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应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化建模方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 1036-1049页

作者：曹伟潘文珺刘斌路平江开勇华侨大学福建省特种能场制造重点实验室/厦门市数字化视觉测量重点实验室福建厦门361021

为了提高多孔零件的设计自由度、内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,提出一种应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化设计方法。将零件有限元分析结果分解为应力标量场和应力方向场,通过加权随机采样算法将应力标量场映射... 详细信息

为了提高多孔零件的设计自由度、内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,提出一种应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化设计方法。将零件有限元分析结果分解为应力标量场和应力方向场,通过加权随机采样算法将应力标量场映射为零件设计域内的维诺站点分布,实现零件内部力学性能的梯度分布;将应力方向场映射为二维黎曼流形,提出一种基于胞元择优方向生长策略的各向异性维诺图生成算法,生成胞元沿黎曼流形分布的各向异性维诺图。在此基础上,通过偏置算法、调和距离场和拉伸算法生成光滑的梯度各向异性维诺多孔零件。最后,采用有限元分析、三点弯曲实验等方法将所设计的多孔零件和其他多孔零件进行比较分析。实验结果表明,所提出的梯度各向异性维诺多孔零件建模方法能有效提升零件内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,降低材料消耗,实现轻量化设计。

关键词：轻量化设计多孔结构各向异性梯度维诺图

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赣江上游章水流域水沙变化及其归因分析

生态学杂志 2024年第3期43卷 861-868页

作者：张婷刘士余盛菲李俊余敏琪江西农业大学国土资源与环境学院江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分... 详细信息

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分析了降水变化和人类活动对水沙变化的贡献率及人类活动的水沙效应对年降水量响应的临界值。结果表明:降水量和径流量均呈非显著下降趋势(P>0.05),输沙量呈极显著下降趋势(P<0.001);降水量和径流量的突变年份均为2003年,输沙量的突变年份为1998年;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为10.7%和89.3%,对输沙减少的贡献率分别为3.5%和96.5%;人类活动的减水、减沙效应对年降水量响应的临界值分别为1170 mm和858 mm。研究成果可为流域生态建设、水土资源优化管理提供科学依据。

关键词：章水流域降水变化人类活动水沙变化临界值

基于模板CAD模型的任意位姿注塑件抛光轨迹生成与重用方法研究

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表面技术 2024年第3期53卷 65-74页

作者：陈乾宝吴雷林俊义江开勇黄常标华侨大学厦门市数字化视觉测量重点实验室福建厦门361021 华侨大学福建省特种能场制造重点实验室福建厦门361021

目的提高注塑零件机器人抛光轨迹的生成效率和柔性。方法以注塑件毛边抛光为对象,首先根据已知的模板CAD模型信息建立局部坐标系,并提取抛光特征线及抛光区域,通过等距截面法计算生成一系列加工轨迹点。为了提高抛光轨迹的生成效率,提... 详细信息

目的提高注塑零件机器人抛光轨迹的生成效率和柔性。方法以注塑件毛边抛光为对象,首先根据已知的模板CAD模型信息建立局部坐标系,并提取抛光特征线及抛光区域,通过等距截面法计算生成一系列加工轨迹点。为了提高抛光轨迹的生成效率,提出根据模型特征直接计算同类产品加工轨迹的方法,实现相似模型产品抛光轨迹的重用。然后,利用多线结构光技术快速测量当前位姿下的零件三维信息,通过三维点云匹配方法计算出任意当前位姿下的零件模型与模板CAD模型之间的转换关系。最后,结合手眼标定结果,计算出任意位姿零件的机器人抛光轨迹。结果以注塑件毛边抛光为例,进行模拟仿真和实验验证,结果表明,文中提出的方法只需单次测量即可计算出待加工零件的抛光轨迹,避免了在线完整物体的重构,使得物体测量和轨迹计算效率得到显著提高。此外,通过点云匹配与手眼标定方法,可完成任意位姿零件抛光轨迹的计算。结论文中提出的方法能够实现基于CAD模型的机器人抛光轨迹高效生成和重用,通过轨迹转换可实现任意位姿的轨迹计算,提高了机器人抛光轨迹生成的效率和柔性。

关键词：机器人抛光轨迹轨迹生成轨迹重用任意位姿坐标转换

黄河下游典型湿地土壤养分及其生态化学计量特征

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环境科学 2024年第3期45卷 1674-1683页

作者：王传盈王凯月王浩然张梦迪周云凯河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南省地球系统观测与模拟重点实验室开封475004

土壤中碳氮磷钾是植物生长发育所需的必要养分元素,其含量和生态化学计量比能够反映土壤质量与养分限制状况.选取黄河下游河南段的花园口黄河浮桥湿地为研究对象,运用方差分析、冗余分析和线性回归拟合等研究方法,分析黄河下游典型湿地... 详细信息

