位数的住宅价格(如高位房价、中等房价、低位房价)的影响,说明了本文方法的实用性。实际数据研究表明同一个影响因素对不同水平房价的影响效果不同,即同一影响因素系数的时间分布和空间分布在高位房价、中等房价和低位房价存在明显差异,并且不同影响因素的最优带宽也存在差异;与基于最小二乘回归的MGTWR相比,本文的分位数回归模型对于异常值的存在更为稳健(删除1%极端值后基于分位数回归模型拟合的平均绝对误差的变化比基于最小二乘回归模型小1%),并且分位数回归模型可以探究多个水平房价如高位房价、中等房价和低位房价的影响因素。

关键词：时空地理加权多带宽局部多项式分位数回归稳健全局分布异常值异方差

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一种基于三步法的轴承故障诊断方法

机械工程学报 2024年第14期60卷 51-68页

作者：黄包裕张永祥海军工程大学动力工程学院武汉430033

复杂的传递路径会使测量信号产生严重的衰减和失真,而强背景噪声的干扰则会极大降低信号的信噪比,并给故障信号的分离提取带来很大困难。为此,提出一种基于三步法的轴承故障诊断方法以期解决这一问题。首先,利用基于信号幅值谱趋势项的... 详细信息

复杂的传递路径会使测量信号产生严重的衰减和失真,而强背景噪声的干扰则会极大降低信号的信噪比,并给故障信号的分离提取带来很大困难。为此,提出一种基于三步法的轴承故障诊断方法以期解决这一问题。首先,利用基于信号幅值谱趋势项的方法抑制传递路径效应的影响;其次,利用基于相关分析的频谱校正技术精确计算出谐波的频率、幅值以及相位,并将原始信号减去利用上述参数构造的谐波以达到抑制谐波的目的;最后,利用基于全子带的最大加权时频能量比选取出最佳的滤波频带进行分析,从而实现轴承的故障诊断。仿真与试验结果表明,所提算法较好地抑制了复杂传递路径以及强背景噪声的干扰,且与近年来较为新颖的norm-infogram和IESFOgram相比,性能更加。

关键词：滚动轴承故障诊断传递路径效应抑制频谱校正加权时频能量比

基于机器视觉和最优组合应变影响线的车辆荷载识别方法研究

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桥梁建设 2024年第4期54卷 61-68页

作者：王超齐天玉杨青祥湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068

为方便快捷地识别正交异性钢桥面板箱梁桥的车辆时空信息,实现不依赖车辆横向位置精确识别车辆荷载,提出一种基于机器视觉和遗传算法优化组合应变影响线的车辆荷载识别方法。该方法首先通过桥梁侧面安装的摄像头采集车辆视频流数据,基... 详细信息

为方便快捷地识别正交异性钢桥面板箱梁桥的车辆时空信息,实现不依赖车辆横向位置精确识别车辆荷载,提出一种基于机器视觉和遗传算法优化组合应变影响线的车辆荷载识别方法。该方法首先通过桥梁侧面安装的摄像头采集车辆视频流数据,基于机器视觉技术识别车速、车轴数和轴距等信息;然后采集U肋下缘应变响应,利用已知轴重的标定车辆识别测点的应变影响线;再基于变异系数指标采用遗传算法优化确定对荷载横向位置不敏感的最优组合应变影响线;最后进行车辆荷载识别。以某正交异性钢桥面板箱梁桥为背景,开展数值模拟和缩尺模型试验,研究不同车型、车重、横向位置和噪声水平等多种工况下所提方法的识别效果,验证方法的有效性和抗噪声性能。结果表明:该方法对车速、车轴数和轴距识别具有较好的精度和稳定性;基于变异系数优化后的组合应变影响线对车辆横向位置不敏感,可在不预估车辆横向位置的情况下有效地识别车辆荷载;数值模拟的轴重和总重最大识别误差分别为5.57%和4.03%(考虑20%噪声),模型试验测试的轴重和总重最大识别误差分别为7.16%和4.90%,该车辆荷载识别方法具有较好的适用性和准确性,便于工程应用。

关键词：箱梁桥正交异性钢桥面板车辆荷载识别机器视觉遗传算法应变影响线数值模拟模型试验

罕见灾难风险对小微企业冲击和影响分析:基于厂商异质性融资约束的DSGE模型

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管理工程学报 2024年第1期38卷 179-192页

作者：王任卞钰祥熊熊华东政法大学商学院上海201620 天津大学管理与经济学部天津300072

本文在新凯恩斯框架的DSGE模型中引入了劳动供给意愿和资本开工率的冲击,以反映罕见灾难发生导致的居民复工意愿下降和企业停工风险对经济发展,以及小微和大中型企业生产经营的异质性影响。模型的分析结果表明,在没有政策干预的情况下,... 详细信息

