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基于冲击Hugoniot关系的爆压性质和不确定度量化

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兵工学报 2024年第5期45卷 1673-1680页

作者：梁霄王瑞利山东科技大学数学与系统科学学院山东青岛266590 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置... 详细信息

精确评估炸药冲击Hugoniot参数的可信区间,有效量化冲击起爆、状态方程等唯象模型的不确定度,提高模型的鲁棒性和可靠性,会极大地降低爆压标定的成本。利用线性回归拟合方法得到冲击Hugoniot参数,采用参数估计法推导出Hugoniot参数的置信区间,使用国内试验数据确认方法的有效性。在合理假设的基础上,结合Chapman-Jouguet理论和冲击Hugoniot关系,导出爆压与装药厚度、冲击波走时、初始密度、Hugoniot斜率和0-压声速之间的函数关系式。分别用对数正态分布和Beta分布表征输入不确定度,通过Rosenblatt变换将输入不确定度转化成相互独立的标准正态分布,使用自适应基函数多项式混沌不确定度传播量化方法,给出了爆压的概率密度函数和置信区间。研究结果表明,爆压与样品厚度、爆轰走时、爆速具有拟单调性,在特殊前提下证实了前人的判断。应用于PBX9502炸药,发现给出的置信区间较宽,与试验专家的先验论断吻合。该研究发展了一套有效量化爆轰不确定度的传播量化方法,为发展可信、强预测能力爆轰模拟软件提供了技术支撑。

关键词：冲击Hugoniot关系不确定度量化爆压 Chapman-Jouguet理论自适应基函数多项式混沌拟单调性

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幂律流体顶盖驱动流中的颗粒运动

物理学报 2024年第14期73卷 145-154页

作者：杨晓峰刘姣单方柴振华施保昌华中科技大学数学与统计学院武汉430074 华中科技大学工程建模与科学计算湖北重点实验室武汉430074 华中科技大学数学与应用学科交叉创新研究院武汉430074 南昌大学数学与计算机学院南昌330031

采用扩散界面格子Boltzmann模型研究了圆形颗粒在幂律流体方腔流中的运动,重点分析了初始位置、幂律指数、颗粒大小对圆形颗粒在幂律流体顶盖驱动流中的运动的影响.数值结果表明不同初始位置的圆形颗粒最终均能稳定在极限环上运动.不同... 详细信息

采用扩散界面格子Boltzmann模型研究了圆形颗粒在幂律流体方腔流中的运动,重点分析了初始位置、幂律指数、颗粒大小对圆形颗粒在幂律流体顶盖驱动流中的运动的影响.数值结果表明不同初始位置的圆形颗粒最终均能稳定在极限环上运动.不同幂律指数的幂律流体对圆形颗粒运动的极限环有明显影响,对于剪切增稠流体,颗粒的运动速度明显增大,极限环半径明显缩小;对于剪切稀化流体,左下角和右下角的次级涡收缩,极限环向方腔的右下角移动.圆形颗粒较小时,颗粒的运动速度较快,运动半径较大,运动轨迹更接近流体的流线;圆形颗粒较大时,受到边界的限制,极限环半径较小,运动速度较慢.此外,还讨论了颗粒对顶盖驱动流主涡涡心位置的影响,颗粒会将主涡涡心推向远离颗粒的方向.

关键词：格子Boltzmann 方法圆形颗粒幂律流体顶盖驱动流

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TTLD-YOLOv7:非结构化环境下茶树病害的检测算法

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茶叶科学 2024年第3期44卷 453-468页

作者：俞淑燕杜晓晨冯海林李颜娥浙江农林大学数学与计算机科学学院浙江杭州311300

茶树病害对茶树种植业和相关行业的影响极为严重。在动态而复杂的茶园环境中检测疾病的传统方法效率低下,检测效果不尽人意。本研究提出一种基于YOLOv7-tiny的模型,增强了茶树病害的细微检测能力。通过整合CoordConv和ECA信道关注机制,... 详细信息

茶树病害对茶树种植业和相关行业的影响极为严重。在动态而复杂的茶园环境中检测疾病的传统方法效率低下,检测效果不尽人意。本研究提出一种基于YOLOv7-tiny的模型,增强了茶树病害的细微检测能力。通过整合CoordConv和ECA信道关注机制,本模型在卷积特征图中实现了更高的空间识别能力,并降低了背景噪声对特征识别的影响。进一步的改进包括采用归一化瓦瑟斯坦距离度量和去耦头,以提高对小病斑的检测能力。使用K-means算法根据茶树病斑的特殊性生成了新的锚框,提高了模型的精确性和通用性。对比分析表明,该模型优于现有模型FasterR-CNN、 SSD、 YOLOv5s、 YOLO-Tea、 YOLOv7-tiny和YOLOv7,平均精确度提高5.39个百分点,达到了93%。改进后的模型可应用于茶树病害监测。

