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关键词： 原位试验   侧摩阻力   探杆结构   离散元法  

摘要： 原位试验是岩土性质评估中广泛采用的方法之一。在原位试验中,测量传感器安装于侧壁的传统等径原位探杆在实际工况中,可能因为过大的侧摩阻力导致传感器在多次贯入试验后损坏或失效。为研究在相同土体性质下原位探杆结构变化对侧摩阻力值的影响,本研究运用离散元法构建砂土模型,设计3种不同结构类型(等径探杆、凸结构探杆、凹结构探杆)的原位探杆模型,对比分析3根探杆贯入和提升过程中侧摩阻力和接触力等相关力学结果。研究结果表明:锥形原位探杆中的膨胀面结构(直径由小变大)显著增加了其自身及后端紧邻侧壁位置的侧摩阻力,但降低了其前端侧壁位置的侧摩阻力;收缩面结构(直径由大变小)使其自身及后端紧邻侧壁位置成为侧摩阻力最小区域,可使侧摩阻力值减小达96%;上述2种结构调整对探杆的锥尖阻力产生影响较小(低于3%),因此可考虑改变原位探杆结构,并将侧壁传感器安装在探杆收缩面结构的后端或膨胀面结构的前端,从而减少侧摩阻力对测量传感器的损伤。

关键词： tracking differentiator   discrete time optimal control   dual-switching strategy   speed filtering  

摘要： Signal filtering and differential acquisition are classic yet challenging issues in control *** discrete-time optimal control(DTOC)based on classic tracking differentiator(TD)can effectively extract differentiation signals and filter signals,while eliminating the chattering problem that arises during the discretization of the continuous ***,under external disturbance,the convergence mode may change,leading to overshoot and noise *** this paper,a dual-switching strategy is proposed,which can alternate between the base double-integral system and its dual system according to the quadrant of the system’s *** a novel linearized control law is also introduced,deriving a novel dual-switch tracking *** analysis of system convergence and time optimality is *** results show that the application of this dual-switching strategy notably reduces overshoot in both tracking and differential signals while enhancing noise filtering ***,experiments conducted on a permanent magnet synchronous motor(PMSM)platform,where the proposed TD acts as a filter in the speed feedback loop,demonstrate that the standard deviation between the reference speed and the target speed(at a constant speed of 378 r/min)decreased from 5.63 r/min to 4.93 r/min,compared to the moving average algorithm.

关键词： Steiner最小树   X结构   绕障   离散麻雀搜索优化   超大规模集成电路  

摘要： Steiner最小树是求解超大规模集成电路布线问题的最佳连接模型。然而,现代芯片中往往存在各种障碍,如宏单元、IP块等,这些障碍使得Steiner最小树的构建更为困难。同时,考虑到X结构布线具有的良好线长优化能力以及麻雀搜索算法在求解NP难问题上展现出良好的应用前景,提出了一种基于离散麻雀搜索优化的X结构绕障Steiner最小树算法(DSSA_OAXSMT)。设计了基于边点对编码的麻雀表示方法与有效的适应度计算方法,以及一种基于离散化变异与交叉运算的麻雀种群更新机制,能够有效解决离散化的X结构绕障Steiner最小树问题。提出了一种预处理策略,避免了障碍信息的重复计算,提高了算法的运行效率。提出了一种混合初始化策略,通过结合贪心思想和轮盘赌思想提高初始种群的多样性。提出了一种基于绕行的调整策略以满足障碍约束。提出了一种混合精炼策略,其中包含基于公共边的局部精炼策略与基于交叉检测与处理的优化策略,能够进一步优化线长代价。实验结果表明,所提算法相比于同类工作取得了更佳的线长优化能力。

