广义弱形式自由单元法

自由单元法(FrEM)是一种单元配点法,吸收了有限元法等参单元的插值稳定性与无网格法使用灵活的优点,具有稳定性好和灵活性高的性能.FrEM在每个配置点只需要一个通过自由选择周围节点而形成的独立的等参单元,不需要考虑单元之间节点的相互连接关系,这种自由性使得人们可以按照学科性质形成所需要的单元,因而FrEM既适用于固体力学,也适用于流体力学问题的求解.然而,FrEM所用单元需要至少有一个内部节点(用于方程的配点),以致有限元法中单元节点相连的网格不能在FrEM中直接使用.文章基于对应于配置点的等参单元形函数在与其不相连的边界上为0的特性和配置点等效节点力平衡关系,提出了一种广义弱形式自由单元法(GFrEM).该方法是一种使用单元逐点建立配置方程的单元配点法,具有如下特点:(1)突破了现有自由单元法中单元需要内部节点的限制,因而可以使用线性单元和高阶单元;(2)突破了现有自由单元法中一个配置点使用一个单元的限制,可以使用与配置点相连的任意多个单元;(3)可以使用任意形式的规则单元和多边形/多面体单元;(4)如果使用单元节点相连的传统有限元法网格,则GFrEM自然演变为传统的有限元法.论文将给出几个固体力学方面的应用算例,展示所提方法的有效性.

混中有序——论电子音乐作品《哀悼逝者,唤醒生者》的声音处理及组织手法

《哀悼逝者,唤醒生者》是作曲家乔森纳·哈维的代表作之一,作品从“混沌、无序”的声音材料出发,经过了哈维的“有序”加工之后,成为了一部极富探索性的电子音乐作品。无论声音的处理手法还是声音的组织方式,都对随后的电子音乐创作起到了积极地引导作用。本文通过分析该作品声音材料的特性以及发展逻辑,总结和归纳出作品中使用的六类声音材料处理手法,分别为:频率转换、泛音筛选、泛音延长、泛音滑动、泛音融合以及采样切片。同时,以作品的结构为线索,具体分析了在音乐各个阶段六类声音材料以及8个引导音的组织和展开手法。整部作品声音的状态在“原形与变形”“无序与有序”中不停地变换,使作品呈现出五彩斑斓的“幻听”色彩。

基于增强Swin Transformer的深度伪造人脸检测

针对传统卷积神经网络感受野的大小受限和特征交互学习能力弱,基于卷积神经网络的伪造人脸检测技术提取到的特征相对单一的问题,提出了基于增强Swin Transformer的深度伪造人脸检测方法,引入了局部多头自注意力和全局多头自注意力机制,结合了Swin Transformer的优势,能够有效地捕获图像上下文信息和视频时序关系,具有较强的全局感受野和长距离依赖建模能力。在DFDC数据集的实验结果表明,该方法优于基线方法,具有较好的深度伪造人脸检测能力。

基于径向积分边界元法的周期性复合材料面内等效热弹性参数分析方法

具有人工设计结构的多材料夹杂的复合材料不仅具有可编辑的弹性模量和泊松比,还可以实现热膨胀系数的调控.这些复合材料的等效热弹性参数与其微观结构和材料分布密切相关.文章提出了一种基于径向积分边界元法的周期性复合材料的均匀化热弹性参数的计算方法.该方法基于代表性体积元均匀化方法建立材料的微观结构应力、应变与宏观等效热弹性参数之间的关联.同时,采用径向积分边界元法计算周期变形条件下代表性体积元的应力和应变场.该方法无需内部网格和域积分,仅依赖于边界的位移和面力等信息即可获得材料的等效热弹性参数,具有容易实现参数化建模、容易考虑细小结构特征等优势.另外,在角点处采用非连续元处理,大大简化了周期性边界条件的施加.针对复合材料梁的弯曲问题,通过与直接有限元模拟的结果进行对比,验证了该方法的有效性.然后,还采用该方法对网状复合超材料的热膨胀系数进行了分析.结果表明,通过调整结构的尺寸,可实现结构在热载荷下从正膨胀到负膨胀的转变.

