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考虑疫苗接种和失效的疟疾传播动力学建模与分析

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应用数学学报 2024年第1期47卷 1-11页

作者：郭松柏薛玉玲何敏崔景安北京建筑大学理学院北京102616

针对疟疾疫苗在疟疾传播方面的实际问题,构建了一个具有疫苗接种和失效的疟疾传播动力学模型,并计算了该模型的控制再生数Rc.给出了该模型的无疟疾平衡点和疟疾平衡点关于R。的存在性条件.利用Lyapunov函数法结合广义的Lyapunov-LaSall... 详细信息

针对疟疾疫苗在疟疾传播方面的实际问题,构建了一个具有疫苗接种和失效的疟疾传播动力学模型,并计算了该模型的控制再生数Rc.给出了该模型的无疟疾平衡点和疟疾平衡点关于R。的存在性条件.利用Lyapunov函数法结合广义的Lyapunov-LaSalle定理,建立了无疟疾平衡点和疟疾平衡点关于Rc的全局渐近稳定的充分必要条件.

关键词：疟疾动力学模型控制再生数全局稳定性

具有媒体播报效应的埃博拉传染病模型的动力学分析

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华中师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期58卷 298-303页

作者：李佳慧王晓静郭松柏梁宇郭德玉北京建筑大学理学院北京102616

该文依据埃博拉的传播机制,构建一类具有媒体播报效应及有限医疗资源环境下的SIRDM传染病模型,计算模型的控制再生数,证明了无病平衡点的存在性、全局稳定性以及地方病平衡点的存在唯一性.然后对控制再生数进行敏感性分析,最后进行数值... 详细信息

该文依据埃博拉的传播机制,构建一类具有媒体播报效应及有限医疗资源环境下的SIRDM传染病模型,计算模型的控制再生数,证明了无病平衡点的存在性、全局稳定性以及地方病平衡点的存在唯一性.然后对控制再生数进行敏感性分析,最后进行数值模拟以探究医疗资源及媒体播报对于疾病的影响,结果表明适量增加医疗资源和媒体播报量会降低疾病的暴发规模,从而能有效地防控疫情.

关键词：埃博拉(Ebola) 控制再生数稳定性敏感性分析数值模拟

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风荷载对车桥耦合振动及行车舒适性影响

公路交通科技 2024年第4期41卷 51-64页

作者：王少钦马仕杰郭明浩林婧姝乔宏北京建筑大学理学院北京100044 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044

为保证大跨度桥梁结构的安全性及桥上运行车辆的稳定性和舒适性,建立了风-车-桥耦合分析模型对系统的振动响应进行研究。通过三角级数法模拟了不同等级下的桥面不平整度,以探究车辆振动激励源的影响规律。采用快速谱分析法生成了桥梁不... 详细信息

为保证大跨度桥梁结构的安全性及桥上运行车辆的稳定性和舒适性,建立了风-车-桥耦合分析模型对系统的振动响应进行研究。通过三角级数法模拟了不同等级下的桥面不平整度,以探究车辆振动激励源的影响规律。采用快速谱分析法生成了桥梁不同节点处的横向和竖向脉动风速时程。建立了双轴四轮13自由度的汽车模型。以跨度为(180+216+180)m公铁两用的九江长江大桥为工程背景,建立桥梁有限元模型计算其自振频率及振型。采用模态综合法推导了风-车-桥系统动力平衡微分方程,采用Newmark-β积分对具有时变特性的动力平衡微分方程进行求解,并编写相应计算程序,研究不同工况下车辆及桥梁的振动响应。并根据ISO2631—1997标准计算车体的计权加速度均方根,对行车舒适性进行评价。针对不同风速、不同桥面等级、不同行驶速度等条件下,车辆匀速行驶通过桥梁时车辆的动力响应和行车舒适性进行评价,并计算了风及车辆对桥梁的动力加载作用。结果表明:车辆的动力响应会随着风速的增大、桥面状况的变差和车辆行驶速度的增加而增大,行车舒适性也相应变差;风速的增大会使桥梁的竖向位移减小,而竖向加速度和横向振动响应会显著增大。大跨度桥梁对风及车辆的动力加载均比较敏感,在桥梁的设计和运营阶段均应给予足够的重视。

关键词：桥梁工程行车舒适性数值模拟耦合振动风荷载

考虑人员跨片区疏散的固定避难空间仿真及优化

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安全与环境学报 2024年第2期24卷 675-684页

作者：刘晓然李德豪张略淼甄纪亮北京建筑大学理学院北京102616 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044

为优化震后城市中心城区中长期避难效率和资源分布,考虑城市片区边界处人员无序疏散对避难需求产生的影响,以某城市中心城区作为研究对象,基于片区空间特征分析,建立跨片区固定避难疏散风险评价模型。选取跨片区疏散高风险片区,结合固... 详细信息