关键词： 离散变量   结构优化   0-1规划   连续化方法   S型曲线积分函数  

摘要： 离散变量结构优化设计的结果相较于连续优化设计更加符合工程实际的需求,然而设计变量的不连续性,导致许多有效的解析数学的优化算法和条件不再适用。因此本文提出了一种连续化处理离散变量结构优化设计问题的新函数,称为S型曲线积分函数,该函数在自变量取0或1时,函数值为零且函数具有连续光滑的性质。通过引入新的0-1设计变量,离散变量优化设计问题可以转化成等价的0-1规划,令S型曲线积分函数值为零,取代新设计变量取0-1离散值的约束条件,以实现离散变量优化问题的连续化处理。建立起与原问题等价的非线性规划问题的数学模型,用数学规划的方法进行求解,并给出了相应的算法。最后,基于MATLAB数值分析软件计算数值算例和经典桁架结构截面尺寸优化问题,数值结果表明所提方法是有效的且对问题规模不敏感。

关键词： 相位提取   深度神经网络   小波变换   条纹投影   条纹图分析  

摘要： 提出了一种基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络(Wavelet Attention Based Multi-scale Phase Extraction Network,WA-MSPNet),旨在提升结构光相位提取的准确性与效率。基于小波域的混合注意力机制,通过离散小波变换提取低频分量,并在小波域融合通道信息与空间信息,进而增强了有效特征的表达能力;其次,提出一种改进的多尺度增强预测策略,通过自下而上的多层级特征融合输出,提高了预测的准确性和鲁棒性;并且,优化的网络结构,在提升性能的同时能够显著减少参数量和计算量,与经典UNet相比,参数量减少约58%,计算量减少约32%。最后,借助152组测试数据集进行了对比实验,实验结果表明,文中的相位提取网络WA-MSPNet在平均绝对误差、均方根误差以及峰值信噪比等指标方面均优于经典UNet、加入注意力门控的Att-UNet以及结合Swin Transformer和UNet的混合架构模型Swin-UNet,证明了该网络在相位预测的优越性能和良好的泛化能力。

关键词： 钢结构   离散型卡尔曼滤波   地震动反演   数值验证  

摘要： 论文基于离散型卡尔曼滤波理论及“统计平均”法,提出了一种新的地震动反演算法。该算法通过输入有限楼层的加速度响应,即可准确地识别出结构基底地震动。通过电厂钢结构模型在EL-centro波作用下的数值验证,验证了该反演算法的准确性,并分析了模态截断数、模态参数误差、噪声三个因素对地震动反演的影响。研究表明,反演得到的基底地震动时程和功率谱与准确结果符合良好,三种模态截断数下的反演精度均较高,同时该算法对模态参数误差不敏感,有较强的抗噪声性能,符合实际工程需求。

关键词： 曲形裂隙   隧洞模型   离散单元法   破坏模式  

摘要： 针对岩石中裂隙广泛存在且其几何特征会影响岩石力学特性的问题，有别于以往隧道与裂隙相互作用研究多聚焦于直裂隙，文章探究曲形裂隙与隧洞的相互作用机制。运用离散单元法，采用PFC2D软件建立含曲形裂隙的隧洞模型，通过设置无曲形裂隙（方案A）及不同方位角曲形裂隙（方案B1～B5，β 分别为 0°、60°、90°、135°、180°）共 6 种计算方案，模拟加载过程，分析裂纹扩展、应力-应变曲线等。结果表明：曲形裂隙位置显著影响隧洞破坏模式、应力-应变曲线特征及峰值强度。无裂隙时破坏模式对称，有裂隙时随方位变化裂纹扩展复杂；无裂隙模型弹性刚度高、破坏突然，含裂隙模型弹性刚度低且塑性阶段曲线变化与裂隙方位相关；峰值强度无裂隙时最高，含裂隙方案中 β = 60° 相对较高，β = 180° 最低。无裂隙时隧洞裂纹扩展受自身形状和荷载控制，呈对称渐进式；含裂隙时，不同方位角下裂纹扩展方向和形态各异，β = 0° 时隧洞底板及侧壁先起裂，β = 90° 时侧壁受拉应力产生垂直搭接裂纹；应力-应变曲线各阶段特征因裂隙存在和方位不同而变化。该研究成果有助于深入理解隧洞-曲形裂隙相互作用，为隧道工程设计、施工及安全运行提供参考，也为后续研究奠定基础。

