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UH模型超固结状态演化分析及离心模型试验验证

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1127-1135页

作者：姚仰平张奎王祖乐朱斌北京航空航天大学交通科学与工程学院北京102206 浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058

本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态... 详细信息

本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态与正常固结状态计算理论的统一,并基于三轴试验预测证明了UH模型能更加合理地描述超固结状态下土的应力应变关系。通过开展载荷板离心模型试验以及数值模拟验证可以发现,相较于剑桥模型,UH模型计算的地基土荷载变形曲线、侧压力系数分布更加准确,其本质是单元的应力应变关系更加科学、合理。研究证明UH模型的应用能显著提高超固结状态土体强度变形计算的准确性和实用性,对复杂岩土工程问题的计算求解具有重要理论价值和实践意义。

关键词：超固结状态演化 UH模型剑桥模型离心模型试验数值模拟地基荷载变形曲线

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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基于变刚度复合材料的热颤振等效模型设计方法

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振动与冲击 2024年第15期43卷 44-50页

作者：王守申肖诗雄张兵合肥工业大学机械工程学院合肥230009

针对热颤振风洞试验面临的有效风洞时间短、结构难以达到热平衡的问题,提出一种基于变刚度复合材料的试验模型热模态等效动力学模型的设计方法,为解决制作复杂热颤振风洞试验模型提供一种技术途径。该方法充分利用变刚度复合材料的局部... 详细信息

针对热颤振风洞试验面临的有效风洞时间短、结构难以达到热平衡的问题,提出一种基于变刚度复合材料的试验模型热模态等效动力学模型的设计方法,为解决制作复杂热颤振风洞试验模型提供一种技术途径。该方法充分利用变刚度复合材料的局部刚度可设计性强的特性,并结合NSGA-Ⅱ遗传优化算法来进行模型设计,以等效复合材料翼板模型与目标模型的固有特性的误差最小为优化目标,对等效复合材料翼板模型进行了纤维角度的优化设计。研究结果表明,两种模型的固有频率、固有振型以及颤振分析结果吻合较好,从而验证了等效模型设计方法的可行性。

关键词：热气弹颤振变刚度复合材料等效模型 NSGA-Ⅱ

基于镍铁层状双氢氧化物的氧析出催化剂:催化机制、电极设计和稳定性

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物理化学学报 2024年第2期40卷 12-44页

作者：王往刘宇澄陈胜利武汉大学化学与分子科学学院化学电源材料与技术湖北省重点实验室武汉430072 武汉大学科研条件公共服务平台武汉430072

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质... 详细信息

近几十年来,氧析出反应因其在能量储存和转换技术中的关键作用而受到了广泛关注。然而,它需要高效的催化剂例如IrO2和RuO2,来加速其缓慢的反应动力学。在所开发的低成本材料中,镍铁层状双氢氧化物(NiFe LDH)较为有前景,其在碱性电解质中表现出出色的氧析出性能,过电位很低,在10 mA·cm^(-2)处仅需200-300 mV。虽然人们在开发基于NiFe LDH的高效电催化剂方面做出了巨大努力并取得了一些成果,但是要进一步降低其过电位具有相当的挑战性。为了克服这个瓶颈,就需要明确识别其活性位点和催化机理,从根本出发来探究新的解决方案,以获得具有超低过电位的催化剂。本综述首先回顾了NiFe LDH的结构、组成和发展历史。虽然人们在研究催化活性位点和机制方面付出了巨大努力,但其真正的催化位点和机制仍然是模棱两可并存在争议的。我们对催化位点研究的代表性工作进行了全面分析,希望对催化机理和活性位点能提供一些深入认识和理解。此外,我们还就增强其催化活性的各种策略,如杂原子掺杂和引入空位等,进行了总结并基于电子和几何结构对其活性提高原理进行了分类,为开发高性能的NiFe LDH基催化剂提供新的见解和方向。此外,催化剂的稳定性,尤其是在高电流密度等技术条件下的稳定性至关重要,但常常被人们忽视。最新的研究表明,NiFe LDH基催化剂在高电流密度下运行一段时间就会出现严重的活性衰减。因此,本综述强调了稳定性问题的重要性,以引起更多研究者对此问题的关注,并分析了NiFe LDH基催化剂的衰减机理,总结和讨论了基于这些衰减机理开发的改善稳定性问题的最新策略。最后,本综述讨论了制备兼具优异催化活性和稳定性的NiFe LDH基的高效催化剂的可能发展方向。

