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微纳挠曲电结构力电耦合响应的数值模拟方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 147-156页

作者：黄怀纬黄海博华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单... 详细信息

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单元(UEL)子程序进行二次开发,将挠曲电效应内化到计算模型。首先,结合配点混合有限元法(CMFEM),推导了挠曲电结构的力电耦合方程,并在Abaqus中开发了挠曲电单元,提供了挠曲电结构响应分析的数值模拟技术。与传统的混合有限元法(MFEM)相比,该方法的优点是易于建模,降低了计算自由度,提高了计算效率,节省了运算成本,并且挠度与电场强度指标都比其他方法更接近解析解。然后,通过上述数值模拟方法,建立了挠曲电结构响应分析数值模型,开展了矩形梁及弧形梁在不同边界条件下的力电耦合响应计算与分析。分析结果展示了梁的几何参数影响结构应变梯度|η113|的作用机制,表明在使用同一材料设计挠曲电梁时,可通过控制变形梯度来控制输出电压的大小。研究表明,改变梁的弯曲程度,可有效提高梁输出的开路电压,减小梁的挠度。相同程度弯曲下,弧形悬臂梁向下弯曲的开路电压大于弧形悬臂梁向上弯曲的开路电压。当向上弯曲弧形梁的圆心角为38°,左边缘为滑动支座,右边缘为铰链支座时,开路电压最大,可达214.07 mV,比悬臂矩形梁增加5倍。此外,相同模型若仅考虑压电效应,开路电压将下降89.3%。

关键词：挠曲电效应弧形梁二次开发有限元仿真

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混合注意力与多特征交互的去雾算法

哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 56-64页

作者：杨燕张全君梁皓博兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070

为解决目前深度学习去雾算法在处理非均匀雾天图像时无法有效利用多尺度特征,导致复原出的图像产生颜色失真、细节恢复不完整等问题,提出了混合注意力与多特征交互的图像去雾算法。首先,利用编码模块提取不同尺度的特征;其次,构造混合... 详细信息

为解决目前深度学习去雾算法在处理非均匀雾天图像时无法有效利用多尺度特征,导致复原出的图像产生颜色失真、细节恢复不完整等问题,提出了混合注意力与多特征交互的图像去雾算法。首先,利用编码模块提取不同尺度的特征;其次,构造混合注意力模块,从全局角度对图像雾气进行感知,并利用通道注意力机制对不同雾浓度分配权重;然后,设计多特征交互模块,实现不同尺度特征间的信息交换,有效利用低分辨率特征中的语义信息,同时保留了高分辨率特征的空间细节与颜色信息,并利用门控融合模块聚合不同尺度的特征;最后,解码模块对融合后的特征进行重构,得到无雾图像。实验结果表明,运用本文提出的算法恢复的去雾图像不仅主观上颜色自然、细节清晰,而且在客观指标上也优于现有的主流算法。该研究结果可为深度学习去雾研究与应用提供新的方案。

关键词：图像去雾编解码器混合注意力多特征交互门控融合

基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 421-434页

作者：金祥博王跃明中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

图像脉冲噪声移除是获得高质量图像的关键。本文通过热红外相机成像原理研究,提出了一种基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法。首先,根据相机的调制传递函数计算获取原始图像的最大像素梯度,继而建立相应的像素梯... 详细信息

图像脉冲噪声移除是获得高质量图像的关键。本文通过热红外相机成像原理研究,提出了一种基于像素梯度自适应迭代中值滤波器的图像脉冲噪声抑制算法。首先,根据相机的调制传递函数计算获取原始图像的最大像素梯度,继而建立相应的像素梯度集合。然后,计算原始图像与对应像素梯度滤波图像的梯度权重均方根误差集合,并将该集合高斯分布的最大值对应的像素梯度确定为最佳像素梯度。最后,根据图像中脉冲噪声的密度和复杂度,确定所提滤波器的自适应窗口大小和迭代次数。大量实验结果表明,所提滤波器对移除8位、16位的单通道脉冲噪声图像展现出良好的鲁棒性。与其他先进方法相比,该方法可以实时移除真实热红外相机采集图像中低密度的随机值脉冲噪声和SAPN,并实现噪声抑制过程中99.5%以上的原始像素不会遭受破坏。除此之外,针对高密度SAPN抑制,该方法获得了具有竞争力的结果,与运行时间较快的滤波方法相比表现出较好的 PSNR和 SSIM,与 PSNR和 SSIM较优秀的去噪方法相比表现出较快的运行时间。对于极限 SAPN(99%)破坏的图像,也能够恢复有意义的图像细节。

关键词：图像去噪自适应迭代中值滤波器像素梯度调制传递函数脉冲噪声

“生产-生活-生态”视角下国民幸福感的影响因素与形成机制

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资源科学 2024年第5期46卷 910-923页

作者：刘嘉航尹春孙斌栋华东师范大学中国行政区划中心上海200241 华东师范大学未来城市实验室上海200241 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 武汉大学空间全生命周期健康国际研究中心武汉430079