本文在新凯恩斯框架的DSGE模型中引入了劳动供给意愿和资本开工率的冲击,以反映罕见灾难发生导致的居民复工意愿下降和企业停工风险对经济发展,以及小微和大中型企业生产经营的异质性影响。模型的分析结果表明,在没有政策干预的情况下,罕见灾难冲击会导致总投资减少,失业率增加,通货膨胀上升,使得经济出现较大的下行压力。相较于大中型企业,具有融资约束的小微企业受灾难冲击的负面影响更大。本文从缓解小微企业融资约束和执行宽松货币政策着手,探讨了不同强度的救助措施对促进经济恢复的效果。小微企业融资约束的减弱可以增加社会总投资和就业。宽松的货币政策有助于对冲罕见灾难的负面影响,但不具备长期增长效应。本文从理论上分析了罕见灾难发生后国家和地方政府加大对小微企业的扶持力度的必要性和紧迫性。

关键词：小微企业厂商异质性融资约束罕见灾难冲击

基于参数优化变分模态分解的瞬时模态参数识别

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航空动力学报 2024年第4期39卷 143-150页

作者：陈祥祥史治宇赵宗爽南京航空航天大学航空学院机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机制造有限公司上海201324

针对变分模态分解的模态数和二次惩罚因子难以确定的问题,提出了基于正交性指标、能量比值和变分能量熵的参数优化算法;对于分解得到的单分量信号,发展了基于多项式调频小波变换的瞬时频率识别方法和基于能量法的瞬时阻尼比识别方法。... 详细信息

针对变分模态分解的模态数和二次惩罚因子难以确定的问题,提出了基于正交性指标、能量比值和变分能量熵的参数优化算法;对于分解得到的单分量信号,发展了基于多项式调频小波变换的瞬时频率识别方法和基于能量法的瞬时阻尼比识别方法。开展了三自由度时变结构仿真研究和时变钢梁实验研究。研究结果表明:优化后的变分模态分解法能够精确分离多自由系统的各阶时变分量,具有较强的抗噪性能;基于多项式调频小波变换的瞬时频率识别方法具有很强的时变频率追踪性能、抗噪声能力强,时变频率识别精度高,平均误差不超过1%;能量法能够较准确地识别结构的瞬时阻尼比,识别误差保持在10%左右,抗噪优势明显。

关键词：模态参数识别参数优化变分能量熵变分模态分解多项式调频小波变换能量法

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多点起爆下鼓形战斗部的威力特性

爆炸与冲击 2024年第3期44卷 38-49页

作者：李豪凯冯昱祥李元索涛西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学极端力学研究院陕西西安710072

为调控对地弹药破片杀伤威力场,研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下,鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁... 详细信息

为调控对地弹药破片杀伤威力场,研究了一种鼓形战斗部在静爆和动爆下的威力特性。采用数值模拟研究了端面中心单点、中心单点两种起爆方式下,鼓形战斗部相较于同口径圆柱形战斗部在静爆下的破片威力特性及动爆下对地面装甲车辆目标的毁伤面积。在此基础上,调整鼓形战斗部起爆方式为偏心两线同时起爆、偏心两线序贯起爆及偏心两线同时-序贯起爆,计算了不同偏心起爆下鼓形战斗部静爆时的破片速度、飞散角和动爆时对车辆目标的毁伤面积及有效破片落地动能分布。研究表明,相比于同口径的圆柱形战斗部结构,鼓形战斗部的破片飞散角增大了55.98%,对地面军用车辆的毁伤面积最大增大了59.3%;相对于偏心两线同时起爆,偏心两线同时-序贯起爆的鼓形战斗部破片飞散角增大了18.0%,破片飞散的离散程度提高了11.48%;相对于装药中心单点起爆,偏心两线序贯起爆下鼓形战斗部的毁伤面积受炸高影响较小,在落角50°、落速200 m/s、炸高为9 m时的毁伤面积达47.15 m^(2)。通过调整战斗部的结构和起爆方式,可有效增大破片的飞散角,增大破片对目标的覆盖面积,提高战斗部的毁伤效能。

关键词：破片多点起爆毁伤面积鼓形战斗部威力特性

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非饱和黏性土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型

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工程力学 2024年第5期41卷 107-119页

作者：胡小荣路祥蔡晓锋南昌大学建筑工程学院南昌330031

将非饱和土广义有效应力原理与三剪强度准则相结合,提出了非饱和土广义有效应力三剪强度准则。将所提准则作为破坏准则,分别采用等量代换法和坐标平移法推导出新的破坏应力比,并将其与非饱和土修正剑桥模型相结合得到了新的屈服函数。... 详细信息

