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基于数字孪生的建筑工程交付模型建立及应用研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 97-106页

作者：刘占省刘俊杰及炜煜刘亮北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

建筑生命周期数据包含建筑项目立项、设计、施工、运维等过程的有价值信息,是重要的数据资产。目前建筑业尚未有统一的数字化交付标准,建筑工程交付数据同时存在完整性不足、利用率低等问题。为了更好地利用建筑信息,并用于工程交付,综... 详细信息

建筑生命周期数据包含建筑项目立项、设计、施工、运维等过程的有价值信息,是重要的数据资产。目前建筑业尚未有统一的数字化交付标准,建筑工程交付数据同时存在完整性不足、利用率低等问题。为了更好地利用建筑信息,并用于工程交付,综合分析了目前数字化交付中的难点问题,总结了建筑项目各阶段所产生的数据特点以及交付对象,定义了需要交付的数据要素,在此基础上建立了建筑工程数字化交付模型。该模型以数字孪生框架为驱动,在数据模型构建过程中,引入了时空演化规律和虚实交互机制,以及对多维多尺度的建筑数据集成方式。基于交付模型开发了数字化交付平台,以实际工程案例为依托,以平台为载体,实现了交付模型的运行以及在工程中的功能应用。结果表明:数字化交付模型能较好地完成建筑数据从采集到传输到最后利用过程,简化相关方的交付步骤,保证了交付数据的完整性、及时性与真实性,对交付的数据能通过平台为参与方共享利用,提升数据利用率。

关键词：建筑工程竣工交付数字孪生数据管理交付模型

高应变率载荷下纯钛的非连续冲击疲劳失效模型及其微观机理

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爆炸与冲击 2024年第1期44卷 77-85页

作者：惠煜中徐浩嘉郝宏炜沈将华西北工业大学航空学院陕西西安710072 陕西省冲击动力学及工程应用重点实验室陕西西安710072

基于传统的分离式霍普金森拉杆系统,设计了应变控制的冲击疲劳寿命测试实验,研究了冲击疲劳加载下纯钛的微观演化机制及冲击疲劳对材料宏观力学行为的影响。通过对不同冲击疲劳试验阶段的试样开展准静态力学性能测试,借助扫描电子显微镜... 详细信息

基于传统的分离式霍普金森拉杆系统,设计了应变控制的冲击疲劳寿命测试实验,研究了冲击疲劳加载下纯钛的微观演化机制及冲击疲劳对材料宏观力学行为的影响。通过对不同冲击疲劳试验阶段的试样开展准静态力学性能测试,借助扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)技术表征试样在不同阶段的微观组织以及冲击疲劳失效后的断口形貌,研究纯钛在冲击疲劳失效过程中的循环硬化/软化规律及其微观演化机制。结果表明:通过改变子弹长度可以实现应变控制的冲击疲劳寿命测试;Manson-Coffin疲劳寿命模型可以较好地反映纯钛的冲击疲劳寿命与应变幅值之间的关系;纯钛在冲击疲劳失效过程中表现出循环硬化的现象,这主要是疲劳过程中孪生变形引起的细晶强化和塑性变形引起的应变硬化共同作用的结果,纯钛的冲击疲劳损伤主要表现为变形能力的损失。

关键词：冲击疲劳纯钛 Manson-Coffin模型微观组织

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旋流器内气泡聚并与破碎行为

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 209-216页

作者：杨蕊肖迎松朱宝锦柴煜炜杨贤呈赵盎东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

为了探究旋流器内气泡聚并与破碎行为的影响因素,采用高速摄像实验研究旋流器内的气液两相流。通过实验分析了气泡在旋流场中的聚并和破碎行为,考察不同工况条件对气泡聚并与破碎的影响,同时运用数值模拟进行验证。结果表明,入口速度提... 详细信息