[目的]通过分析国民幸福感的影响因素与形成机制,为各国政府制定针对性的国民幸福感提升策略提供参考依据。[方法]本文基于人类所依托的生产、生活、生态空间,从“三生”视角提出了国民幸福感分析框架,通过收集2005-2018年146个国家的... 详细信息

[目的]通过分析国民幸福感的影响因素与形成机制,为各国政府制定针对性的国民幸福感提升策略提供参考依据。[方法]本文基于人类所依托的生产、生活、生态空间,从“三生”视角提出了国民幸福感分析框架,通过收集2005-2018年146个国家的国民幸福感汇总数据,在展示国民幸福感全球时空格局的基础上,使用双向固定效应模型和因果逐步检验方法分析了“三生”因素对国民幸福感的影响及其机制。[结果](1)国民幸福感呈现以欧洲北部、美洲北部和大洋洲为“高地”的三极分布特征,亚洲西部和南部以及非洲是其中的“洼地”;同时具有多元分化的趋势,且各大洲内部均存在明显差异。(2)生产因素中的收入基尼系数和生活因素中的失业率的增加导致了国民幸福感的下降,提高生活因素中的社会支持程度和生态因素中的人均国土绿化面积有利于提升国民幸福感。GDP增长率和收入基尼系数等生产因素在发展中国家的影响更大。(3)积极情绪和消极情绪是“三生”因素影响国民幸福感的中介因素。通货膨胀率、失业率、受教育年限和碳排放强度通过情绪变量与国民幸福感存在负向关联,社会支持程度、政府治理能力、少年人口抚养比和人均国土绿化面积对国民幸福感具有间接的正向影响。[结论]因此,中国需要坚持“生产发展、生活富裕、生态良好”的发展道路,有利于最大化国民福祉。

关键词：国民幸福感 “三生”因素积极情绪消极情绪形成机制

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基于虚拟阻抗补偿的PMSG恒导纳建模方法

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2362-2373,I0024页

作者：史一博刘崇茹新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,P... 详细信息

永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)恒导纳建模方法,该方法基于传统发电机模型,通过在转子上补偿虚拟阻抗的方式使发电机导纳矩阵固定,并以暂态误差最小为目标,对阻抗参数进行优化设计;再通过结合换流器的伴随离散电路模型,可建立PMSG完整恒导纳模型并进行电磁暂态仿真,能够节省大量的计算资源。仿真试验证明,该模型具有较高的仿真精度,并且可以用于FPGA等离散化硬件仿真平台上,具有良好的适用性。

关键词：恒导纳模型虚拟阻抗补偿永磁同步电机

面向未来的水利新质生产力：内涵解读、研究框架与关键路径

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水资源保护 2024年

作者：景晓栋田贵良长江保护与绿色发展研究院河海大学商学院河海大学经济与金融学院

大力发展水利新质生产力，实现水资源的高效、可持续利用已成为当代社会发展的必然要求。全面分析了水利新质生产力的概念及内涵，详细论述了水利新质生产力与水利传统生产力的区别与联系、水利新质生产力的重要作用及关键表现，系统性... 详细信息

大力发展水利新质生产力，实现水资源的高效、可持续利用已成为当代社会发展的必然要求。全面分析了水利新质生产力的概念及内涵，详细论述了水利新质生产力与水利传统生产力的区别与联系、水利新质生产力的重要作用及关键表现，系统性总结了水利新质生产力的组成部分、核心要素及结构关系。最后，围绕加强科技创新在水资源领域的应用、优化水资源管理体系与政策设计、执行最严格水资源管理制度、完善水利基础设施建设、大力发展现代化水利产业体系及建立多主体协同参与机制等方面，提出了培育和发展水利新质生产力关键路径的政策建议，可为加快形成和发展水利新质生产力，推动水资源的可持续管理和利用提供理论依据和实践指导。

关键词：新质生产力水利新质生产力高质量发展生态产品价值实现水资源管理

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基于地震波波形相似的薄互层识别方法

石油地球物理勘探 2024年第1期59卷 133-141页

作者：赵书栋宋建国雷刚林中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000

随着油田勘探开发程度的深入,目标储层大都具有薄、小、深、碎的特点,高精度薄互层识别成为储层预测的热点和重点。目前常用的时频分析方法和谱分解技术受限于地震数据,无法满足薄互层精确刻画的要求;高分辨率反演方法也因地球物理反演... 详细信息

