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高斯涡旋光束在斜程大气湍流中的轨道角动量特性

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光电子．激光 2024年第1期35卷 84-90页

作者：郝鹏琪尹晓金李晋红杨旭东太原科技大学应用科学学院山西太原030024

本文基于广义惠更斯-菲涅尔原理和大气湍流理论模型,推导了高斯涡旋光束在non-Kolmogorov大气湍流中斜程传输的螺旋谱解析表达式和光强表达式,并数值模拟了涡旋光束传输后螺旋谱和光强的分布规律,分析了各光束参数和大气湍流对螺旋谱弥... 详细信息

本文基于广义惠更斯-菲涅尔原理和大气湍流理论模型,推导了高斯涡旋光束在non-Kolmogorov大气湍流中斜程传输的螺旋谱解析表达式和光强表达式,并数值模拟了涡旋光束传输后螺旋谱和光强的分布规律,分析了各光束参数和大气湍流对螺旋谱弥散的影响。研究结果表明:随着传输距离增大,螺旋谱弥散越强烈,在增大到一定距离时,各螺旋谱分量逐渐趋于均匀分布,光强逐渐呈高斯分布。增大光束的初始拓扑荷数和波长可有效减小传输后螺旋谱的弥散程度;当天顶角逐渐增大到π/2时,传输方式为水平传输,螺旋谱弥散程度显著增大;近地面折射率结构常数越大、湍流内尺度越小,螺旋谱弥散越严重,而湍流外尺度对螺旋谱的影响程度很小。

关键词：高斯涡旋光束大气湍流斜程传输螺旋谱光强分布

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红外与可见光图像交互自注意力融合方法

光子学报 2024年第6期53卷 214-225页

作者：杨帆王志社孙婧余朝发太原科技大学应用科学学院太原030024 陆军工程大学军械士官学校武汉430075

针对现有红外与可见光图像融合方法仅仅依靠局部或全局特征表示,缺乏跨模态特征交互而造成融合性能低的问题,提出一种交互自注意力融合方法,利用Transformer对卷积神经网络提取的局部特征进行全局依赖关系建模,达到结合局部与全局关系... 详细信息

针对现有红外与可见光图像融合方法仅仅依靠局部或全局特征表示,缺乏跨模态特征交互而造成融合性能低的问题,提出一种交互自注意力融合方法,利用Transformer对卷积神经网络提取的局部特征进行全局依赖关系建模,达到结合局部与全局关系的目的,提高特征表征能力。同时,构建了跨模态注意力交互模型,允许不同空间和独立通道之间以交互方式进行特征传递,以实现特征局部到全局的映射,从而增强两类图像的补充特性。在TNO、M3FD和Roadscene数据集上进行主客观实验,结果表明,与其他7种先进的融合方法相比,该方法在融合性能、模型泛化和计算效率方面都具有明显的优势,验证了方法的有效性和优越性。

关键词：图像融合自注意力机制特征交互深度学习多模态图像

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粘弹形状记忆合金系统的随机响应分析

山西大学学报(自然科学版) 2024年

作者：郭蓉李俊林刘健康太原科技大学应用科学学院

本文研究了窄带噪声激励下粘弹形状记忆合金（SMA）弹簧振子系统的动力学响应。根据SMA多项式本构关系，引入粘弹性介质描述弹簧阻尼，建立了随机SMA动力学方程。采用Lindstedt-Poincaré和多尺度相结合方法，得到系统的幅频响应和稳态... 详细信息

本文研究了窄带噪声激励下粘弹形状记忆合金（SMA）弹簧振子系统的动力学响应。根据SMA多项式本构关系，引入粘弹性介质描述弹簧阻尼，建立了随机SMA动力学方程。采用Lindstedt-Poincaré和多尺度相结合方法，得到系统的幅频响应和稳态矩方程，并探讨了幅频响应与稳态矩随粘弹参数、噪声强度等变化的规律。研究结果表明，粘弹项能够影响系统的非线性刚度和结构阻尼；噪声强度和粘弹参数都能够诱导系统发生随机跃迁现象。这些都为粘弹SMA复合结构的稳定性提供了理论参考。

关键词：窄带噪声形状记忆合金多尺度法随机跃迁

改进的无单元Galerkin方法求解三维各向异性热传导问题

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山西大学学报(自然科学版) 2024年

作者：贺文娜梁冬琼程珩太原科技大学应用科学学院

在科学和工程问题中，计算三维各向异性材料内部温度分布的数值解具有重要意义。本文采用改进的无单元Galerkin方法对该问题进行求解。引入该问题的基本控制方程，运用罚函数法施加Dirichlet边界条件，推导原三维问题的等价泛函，进而... 详细信息