关键词：茶树病害 YOLOv7-tiny 自然环境目标检测

基于非降阶法的模糊惯性神经网络的固定时间同步

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控制理论与应用 2024年

作者：陈腾戴厚平龙常青吉首大学数学与统计学院浙江大学控制科学与工程学院

截止目前,关于惯性神经网络的固定时间同步分析大都采用变量代换将其进行降阶处理,这种降阶法虽然有效,但增加了系统维数,消除了惯性项对系统的影响.因此,基于非降阶的方法,本文研究了一类时滞模糊惯性神经网络的固定时间同步控制问题.... 详细信息

截止目前,关于惯性神经网络的固定时间同步分析大都采用变量代换将其进行降阶处理,这种降阶法虽然有效,但增加了系统维数,消除了惯性项对系统的影响.因此,基于非降阶的方法,本文研究了一类时滞模糊惯性神经网络的固定时间同步控制问题.在Filippov解的定义和有限时间稳定的理论框架下,通过设计非线性反馈控制器,获得了确保该类神经网络在固定时间内实现同步的一些同步准则.此外,通过应用一些不等式技巧,估算出了同步时间的上界,可为其应用于实际工程中提供可靠性保证.最后,通过数值算例验证了本文所得结果的可靠性,并将其应用于图像加解密.

关键词：不连续激活函数模糊惯性神经网络固定时间同步非降阶法

锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁寿命预测及敏感性分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 260-267页

作者：金伟良余一凡柏玉良浙江大学结构工程研究所杭州310058

为了探究锈蚀和疲劳作用后钢筋混凝土梁的长期性能,基于试验建立了钢筋混凝土梁含初始损伤的长期性能计算模型.基于该模型建立了锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁的极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟研究了梁长期性能的时变可靠度并进行了寿... 详细信息

为了探究锈蚀和疲劳作用后钢筋混凝土梁的长期性能,基于试验建立了钢筋混凝土梁含初始损伤的长期性能计算模型.基于该模型建立了锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁的极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟研究了梁长期性能的时变可靠度并进行了寿命预测,分析了设计参数和初始损伤对梁使用寿命的影响,研究了试验梁满足100 a使用寿命的临界服役条件.结果表明,锈蚀和疲劳作用会严重削弱钢筋混凝土梁的长期性能,仅含4%锈蚀率和15%疲劳损伤梁的长期性能难以满足服役要求.增加梁的截面高度和钢筋截面面积可以有效地提高梁的长期性能,增大梁的截面宽度只能改善初始损伤小的梁的长期性能.

关键词：损伤钢筋混凝土梁刚度计算模型寿命预测敏感性分析

鲁棒控制视角下的自适应分数阶优化算法（英文）

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控制理论与应用 2024年

作者：刘佳旭陈嵩蔡声泽许超褚健浙江大学数学科学学院浙江大学控制科学与工程学院宁波工业与互联网研究院

当目标函数是强凸函数时，一般的分数阶梯度下降法不能保证函数收敛到最小值点，而可能发散或只能收敛到一个包含最小值点的区域内.为解决这一问题，本文提出两种新的优化算法：自适应分数阶梯度下降法(AFOGD)和自适应分数阶加速梯度下... 详细信息

当目标函数是强凸函数时，一般的分数阶梯度下降法不能保证函数收敛到最小值点，而可能发散或只能收敛到一个包含最小值点的区域内.为解决这一问题，本文提出两种新的优化算法：自适应分数阶梯度下降法(AFOGD)和自适应分数阶加速梯度下降法(AFOAGD).受到鲁棒控制理论中二次约束和李雅普诺夫稳定性理论的启发，文章通过建立线性矩阵不等式来分析AFOGD和AFOAGD两种算法的收敛性，并且给出当目标函数是L-光滑且m-强凸时，两种算法都可以达到R线性收敛的证明.仿真结果表明，本文所设计的两种算法可以保证强凸目标函数收敛到最小值并且收敛速率也有显著提高，支撑本文的理论发现.

