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多变量时滞阻尼累加灰色模型及其应用

控制与决策 2024年第8期39卷 2703-2710页

作者：罗党李良帅华北水利水电大学数学与统计学院郑州450046 华北水利水电大学水利学院郑州450046

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量... 详细信息

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量灰色预测模型的兼容性;讨论模型的参数估计方式及求解方法,给出模型的参数优化方法及具体的建模步骤;将该模型应用于我国高新技术企业产值及河南省粮食产量预测问题中,并与传统多变量灰色预测模型进行比较.结果表明:所提模型的模拟精度和预测精度均显著优于传统多变量灰色预测模型,新模型能够较好地识别多变量行为系统数据中包含的时滞性、重要性及时间序列的趋势因素.实例分析的结果验证了所提模型的合理性、适用性和有效性.

关键词：时滞效应灰色预测系统新旧信息阻尼累加生成算子粮食产量预测

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 73-89页

作者：曹克磊付乔峰赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

关键词：波纹钢-混凝土板复合结构毁伤演化特征水下抗爆机理损伤等级预测

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冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土柱轴压性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第10期56卷 35-45页

作者：李艳春韩爱红牛宏祥谢艳芬华北水利水电大学土木与交通学院

为抑制冷弯型钢柱的屈曲变形及提高其承载力，对冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱的受力性能采用试验、数值仿真和理论相结合的方法进行系统性研究。对构件的荷载-轴向位移曲线、试验过程及破坏特征进行分析。比较不同形式构件的破坏... 详细信息

为抑制冷弯型钢柱的屈曲变形及提高其承载力，对冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱的受力性能采用试验、数值仿真和理论相结合的方法进行系统性研究。对构件的荷载-轴向位移曲线、试验过程及破坏特征进行分析。比较不同形式构件的破坏模式及承载力结果，探讨不同因素对构件轴压性能的影响。结果表明：组合柱极限承载力相比拼合柱提高了1.4倍；板件宽厚比为60～100时，类地聚物泡沫混凝土利用率较高；泡沫混凝土密度每提高一个等级，组合柱的极限荷载约增加1.5%;从用钢量的角度考虑，设置对称单肋对组合柱极限承载力的提高更明显。在试验和数值仿真的基础上，依据现有相关规范中的计算方法对组合柱极限承载力进行了计算，发现JGJ 138—2016《组合结构设计规范》[1]给出的计算方法可粗略估计组合柱极限承载力。最后，提出适用于组合柱轴压承载力的计算方法，并验证该公式的准确性。

关键词：冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱破坏形态极限承载力

基于声发射检测CSG材料损伤演变及裂纹识别

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建筑材料学报 2024年第6期27卷 565-572页

作者：黄虎刘赵涵邱庆明曹克磊郭利霞华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合... 详细信息

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合、新生裂纹扩展、裂纹聚结和峰后破坏4个阶段;声发射事件的三维定位直观反映了裂纹萌生、扩展直至贯通的动态演化过程;通过裂纹类型识别,加载前期试件以剪切裂纹为主,后期拉伸裂纹占比增加,在临近破坏前,高水胶比时剪切裂纹与拉伸裂纹比约为2∶1,低水胶比时约为1∶1.

关键词：胶凝砂砾石材料声发射时空演化高斯混合模型裂纹类型

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泵站正向进水结构流场特性多目标优化研究

水利学报 2024年第2期55卷 167-178页

作者：徐存东胡小萌王荣荣王鑫田俊姣浙江水利水电学院浙江杭州310018 华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 河南大学土木建筑学院河南开封475004

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)... 详细信息

为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为:扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_(s)=1.38 m、后壁距T=0.57 m;OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。

关键词：正向进水结构流场特性 PSO-BPNN算法 MIGA算法多目标优化数值模拟

不同有机肥对生菜生育期土壤剖面DOM分布的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2683-2691页

作者：潘红卫陈惠茹史利利雷宏军王逸飞孔海康杨光华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、... 详细信息

