医院建筑适应性设计新思路

为了分析、验证医院建筑适应性设计的科学性和可行性,根据患者对医疗服务的需求和医院建筑的现状,提出形式合理、因地制宜、功能适用、交通流线灵活、未来更新、突发应对的医院建筑适应性设计新思路,以山东大学第二医院起步区新院(一期)项目的建筑设计和建筑过程为例,从多方面对医院建筑适应性设计新思路进行分析、验证。结果表明:合理的布局形式,因地制宜的选址,更能突出医院建筑的文化特色;创新性的功能布置,灵活的交通流线,更能满足患者不断提高的医疗服务需求;统筹兼顾未来发展和突发应对,具备有机弹性更新的能力,可有效提高医院建筑对未来发展趋势的适应性。

全装配式钢结构楼板动力性能及舒适度有限元分析

针对全装配式楼板刚度偏低、舒适度不足的问题,优化设计一种已有的新型全装配式钢结构楼板;基于承载力和自振频率对该楼板的承重结构进行选型,并建立考虑构造体的全装配式钢结构楼板精细化有限元模型,采用有限元方法分析该楼板的动力性能,研究全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度、高度和楼板跨度对楼板自振频率及加速度响应的影响。结果表明:优选的全装配式钢结构楼板特型波纹板具有较大承载力并可以满足楼板自振频率要求;增大全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度、高度,减小楼板跨度,可以增大楼板的自振频率,减小峰值加速度,有效改善楼板的舒适度;全装配式钢结构楼板特型波纹板厚度宜选为1.5 mm,并得到常用全装配式钢结构楼板特型波纹板高度的适用楼板跨度范围。

窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系的抗震性能

针对钢结构住宅凸梁、凸柱和抗侧刚度不足的问题,提出一种新型窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系;通过与传统H形钢柱-平钢板剪力墙体系进行对比,确定内嵌波纹钢板布置方式,采用ABAQUS软件建立所提出体系的有限元模型,对所提出体系的抗震性能进行分析,探讨外部框架截面形式与布置方式、波纹钢板厚度与剪跨比等对所提出体系的抗侧承载力、耗能能力和塑性变形能力的影响。结果表明:所提出的体系具有较大的抗侧承载力和较强的耗能能力、塑性变形能力,极限抗侧承载力为设计值的1.73倍,具备一定的安全储备;横向布置的波纹钢板能有效减小其作用于框架梁柱的荷载;采用十字形异形柱使所提出的体系有更强的塑性变形能力;所提出体系中的异形柱偏肢宜沿剪力墙面内方向布置,内嵌波纹钢板厚度宜取为3~5 mm,剪跨比宜控制在1.25左右。

海水-海砂混凝土研究进展

针对混凝土结构的大规模应用导致淡水、河砂资源短缺的现状,对海水-海砂混凝土国内外研究进展及应用进行综述,包括海水和海砂自身材料特性以及海水-海砂混凝土水泥基材料的水化过程、水化硅酸钙微结构发展、力学性能、耐久性及内部钢筋锈蚀;总结当前海水-海砂混凝土研究成果并分析主要不足,指出海水-海砂混凝土作为一种凝结硬化快速、耐久性较差且易锈蚀钢筋的低成本混凝土材料,未来研究重点是将海水-海砂混凝土配合纤维增强复合材料形成组合结构、完善不同养护方式及条件对海水-海砂混凝土的影响及海水-海砂混凝土在真实复杂条件下的耐久性。

基于考虑误差修正的非线性自适应权重组合模型的光伏发电功率预测

为了提高光伏电站光伏发电功率预测精度,解决极限梯度提升模型、长短期记忆模型2种传统单一模型及传统组合模型极限梯度提升-长短期记忆模型的光伏发电功率预测结果滞后、预测效果易突变、预测误差较大、线性拟合性较差等不足,基于极限梯度提升算法、长短期记忆算法和线性自适应权重,提出一种考虑误差修正的非线性自适应权重极限梯度提升-长短期记忆模型进行光伏发电功率预测;分别使用极限梯度提升算法和长短期记忆算法训练得到2种单一模型,将2种单一模型的初步预测值和真实值组成新的训练数据集,利用神经网络算法训练所提出的模型,对2种单一模型的初步预测值分配自适应权重系数,并根据训练时所提出模型的预测值大小分段统计预测误差的分布,预测时根据所提出模型的预测值在预测结果的基础上累加误差均值从而进行误差修正,进一步提高所提出模型的预测精度;利用Python语言分别对所提出的模型、传统组合模型和2种传统单一模型在晴天、阴天和雨天的光伏发电功率预测性能进行仿真。结果表明:与极限梯度提升-长短期记忆模型、极限梯度提升模型、长短期记忆模型相比,所提出模型的均方根误差分别减小28.57%、 39.39%、 49.79%,平均绝对误差分别减小44.25%、 53.33%、 64.8%,决定系数分别增大1.43%、 2.38%、 3.34%,所提出的模型更有效地减小了传统单一模型的光伏发电功率预测误差,优化了传统组合模型的权重系数;3种天气条件下所提出模型的光伏发电功率预测误差相对最小且稳健性最强,验证了所提出模型的有效性。

