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认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法研究

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传感技术学报 2024年第2期37卷 332-338页

作者：周淦淼陈平华广东交通职业技术学院智慧交通学院广东广州510650 广东工业大学计算机学院广东广州510006

物联网数据传输过程中,中继传感节点能量不足或者能量消耗过多将导致部分节点失效,降低物联网的使用寿命。为解决这一问题,提出认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法。根据中继节点结构特征、有向加权图,建立数据传输功耗的数学模型... 详细信息

物联网数据传输过程中,中继传感节点能量不足或者能量消耗过多将导致部分节点失效,降低物联网的使用寿命。为解决这一问题,提出认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法。根据中继节点结构特征、有向加权图,建立数据传输功耗的数学模型;以最小功耗布置为目的,制定数据流向、通信容量、数据最大传输次数的约束条件,阻止中继节点逆向传输,使节点满足通信容量范围的同时,避免出现逐条传输数据的事件;引入贪婪算法布置中继传感节点,实现中继传感节点最小功耗布置。仿真结果表明,所提方法的中继传感节点布置最大功耗为17.58 J;在传感节点分布密度为370个/m^(3)时,中继节点布置数量为126个;在11.9 s内即可完成150个中继节点的布置。

关键词：传感节点中继节点节点布置认知物联网最小功率数据流向

人工智能赋能老年教育模式变革的表征、动因与路径

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教育与职业 2024年第13期1061卷 70-76页

作者：曾光佟景泉黎新华广东交通职业技术学院广东广州510630 广东交通职业技术学院轨道交通学院广东广州510630

面向智能时代老年教育高质量发展需求,要从教学模式革新、教学资源优化、教学环境升级、教学互动增强、教师角色转变等维度,分析人工智能赋能老年教育模式变革的表征,明晰“变革什么”;从人口老龄化、数智化转型、教育公平性、个性化诉... 详细信息

面向智能时代老年教育高质量发展需求,要从教学模式革新、教学资源优化、教学环境升级、教学互动增强、教师角色转变等维度,分析人工智能赋能老年教育模式变革的表征,明晰“变革什么”;从人口老龄化、数智化转型、教育公平性、个性化诉求等维度,探索人工智能赋能老年教育模式变革的动因,揭示“何以变革”。据此,构思人工智能赋能老年教育模式变革的5种典型样态,并从贯彻赋能思维、对标赋能场景、融合智能技术、搭建智能平台、创设智能助手等维度,提出人工智能赋能老年教育模式变革的实施举措,回答“如何变革”。

关键词：人工智能老年教育情感支持智能化学习系统

横风下不同编组长度城际动车组气动载荷规律分析

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1567-1578页

作者：黄尊地彭程陈传仰许振国周镇斌伊严严常宁五邑大学轨道交通学院广东江门529020

横风是城际动车组运行时产生晃动和不稳定现象的重要原因。为提高城际动车组在横风条件下的运行安全性和稳定性,并找到动车组最优的编组配置,开展城际动车组在横风环境下的气动载荷研究。基于三维、非定常、不可压的DES湍流模型,采用新... 详细信息

横风是城际动车组运行时产生晃动和不稳定现象的重要原因。为提高城际动车组在横风条件下的运行安全性和稳定性,并找到动车组最优的编组配置,开展城际动车组在横风环境下的气动载荷研究。基于三维、非定常、不可压的DES湍流模型,采用新型城际动车组研究有/无横风环境不同编组长度对列车气动特性的影响,分析城际动车组在高架运行时各节车厢周围流场变化情况,探究城际动车组气动载荷变化规律。研究结果表明:当无横风时,头车和尾车的阻力系数大于中间车,且随着车速的增加头车和尾车的阻力系数基本不变;尾车的升力系数大于头车和中间车,且随着车速的增加头车和尾车的升力系数基本不变。当有横风时,头车的阻力系数反向增大,尾车的阻力系数正向增大,头尾车阻力系数随速度的增大而减小,中间车基本不变;头车升力系数小于尾车和中间车,编组越长,中间车升力系数波动减缓,且随速度的增大而减小。对于侧向力系数,横风使头车侧向力系数最大,中间车次之,尾车最小。编组越长,中间车侧向力系数波动越小;对于倾覆力矩系数,横风使头车倾覆力矩反向最大,中间车次之,尾车最小,随速度的增大而减小。此外,不同编组的城际列车在运行中存在着不同的气动特性,长编组列车在相同条件下具有更好的稳定性和舒适性,且城际动车组车头各种载荷变化波动最大,需要重点关注。研究可为优化列车设计、提高运行安全性和稳定性提供科学依据。在城际动车组设计和编组时,应当优先选择较长编组,以确保列车运行安全和稳定。

关键词：横风不同编组城际动车组气动特性数值仿真

钢-混组合结构群钉连接件的连杆效应试验研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 254-261页

作者：余晓琳吴毓陈宇轩罗宇蕃贾布裕华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

钢—混组合结构连接件中栓钉式群钉连接件存在单钉承载力折减及群钉中栓钉的剪力分布不均匀的情况,本文提出一种带连杆的群钉连接件,旨在通过在栓钉之间设置连杆使群钉中栓钉之间的剪力分布更加均匀,并提高构件的整体承载能力。利用推... 详细信息

