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基于离散单元法模拟颗粒流的图神经网络计算加速方法

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力学学报 2024年

作者：郅朋吴宇清同济大学土木工程学院

本研究旨在探索一种基于图神经网络（GNN）加速离散元法（DEM）计算的新模型，以提高颗粒流模拟的计算效率和精度。传统DEM方法尽管精确，但计算耗时长。GNN具有模拟DEM的天然优势，在GNN中颗粒表示为节点，颗粒的相互作用表示为边。提... 详细信息

本研究旨在探索一种基于图神经网络（GNN）加速离散元法（DEM）计算的新模型，以提高颗粒流模拟的计算效率和精度。传统DEM方法尽管精确，但计算耗时长。GNN具有模拟DEM的天然优势，在GNN中颗粒表示为节点，颗粒的相互作用表示为边。提出的加速模型包含了两个GNN，分别是颗粒-颗粒图神经网络（P-P GNN）和颗粒-边界图神经网络（P-W GNN），能够分别学习颗粒-颗粒和颗粒-边界接触信息。通过水平滚筒、倾斜滚筒和漏斗堆积三种颗粒流场景的模拟，验证了该模型的有效性和优越性。结果表明，利用GNN模型能够有效地捕捉颗粒流中的复杂接触关系，极大地提高了计算速度，相较于传统DEM实现了约30倍的加速。其次，模型在不同颗粒流场景下单步预测均表现出高精度，并且在宏观特征预测上表现优异，能够准确预测颗粒流的休止角、温度以及重心变化等。另外，本文还研究了超参数对预测结果的影响，如临界距离和GNN的层数，合适的临界距离可以限制颗粒穿过边界，GNN的层数在3-10层对预测结果没有显著影响，这为进一步优化GNN模型应用于颗粒流模拟提供研究基础。

关键词：离散元图神经网络颗粒流机器学习

匈塞铁路贝旧段基础设施子系统TSI认证实践

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中国铁路 2024年第3期 125-132页

作者：郅国强中土集团福州勘察设计研究院有限公司福建福州350000

随着“一带一路”倡议实施,中国铁路“走出去”步伐不断加快。为保证我国铁路企业参与建设的匈塞铁路贝旧段项目顺利进行,需全面解读欧盟铁路互联互通技术规范(TSI)认证要求,包括通用、特定基本要求。铁路基础设施子系统TSI认证包括互通... 详细信息

随着“一带一路”倡议实施,中国铁路“走出去”步伐不断加快。为保证我国铁路企业参与建设的匈塞铁路贝旧段项目顺利进行,需全面解读欧盟铁路互联互通技术规范(TSI)认证要求,包括通用、特定基本要求。铁路基础设施子系统TSI认证包括互通性(IC)部件认证、EC符合性验证、项目竣工认证3个部分,主要流程为:制定认证计划—准备认证申请—提交认证申请—技术评估—证据收集和分析—发布认证结果—认证后监督。通过匈塞铁路贝旧段基础设施子系统TSI认证实践,梳理了基础设施子系统的认证内容、流程和要点,可为我国铁路技术规范和合格评定体系完善提供参考,也可为我国铁路在国际市场的竞争提供有力支撑。

关键词：匈塞铁路欧盟铁路互联互通技术基础设施子系统 TSI认证 EC符合性验证

基于算法生成的北京高新工业园区开放空间设计研究

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基于算法生成的北京高新工业园区开放空间设计研究

作者：彭郅北方工业大学

学位级别：硕士

国家新基建战略的实施推动了以电子工业为代表的高新产业园区建设的兴起。在产城融合的时代背景下,工业园区正突破相对封闭的状态,呈现出对外开放的趋势。这一趋势突显了生产区域之外开放空间设计的重要性,以满足公众参观游览的需求。... 详细信息