公轨合建盾构隧道振动荷载的动力响应特性

为了探究汽车-列车振动荷载对公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体的动力响应特性,采用有限元软件ABAQUS对某公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体进行数值模拟,通过ABAQUS软件的Dload子程序对汽车、列车振动荷载进行耦合,分别将单一振动荷载及汽车-列车振动荷载作用引入公轨合建盾构隧道,分析公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体在不同工况时加速度、位移、应力、应变的变化。结果表明:汽车、列车振动荷载频率不同,共同作用后产生拍频现象,导致相同方向合成荷载的振幅可能小于分荷载的振幅,当频率相同时所合成荷载的振幅最大;管片上方的土体以及非封闭弧形内衬外侧土体发生较大的应变,最大塑性应变发生于拱顶偏右侧,达到7.032×10^(-6);公轨合建盾构隧道内部结构中的预制箱涵牛腿柱、顶板处出现较大拉、压应变,在长期运营期间需要对预制箱涵牛腿柱、顶板位置进行定期检查和必要支护。

基于P2PSand模型的水库土石坝坝基地震液化影响分析

为了解决水库土石坝坝基地震液化导致严重坝体变形和边坡失稳等灾害,从而对水库土石坝长效安全运行造成严重威胁的问题,以某水库土石坝为例,利用有限差分软件FLAC3D 7.0及其内置P2PSand模型(practical two-surface plastic sand model),对存在地震液化地基的水库土石坝进行地震动力响应分析。结果表明:地震强度与相对密实度对水库土石坝坝基地震液化趋势影响较大,超孔压比随着地震过程的进行而逐渐增大,增大幅度约为10.46%;随着坝基地震液化程度的提高,坝体变形更明显,并且坝基边坡稳定性劣化。

基于改进经验模态分解的直流串联电弧故障检测

针对直流系统中存在强噪声干扰时串联电弧故障检测准确度较低的问题,提出一种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解和模糊k均值聚类相结合的直流串联电弧故障检测方法;首先运用改进自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解回路电流信号,得到多个本征模态函数;然后计算各本征模态函数的Hurst指数值以区分噪声分量和有用分量,将Hurst指数值大于0.5的有用分量进行重构;最后计算重构信号的峰峰值特征量和模糊熵特征量以构建特征向量作为模糊k均值聚类的输入,通过聚类中心的不同位置识别正常与故障状态。仿真与试验结果表明,所提出的方法区分系统正常与故障状态准确度为100%,区分系统干扰与故障状态准确度为93%,能有效识别直流串联电弧故障。

基于改进最小二乘支持向量机组合模型的深基坑沉降变形预测

为了提高深基坑沉降变形预测精度,及时为深基坑支护施工提供指导,提出一种改进最小二乘支持向量机组合模型;通过引入自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解原始深基坑沉降变形数据,并结合粒子群优化算法和遗传算法对最小二乘支持向量机进行参数寻优,对分解的数据分别训练、预测后再叠加,得到最终预测结果;应用所提出模型对济南市某深基坑的累积沉降量进行预测,同时与其他模型对比,验证所提出模型的实用性和优越性。结果表明:所提出模型预测深基坑累积沉降量的平均相对误差为0.035%,均方误差为0.0809 mm^(2),均方根误差为0.2838 mm,所提出模型的准确性远优于其他模型的;自适应噪声完备集合经验模态分解方法的引入更有利于在深基坑沉降变形预测方面发挥最小二乘支持向量机的优势。

无人机通信场景中非平稳双圆柱信道统计特性分析

为了在城市、山体、森林等高空存在散射体的地区实现无线通信覆盖,帮助实现救援以及灾后公共基础设施的抢救与恢复,针对无人机空间域和时间域非平稳特性,提出一种无人机多输入多输出三维几何双圆柱随机模型;考虑到地面站的复杂情况,利用同心圆柱模拟散射体的分布,将接收到的信号进一步分为视线分量、无人机端的单反弹分量,以及地面站的单反弹射线与双反弹分量之和;引入时变的角度和时变的速度,模拟无人机对地信道的非平稳性,从而使所提出模型适用于各种无人机通信场景;利用所提出模型对比无人机的飞行方向和天线阵列方向等相关参数对信道统计特性的影响,推导并仿真所提出模型的空间互相关函数、时间自相关函数等重要的统计特性。结果表明:无人机的天线方向、飞行方向等参数对信道统计特性和非平稳性有重要影响,所提出模型可用于无人机多输入多输出通信系统的设计;与现有其他模型对比,时间自相关函数仿真值与实际测量值的拟合程度验证了所提出模型的实用性。

窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

不同生育期水分胁迫对葡萄生长生理特性的影响

为了研究不同生育期水分胁迫对鲜食葡萄光合作用和果实品质的影响,以玫瑰香葡萄为对象开展设施研究,在萌芽期、新梢生长期、开花期、果实膨大期、着色期以及全生育期分别进行水分胁迫,并以全生育期充分灌溉作为对照组,研究不同生育期水分胁迫对葡萄光合特性、产量和果实品质的影响。结果表明:新梢生长期葡萄叶片净光合速率受水分胁迫影响最小,与对照组相比减小8.96%;果实膨大期葡萄叶片净光合速率受水分胁迫影响最大,与对照组相比减小13.14%;萌芽期水分胁迫提产效果显著,可增产9.87%;着色期水分胁迫有利于果实维生素C以及还原糖的积累,降低可滴定酸的含量,提升果实品质,且对产量无显著影响。

基于传递矩阵法的足式机器人四连杆腿部机构正向与逆向动力学分析

为了保证足式机器人腿部机构的控制准确性与实时性,利用向量代数方法,对足式机器人四连杆腿部机构进行几何运动学分析;根据有限元形函数理论,建立足式机器人四连杆腿部机构典型构件的质量离散方法;在几何运动学分析的基础上,基于力矩平衡原理,分别进行正向与逆向动力学分析;利用线性变换原理并结合传递矩阵法,建立足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型,并利用Adams软件建立足式机器人四连杆腿部机构虚拟样机模型,进行正向与逆向动力学仿真实例分析。结果表明,所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型与虚拟样机模型3个油缸力与3个方向足底力的误差分别小于1%与3%,验证了所建立的足式机器人四连杆腿部机构正-逆向动力学统一模型能够精确地求解油缸力与足底力。

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题,通过开展室内缩尺模型试验,研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应,并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用,探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明:在超大地面荷载作用下,盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大,以受压的形式承担了大量的荷载效应,导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移,进而在围护结构底部发生失稳,导致整体破坏;主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力;通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量,由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。

基于高分辨率网络的全钢子午线轮胎钢丝圈区域边界分割

针对全钢子午线轮胎中纹理复杂、结构多变的钢丝圈区域边界分割困难的问题,提出一种基于高分辨率网络的轮胎钢丝圈区域边界分割方法;根据垂直投影曲线信息实现轮胎X射线衍射图像各区域的划分;利用直方图均衡化提高图像的明暗对比度,增强纹理信息;根据高分辨率网络输出的热图,基于自适应阈值方法进行边界分析,通过计算热图不同区域的阈值得到对应的二值图,统计热图中边界区域面积并筛除过小的部分,根据剩余区域重构热图并利用边界上下文信息填补被筛除的位置,从而得到整体边界分布均匀、精细的热图;在自建数据集上测试所提出方法的检测性能,通过消融实验探讨所提出的方法及其优化模块对最终边界分割结果的影响,并将所提出的方法与2种常用方法进行定量和定性对比。结果表明,钢丝圈区域的包布、反包边界分割准确率分别达到98.94%、97.23%,相对于2种常用方法,所提出的方法具有较强的稳健性和适用性。

用于乳腺癌标志物检测的自供电光电化学传感器

为了检测人表皮生长因子受体2,构建一种新型的自供电光电化学传感器;以铟锌硫化物、铟镁硫化物、钠离子、钾离子掺杂的亚甲基蓝(MB)敏化的碳化氮复合物ZnIn_(2)S_(4)/MgIn_(2)S_(4)/NaKC_(3)N_(4)-MB作为光电阳极,金属炔基聚合物苯基乙烯基铜(PPhECu)纳米棒作为光电阴极,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合物进行表征,并进行光电化学检测。结果表明:光活性ZnIn_(2)S_(4)/MgIn_(2)S_(4)/NaKC_(3)N_(4)-MB光电阳极中异质结构的形成加速了光生电子的转移,使其具有优异的光电性能,能够作为对电极为传感系统提供电子;集成的光电阳极和光电阴极的自供电光电化学检测模式可消除生物样品中还原性物质的干扰,显著提高光电化学传感器的抗干扰能力及检测灵敏度,检测质量浓度范围为5×10^(-5)~200 mg/L,检测限为0.0156 ng/L。