关键词：镍铁层状双氢氧化物氧析出反应催化机制电极设计稳定性

基于强化学习的遗传算法求解一种新的钻削路径优化问题

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控制与决策 2024年第2期39卷 697-704页

作者：朱光宇张德颂福州大学机械工程及自动化学院福州350108

孔加工是机械制造的基本工序之一.针对数控机床的刀具路径优化问题,提出一种新颖的孔加工刀具路径优化模型—–带可决策孔的孔加工多刀具路径优化问题(MTdDPO).在该模型中,工件上的孔分为两类:固定孔和可决策孔. MTdDPO的目标是通过判... 详细信息

孔加工是机械制造的基本工序之一.针对数控机床的刀具路径优化问题,提出一种新颖的孔加工刀具路径优化模型—–带可决策孔的孔加工多刀具路径优化问题(MTdDPO).在该模型中,工件上的孔分为两类:固定孔和可决策孔. MTdDPO的目标是通过判断可决策孔的路径归属和路径内各孔的加工顺序来实现加工路径长度的最小化.为实现MTdDPO的优化,提出基于强化学习的分段遗传算法(RLSGA).在RLSGA中,种群被视为智能体,智能体的状态是种群的多样性系数, 3种不同的分段交叉算子是智能体的动作,智能体的奖励与种群的适应度值和多样性系数的变化有关.针对MTdDPO,新建5个基准测试问题,并在测试问题上将RLSGA与其他4个算法进行对比.结果表明, RLSGA的表现明显优于其他算法, RLSGA能够有效地解决MTdDPO问题.

关键词：孔加工路径优化遗传算法强化学习组合优化

Clustered张拉整体结构的动力学建模

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振动与冲击 2024年第16期43卷 287-294页

作者：张子宇王彤周斌南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 南京苏试广博环境可靠性实验室有限公司南京210016

针对clustered张拉整体结构,提出了一种基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)法的多体动力学模型。相较于传统的拉格朗日法模型,该研究中的模型具有更为简单的运动学约束。首先,引入了一种ALE时变长度索单元,其... 详细信息

针对clustered张拉整体结构,提出了一种基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)法的多体动力学模型。相较于传统的拉格朗日法模型,该研究中的模型具有更为简单的运动学约束。首先,引入了一种ALE时变长度索单元,其网格节点与物质点可以独立运动,提供了一种自然的方式描述结构中运动的滑轮和滑动绳索;其次,利用达朗贝尔原理,推导了该单元的广义力向量并计算了相应的雅可比矩阵;然后,建立了张拉整体系统的动力学方程,并利用广义α算法对其进行求解,选取节点的全局位置坐标和物质坐标作为广义坐标,其中全局位置坐标可以被不同物体共享,以减少动力学方程的自由度数和消除物体间的约束;最后,展示了一个数值算例,10层可折叠张拉整体塔架,对其折叠过程进行了准静态和动力学仿真,验证了模型的有效性。所提出的模型和算法可为clustered张拉整体结构的设计提供理论指导,具有工程意义。

关键词：多体动力学模型 clustered张拉整体任意拉格朗日-欧拉(ALE) 可展开空间结构

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多端交通视频分析任务卸载决策

控制与决策 2024年第8期39卷 2773-2782页

作者：温震宇胡慧峰钱滨洪榛俞立浙江工业大学网络空间安全研究院浙江工业大学信息工程学院纽卡斯尔大学计算机学院

针对智慧交通中多点位监控视频分析时出现的计算任务繁重、设备之间资源利用不均衡的问题,提出一种基于云控制的视频分析卸载方案.首先,针对客户端算力不足而无法完成视频分析任务的问题,使用一种视频卸载框架,将部分视频分析任务切块... 详细信息