为了探究旋流器内气泡聚并与破碎行为的影响因素,采用高速摄像实验研究旋流器内的气液两相流。通过实验分析了气泡在旋流场中的聚并和破碎行为,考察不同工况条件对气泡聚并与破碎的影响,同时运用数值模拟进行验证。结果表明,入口速度提升会导致气泡的破碎频率增加,生成子气泡也越多,但同时加剧了气泡的聚并性能,促使气泡聚并成气核朝着溢流口方向运移,因此入口速度提升对气泡直径变化的影响呈正向作用。气体体积分数提升会导致旋流器内气泡直径和气核长度增大,降低了流场的旋流强度,使更多气泡聚并成气核从底流口流出,故气体体积分数对气泡直径变化的影响呈反向作用。

关键词：气液两相流气泡聚并破碎气液旋流器

基于地貌分区的湖北省粮食生产格局与耕地资源匹配关系研究

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1748-1765页

作者：张俊峰丁建成翁煜炜张雄中南财经政法大学公共管理学院中南财经政法大学工商管理学院中南民族大学公共管理学院

【目的】研究不同地貌区粮食生产格局与区域耕地资源的匹配关系，为粮食生产布局和耕地资源保护提供决策依据。【方法】采用集中度、变异系数、重心模型、匹配度和LMDI模型等研究湖北省1990—2020年不同地貌区粮食生产格局变化与耕地资... 详细信息

【目的】研究不同地貌区粮食生产格局与区域耕地资源的匹配关系，为粮食生产布局和耕地资源保护提供决策依据。【方法】采用集中度、变异系数、重心模型、匹配度和LMDI模型等研究湖北省1990—2020年不同地貌区粮食生产格局变化与耕地资源的匹配关系。【结果】1990—2020年鄂西山地、鄂中岗地、鄂东丘陵、江汉平原粮食产量占湖北省粮食总产量的比重逐步调整为11.2%、30.6%、26.2%、32.0%。近30年湖北省各地貌区粮食作物生产集中度及变化趋势存在显著差异，粮食生产向鄂中岗地集中的趋势明显，以小麦和玉米为主，大豆生产则向江汉平原集中。湖北省粮食播种面积重心和粮食产量重心向西北方向移动了5.37和14.63 km，但鄂中岗地粮食生产重心向东北方向移动，江汉平原和鄂西山地则向西南移动。近30年来，鄂西山地、鄂中岗地、鄂东丘陵、江汉平原粮食生产与耕地资源重心的平均空间距离为6.20、3.35、10.57、6.82 km，变动一致性平均指数分别为0.49、0.44、0.40、0.27。湖北省粮食生产与耕地资源的基尼系数均大于0.5，且有增加趋势，鄂西山地和江汉平原不平衡指数为正，鄂中岗地与鄂东丘陵不平衡指数为负。近30年各地貌区粮食产量变化的耕地数量效应与结构效应为负，耕地集约效应和质量效应为正，其中耕地种植结构变化对鄂东丘陵粮食生产的减量作用达到309.70万t，而复种指数变化对鄂中岗地粮食生产的增量作用达到300.46万t。【结论】近30年湖北省各地貌区耕地质量效应和耕地结构效应的增量作用正在减弱，数量效应的减量作用在增强，湖北省面临优质耕地减少的种植风险和粮食种植结构调整带来的产量风险。湖北省粮食生产与耕地资源长期处于不匹配状态，且表现出明显的区域地理特征。粮食生产空间布局和种植结构调整应充分考虑不同地貌区自然地理和耕地资源禀赋特征，推动粮食生产与耕地利用协调发展。

关键词：粮食生产时空变化地貌分区耕地资源匹配性湖北省

索桁架结构施工误差评估的孪生仿真与模型试验

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 107-119页

作者：史国梁刘占省路德春黄春及炜煜王泽强北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结... 详细信息