钢—混组合结构连接件中栓钉式群钉连接件存在单钉承载力折减及群钉中栓钉的剪力分布不均匀的情况,本文提出一种带连杆的群钉连接件,旨在通过在栓钉之间设置连杆使群钉中栓钉之间的剪力分布更加均匀,并提高构件的整体承载能力。利用推出试验结合有限元模拟,揭示了带连杆群钉连接件的作用机理,并通过参数分析给出群钉构件合理的连杆布置位置以及尺寸。研究结果表明:在构件达到极限承载力时,合理的设置连杆能够减少83.76%的栓钉底部剪力分布的不均匀程度,对构件承载能力的提升能达到8.56%。本文研究可为带连杆群钉连接件的结构优化提供一定的理论基础,推动新型连接件的发展。

关键词：组合结构带连杆的群钉连接件推出试验承载力非线性有限元分析参数分析剪力分布结构优化

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微纳挠曲电结构力电耦合响应的数值模拟方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 147-156页

作者：黄怀纬黄海博华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单... 详细信息

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率,其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型,无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单元(UEL)子程序进行二次开发,将挠曲电效应内化到计算模型。首先,结合配点混合有限元法(CMFEM),推导了挠曲电结构的力电耦合方程,并在Abaqus中开发了挠曲电单元,提供了挠曲电结构响应分析的数值模拟技术。与传统的混合有限元法(MFEM)相比,该方法的优点是易于建模,降低了计算自由度,提高了计算效率,节省了运算成本,并且挠度与电场强度指标都比其他方法更接近解析解。然后,通过上述数值模拟方法,建立了挠曲电结构响应分析数值模型,开展了矩形梁及弧形梁在不同边界条件下的力电耦合响应计算与分析。分析结果展示了梁的几何参数影响结构应变梯度|η113|的作用机制,表明在使用同一材料设计挠曲电梁时,可通过控制变形梯度来控制输出电压的大小。研究表明,改变梁的弯曲程度,可有效提高梁输出的开路电压,减小梁的挠度。相同程度弯曲下,弧形悬臂梁向下弯曲的开路电压大于弧形悬臂梁向上弯曲的开路电压。当向上弯曲弧形梁的圆心角为38°,左边缘为滑动支座,右边缘为铰链支座时,开路电压最大,可达214.07 mV,比悬臂矩形梁增加5倍。此外,相同模型若仅考虑压电效应,开路电压将下降89.3%。

关键词：挠曲电效应弧形梁二次开发有限元仿真

基于数值模拟的高速公路S型曲线积水规律分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 56-64页

作者：吴文亮曾威凯李智王晓飞华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

S型曲线由于特殊的线型几何特征形成了易积水的路面区域,对于积水规律的掌握有利于在设计和建造阶段提前预防和处理积水路段的危害。该文基于计算流体力学软件Fluent,结合计算流体力学分析中基于欧拉-拉格朗日方法的欧拉液膜模型EWF(Eul... 详细信息

S型曲线由于特殊的线型几何特征形成了易积水的路面区域,对于积水规律的掌握有利于在设计和建造阶段提前预防和处理积水路段的危害。该文基于计算流体力学软件Fluent,结合计算流体力学分析中基于欧拉-拉格朗日方法的欧拉液膜模型EWF(Eulerian Wall Film),针对精细化处理的典型S型曲线双向多车道道路模型进行模拟计算。模拟包含了几何特征与降雨量等不同变量因素,得出了积水的水膜厚度以及流速分布规律。模拟结果表明:在降雨阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为积水路段,横坡坡度1%~2%路段为易积水路段,横坡坡度大于2%的路段积水情况受到降雨强度影响;在排水阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为排水困难路段,横坡坡度1%~2%路段为排水不畅路段,横坡坡度大于2%的路段排水顺畅,在排水时间结束时,路面在不同的几何条件和降雨条件下均能将积水排除至水膜厚度小于2 cm,横坡的大小与渐变影响了积水的横向分布与纵向分布,横向呈现中间高两边低、横断面上标高大的位置水膜厚度小和标高小的位置水膜厚度大的水膜厚度分布规律,总体呈现S型的分布规律;水膜流速在积水阶段呈现纵向上中间低两边高、水膜厚度大则水膜流速大的水膜厚度分布规律,在排水阶段则为纵向上中间高两边低的水膜流速分布规律。道路宽度影响了降雨落到路面的积水总量,进而对积水水膜厚度产生了影响;超高缓和率则主要使得积水路段、易积水路段增长,从而影响了积水分布的范围。

关键词：计算流体力学 S型曲线路面积水积水规律

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基于偏移注意力机制和多特征融合的点云分类

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 100-109页

作者：田晟宋霖赵凯龙华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

三维点云由于受到雾、雨和雪等自然天气条件的影响较小而受到了广泛的关注,在交通、能源和医疗等多个领域得到了广泛的应用,其中点云分类旨在划分三维点云数据的类别,为不同领域决策者提供信息,实现解决方案的制订,对自动驾驶、故障诊... 详细信息