国家新基建战略的实施推动了以电子工业为代表的高新产业园区建设的兴起。在产城融合的时代背景下,工业园区正突破相对封闭的状态,呈现出对外开放的趋势。这一趋势突显了生产区域之外开放空间设计的重要性,以满足公众参观游览的需求。尽管算法生成在建筑领域展现出潜力,但对工业园区及开放空间设计的研究仍较少。因此,本研究利用Python语言脚本扩展成执行算法指令,并结合建模软件Archicad,开发了一个多软件协同的智能布局平台,旨在系统地梳理并完善高新工业园区开放空间设计的理论经验和规范标准,借助算法的数理逻辑,实现开放空间设计工作流程的标准化。第一章介绍本论文研究的背景、内容和框架。结合文献重点阐述算法生成技术应用于高新工业园区开放空间设计的研究意义和创新性,并界定相关概念。第二章通过调研北京地区的电子工业园区,分析并提炼出开放空间体系中各层级功能配置和空间组织的现状特征,发现园区相对封闭式的设计,导致与城市其他功能空间隔绝。基于此,本文呼吁电子企业对非涉密厂前区空间进行适度的开放设计,并梳理出电子工业可借鉴典型工业园区案例的开放设计策略。第三、四章是基于优化策略和理论经验,深入挖掘厂前区开放空间中功能单元的尺寸、数量、形态和联系等特征,并重点研究三个量化约束的设计规则:一是在对外开放的功能需求下,探讨基于整数规划算法的厂前建筑形态生成规则;二是基于人类行为与空间环境的数理关系,研究广场空间的尺寸和数量的限制规则;三是根据有限开放的行业特征,研究建筑体块与外部空间布局的秩序规则。第五章是利用计算性建筑图解,将上述约束规则转化为几何关系的数理模型,整合并搭建出场地形状、服务人数和三个输入参数共同控制的智能布局平台。设计师只需调整这些参数,即可得到满足优化目标的设计结果。第六章基于问卷访谈、测绘调研、理论文献和规范标准,系统梳理出高新工业园区开放厂前区空间品质要素评价体系,并利用层次分析法科学地将智能布局平台在三个实际项目中的实操结果进行算法生成前后的对比评价。本文探索了算法应用于厂前区开放空间设计的技术路线。通过将设计理论规范和优化策略转化为算法可识别的数理约束规则,并开发出可调整特定参数就实时生成优化设计方案的智能布局平台。最终,证明了算法平台在提高设计效率和开放空间品质方面的显著效果。该平台不仅能够对建筑师主观判断下的传统设计方案进行有益验证和优化指导,还能将他们从重复性工作中解放出来。

关键词：北京高新工业园区开放空间厂前区算法生成智能布局平台

基于AVC理论的传统村落景观营造研究 ——以贵州省牛蹄关村景观设计为例

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基于AVC理论的传统村落景观营造研究 ——以贵州省牛蹄关村景观设...

作者：郅淼贵州师范大学

学位级别：硕士

近年来,在乡村振兴政策的大背景下,传统村落建设成为人们关注的重点话题。当前,传统村落建设发展如火如荼,因其独特的历史底蕴,传统村落大多走上了旅游建设发展的道路,旅游结合其村落特色拉动村落经济发展的势头越发猛进,总体的看传统... 详细信息