土壤中碳氮磷钾是植物生长发育所需的必要养分元素,其含量和生态化学计量比能够反映土壤质量与养分限制状况.选取黄河下游河南段的花园口黄河浮桥湿地为研究对象,运用方差分析、冗余分析和线性回归拟合等研究方法,分析黄河下游典型湿地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)及其生态化学计量特征,明确土壤养分的限制性元素,揭示影响湿地土壤养分及其生态化学计量比的关键理化因子.结果表明,湿地土壤ω(SOC)、ω(TN)、ω(TP)、ω(TK)、ω(AN)、ω(AP)和ω(AK)的均值分别为:5.46 g·kg^(-1)、0.60 g·kg^(-1)、0.28 g·kg^(-1)、17.06 g·kg^(-1)、13.75mg·kg^(-1)、6.54 mg·kg^(-1)和158.56 mg·kg^(-1),其空间分布呈现出从河岸向滩地波动增加的变化趋势,高植被盖度区普遍高于低植被盖度区,且土壤SOC、TN、TP和TK之间具有较强的相关性;土壤C/P、C/K、N/P和N/K呈现出和土壤养分一致的变化趋势,而C/N则相反;土壤SOC、TN、AN、N/P和N/K变异系数超过50.00%,其空间差异性较强;湿地土壤C/N均值为11.882,接近中国土壤均值,而C/P和N/P的均值分别为49.119和4.516,两者均低于中国土壤平均水平,并且土壤N/P远小于14,研究区土壤受N限制;土壤黏粒占比和电导率共同解释了土壤养分变异与其生态化学计量比变异的61.4%和43.9%,是影响花园口黄河浮桥湿地土壤养分和生态化学计量比的主要理化因子.研究结果有助于加深对黄河下游湿地土壤养分及其影响因素的认知,为黄河下游湿地生态修复与管理提供重要科学依据.

关键词：土壤养分生态化学计量比黄河下游湿地限制性元素土壤理化性质

基于幂级数系数分向传递的递归型电-气-热多能流算法

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电网技术 2024年

作者：陈飞雄王海龙邵振国吴鸿斌张河陈冰数字能源福建省高校重点实验室(福州大学)

多能流计算是综合能源系统（integrated energy system，IES）分析和优化的基础。在各能源网络运营主体交互信息有限的背景下，为提升多能流计算的收敛性和计算效率，提出一种基于幂级数系数分向传递的递归型电-气-热多能流算法。首先... 详细信息

多能流计算是综合能源系统（integrated energy system，IES）分析和优化的基础。在各能源网络运营主体交互信息有限的背景下，为提升多能流计算的收敛性和计算效率，提出一种基于幂级数系数分向传递的递归型电-气-热多能流算法。首先，分别建立电、气、热能源系统的全纯嵌入能流模型；其次，分析全纯嵌入法在多能流计算中的递归求解原理，将幂级数系数的传递划分为横向传递与纵向传递两类，建立可分向传递求解的电-气-热全纯嵌入多能流模型；接着，推导各全纯嵌入状态量的幂级数系数递归关系，通过幂级数系数的分向传递，递归求取状态量的幂级数系数，实现电-气-热多能流求解；最后，算例结果表明，所提方法能够以少量的交互信息实现多能流计算，能有效提高多能流计算的收敛性和计算效率。

关键词：综合能源系统多能流计算全纯嵌入分向传递递归计算

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一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法

中国电机工程学报 2024年

作者：陈飞雄吴鸿斌邵振国颜熙颖陈冰数字能源福建省高校重点实验室(福州大学)

针对现有仿射潮流方法在复杂系统中存在的保守性过大的问题，提出一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法。该法定义一种含高阶噪声元的仿射拓展形式，并将其应用至仿射潮流建模中，建立基于高阶噪声元系数递归求解的仿射潮流模型，克服大... 详细信息

针对现有仿射潮流方法在复杂系统中存在的保守性过大的问题，提出一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法。该法定义一种含高阶噪声元的仿射拓展形式，并将其应用至仿射潮流建模中，建立基于高阶噪声元系数递归求解的仿射潮流模型，克服大量非线性噪声元近似处理带来的区间误差过度扩张。该法递归求解至原始噪声元的二阶项系数，并将高阶项计算转化为功率误差噪声元系数的求取与计算，在避免计算冗余问题的同时，保证仿射潮流解的完备性。同时，提出一种高阶仿射与区间的转换方法，利用复仿射多边形辅助噪声元取值，实现含高阶噪声元的仿射-区间转换。通过多个测试系统的仿真计算，验证了所提方法具有更优的收敛性和更低的保守性。