基于无监督学习方法的细胞膜内单分子扩散运动分析:胆固醇对模型膜和活细胞膜流动性的不同影响

单分子运动追踪是研究软物质体系尤其是生命体系动力学过程和分子相互作用的重要方法,但如何理解生命体系中单分子运动行为的复杂性仍是一个巨大的挑战.针对这一问题,本工作提出了一种可对单分子轨迹进行高效识别和分类的、基于无监督学习的“两步归类法”:首先利用熵约束最小二乘法对扩散轨迹的受限程度进行区分,继而通过统计检验将非受限轨迹划分为亚扩散、正常扩散和超扩散等不同运动模式类型.利用该方法,本工作解析了DOPC模型细胞膜和活细胞膜内的单分子扩散运动特征,揭示了胆固醇成分对二者的差异影响.结果显示:模型膜和活细胞膜均包含多种不同的扩散模式;在DOPC模型膜体系中,胆固醇成分会阻碍膜内的分子扩散运动,且阻碍程度与胆固醇含量正相关;在活细胞体系中,分子运动速率显著低于模型膜体系,并且,胆固醇的去除会进一步减慢分子扩散速率.本研究有助于从单分子运动角度深入理解生物分子运动行为的复杂性及其对体系环境的依赖性.

高超声速热化学非平衡钝体绕流数值模拟

对高超声速热化学非平衡钝体绕流进行研究,发展了高温热化学非平衡条件下的高超声速气动热数值模拟方法。采用二阶精度迎风TVD格式的N-S方程有限体积法多块结构网格求解器,考虑了空气5组分及化学非平衡效应的影响,对组分生成源项及振动能源项采用了点隐式的处理,提高了计算效率。对球锥模型和RAM-CII飞行实验等算例进行了数值气动热模拟,分析了不同非平衡模型在热化学非平衡条件下流场的影响。计算结果表明建立的数值模拟方法具有较高的精度。

主被动电磁式动力吸振器及其在桁架振动控制中的应用

航天器中使用的轻质柔性桁架结构受到外扰时会产生振动,使安装其上的有效载荷不能正常工作。为此,提出了一种基于主被动电磁式动力吸振器的柔性结构振动控制方法。首先设计了动铁式结构的主被动电磁式吸振器,并对吸振器的磁场分布和膜片弹簧进行了有限元分析,其次研制了吸振器的原理样机,通过性能测试验证了设计的合理性。最后利用所研制的动力吸振器对三棱柱桁架结构进行了振动控制实验,实验中主动控制算法采用ADC控制。实验结果显示:吸振器对桁架一阶共振模态的被动抑振效果达50.83%,采用主动控制后,吸振器对共振和非共振模态的振动控制效果分别达到96.30%和81.40%。

无催化剂高纯度纳米二氧化硅粉的制备

以四乙氧基硅烷(TEOS)为前驱体,通过微波辐照冰水浴TEOS-水-乙醇体系制备硅溶胶,用超声振荡法分散溶胶,在管式炉中烧制高纯度纳米二氧化硅粉体。采用烷氧基硅烷法制备TEOS,不加入酸碱催化剂,在10～30min内制取高纯度硅溶胶,溶胶总金属杂质含量低于300×10-6 mg/L。硅溶胶制备效率高,粒度均匀。用TEM、SEM、EDS、XRD、ICP-MS、FTIR、粒度分布检测仪器和Raman spectrum对实验结果进行了表征和分析。

基于动力吸振器的空间桁架多自由度振动抑制

为实现对大型空间柔性桁架结构的振动控制,提出了一种基于动力吸振器的桁架多自由度自适应振动控制方法.首先阐述了采用多个动力吸振器实现桁架多自由度振动抑制的SISO(Single Input Single Output)控制策略,然后仿真验证了单吸振器系统对多频扰动的自适应抑制能力.其中控制算法为多频ADC算法,该算法无需知道结构的精确模型,即能通过自适应控制律实现对多频振动的抑制.仿真结果显示,相对被动吸振器,各频率分量抑制效果分别提高了62.38 dB和42.51 dB.最后实验验证了多动力吸振器对三棱柱桁架多自由度振动的抑制效果,实验结果显示,动力吸振器对单频振动的各自由度抑制效果分别为95.13%,93.59%和95.01%,对多频振动的各自由度抑制效果分别为94.26%,91.55%和93.42%.