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结构参数化模型和施工误差空间模型,并获取了影响因素与结构受力性能间的非线性映射关系。在所提施工误差评估方法的基础上进行了四个基本输入参数的参数化分析,得到了不同类型施工误差耦合作用下结构受力性能的变化规律。并以带刚性环的索桁架结构为例,开发了数字孪生仿真平台,进一步验证了评估方法的有效性。研究结果表明:基于数字孪生的数据映射关系可以有效获取施工误差下的受力性能;通过评估方法获取的试验模型力学性能与试验值高度吻合,验证了该方法的可行性;减小径向索尺寸和增加拉索成形态索力是降低施工误差影响的有效措施;为满足索力误差不超出±10%的要求,制定了施工误差的控制指标,在满足结构自身成形态应力的要求下,应控制最不利组合工况下长度误差在索长的1/350以内。

关键词：索桁架结构数字孪生施工误差受力性能智能评估

区块链增强的低空智联网可信协作架构及集群构建策略

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数据采集与处理 2024年第1期39卷 71-82页

作者：乐煜炜江锐江毅恒王家恒东南大学信息科学与工程学院南京211189 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

低空生态的繁荣不断推动智能网络服务由平面向低空三维立体方向转变,低空业务呈现出规模化、协同化和智能化等演进态势,对低空智联网跨域设备协作能力、任务处理效率、数据安全性及操作可信性等提出了较严苛要求。集群式多设备联合计算... 详细信息

低空生态的繁荣不断推动智能网络服务由平面向低空三维立体方向转变,低空业务呈现出规模化、协同化和智能化等演进态势,对低空智联网跨域设备协作能力、任务处理效率、数据安全性及操作可信性等提出了较严苛要求。集群式多设备联合计算协作可提升低空智联网中复杂化大规模任务的处理效率,然而现有模式仍存在跨域设备协作困难、安全可信性缺乏保障以及资源调度灵活性不足等问题。区块链具有数据及操作不可篡改、公开透明和集体维护等特性,尤为适合在多方参与的低空智联环境中建立高效协作信任。本文提出区块链增强的低空智联网可信协作架构,为低空多源异构智联设备提供链上跨域协作计算与状态同步渠道,并设计深度融合集群任务处理流程的多级共识协议,保障低空智联网协作集群式计算服务的安全性与可信性。针对低空智联网中协作集群链上同步状态的时效性开展分析,并据此提出一种基于排队模型的低空智联协作节点链上状态修正算法与高效集群构建策略,保障链上协作任务处理效率。仿真结果表明所提架构及方案可有效提升低空智联网中协作任务处理效率和资源利用率等性能。

关键词：区块链低空智联网共识协议排队模型信息年龄

考虑煤电CCUS规模化发展的电力转型路径优化

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洁净煤技术 2024年

作者：蔡斌秦恺承杨明煜薛禹胜裴飞李铖炜陈绎弛山东大学电气工程学院南瑞集团有限公司/国网电力科学研究院有限公司南京工程学院电力工程学院

碳捕集、利用与封存（Carbon capture， utilization and storage， CCUS）技术是煤电低碳化发展的重要途径之一，煤电CCUS的规模化发展是电力低碳转型的关键措施之一。本文基于计及煤电CCUS的电力转型技术-经济-排放仿真模型，在给定... 详细信息

碳捕集、利用与封存（Carbon capture， utilization and storage， CCUS）技术是煤电低碳化发展的重要途径之一，煤电CCUS的规模化发展是电力低碳转型的关键措施之一。本文基于计及煤电CCUS的电力转型技术-经济-排放仿真模型，在给定的参数条件下对不同的煤电发展路径进行仿真，评估了不同煤电CCUS发展规模下电力转型路径的电力、排放与经济类指标，以总经济代价最小为目标函数比选了最优煤电CCUS发展路径。结果表明：煤电CCUS与新能源的协同发展有潜力降低电力低碳转型的总经济代价；在电力转型优化中不应将某个年份后不再新建煤电作为约束条件，应在给定的参数条件下优化煤电CCUS发展路径并分析其对相关参数的敏感性，并强调应及时根据最新的参数条件更新路径优化结果。