关键词：不确定性仿射潮流保守性递归求解

基于时域嵌入的电-气互联系统仿射动态能流算法

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中国电机工程学报 2024年

作者：陈飞雄张河邵振国吴鸿斌胡昆熹数字能源福建省高校重点实验室(福州大学)

电-气互联系统是提高能源利用效率、实现能源清洁化利用的重要载体。在不确定性愈发复杂交错、影响日益增强的背景下，如何量化分析电-气动态传输过程中的不确定性传递成为亟待解决的问题。为此，提出基于时域嵌入的电-气互联系统仿射... 详细信息

电-气互联系统是提高能源利用效率、实现能源清洁化利用的重要载体。在不确定性愈发复杂交错、影响日益增强的背景下，如何量化分析电-气动态传输过程中的不确定性传递成为亟待解决的问题。为此，提出基于时域嵌入的电-气互联系统仿射动态能流算法，揭示不确定因素对电-气互联系统动态过程的影响机理。首先，基于仿射算术表征不确定因素，构建电-气互联系统仿射动态能流模型。在此基础上，通过时域嵌入重构仿射微分方程组，将仿射微分方程组求解问题转换为能流状态量泰勒幂级数系数递归计算问题，进而递归求解得到仿射能流关于时间的显式表达式。接着，为提升计算效率并降低保守性，提出基于噪声元动态校正的多时段计算方法，获取连续时域的仿射动态能流分布。仿真结果验证了所提算法能够从时间维度量化分析源荷不确定性的传递影响，具有精度高、保守度低与计算效率高等优势。

关键词：电-气互联系统动态能流计算仿射算术全纯嵌入法

基于HRU的抚河上游地表径流对土地利用变化响应特征

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水文 2024年

作者：黄嘉伟黄宏胜张浩填卢鑫江西农业大学国土资源与环境学院江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室

为定量分析抚河上游地表径流对土地利用变化响应特征，以2005—2019年实测径流数据、气象数据和土地利用数据为基础构建SWAT模型，在HRU（水文响应单元）尺度分析地表径流对土地利用变化的响应规律。研究表明：（1）SWAT模型在抚河上游... 详细信息

为定量分析抚河上游地表径流对土地利用变化响应特征，以2005—2019年实测径流数据、气象数据和土地利用数据为基础构建SWAT模型，在HRU（水文响应单元）尺度分析地表径流对土地利用变化的响应规律。研究表明：（1）SWAT模型在抚河上游有较好的适用性；（2）2005—2019年抚河上游土地利用主要类型为林地和耕地，而建设用地扩张速度最快；（3）抚河上游土地日益细碎化，主要是林地和建设用地的面状扩张造成耕地破碎导致HRU数量增加；（4）抚河上游流域月地表径流系数与降雨量呈正相关，全年呈现先增加后下降趋势，由于耕地面积的减少和建设用地的扩张，抚河上游地表径流呈增加趋势；（5）2005—2019年4期土地利用现状下，不同土地利用类型的地表径流大小次序为建设用地>耕地>林地。

关键词：抚河上游 HRU 地表径流土地利用变化 SWAT模型

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电-气互联系统仿射能流交替递归计算方法

电网技术 2024年第7期48卷 2842-2851,I0061-I0064页

作者：陈飞雄吴鸿斌邵振国郑翔昊王海龙胡昆熹数字能源福建省高校重点实验室(福州大学) 福建省福州市350108

在源荷不确定性日益显著的背景下,不确定性能流计算对电-气互联系统能源优化调度具有重要意义。针对天然气网络仿射能流算法面临的仿射数矩阵求逆运算复杂、难以适用环网等问题,该文提出一种天然气网络全纯嵌入仿射能流方法。在此基础上... 详细信息

在源荷不确定性日益显著的背景下,不确定性能流计算对电-气互联系统能源优化调度具有重要意义。针对天然气网络仿射能流算法面临的仿射数矩阵求逆运算复杂、难以适用环网等问题,该文提出一种天然气网络全纯嵌入仿射能流方法。在此基础上,根据耦合设备处的能量流动对电、气子系统能流方程进行重构,构建全纯嵌入的电-气仿射多能流模型。为降低多能流计算的初值依赖性、提升多能流计算效率,提出一种仿射能流交替递归计算方法,将电网空载状态的状态量初值作为多能流计算起始点,基于各仿射型状态量的幂级数系数递推关系,以交替进行的方式逐阶递归计算电网、气网和耦合设备的仿射型状态量幂级数系数,求解电-气互联系统的能流分布区间。仿真结果验证了所提方法在算法保守性、收敛性和计算效率等方面的优势。

关键词：电-气互联系统仿射能流交替递归全纯嵌入法