壳核型缓释阿维菌素高分子微球研究

以明胶和阿拉伯树胶作为制备材料,采用复合凝聚法制备了具有缓释特性的壳核型阿维菌素高分子微球。阿维菌素高分子微球平均粒径约为5.64μm,平均包封率为64.48％。紫外光谱分析表明,阿维菌素在微球化前后性质未发生变化。热稳定性实验表明,阿维菌素微球可在4-50℃范围内保存。羧甲基纤维素钠可以改善阿维菌素高分子微球在水中的悬浮性。

高超声速飞行器关键部位气动热计算

运用快速算法对高超声速飞行器外表面的一些关键部位经受的气动热环境进行计算分析。在理论和经验公式的基础上,利用轴对称比拟法考虑攻角影响,采用局部相似性解及参考焓等方法确定飞行器有攻角再入的表面气动加热,发展了一套高超声速飞行器关键部位气动热的计算方法。以钝锥为算例对计算方法进行了验证,结果表明,本文所述方法具有较高的效率和精度。

季铵碱树脂催化三甲氧基硅烷制备甲硅烷

为制备高纯度甲硅烷气体,用强碱性季铵碱阴离子交换树脂催化三甲氧基硅烷溶液进行歧化反应.采用脉冲放电氦离子化检测器测试粗甲硅烷气体,用气相色谱-质谱联用仪、感应耦合等离子体质谱仪测试精馏提纯的副产物四甲氧基硅烷.实验结果表明:在30～50℃和0.2～0.3 MPa条件下反应制备的粗甲硅烷气体中,H2、O2、Ar、N2、CH4的质量浓度分别为221.12、1.76、1.61、17.97、0.15μg/L,纯度达到99.9%;副产物四甲氧基硅烷中,金属杂质总质量浓度低于0.15μg/L,可用来制备高纯度硅溶胶;季铵碱催化三甲氧基硅烷歧化反应,反应条件温和,三甲氧基硅烷转化率96%,硅烷产率95%.催化剂易于购买,采用固定床反应器易于控制反应,易于连续加料,此工艺具有工业化生产价值.

基于反共振原理的管路吸振器调谐方法

针对船用管路线谱振动传递的抑制问题,提出一种基于反共振原理的管路吸振器调谐方法。该方法利用吸振器带来的反共振物理特性,通过调谐动力吸振器固有频率,改变管路振动传递函数的反共振区域,使需要抑制的线谱频率处于该区域,从而改变管路振动传递特性,实现振动抑制。首先,介绍采用动力吸振器抑制管路线谱振动传递的策略。随后,针对船用管路提出动力吸振器的结构形式及其安装方式。其次,利用结构波理论,阐述基于反共振原理的调谐方法以及调谐步骤。最后,通过实验验证吸振器对某实船管路线谱振动传递的抑制性能。实验结果显示,调谐后的吸振器引入了反共振区域,有效降低了该线谱振动的传递。

高超声速气动热环境工程算法

对高超声速飞行器气动热环境工程算法进行研究。基于Prandtl边界层理论,将流场分为边界层外的无粘流场和边界层内粘性主导的区域,并将两者的工程算法相结合,发展了一套高超声速气动热的计算方法。对于无粘流区,边界层外缘参数的计算采用完全气体模型和平衡气体模型,利用等熵条件来确定;在边界层内部,基于参考焓方法,采用经典热流密度公式,确定物体表面的气动加热。采用此方法对一些简单三维外形进行了气动热计算,证明所述方法具有较高的精度。

加长型InterTan和Gamma3治疗外侧壁破裂型股骨粗隆间骨折的临床研究

目的比较加长型InterTan和Gamma3髓内钉治疗外侧壁破裂型股骨粗隆间骨折的临床疗效。方法回顾分析首都医科大学大兴医院骨科2012年4月至2017年4月利用加长型Gamma3和InterTan治疗股骨外侧壁破裂型粗隆间骨折的患者共142例,其中Gamma3组55例,InterTan组87例,对比分析两组患者在手术时间、出血量、放射暴露时间和复位情况、并发症以及髋关节Harris评分方面的差异。结果所有骨折均获得骨性愈合。InterTan组放射暴露时间和手术时间较Gamma3组长,差异有统计学意义(P <0.05);两组在出血量、并发症、骨折愈合时间及末次随访时Harris评分方面差异均无统计学意义(P> 0.05)。结论对于外侧壁破裂型股骨粗隆间骨折,加长型Gamma3和InterTan均可提供良好的稳定性,但仍需注意粗隆内侧复位的质量,无需过度关注外侧游离骨折块的复位。