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、羊粪、牛粪和沼渣)对土壤剖面DOM分布规律的影响。结果显示:有机肥还田主要影响土壤DOM的相对含量及组分构成。施加不同来源有机肥后,土壤中DOM相对含量始终大于对照(CK)处理,其中0~10cm土层DOM相对含量影响最大,平均增加14.67g·kg-1。不同类型有机肥对增加剖面DOM有一定差异,其中鸡粪有机肥对剖面DOM增加影响最大,增加了21.42%。有机肥的施加主要提高了类酪氨酸组分(C4)的相对含量,对10~20cm土层C4相对含量的影响最大,平均增加4.12%,其中羊粪和沼渣有机肥影响最大,分别增加了7.80%、7.89%。2D-COS分析显示,不同来源有机肥施用对溶解性微生物代谢产物、类蛋白质组分(295nm、315nm)影响最大,CK、鸡粪有机肥处理主要影响的是溶解性微生物代谢产物组分,其他处理最先响应的是类蛋白质组分;不同来源有机肥施用下,腐殖化指数HIX和Fn(330)、Fn(280)均随土层深度的增加而减小,但HIX和Fn(330)、Fn(280)的变化随有机肥种类不同而有所差异,其中牛粪有机肥对HIX和Fn(330)影响最大,羊粪有机肥对Fn(280)影响最大。生物指数BIX和新鲜度指数β∶α随着土层深度增加而增加,其中沼渣的影响最显著,但荧光指数FI并无显著变化。

关键词：不同来源有机肥 DOM 土壤剖面分布三维荧光光谱平行因子分析二维相关光谱

基于低场核磁共振技术PVC-P土工膜细观渗透机理研究

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 880-889页

作者：张宪雷尹春杰马仲阳谷晓雨华北水利水电大学水利学院河南郑州450045

PVC-P土工膜的防渗性能是膜防渗结构乃至工程安全运行的关键。为避免传统上用渗透系数表征其渗透性能的弊端,运用多组渗透压力下土工膜垂直渗透试验数据和基于低场核磁共振技术获取的孔隙度,构建了渗透流量-孔隙度数学模型,结合孔隙和... 详细信息

PVC-P土工膜的防渗性能是膜防渗结构乃至工程安全运行的关键。为避免传统上用渗透系数表征其渗透性能的弊端,运用多组渗透压力下土工膜垂直渗透试验数据和基于低场核磁共振技术获取的孔隙度,构建了渗透流量-孔隙度数学模型,结合孔隙和孔径动态分布探讨了用孔隙度评价其垂直渗透性能的适用性。结果表明:以1H原子为探针的低场核磁共振技术能够准确量测膜内孔隙和孔径分布;依据T2特征谱弛豫时间划分的微孔隙、中孔隙和大孔隙的占比以及孔隙范围内孔径的萎缩或发育是孔隙度变化的根本原因;孔隙度与渗透流量关联性较强,利用量测的饱和PVC-P土工膜孔隙度和构建的模型能够准确预测渗透流量。研究成果表明基于低场核磁共振技术测得的孔隙度可用于PVC-P土工膜防渗性能评价。

关键词： PVC-P土工膜渗透流量孔隙度低场核磁共振技术 T2特征谱

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湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 133-144页

作者：郝思佳王文川马强李昌志刘昌军华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心北京100038

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Mode... 详细信息

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明:采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.

关键词：山洪灾害致灾机理产流组分变化水文模拟洪水分析

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基于面板数据的灰色点集关联分析模型

控制与决策 2024年第8期39卷 2801-2809页

作者：翟艳丽罗格格华北水利水电大学数学与统计学院郑州450046

针对面板数据样本行为矩阵间的关联性分析,从接近性视角提出基于面板数据的灰色点集关联分析模型.首先,将样本行为矩阵的二元指标子矩阵投射为空间中的点集,利用对应点的高度差建立对应点集的绝对离差矩阵,依据此矩阵中数据的平均值和... 详细信息

针对面板数据样本行为矩阵间的关联性分析,从接近性视角提出基于面板数据的灰色点集关联分析模型.首先,将样本行为矩阵的二元指标子矩阵投射为空间中的点集,利用对应点的高度差建立对应点集的绝对离差矩阵,依据此矩阵中数据的平均值和标准差分别建立对应点集的绝对离差平均值关联系数和绝对离差标准差关联系数,基于此,构建灰色点集关联分析模型;然后,讨论模型的规范性、接近性、正定性、对称性等性质,对比分析发现,模型不仅不受指标排序的影响,且能够感知样本行为矩阵间数据差距的变化并有效反映其接近性;最后,利用灰色点集关联分析模型对豫中4个城市的空气质量进行定量评价,并基于此进行豫中4个城市的关联聚类,将豫中划分为3类污染区域,以期为豫中大气污染联防联控的区域划分提供理论支持.

关键词：面板数据接近性关联度点集绝对离差平均值标准差

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