三维点云由于受到雾、雨和雪等自然天气条件的影响较小而受到了广泛的关注,在交通、能源和医疗等多个领域得到了广泛的应用,其中点云分类旨在划分三维点云数据的类别,为不同领域决策者提供信息,实现解决方案的制订,对自动驾驶、故障诊断和医学影像分析等具有重要意义。点云分类的应用前景广阔,但目前仍面临着诸多挑战。由于点云的无序性、稀疏性和有限性等特点,传统的图像处理和计算机视觉方法难以直接应用于点云数据分析,直接利用卷积神经网络不能有效提取点云特征,部分模型的特征提取不够充分,局部和全局的信息未能有效的利用,可能丢失重要特征信息。针对上述问题,提出一种实现点云的局部和全局特征相结合的多特征融合模块,并结合偏移注意力机制嵌入多特征融合模块实现较深层次点云特征的提取,同时引入残差结构充分利用浅层提取的特征,防止网络过深导致浅层特征丢失。在ModelNet40和ScanObjectNN分类数据集上进行训练和测试,并对实验进行了消融研究和部分数据可视化。实验结果发现该模型在ModelNet40上的分类总体准确率为93.6%,与PointNet、LDGCNN和PCT等模型相比,分类总体准确率分别提高了4.4、0.7和0.4个百分点;在ScanObjectNN上的分类总体准确率为83.7%,与PointNet++和DGCNN相比,分类总体准确率分别提高了5.8和5.6个百分点,具有较高的准确率和鲁棒性。

关键词：点云分类偏移注意力机制多特征融合残差网络

数字图像相关法辅助的条纹投影轮廓术相位展开方法

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光学学报 2024年第14期44卷 126-134页

作者：骆志明周易非李睿蒋震宇华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

相位展开是相移条纹投影轮廓术中的关键技术之一。为了提高复杂形貌的测量能力和降低噪声的干扰,相位展开算法或处理策略变得日益复杂。本文引入立体数字图像相关(DIC)法,针对时间相移条纹投影轮廓术提出了一种简单有效的相位展开方法... 详细信息

相位展开是相移条纹投影轮廓术中的关键技术之一。为了提高复杂形貌的测量能力和降低噪声的干扰,相位展开算法或处理策略变得日益复杂。本文引入立体数字图像相关(DIC)法,针对时间相移条纹投影轮廓术提出了一种简单有效的相位展开方法。该方法在投影N步相移条纹图之后,额外投影一幅散斑图至待测物体表面。计算相位时,先用边缘检测算法确定被包裹的相位主值图中灰度跳变轮廓线,然后运用立体DIC法估算轮廓线上像素点的相位及其条纹级次。利用上述信息,可迅速地对轮廓线之间的相位主值连续分布区域进行相位展开。实验表明,该方法可以达到常规三频四步相移法的测量精度,并且对复杂的表面形貌和包含相位非连续分布的例子,表现出良好的适应性,无需人工干预,即能自动完成准确的相位展开。

关键词：条纹投影轮廓术时间相移法相位展开数字图像相关法

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考虑自由液面影响的多凸体结构浮态计算方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 62-70页

作者：刘虓周全樊天慧陈超核华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

针对液舱内自由液面对浮态和稳性的影响,文中提出了一种新的多凸体组合结构浮态算法。该方法将浮体和液舱分解成多个四面体单元,通过分析每个四面体与水面/液面的相对位置关系来确定浮体的浮力和浮心以及液舱液体的重心。该方法还提出... 详细信息

针对液舱内自由液面对浮态和稳性的影响,文中提出了一种新的多凸体组合结构浮态算法。该方法将浮体和液舱分解成多个四面体单元,通过分析每个四面体与水面/液面的相对位置关系来确定浮体的浮力和浮心以及液舱液体的重心。该方法还提出了一种改进的双重迭代法用来确定多凸体组合结构的浮态:内层迭代法模拟浮体的升沉运动,得到浮体外的水面方程和液舱内的液面方程;通过外层迭代法模拟浮体的旋转运动。两种迭代方法交替进行,直至浮体的重力作用线和浮力作用线之间的距离满足精度要求,同时重力等于浮力。自编程序对某半潜船和某半潜式海洋平台的多种典型工况进行了浮态计算,同时也考虑了自由液面影响。此外利用Maxsurf建模进行了对比分析,还利用AUTOCAD进行了精度验证。对照结果表明:该研究提出的算法可以考虑自由液面对浮态的影响,原理清晰,收敛性好;算法无论对传统的单凸体结构(例如单体船),还是多凸体结构(例如多体船、漂浮式海洋平台等)均更容易取得准确解,且计算效率更高;算法可以实现“搭积木”式的建模方式,多工况建模时可以极大地减小工作量;算法无需依赖国外第三方图形平台(比如AUTOCAD、CATIA),可为我国相关工业软件的国产化打下良好的基础。

关键词：自由液面浮态四面体双重迭代