老年骨质疏松性股骨远端骨折的特点及治疗分析

目的 探讨老年骨质疏松性股骨远端骨折的复杂临床特点及治疗策略。方法 回顾分析2010年3月至2014年2月收治的老年骨质疏松性股骨远端骨折15例,其中男性6例,女性9例,年龄65~77岁,平均69.6岁;AO分型C2型10例,C3型5例。所有患者采用前正中切口双锁定板法结合Ⅰ期髂骨植骨手术治疗,术后积极给予抗骨质疏松治疗及指导功能锻炼。定期随访和复查X线片,终末随访时进行膝关节功能评定。结果 老年骨质疏松患者的股骨远端骨折部位骨皮质明显变薄,骨松质孔隙率增大,骨折移位、严重粉碎,多伴有骨质缺损,且骨质缺损与术前影像学评估结果相比更为严重。术后经过12~18个月（平均13.7个月）随访,骨折完全愈合,愈合时间12~28周,平均18.3周。膝关节功能评定结果：优6例,良8例,差1例,优良率93.3%。结论 老年骨质疏松性股骨远端骨折伤情复杂,Ⅰ期髂骨植骨前正中切口双锁定板法是有效方法之一,具有显露清晰、可提供早期稳定和支撑、并发症少等优点。

PE纤维与细橡胶颗粒对泡沫混凝土弯曲韧性的影响

研究了聚乙烯(PE)纤维及其与细橡胶颗粒复掺对泡沫混凝土弯曲破坏模式、峰值强度、能量吸收特性和弯曲韧性的影响,并结合孔结构分析和微观形貌观察探究了其作用机理.结果表明:PE纤维使泡沫混凝土出现多缝开裂模式,显著提升了其峰值强度、能量吸收能力和弯曲韧性;复掺细橡胶颗粒可以进一步提升泡沫混凝土试件的比能量吸收和弯曲韧性;掺入PE纤维可以降低泡沫混凝土的平均孔径;复掺细橡胶颗粒导致泡沫混凝土试件的平均孔径增大,联通孔增多,对其峰值强度有不利影响;PE纤维及细橡胶颗粒提升泡沫混凝土弯曲韧性的主要原因在于其削弱了裂纹尖端的应力集中,同时增强了能量耗散作用.

以楼宇智能化工程技术为例试析高职院校专业内涵建设

高职院校专业内涵建设决定着人才培养的水平和质量,影响着学生就业竞争力和可持续发展能力。以楼宇智能化工程技术为例,剖析专业内涵建设普遍面临的痛点,分析本区域产业人才需求特点,提出应在课程体系、校企合作、学与教方面建设聚焦产业需求且以学生为中心的专业教学体系,推进专业内涵建设。

基于人工神经网络的移动可见光通信接收机研究

当前室内可见光通信系统大多考虑接收机静止的情况,无法适用于日益增多的移动设备。为了解决可见光通信系统中移动接收机的解调问题,提出了基于人工神经网络的可见光通信移动接收机方案。以广泛应用的二进制振幅键控调制技术为基础,推导出可见光通信移动场景的检测方法和解调阈值;通过动态时间规整技术提取光强度序列的距离特征,利用遗传算法对特征集进行优化,选择高显著性的少量特征子集;将特征子集送入人工神经网络进行训练,对二进制振幅键控解调阈值进行预测。实验结果显示,方案有效降低了移动场景下可见光通信系统的误码率。

基于深度神经网络的光纤通信高阶色散预测

高阶色散导致光信号在光纤的传播过程中常常会发生非线性失真的现象,并导致接收信号的误码率升高。为了解决该问题,提出了基于深度神经网络的光信号预测技术。该技术首先总结了光纤通信系统的信号传播模型,然后确定了深度神经网络输入层与输出层的参数,最后在训练阶段通过海洋捕食者算法搜索神经网络隐藏层的参数。实验结果表明,深度神经网络模型能够准确地预测接收光信号的正确波形,为光纤的色散补偿提供基础。