关键词： 麦克斯韦   离散结构布局优化   贡献时间   力学史与方法论  

摘要： 著名的英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831—1879)在力学上也具有多种开创性的贡献,其中的桁架结构布局优化研究,属于至今方兴未艾的研究热点——结构拓扑优化的范畴,而麦克斯韦早在100多年前就首次提出来了。由于时间久远,麦克斯韦对桁架这类离散结构布局优化的贡献时间,国内相当多的一些涉及研究结构优化的专著、教科书和期刊的文章中,各自将其列为1864年、1870年、1872年和1890年等等,真是莫衷一是,不一而足。多数人,包括笔者,未曾想这个时间点会有这么多的说法,乃至以讹传讹,浑不知晓。当我们产生一念,想了解麦克斯韦在什么年纪做出这么重大的发现时,令我们瞠目结舌的是,1890年是他去世11年之后了!于是查文献,发现国外记录麦克斯韦对离散结构布局优化贡献的时间也很不一致,比如Michell,Rozvany和Makoto Ohsaki分别认为该时间是1890年、1872年和1894年,于是产生了力学史中棘手的一桩公案。通过多方查阅麦克斯韦的原文和出处,分析判断,认为1872年是合理的,厘清这桩公案对力学史和方法论的研究必定有所裨益。

关键词： 道路工程   边坡灾变过程   离散单元法   层状碎裂边坡   均质度  

摘要： 【目标】利用离散单元法探讨层状碎裂结构边坡灾变过程。【方法】基于微细观缺陷服从Weibull概率分布的统计结果,提出了可表征非均匀性的岩体模型,通过顺倾和反倾节理面切割均质边坡建立了顺倾层和反倾层碎裂结构边坡模型。开展了系列均质度条件下离散单元法单轴压缩试验,完成了10余组不同节理面摩擦系数、节理面间距、边坡倾角条件下边坡变形破坏过程数值模拟。从胶结破坏数、速度、动能等方面分析了顺倾层和反倾层边坡灾变过程特征,并将破坏模式与室内模型试验结果进行了对比分析。【结果】随着均质度增大,单轴压缩强度和脆性指数分别先增大和减小,而当均质度达到7之后近乎不变;节理面越光滑、节理面间距越小,边坡越陡,裂隙延伸扩展越多,破坏范围越大;相比节理面间距和摩擦系数,边坡倾角对最大速度的影响更为显著;顺倾层边坡的灾变过程为中上部岩体变形—剪切带由坡顶至坡脚扩展—抗滑段剪断—圆弧滑动,而反倾层边坡的灾变过程为中部临空面岩体变形—中部开裂—裂隙向坡脚扩展—翻折倾倒,坡顶岩体后缘开裂—翻折倾倒—坡面滑动。【结论】非均匀性岩体模型解决了采用岩石胶结模型模拟岩石时遇到的峰后应力陡降缺陷,研究结果与多个室内模型试验相吻合,验证了离散单元法数值计算模型和计算方法的合理性和可靠性。

关键词： 拉格朗日   粒子统计方法   相对离散   物质输运  

摘要： 探究海洋流体中隐藏的物质输运结构对了解物质输运过程具有重要意义。本研究采用区域海洋模拟系统(regional ocean modelling system,ROMS)和粒子追踪模型模拟时变双螺旋流场和海州湾水动力场的物质输运过程,并通过四粒子相对离散(relative dispersion,RD)方法探测隐藏在流体中的物质输运结构。结果表明,四粒子RD方法能够有效识别出近海流场的物质混合屏障及物质聚集区等结构,这些结构有助于对物质的输运趋势进行宏观的预测。四粒子RD方法在海州湾的应用表明,在灌河河口附近的浅滩区域存在逆时针螺旋状的前向RD结构,这些结构形成的物质输运屏障或输运通道,可以阻碍或加快物质的输运过程。