基于机器学习的沥青路面压实度质量评估

为了提高沥青路面压实度预测的准确率,基于机器学习对沥青路面进行压实度质量评估;通过对比实际工程中不同压路机在沥青路面上的振动规律,构建振动压路机-沥青路面系统动力学模型,利用Simulink数值仿真软件对所构建的模型进行仿真,设计8种工况,对比压实度计值、压实度控制值、机械驱动功率、滚轮综合刚度、填筑体能量、单位体积压实功率6个压实度质量评估指标在各工况下的适用性差异;采用支持向量机、逻辑回归、k最近邻、决策树、朴素贝叶斯法5种传统的机器学习方法对各工况下的压实度质量评估指标样本进行训练,对比压实度预测准确率;设计压路机在不同碾压次数时的碾压路线,对比分别采用最优压实度质量评估指标和单一压实度质量评估指标的压实度预测准确率。结果表明:不同压实度质量评估指标在不同工况下的适用性不同,即使在同一种工况下,不同碾压次数时的适用性也存在差异;采用最优压实度质量评估指标代替单一压实度质量评估指标,压实度预测准确率提高5.8%;在5种传统的机器学习方法中,朴素贝叶斯法预测最优压实度质量评估指标类型的准确率最高,为96.22%。

面向溺水救援机器人平稳跟踪的模糊比例微分控制视觉伺服方案

针对溺水救援机器人的平稳跟踪需求,提出一种基于模糊比例微分控制的视觉伺服方案,通过场馆顶部安装的俯视摄像头获取机器人的坐标位置,使用虚拟导航线设计动态行走路径,计算偏移方向、偏移角并制定转弯规则;利用三角隶属度函数制定模糊比例、微分控制规则表,根据2种规则表中的比例、微分系数分别控制机器人的偏移角、距离偏移量及其变化率,实现机器人的跟踪与避障的平稳性调整;机器人采用核相关滤波跟踪算法对溺水人员进行跟踪,在溺水人员位置变化时调整运动方向,依靠实时、稳定的声呐信息设置偏移角,实现避障功能;对所提出的方案在先锋P3DX型机器人上进行实验验证。结果表明:机器人能及时应对目标变化,没有跟错、跟丢现象;在不同工况时的横滚角均小于1°,避障率达到100%,能够快速、稳定、准确地到达目标位置,达到溺水救援机器人的前期应用要求。

TiO_(2)纳米颗粒形貌对热管工作性能的影响

为了研究介质形貌对热管工作过程的影响,利用水热法制备棒状、片状、菱状3种形貌的TiO_(2)纳米颗粒,采用两步法制备3种形貌TiO_(2)-水纳米流体,对热管内不同形貌工作介质的导热性能、热管工作过程的启动性能、等温性能和热阻进行试验研究,分析TiO_(2)纳米颗粒形貌对热管工作性能的影响。结果表明:热管内片状TiO_(2)-水纳米流体的导热系数大于菱状、棒状TiO_(2)-水纳米流体和基液水的;当加热功率相同时,片状TiO_(2)-水纳米流体热管启动温度最低,为(38.2±0.5)℃,并且相对于棒状、菱状TiO_(2)-水纳米流体热管,片状TiO_(2)-水纳米流体热管稳定工作时蒸发段与冷凝段的平均温度差减小2~3℃,总热阻减小4.4%~28.3%。

基于改进YOLOv5算法和DeepSort算法的多目标检测和跟踪

针对因受水面波纹、反光及目标外观特征相似而导致的游泳池中目标检测跟踪困难的问题,提出一种基于改进YOLOv5算法和DeepSort算法的多目标检测和跟踪方法;通过引入注意力机制改进YOLOv5算法,增强算法对目标特征的提取能力;将检测结果输入到DeepSort算法中,在级联匹配中引入K邻域限制筛选目标检测框,减少因目标外观特征不明显引起的身份切换问题;利用匈牙利算法对检测框和预测框进行匹配,对未匹配成功的检测框采用距离交并比代替交并比进行二次匹配,提高DeepSort算法的跟踪性能;通过对比实验和消融实验验证所提出的多目标检测跟踪算法的性能。结果表明:改进的YOLOv5算法平均精准度提高2%,结合DeepSort算法跟踪检测,身份切换平均减少58次,多目标跟踪精确率为80.26%,比原始YOLOv5算法和Deepsort算法跟踪准确率提升了3.85%。