为优化震后城市中心城区中长期避难效率和资源分布,考虑城市片区边界处人员无序疏散对避难需求产生的影响,以某城市中心城区作为研究对象,基于片区空间特征分析,建立跨片区固定避难疏散风险评价模型。选取跨片区疏散高风险片区,结合固定避难场所的吸引度模型,通过Anylogic仿真模型进行多情景对比分析。结果显示,由于城市片区间的避难空间与人员分布不均衡,片区边界处人员的跨片区疏散会导致片区内避难场所容量不足或避难空间浪费严重。针对疏散过程中存在人流对冲等现象而导致疏散效率降低的问题,可通过对疏散空间及疏散路径的优化来缩短疏散总时长。研究结果可为城市整体固定避难场所科学合理规划提供参考。

关键词：公共安全跨片区疏散吸引力模型固定避难 Anylogic 路径优化

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p53活性四聚体全原子分子动力学分析

物理学报 2024年第4期73卷 300-313页

作者：周晗耿轶钊晏世伟北京师范大学物理学系北京100875 河北工业大学理学院天津300131 北京师范大学文理学院珠海519085

p53是一种肿瘤抑制蛋白,对阻碍癌症发展、维持遗传完整性起着至关重要的作用.在细胞核内,4个p53分子通过高度协同的方式、通过DNA结合域与DNA结合,形成稳定的四聚体活性结构,并转录激活或抑制其靶向基因.然而,大多数肿瘤细胞中存在大量... 详细信息

p53是一种肿瘤抑制蛋白,对阻碍癌症发展、维持遗传完整性起着至关重要的作用.在细胞核内,4个p53分子通过高度协同的方式、通过DNA结合域与DNA结合,形成稳定的四聚体活性结构,并转录激活或抑制其靶向基因.然而,大多数肿瘤细胞中存在大量p53的突变,其中绝大部分突变发生在p53的DNA结合域,而p53的DNA结合域又是p53形成四聚体活性结构、调控下游靶基因转录的重要区域.本文通过全原子分子动力学模拟,研究了野生型p53四聚体内分子间的相互作用机制.结果表明,位于DNA两侧的对称二聚体是一个稳定的二聚体,在与DNA结合前后都能维持稳定的结构.位于DNA同侧的两个单体依靠两个接触面提供的蛋白-蛋白相互作用和DNA的骨架作用使四聚体活性结构保持稳定,这些相互作用为四聚体的形成机制提供了重要支撑.该工作厘清了p53四聚体在动力学过程中的内部相互作用机制和关键残基,揭示了四聚化过程中各个相互作用界面的关键位点,对于理解p53的抑癌机制、探索有效治癌策略、发展治癌药物具有重要意义.

关键词： p53核心四聚体 p53核心结构域蛋白-蛋白相互作用分子动力学模拟

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求解约束优化问题的改进蛇优化算法

计算机工程与应用 2024年第10期60卷 76-87页

作者：梁昔明史兰艳龙文北京建筑大学理学院北京102616 贵州财经大学数学与统计学院贵阳550025

结合外点罚函数法与改进蛇优化算法求解约束优化问题,得到一种新的求解约束优化问题的算法WDFSO。算法WDFSO首先通过外点罚函数法将约束优化问题转化为一系列界约束优化问题,然后运用基于变异质心的对立学习策略与种群分类策略改进的蛇... 详细信息

结合外点罚函数法与改进蛇优化算法求解约束优化问题,得到一种新的求解约束优化问题的算法WDFSO。算法WDFSO首先通过外点罚函数法将约束优化问题转化为一系列界约束优化问题,然后运用基于变异质心的对立学习策略与种群分类策略改进的蛇优化算法对所得界约束优化问题进行求解,进而获得所求约束优化问题的解。为验证算法WDFSO的有效性,选取CEC2006中19个标准约束优化问题进行数值实验,并使用Wilcoxon秩和检验来证明算法的显著性。实验结果表明,与对比算法相比,算法WDFSO求解约束优化问题具有更高的收敛精度和更好的稳定性。最后应用算法WDFSO求解两个工程约束优化问题,结果表明算法WDFSO求解性能更好。

关键词：约束优化问题外点罚函数法蛇优化算法对立学习种群分类策略数值实验

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基于有限差分-谱方法的分数阶Burgers流体的非稳态驻点流动

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计算力学学报 2024年第3期41卷 458-466页

作者：白羽王欣张艳刘春燕北京建筑大学理学院北京102616 建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室北京102616

研究了分数阶Burgers流体通过拉伸平板的非稳态驻点流动问题。将分数阶导数引入Burgers流体模型可以更好地模拟流动过程,但也增加了模型的复杂性和求解难度。首次运用有限差分-谱方法求解分数阶Burgers流体模型,离散格式构造简单有效。... 详细信息