在科学和工程问题中，计算三维各向异性材料内部温度分布的数值解具有重要意义。本文采用改进的无单元Galerkin方法对该问题进行求解。引入该问题的基本控制方程，运用罚函数法施加Dirichlet边界条件，推导原三维问题的等价泛函，进而推导其相应的积分弱形式。采用改进的移动最小二乘法建立逼近函数，可以推导原三维问题的最终求解方程。算例的数值结果表明IEFG方法在求解此类问题时具有收敛性，将得到的数值解与无单元Galerkin方法的数值解和解析解进行对比，验证了本文方法分析各向异性热传导问题的有效性和高效性。

关键词：无网格方法罚函数法数值解改进的移动最小二乘法

随机限制回归模型的自适应最小绝对收缩和选择算子方法

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山西大学学报(自然科学版) 2024年

作者：靳琴琴彭伟廖天自孙宝太原科技大学应用科学学院

随机限制最小绝对收缩和选择算子（M-Lasso）方法可以在变量选择的同时使用随机的先验信息，但是该方法基于的最小绝对收缩和选择算子（Lasso）对每一个系数的惩罚是等权重的，这可能会导致某些重要的信息被过度压缩。为此，本文提出随... 详细信息

随机限制最小绝对收缩和选择算子（M-Lasso）方法可以在变量选择的同时使用随机的先验信息，但是该方法基于的最小绝对收缩和选择算子（Lasso）对每一个系数的惩罚是等权重的，这可能会导致某些重要的信息被过度压缩。为此，本文提出随机限制自适应Lasso(Ma-Lasso)方法。该方法赋予系数不同的权重，并且在变量选择的同时使用了随机先验信息，可提高估计的精度。通过数值实验结果分析发现，该方法在稀疏模型上表现出比其他方法更小的均方误差，并且在发现率、真实发现率以及真实模型选择次数比例方面也具有一定的优势。最后，通过将该方法应用于贵州茅台各季度财报数据和股票价格数据中，发现该方法所构建的模型的BIC值相较于M-Lasso方法下降了约5%，进一步验证了它的优越性。

关键词：稀疏模型变量选择均方误差随机先验信息

基于自适应噪声完全集合经验模态分解与BiLSTM-Transformer的锂离子电池剩余使用寿命预测

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 167-177页

作者：刘斌吉春霖曹丽君武欣雅段云凤太原科技大学应用科学学院山西太原030024 太原科技大学计算机科学与技术学院山西太原030024 太原科技大学经济与管理学院山西太原030024

锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)是使用者十分关心的问题,其涉及电池的更换时间和安全。针对锂离子电池的电容量非线性变化趋势,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解与双向长短期记忆网络-Transformer的... 详细信息

锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)是使用者十分关心的问题,其涉及电池的更换时间和安全。针对锂离子电池的电容量非线性变化趋势,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解与双向长短期记忆网络-Transformer的锂离子电池剩余使用寿命预测方法。首先,利用自适应噪声完全集合经验模态分解方法对锂离子电池电容量数据进行分解。其次,使用串联的双向长短期记忆神经网络和Transformer网络对分解后得到的残差序列和本征模态分量序列进行建模预测。最后,将预测的若干本征模态分量序列和残差序列进行求和,并对求和之后的最终预测数据与原始数据进行RUL预测。采用NASA公开的电池数据集对所提方法进行验证,结果表明,所提方法的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差和绝对误差控制分别控制在0.0173、0.0231、1.2084%和3个循环周期以内,能够有效地提高锂离子电池RUL的预测精度。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命预测 Transformer网络双向长短期记忆网络完全集合经验模态分解

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基于分数阶黏弹性缓冲系统的代理模型可视化研究

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中国工程机械学报 2024年第3期22卷 287-292页

作者：孙宝姜旭磊郭娜张丽静太原科技大学应用科学学院山西太原030024

分数阶黏弹性缓冲系统模型可以准确描述黏弹性材料的力学性质,被广泛应用于工程车辆的减振控制中。但由于模型本身的复杂度使得在求解及优化过程中消耗大量的时间和计算成本,而代理模型很好地解决这一问题。通过引入图形用户界面(GUI)技... 详细信息