针对智慧交通中多点位监控视频分析时出现的计算任务繁重、设备之间资源利用不均衡的问题,提出一种基于云控制的视频分析卸载方案.首先,针对客户端算力不足而无法完成视频分析任务的问题,使用一种视频卸载框架,将部分视频分析任务切块卸载至云服务器处理;其次,针对服务器与多客户端之间的算力资源竞争问题,提出一种阶段优化卸载算法,平衡设备之间负荷,提高资源利用率;最后,针对不同点位的客户端需求不同的问题,在算法中加入精度和能耗偏好,满足不同客户端的需求.与其他卸载方案对比的实验表明,所提出方案能够更好地对视频分析任务进行合理分配,提高系统收益,并通过扩展实验验证所提出系统的扩展能力.

关键词：多端视频分析任务卸载资源竞争卸载决策智慧交通

基于微观蠕滑饱和的地铁线路钢轨波磨发生概率及发展特征

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北京理工大学学报 2024年第5期44卷 458-467页

作者：王志强雷震宇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

聚焦轮轨接触行为,从微观角度研究了地铁线路上钢轨波磨的发生概率和发展特性.利用车辆−轨道多体动力学数值模型,并结合Modified-Fastsim切向接触算法,提出了蠕滑率饱和临界值用于分析轨面光滑和粗糙条件下不同曲率半径线路上的波磨发... 详细信息

聚焦轮轨接触行为,从微观角度研究了地铁线路上钢轨波磨的发生概率和发展特性.利用车辆−轨道多体动力学数值模型,并结合Modified-Fastsim切向接触算法,提出了蠕滑率饱和临界值用于分析轨面光滑和粗糙条件下不同曲率半径线路上的波磨发生概率.同时,采用Archard模型计算了轮轨接触斑的平均磨耗深度,进而分析了钢轨波磨的演化特征.结果显示,内外侧轮轨接触蠕滑在线路曲线半径小于450 m时均趋近于饱和,说明内外侧钢轨均具有发生波磨的可能性,而当线路曲线半径大于450 m时,钢轨波磨发生概率降低.轨面不平顺的存在能够导致轮轨接触产生反馈振动,从而提高轮轨系统钢轨波磨的发生概率.随着线路曲线半径的增加,轮轨接触斑平均磨耗深度趋于减小,且平均磨耗深度减小速率表现为先增大后降低,说明曲线半径越小,钢轨波磨磨耗程度越大,磨耗速率越快.内外侧(左右侧)接触斑的平均磨耗深度变化相似,外侧接触斑的平均磨耗深度在小半径曲线上略高于内侧,表明内外侧(左右侧)钢轨的磨耗程度和磨耗速率基本相似,但考虑到内外侧轮轨接触几何关系有所差异,外轨倾向于轨侧波磨,内轨则主要为轨顶波磨.

关键词：地铁线路钢轨波磨微观接触蠕滑特性磨耗

计及循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略

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电力系统自动化 2024年第14期48卷 28-41页

作者：陈泽宇陈艳波新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

探究储能参与电力市场的运行策略、引导储能积极参与电能量交易,能够有效缓解新型电力系统的电量平衡和调频需求矛盾。为此,提出了考虑循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略。首先,针对储能循环寿命计算过程中出现的“零交互... 详细信息

探究储能参与电力市场的运行策略、引导储能积极参与电能量交易,能够有效缓解新型电力系统的电量平衡和调频需求矛盾。为此,提出了考虑循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略。首先,针对储能循环寿命计算过程中出现的“零交互状态”问题,设计了改进的等效循环寿命模型(MECL),能够更准确地描述储能的运行损耗。其次,根据改进的MECL和电能量-调频市场联合出清规则,构建双层Stackelberg博弈模型来描述储能自调度运行策略。再次,根据所提模型的特点,结合强对偶定理(SDT)、KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和Benders分解将所提模型分解为主、子问题进行迭代求解。最后,通过多种情景对比分析,验证了考虑改进MECL的自调度运行策略能够提升储能联盟参与电能量-调频市场的运行收益。

关键词：储能电能量市场调频市场循环寿命自调度策略 Stackelberg博弈