近年来,在乡村振兴政策的大背景下,传统村落建设成为人们关注的重点话题。当前,传统村落建设发展如火如荼,因其独特的历史底蕴,传统村落大多走上了旅游建设发展的道路,旅游结合其村落特色拉动村落经济发展的势头越发猛进,总体的看传统村落在建设发展中是呈现前进的景象,但是前进的背后却存在一定的问题。如,同质化严重、商业化过度、文化资源流失、特色呈现不足等。在传统村落建设中,村落景观建设被忽略、村落景观发展不足、特色呈现度不高的现象也比比皆是。因此,如何呈现村落特色,避免同质化,打造独一无二的特色村落空间、特色景观空间,如何发挥村落景观的吸引力,增强村落整体吸引力,延续村落文化生命力、建设生命力,以及如何提高传统村落整体的旅游产业承载力,科学规划、因地制宜的打造特色空间,增加传统村落发展动力和村落景观高质量建设成为当前亟待解决的问题。本文以AVC理论为切入点,将理论与传统村落景观建设相融合,从村落景观吸引力、村落景观生命力和村落景观承载力三方面进行综合分析村落景观塑造方向。对国内外案例进行剖析,分析其三力方向的方式方法,吸取其精华,分析其建设成功的原因。以贵州省安顺市牛蹄关村的景观设计为实践案例,深度剖析村落元素以及本土特色产物,根据其实际情况构建AVC评价指标,邀请数位专家打分,分析其景观建设发展方向,并形成相应村落节点空间,为牛蹄关村建设发展提供多元参考方向,本次论文主要研究成果如下:(1)收集行业内专家、学者意见,采用AHP层次算法,构建牛蹄关村AVC三力各项指标判断矩阵,计算层级权重后得出重要性等级:牛蹄关村景观吸引力(0.527)>牛蹄关村景观生命力(0.332)>牛蹄关村景观承载力(0.141)。(2)分析其重要性权重占比情况,结合牛蹄关村实际情况,选取牛蹄关村景观节点为实验地,营造村落特色景观,融合村落特色文化,提升村落景观吸引力,增强村落景观生命力,村落文化生命力,增强村落生态承载力,促进村落建设承载力。(3)运用AHP层次算法得出的牛蹄关村景观三力权重,结合牛蹄关村景观发展现状,选取牛蹄关村八个景观节点:村落入口处荷塘水体中心景观区域、荷塘相邻荒地区域、荷塘西南面山坡区域、原始小竹林区域、健步道月季种植地、入村主干道桑叶馒头售卖区域、村落中心石门艺术装置景观平台区域以及村落后山体小平台区域。融合牛蹄关村当地特色文化元素进行区域景观空间设计,从而提升村落景观吸引力、文化生命力、经济生命力、生态承载力以及人员心理承载力等。本次研究以AVC理论为支撑,探索建设传统村落景观的方式方法,从村落景观建设的角度入手促进传统村落整体的建设发展,以传统村落景观为实验点丰富理论使用的多元方向。

关键词： AVC理论传统村落景观景观保护与营造

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网球训练机器人发球动作轨迹线形控制方法

机械设计与制造 2024年第10期 309-314页

作者：郅光华桂林电子科技大学(北海分校)基础教学部广西北海536000

为了准确控制网球训练机器人的击球轨迹和移动路线,帮助运动员培养对不同球的应对能力和适应性,提出网球训练机器人发球动作轨迹线形控制方法。采用计算机三维视觉采集方法对网球训练机器人发球动作轨迹图像展开采集,利用对比度自适应... 详细信息

为了准确控制网球训练机器人的击球轨迹和移动路线,帮助运动员培养对不同球的应对能力和适应性,提出网球训练机器人发球动作轨迹线形控制方法。采用计算机三维视觉采集方法对网球训练机器人发球动作轨迹图像展开采集,利用对比度自适应直方图均衡化(Contrast Limited Adaptive Hisogram Equalization,CLAHE)算法对采集到的网球训练机器人发球动作轨迹的图像展开增强处理,以提高图像质量和轨迹的准确性。采用模板树结构管理储存多个网球训练机器人发球动作轨迹,通过使用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)获得关于轨迹线形的估计值。为了提高精度和稳定性,采用所有CNN估计值的加权平均值来优化更新输出,以获得最终的控制结果。实验结果表明:所提方法具有良好的图像增强效果,且动作轨迹控制精度和效率高,适用于网球训练机器人发球动作轨迹线形控制。