研究了分数阶Burgers流体通过拉伸平板的非稳态驻点流动问题。将分数阶导数引入Burgers流体模型可以更好地模拟流动过程,但也增加了模型的复杂性和求解难度。首次运用有限差分-谱方法求解分数阶Burgers流体模型,离散格式构造简单有效。采用谱方法对控制方程中的空间项进行离散,利用有限差分方法分别结合L-1和L-2算法离散控制方程中的时间项,给出了两种离散格式,并且通过构造数值算例证明了离散格式的收敛性。结果表明,在靠近平板处,速度随着分数阶导数的增加而减小,而无穷远处的流体速度呈现出相反的趋势,体现了分数阶导数的记忆特性。此外,雷诺数越小,流体的粘度越大,导致流体速度越大。由于松弛时间参数的松弛特性,靠近平板处松弛时间参数对速度分布有抑制作用,远离平板处松弛时间促进流体流动。

关键词：非稳态驻点流分数阶Burgers流体 L-2算法有限差分-谱方法

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石墨烯对镁基复合材料抗压性能影响的分子动力学研究

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固体力学学报 2024年

作者：华军邢小茹谢云龙赵冬西安建筑科技大学理学院力学系

镁(Mg)作为轻质金属材料，因其塑性不足及高温下力学性能下降等缺点限制了其应用。石墨烯(Gr)因其比表面积大、强度高等优点可以作为一种理想增强材料与金属镁复合，从而提升材料的力学性能。本文采用分子动力学(MD)方法对石墨烯/镁(Gr/... 详细信息

镁(Mg)作为轻质金属材料，因其塑性不足及高温下力学性能下降等缺点限制了其应用。石墨烯(Gr)因其比表面积大、强度高等优点可以作为一种理想增强材料与金属镁复合，从而提升材料的力学性能。本文采用分子动力学(MD)方法对石墨烯/镁(Gr/Mg)复合材料在不同压缩条件下的力学性能进行研究。结果表明，单晶Mg在不同晶向下压缩表现出强烈的各向异性特征。引入Gr使得Mg基体中难以启动的滑移系因晶粒细化作用而被激活，应力得到释放，孪生变形机制难以开启。位错和孪生等缺陷在Gr界面附近形核增殖，载荷有效传递至Gr，提升了复合材料塑性阶段的平均流动应力。此外，Mg基体对Gr的约束限制了Gr的褶皱和弯曲，使材料韧性增强，Gr/Mg复合材料沿Z轴[ 0 0 0 1 ]晶向压缩的应变达0.35时，Gr仍未断裂。Gr/Mg复合材料中位错运动到Gr表面无法继续贯穿，抑制了Mg基体的破坏。压缩荷载作用下，Gr/Mg复合材料中位错线的增加有助于抵抗压缩塑性变形。Gr/Mg复合材料的屈服应力、屈服应变及塑性变形阶段的平均流动应力随着Gr层数增加而增大，且Gr处于分离状态时，Gr/Mg复合材料的屈服应变更大。在10K～600K温度范围内，Gr/Mg复合材料的弹性模量和屈服应力随着温度升高而降低。而应变率对Gr/Mg复合材料的弹性模量和塑性变形阶段的平均流动应力影响不明显，但增大应变率可以提高复合材料的屈服应力和屈服应变。

关键词：石墨烯镁基复合材料压缩力学性能分子动力学位错

考虑弱势群体疏散行为特征的高层住院楼疏散仿真及优化

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科学技术与工程 2024年第2期24卷 715-722页

作者：刘晓然丰慧曾德民张略淼北京建筑大学理学院北京102616 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044

为有效提高高层住院楼内人员安全疏散效率,选取某综合医院高层住院楼为研究对象,重点考虑高层住院楼内弱势群体疏散行为特征,结合视域分析法对住院楼内部空间进行适弱化分析,应用AnyLogic软件对建筑内部人员开展多情景疏散仿真。结果表... 详细信息

为有效提高高层住院楼内人员安全疏散效率,选取某综合医院高层住院楼为研究对象,重点考虑高层住院楼内弱势群体疏散行为特征,结合视域分析法对住院楼内部空间进行适弱化分析,应用AnyLogic软件对建筑内部人员开展多情景疏散仿真。结果表明,进行紧急疏散时,建筑内的空间布局会诱使疏散压力集中在建筑内某一区域;依据住院楼内人员的生理和行为特征进行分类,将不同类别人员组合并进行分梯疏散,最优方案下整体疏散效率提高了15.95%。可见考虑弱势群体的疏散行为特征,对人员进行合理的分组分梯疏散能有效提高高层住院楼整体疏散效率。

关键词：高层住院楼空间句法弱势群体疏散行为 Anylogic 分组分梯