随着油田勘探开发程度的深入,目标储层大都具有薄、小、深、碎的特点,高精度薄互层识别成为储层预测的热点和重点。目前常用的时频分析方法和谱分解技术受限于地震数据,无法满足薄互层精确刻画的要求;高分辨率反演方法也因地球物理反演的非线性特征导致结果存在多解性。为此,提出基于地震波波形相似的薄互层识别方法:首先采用波形库思想,构建井旁道—测井敏感曲线波形库;之后利用改进Manhattan距离联合线性相关系数法计算波形相似度,进行波形匹配;最后将波形相似度作为唯一驱动,建立地震数据与高分辨率测井数据间的数学联系,最终得到高分辨率处理剖面。该方法充分利用了地震、测井数据分别具有的横向和纵向高分辨率优势,能够有效识别薄互层目标,极大地降低了反演结果的多解性。模型试算验证了方法的可行性;实际资料处理结果表明该方法显著提高了纵向分辨率,对调谐尺度内的薄互层识别提供了技术支撑。

关键词：分辨率波形库波形相似波形匹配薄互层识别

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利用接收函数研究四川威远地区地壳结构特征

地球物理学报 2024年第7期67卷 2637-2653页

作者：刘嘉栋吴庆举强正阳朱敏中国地震局地球物理研究所北京100081 中国地震局震源物理重点实验室北京100081

利用在威远地区布设的40台宽频带流动地震仪记录的远震波形数据,提取了径向P波接收函数.接收函数中可以看到清晰的Moho面转换波,并且在此震相之前存在一组正负相间的震相.通过合成测试,判断负震相C2为沉积层基底的PpSs+PsPs震相.通过拾... 详细信息

利用在威远地区布设的40台宽频带流动地震仪记录的远震波形数据,提取了径向P波接收函数.接收函数中可以看到清晰的Moho面转换波,并且在此震相之前存在一组正负相间的震相.通过合成测试,判断负震相C2为沉积层基底的PpSs+PsPs震相.通过拾取C2震相的到时,与建模合成的接收函数进行对比,得到了研究区沉积层厚度的分布.正震相C1可能是沉积层基底PpPs震相或康拉德界面转换波.在这两种情况下,C1震相的到时随射线参数的变化趋势相反,前者表现为负斜率,后者表现为正斜率.利用这一特征,对各台站C1震相的成因进行了分析,威远背斜之外主要为正斜率,推断存在Conrad界面.然后通过H-κ叠加估计了研究区地壳厚度和平均波速比,并使用共转换点(CCP)叠加方法获得了研究区Moho面和壳内界面的起伏形态.结果显示,研究区沉积层厚度在3.0~7.0 km之间,威远背斜较薄,自贡台凹较厚;研究区地壳厚度40.9~49.2 km,平均约44.1 km,整体上表现出背斜区域厚,向斜等区域薄的特征.在背斜之外的区域,Conrad界面埋深大约为19 km.本文推断威远背斜上、下地壳在挤压环境下均发生增厚,上地壳顶部沉积盖层在隆升过程中遭受剥蚀,而下地壳得到了相对完整的保存.研究区波速比横向变化较大,在1.71~1.92之间,平均约1.79,与全球大陆平均值相同.研究区存在两个高波速比区(>1.85),威远背斜东段与李家场褶皱交汇处可能存在小规模的地幔物质上涌;而自贡台凹在受到地壳顶部较厚沉积盖层影响的同时,中下地壳可能受到了川滇块体壳内热物质的影响,使地壳平均波速比明显增高.威远背斜核部和自流井背斜东南区域地壳平均波速比相对较低,其地壳成分可能主要为长英质或中性岩石.

关键词：威远地区地壳厚度波速比 Conrad界面

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对抗学习辅助增强的增量式入侵检测系统

哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 31-37,84页

作者：武晓栋金志刚陈旭阳刘凯天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

为解决增量式入侵检测系统(intrusion detection system,IDS)在检测新类攻击过程中存在的新类过拟合、旧类泛化能力弱、灾难性遗忘问题,提出了对抗辅助增强的增量式IDS。在增量训练过程中,利用对抗样本的正则化能力约束检测模型在新类... 详细信息

为解决增量式入侵检测系统(intrusion detection system,IDS)在检测新类攻击过程中存在的新类过拟合、旧类泛化能力弱、灾难性遗忘问题,提出了对抗辅助增强的增量式IDS。在增量训练过程中,利用对抗样本的正则化能力约束检测模型在新类攻击上的过拟合,设计同时存储旧类攻击的原样本及对抗样本的双分布模拟缓存器以增强检测模型对旧类的泛化能力,引入加权交叉熵损失缓解灾难性遗忘问题。在CSE-CIC-IDS2018数据集和UNSW-NB15数据集上的实验结果表明:对抗样本直接参与训练会导致模型的识别性能恶化,而对抗样本以数据分布分离的形式参与训练则增强了模型的识别性能;对抗样本在缓存器中的存储有效抑制了模型对旧类泛化能力的丢失;加权交叉熵损失对学习权重的调整缓解了新类及缓存器内数据间的不平衡所导致的灾难性遗忘。所提方法为识别动态复杂网络环境中的真实攻击提供了可行方案,具有潜在的应用价值。

关键词：入侵检测深度学习增量学习对抗学习灾难性遗忘