关键词：网球训练机器人发球动作轨迹轨迹线形控制 CLAHE算法模板树计算机三维视觉

TiO2改性再生砂浆力学与光催化性能的研究和模型构建

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TiO2改性再生砂浆力学与光催化性能的研究和模型构建

作者：陈炜郅广州大学

学位级别：硕士

随着城市化的快速推进和建筑业的蓬勃发展,建筑与拆除废弃物的产量急剧增加,给环境带来了巨大压力。建筑与拆除废弃物的处理与利用问题日益凸显,如何实现其资源化利用成为了研究的热点。再生砂浆作为一种利用建筑废弃物制备的新型环保建... 详细信息

随着城市化的快速推进和建筑业的蓬勃发展,建筑与拆除废弃物的产量急剧增加,给环境带来了巨大压力。建筑与拆除废弃物的处理与利用问题日益凸显,如何实现其资源化利用成为了研究的热点。再生砂浆作为一种利用建筑废弃物制备的新型环保建材,以其独特的优势和广阔的应用前景受到了广泛关注。为进一步提高再生砂浆的应用潜力,本文利用纳米二氧化钛（Nano-Ti O2,以下简称NT）改性再生砂浆的力学并赋予其光催化性能,并通过构建模型来深入解析其性能变化规律。通过改性处理,我们期望能够提升再生砂浆的综合性能,推动其在建筑工程中的更广泛应用,为建筑废弃物的资源化利用和环境保护做出贡献。（1）研究了NT改性再生细骨料的效果。通过红外光谱测试、微观形貌观察和负载量比较,系统研究了粉体NT和水溶胶NT对再生细骨料的改性效果。实验结果表明,两种形态的NT均能在再生细骨料上形成Ti-O-Si键,证实了NT与再生细骨料之间的化学连接。这种连接有助于减少NT在水泥砂浆拌制过程中的脱落或损失。同时,研究还发现,再生红砖砂因表面粗糙多孔而能负载更多NT,但随NT分散体浓度提升,表面团聚和堆积现象愈发显著。经NT水分散体和水溶胶处理的再生细骨料均存在Ti元素,但水溶胶处理的NT颗粒分布更为均匀。此外,适当浓度的NT分散体处理能有效降低再生细骨料的总孔隙度,进而提高其力学性能。借助ICP定量研究,我们发现经过改性处理后烘干的光催化细骨料表层及其内部孔隙中,NT的携带量在特定范围内,且用浓度为3%的水分散体处理时,再生红砖砂的NT负载量最大。最后,研究发现,水分散体的浓度对再生红砖砂的光催化效率有较其他类型再生细骨料更显著的影响,而综合考虑成本和效率,水溶胶NT在某些情况下优于水分散体。（2）研究了光催化再生细骨料复合配比对砂浆性能的影响。进一步探索了不同类型光催化再生细骨料的组合替代率对再生砂浆流变性能、抗压强度和降解污染物效率的影响。实验结果表明,随着各组合中光催化再生玻璃砂取代率的提升,砂浆的浆体屈服应力逐渐下降。同时,对于光催化再生红砖砂和玻璃砂组合,高的整体替代率会导致砂浆抗压强度的降低,但在特定配比下,抗压强度会出现小幅增长。此外,通过观察砂浆试块的微观形貌,发现特定取代率和配比下,水化产物分布更均匀,断裂表面密度差异不显著。对于整体替代率为100%的复掺光催化再生细骨料砂浆,其孔隙度与抗压强度和光催化效率之间存在复杂关系。在光催化降解甲基蓝的实验中,相较于传统的直接掺入法,采用特定配比的NT改性再生细骨料可以显著提升光催化砂浆的光催化效率。（3）基于模糊推理系统的光催化性能数学模型建立。基于自适应神经模糊推理系统建立了数学模型,以分析污染物初始浓度和流速等环境变量对光催化性能的影响。通过方差分析和多元线性回归分析,确定了目标函数的待定系数。在模型构建中,选用了具有平滑且无零点特性的钟型函数作为隶属函数对输入变量进行模糊化处理。经过预设的IF-THEN规则处理后,模型能够较为精准地映射输入值到模糊集中,并通过线性函数和加权平均进行输出。这一模型的建立有助于更深入地理解环境变量对光催化性能的影响机制,并为优化光催化再生细骨料的应用提供了理论依据。研究系统地展示了NT改性再生细骨料的效果、复合配比对砂浆性能的影响以及基于模糊推理系统的光催化性能数学模型建立的研究成果,通过试验研究和模型构建,系统地研究了NT改性再生砂浆的力学与光催化性能。NT改性能够有效提升再生砂浆的力学性能和光催化性能,为其在建筑工程中的应用提供了更广阔的空间。同时填补了目前关于光催化再生建材研究中的部分空白,如:探索更优的引入光催化剂方式、纳米材料的分散技术以及光催化剂与再生产品间的协同效应等。此外,通过模型构建和分析,能够进一步揭示改性砂浆的性能变化规律,这些研究为推动再生细骨料的资源化利用和光催化技术的实际应用提供了重要的理论支持和实践指导,深入探索了再生砂浆的改性技术和应用前景,推动了绿色建筑和可持续发展。