关键词：梯度下降法自适应算法鲁棒控制分数阶微积分加速算法机器学习

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基于符号数值计算的代数曲线区间插值

中国科学：数学 2024年第5期54卷 699-730页

作者： Lydia Dehbi 杨争峰彭超徐姚晨曾振柄华东师范大学软件工程学院上海200062 上海大学数学系上海200444

本文研究的代数曲线区间插值问题,是针对预先给定平面上的若干矩形小邻域,构造经过它们的次数最低的代数曲线、项数最少的代数曲线以及系数是整数的代数曲线.本文将上述问题转化为优化问题,给出基于符号数值计算和Lagrange乘子法的求解... 详细信息

本文研究的代数曲线区间插值问题,是针对预先给定平面上的若干矩形小邻域,构造经过它们的次数最低的代数曲线、项数最少的代数曲线以及系数是整数的代数曲线.本文将上述问题转化为优化问题,给出基于符号数值计算和Lagrange乘子法的求解方法,应用这一方法解决了几个具体的有趣问题,包括基于太阳系行星、小行星和矮行星的轨道数据重新发现Kepler第三定律.

关键词：代数曲线数学机械化符号数值计算稀疏插值

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分段线性的不可分流弧集多面体研究

运筹学学报(中英文) 2024年

作者：黄诗语陈亮寇彩霞北京邮电大学理学院中国科学院数学与系统科学研究院计算数学与科学工程计算研究所

分段线性函数在运输、通信和生产规划等领域都有着重要的应用。本文聚焦于目标函数是分段线性函数的不可分多商品流问题。通过引入额外的0-1变量,该问题可建模为混合整数线性规划问题。我们以分段线性不可分流弧集多面体作为子结构提出... 详细信息

分段线性函数在运输、通信和生产规划等领域都有着重要的应用。本文聚焦于目标函数是分段线性函数的不可分多商品流问题。通过引入额外的0-1变量,该问题可建模为混合整数线性规划问题。我们以分段线性不可分流弧集多面体作为子结构提出两类有效不等式,并进一步给出了这些不等式定义多面体刻面的充要条件。数值实验通过对不可分多商品流问题产生割平面,说明了这些有效不等式作为割平面对求解不可分多商品流问题的有效性。

关键词：割平面混合整数规划网络设计分段线性优化

等几何连续介质弹性模型的带厚度布料仿真方法

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中国图象图形学报 2024年第1期29卷 243-255页

作者：任靖雯戴俊飞蔺宏伟浙江大学数学科学学院杭州310058 浙江大学计算机辅助设计与图形学全国重点实验室杭州310058

目的布料仿真是计算机动画领域的一个研究热点和难点,基于粒子系统的模型快速高效却难以准确描述布料真实的物理特性,这些物理属性可以由连续介质的弹性模型利用有限元方法来实现,但所需网格单元较多,求解复杂且耗时。现有方法通常将布... 详细信息

目的布料仿真是计算机动画领域的一个研究热点和难点,基于粒子系统的模型快速高效却难以准确描述布料真实的物理特性,这些物理属性可以由连续介质的弹性模型利用有限元方法来实现,但所需网格单元较多,求解复杂且耗时。现有方法通常将布料建模为曲面和壳模型,对较厚布料的仿真能力较弱。针对这些常用模型在几何建模、物理真实性和仿真速度上难以兼顾的问题,提出了一种带厚度的布料仿真模型,能够更真实地表达不同厚度布料的形变行为,并利用等几何分析方法进行基于物理的快速动态仿真模拟。方法将有厚度的布料建模为三变量B样条体表示的薄板模型,利用等几何—伽辽金方法,推导出在给定边界条件下三维连续介质线弹性力学方程的弱形式,将B样条体的控制网格作为计算网格进行仿真分析,最后在隐式动力系统框架下对线性方程组直接求解。结果对本文布料模型进行了多方面的讨论和分析。首先,与几种主流的离散模型下的模拟效果进行了光滑度的对比,本文方法的NURBS(nonuniform rational B-splines)建模有着明显的光滑性优势;并在不同自由度下比较了与经典有限元连续介质模型的计算时间,结果表明模拟结果的平方根误差(root mean squared error,RMSE)小于0.04时,本文方法至多能减少90.23%的自由度和99.43%的计算时间;与同厚度面料的连续介质壳模型相比,计算时间减少约30%。其次,对于经典场景如悬布、旗帜和接触问题,实现了逼真快速的动态模拟效果。此外,还展示和讨论了控制网格的密度、基函数的阶数和物理参数等的选择对模拟效果的影响,验证了通过适当的几何参数和物理参数,使用更高分辨率的控制网格或更高阶的基函数将会促进更多的模拟细节效果。结论本文提出的等几何方法模拟的厚布料模型是同时满足仿真效果和速度基本要求的有效方法,并且样条基能保持布料的光滑度,实现了更高的动态模拟效率。

关键词：等几何分析(IGA) 有限元方法(FEM) 弹性力学物理仿真布料仿真