关键词：煤电低碳化发展 CCUS规模化煤电与新能源协同技术-经济-排放仿真模型电力转型优化

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基于边缘信息增强的前列腺MR图像分割网络

中国图象图形学报 2024年第3期29卷 755-767页

作者：张蝶黄慧马燕黄丙仓陆炜平上海师范大学信息与机电工程学院上海201400 上海市浦东新区公利医院影像科上海200120

目的前列腺图像精确分割对评估患者健康和制定治疗方案至关重要。然而传统U-Net模型在前列腺MR(magnetic resonance)图像分割上存在过拟合、边缘信息丢失等问题。针对上述问题,提出一种改进的U-Net 2D分割模型,旨在增强边缘信息、降低... 详细信息

目的前列腺图像精确分割对评估患者健康和制定治疗方案至关重要。然而传统U-Net模型在前列腺MR(magnetic resonance)图像分割上存在过拟合、边缘信息丢失等问题。针对上述问题,提出一种改进的U-Net 2D分割模型,旨在增强边缘信息、降低噪声影响,进而提高前列腺分割效果。方法为缓解过拟合现象,新模型通过对标准U-Net架构进行修改,将普通卷积替换为深度可分离卷积,重新设计编码器和解码器结构,降低模型参数量;为保存分割结果中的边缘信息,新模型通过ECA(efficient channel attention)注意力机制对U-Net解码器特征进行优化,以放大并保存小尺度目标的信息,并提出边缘信息模块和边缘信息金字塔模块,恢复并增强边缘信息,以缓解频繁下采样带来的边缘信息衰退以及编码器和解码器特征之间的语义差距问题;利用空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)模块对特征进行重采样,扩大感受野,以消除特征噪声。结果在PROMISE12(prostate MR image segmentation 2012)数据集上验证模型的有效性,并与6种基于U-Net的图像分割方法进行对比,实验证明其分割结果在Dice系数(Dice coefficient,DC)、HD95(95%Hausdorff distance)、召回率(recall)、Jaccard系数和准确度(accuracy)等指标上均有提高,DC较U-Net提高了8.87%,HD95较U-Net++和Attention U-Net分别降低了12.04 mm和3.03 mm。结论提出一种基于边缘信息增强的前列腺MR图像分割网络(attention mechanism and marginal information fusion U-Net,AIM-U-Net),其生成的分割图像具有丰富的边缘信息和空间信息,其主观效果和客观评价指标均优于其他同类方法,为提高临床诊断的准确度提供帮助。

关键词：医学图像分割前列腺 MR图像 U-Net 边缘信息

仿真数据驱动的长期服役电梯导轨故障迁移诊断方法

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中国机械工程 2024年第1期35卷 125-135页

作者：肖刚顾海瑞董锦锦王琪冰陆佳炜中国计量大学机电工程学院杭州310018

现有的电梯导轨故障诊断研究存在水平振动分类数据稀缺,训练和测试数据集分布差异较大等问题。提出了一种仿真数据驱动的长期服役电梯导轨故障迁移诊断方法。首先构建电梯轿厢的水平动力学模型,将不同类型的导轨故障激励作为系统输入进... 详细信息

现有的电梯导轨故障诊断研究存在水平振动分类数据稀缺,训练和测试数据集分布差异较大等问题。提出了一种仿真数据驱动的长期服役电梯导轨故障迁移诊断方法。首先构建电梯轿厢的水平动力学模型,将不同类型的导轨故障激励作为系统输入进行仿真,获得丰富的轿厢水平异常振动数据;然后融合残差网络和卷积注意力机制来提取故障特征,采用子领域自适应方法实现无监督场景下源域与目标域条件分布的对齐;最后使用不同工况下的电梯水平振动数据作为目标域对所提方法进行验证。实验结果表明,所提方法在无监督跨域场景下具有较高的故障诊断精度,为解决长期服役电梯的故障数据稀缺问题提供了参考。

关键词：仿真数据驱动长期服役电梯水平振动子领域自适应故障诊断