关键词：建筑与拆除废弃物再生骨料光催化混凝土绿色建材力学性能

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非侵入式家用负荷识别方法研究

非侵入式家用负荷识别方法研究

作者：郅丁瑞山东建筑大学

学位级别：硕士

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针对NLP模型的窃取攻击和防御技术研究

针对NLP模型的窃取攻击和防御技术研究

作者：张郅中国人民公安大学

学位级别：硕士

社会工作介入丧偶单亲母亲情绪问题的个案研究

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心理学进展 2024年第9期14卷 364-374页

作者：沈淑贤浙江理工大学法政学院浙江杭州

生活节奏不断加快,交通事故、急重症疾病增加等原因,导致丧偶单亲母亲的数量急剧攀升。丧偶单亲母亲作为较特殊的弱势群体,在配偶去世之后,面临着生活水平下降、支持网络受损、家庭角色转变和亲子关系冲突等困境,丧偶单亲母亲这一群体... 详细信息

生活节奏不断加快,交通事故、急重症疾病增加等原因,导致丧偶单亲母亲的数量急剧攀升。丧偶单亲母亲作为较特殊的弱势群体,在配偶去世之后,面临着生活水平下降、支持网络受损、家庭角色转变和亲子关系冲突等困境,丧偶单亲母亲这一群体往往会表现出复杂情绪交织的现象。社会工作以弱势群体为服务对象,关注其与环境之间的互动关系,能系统地为服务对象提供帮助,解决困难。本文从微观的角度出发,以王女士为个案研究对象,通过与其进行深入访谈,观察案主的一系列情绪表现,获得来自实际的第一手材料,在ABC理论指导下,本文分析了案主复杂情绪产生的机制,并以社会支持理论为支撑,运用社会工作的方法进行介入,帮助丧偶单亲母亲走出困境,总结出社会工作介入丧偶单亲母亲情绪问题的对策。The rhythm of life continues to accelerate, and the number of widowed single mothers has risen sharply due to the increase in traffic accidents and acute and severe diseases. Widowed single mothers, as a special vulnerable group, face the dilemma of declining living standards, impaired support networks, family role changes, and parent-child relationship conflicts after the death of their spouses. This group of widowed single mothers often show mixed emotions. Social work takes disadvantaged groups as service objects, pays attention to the interaction between them and the environment, and can systematically provide help to service objects and solve difficulties. This article starts from a microscopic point of view, takes Ms. Wang as a case intervention object, conducts in-depth interviews with her, observes a series of emotional expressions of the client, and obtains first-hand materials from reality. Under the guidance of ABC theory, this article analyzes the mechanism of the complex emotions generated by the client, and the social work method is used to intervene with the support of social support theory to help widowed single mothers out of the predicament. It summarizes the countermeasures for social work to intervene in the emotional problems of widowed single mothers.

关键词：丧偶单亲母亲情绪问题社会工作个案研究