分数阶黏弹性缓冲系统模型可以准确描述黏弹性材料的力学性质,被广泛应用于工程车辆的减振控制中。但由于模型本身的复杂度使得在求解及优化过程中消耗大量的时间和计算成本,而代理模型很好地解决这一问题。通过引入图形用户界面(GUI)技术,开发出一种用户友好的复杂分数阶代理模型可视化实验系统,该系统主要包含实验设计模块、代理模型模块和误差分析模块3大模块。使用时根据需求选择不同的分数阶及代理模型,输入变量取值范围信息,即可得到代理模型拟合效果图以及误差,然后对比分析不同代理模型的误差结果,选择拟合效果最好的代理模型。以Maxwell分数阶模型为例,在同等变量选择范围下分析4种代理模型获得的代理效果。结果表明:当施加外力在0~100 N,系统固有频率在0~100 Hz的条件下,决定系数为0.989 7,均方根误差为0.146的混合自适应代理模型为拟合效果最好的代理模型。此系统的开发为代理模型在分数阶黏弹性缓冲系统的计算及优化研究中提供一定的应用价值,解决了复杂分数阶求解计算成本大的问题。

关键词：分数阶代理模型可视化图形用户界面(GUI) 实验系统

热循环条件下BGA叠层焊点可靠性研究及参数优化

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电子元件与材料 2024年第7期43卷 892-898页

作者：朱淼杨雪霞孙艳玺王则邢学刚太原科技大学应用科学学院山西太原030024

构建叠层焊点最优结构参数,提高BGA叠层焊点热循环条件下的可靠性具有重要的意义。建立有限元模型,分析叠层焊点在热循环条件下应力应变,运用田口正交法和曲面响应法,将焊点的高度、直径、间距、阵列作为实验设计的变量,关键焊点最大等... 详细信息

构建叠层焊点最优结构参数,提高BGA叠层焊点热循环条件下的可靠性具有重要的意义。建立有限元模型,分析叠层焊点在热循环条件下应力应变,运用田口正交法和曲面响应法,将焊点的高度、直径、间距、阵列作为实验设计的变量,关键焊点最大等效塑性应变作为优化目标。结果表明:焊点阵列对优化目标的影响权重最大,优化后的BGA叠层焊点结构参数如下,田口正交法:单层焊点高度为0.38 mm,焊点间距为0.55 mm,焊点直径为0.44 mm,焊点阵列为8×8;曲面响应法:单层焊点高度为0.387 mm,焊点间距为0.573 mm,焊点直径为0.446 mm,焊点阵列为8×8。对优化前后的寿命进行预测,优化后的叠层焊点寿命约是优化前的3.75倍。

关键词：有限元法实验设计热循环 BGA叠层焊点参数优化

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塔楼群玻璃幕墙碎粒飞行轨迹预测方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 162-170页

作者：郑德乾张香港唐意赵明伟河南工业大学土木工程学院郑州450001 中国建筑科学研究院有限公司北京100013 太原科技大学应用科学学院太原030024

结合某塔楼群玻璃幕墙的风灾实例,进行了塔楼群玻璃幕墙碎粒飞掷物的运动轨迹预测,研究了4种不同风场条件对幕墙碎粒飞行轨迹的影响。首先,在对大涡模拟方法及参数设置的有效性验证的基础上,通过紊流边界层风场内塔楼群的非定常绕流大... 详细信息

结合某塔楼群玻璃幕墙的风灾实例,进行了塔楼群玻璃幕墙碎粒飞掷物的运动轨迹预测,研究了4种不同风场条件对幕墙碎粒飞行轨迹的影响。首先,在对大涡模拟方法及参数设置的有效性验证的基础上,通过紊流边界层风场内塔楼群的非定常绕流大涡模拟,获取了建筑周围的三维非定常绕流场。然后,采用五阶龙格库塔法,求解粒状飞掷物的三维刚体运动方程,通过均匀流场下飞掷物轨迹计算方法与文献试验结果的对比,验证了本文方法的有效性。最后,对比分析了不同流场条件对颗粒的飞行轨迹及飞行速度的影响。结果表明,本文飞掷物运动轨迹计算方法结合大涡模拟获取的流场能够对飞掷物飞行轨迹进行有效预测;对同一位置释放的颗粒,与理想均匀流场相比,三维自由来流场中颗粒的飞行速度和飞行距离相对较低;三维自由来流场忽略湍流成分时,会使颗粒的飞行速度进一步降低,而飞行距离增大;对于塔楼群三维非定常绕流场,与理想均匀流和三维自由来流场的飞掷物轨迹预测的结果相差较大,且飞掷物的飞行轨迹受绕流场中不同初始位置的影响较大,并可能显著影响最终的评估结果。因此,飞掷物的飞行轨迹应充分考虑建筑群周围的三维非定常绕流场和初始破坏位置的影响。

关键词：塔楼群玻璃幕墙颗粒飞掷物飞行轨迹大涡模拟

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