将非饱和土广义有效应力原理与三剪强度准则相结合,提出了非饱和土广义有效应力三剪强度准则。将所提准则作为破坏准则,分别采用等量代换法和坐标平移法推导出新的破坏应力比,并将其与非饱和土修正剑桥模型相结合得到了新的屈服函数。相比于原来修正剑桥模型中的破坏应力比为定值,新的屈服函数可以更好地反应土体全应力状态、中间主应力效应和拉压不等效应。在弹塑性理论的框架下,建立了非饱和土的广义有效应力三剪弹塑性本构模型。以江西正常固结非饱和重塑红黏土作为试验研究对象,进行室内土工试验、土水特征曲线试验、压缩回弹试验、非饱和土常规三轴固结排水试验。将该本构模型计算结果与非饱和土三轴固结排水试验结果进行对比验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了该本构模型的正确性。在轴向应变较小时,等量代换法和坐标平移法模拟结果比较接近,随着轴向应变增大直至偏应力达到平稳状态的过程中,等量代换法计算结果要大于坐标平移法计算结果,且更接近于试验值。真三轴计算预测结果表明:在固结排水条件下,初始压实度、净围压、基质吸力相同,中间主应力影响系数越大,则剪应力和体应变越大。b值相同的情况下,轴向应变较小时,等量代换法计算结果和坐标平移法计算结果比较接近,随着轴向应变的增大,二者之间的差值也越来越大。

关键词：非饱和黏性土本构模型广义有效应力三剪强度准则江西红黏土

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近壁面柔性水翼流致弯曲扭转振动特性

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1015-1021页

作者：刘东丁林冒祥熙孙悦重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学能源与动力工程学院重庆400044

本文针对不同翼壁距离下柔性水翼的流致弯曲扭转振动特性进行研究,讨论了翼壁距离对柔性水翼的弯扭振动响应、频率响应、水动力特性以及尾涡结构的影响。研究发现,在低折减速度时(3≤U*≤6),水翼弯曲扭转幅值很小,升阻力特性的趋势与弯... 详细信息

本文针对不同翼壁距离下柔性水翼的流致弯曲扭转振动特性进行研究,讨论了翼壁距离对柔性水翼的弯扭振动响应、频率响应、水动力特性以及尾涡结构的影响。研究发现,在低折减速度时(3≤U*≤6),水翼弯曲扭转幅值很小,升阻力特性的趋势与弯曲振幅类似;在8≤U*≤12范围内,由于存在弯曲和扭转的频率“锁定”现象,弯扭振动、时均升阻力系数和升阻比发生剧烈变化,翼壁距离越大,柔性水翼锁定区间越宽。折减速度和翼壁距离越大,柔性水翼的弯曲位移和扭转角度都会增大。

关键词：流固耦合流致振动柔性水翼翼壁距离

球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面摩擦学机制的分子动力学研究

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中国机械工程 2024年第3期35卷 445-456页

作者：张宇王德祥郭峰栗心明青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 山东智连共同体轴承科技有限公司聊城252664

以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF 4离子液)作为纳米流体基液,以氧化铝和铜纳米颗粒分别作为高硬度类和低硬度类球形纳米颗粒的代表,用分子动力学模拟方法研究了球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面减摩抗磨的摩擦... 详细信息

以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF 4离子液)作为纳米流体基液,以氧化铝和铜纳米颗粒分别作为高硬度类和低硬度类球形纳米颗粒的代表,用分子动力学模拟方法研究了球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面减摩抗磨的摩擦学机理,并进一步揭示了纳米流体在砂轮磨粒/工件磨削界面润滑成膜的摩擦学机制。研究结果表明,在镍基合金纳米流体微量润滑磨削加工中,砂轮磨粒/工件磨削界面形成了边界润滑膜。由于铜纳米颗粒硬度远低于砂轮磨粒及镍基合金工件,会在磨粒/工件界面出现压缩、剪切、铺展和分离等一系列摩擦学行为,并形成一层固体润滑膜,这层固体膜通过减小磨粒工件之间的直接接触面积来减小切向磨削力,相较于微量润滑工况可使切向磨削力减小4.6%。由于氧化铝纳米颗粒硬度高于镍基合金工件,故在磨削过程中仍能保持原本的球形纳米结构,会在磨粒/工件界面出现滑移、滚动和抛光三种摩擦学行为,抛光划痕可增大离子液体的浸润面积,并减小磨粒工件之间的直接接触面积,“类滚珠”的滚动行为可将磨粒工件之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而使切向磨削力较微量润滑工况减小6.6%。

关键词：磨削微量润滑纳米流体球形纳米颗粒摩擦学机制