基于可拓理论的隧道洞口段动力响应规律研究

隧道洞口段存在偏压浅埋、围岩破碎等情况,为探究隧道洞口段在地震作用下的动力响应规律并给出安全性定量评估指标,以雅万高铁6号隧道为依托建立数值模型,分别输入雅万人工合成波、EI波、KB波以及WL波4个地震波,基于可拓理论,建立可拓物元模型,对采用数值模拟方法得出的隧道洞口段在最不利地震波作用下的弯矩、轴力、相对位移、加速度4个安全评估指标结果创建分区,以综合定量指标对雅万高铁6号隧道洞口段进行安全性评估,并提出了抗震设防长度。同时,分析了在不同地震波作用下的雅万高铁6号隧道洞口段的动力响应规律。结果表明:(1)在雅万人工波作用下,隧道各评估点动力响应程度约为其余3种天然波作用下动力响应程度的1.2倍;(2)各地震波计算所得4个评估指标沿纵向方向变化规律基本相同,轴力及弯矩峰值均出现在拱肩拱脚位置,相对位移峰值均发生在洞口处仰拱至拱顶测线,评估指标峰值发生时刻略微滞后于地震波峰值加速度对应时刻;(3)在雅万人工合成波作用下,雅万高铁六号隧道洞口段抗震设防长度为45~55 m,为隧道洞径的3.5~4倍。研究成果可为通过综合定量指标对隧道洞口段进行抗震安全性评估提供参考。

基于G1-熵权-可拓理论的边坡风险评价

为解决边坡稳定性风险评价问题,采用G1法和熵权法,提出一种主客观权重相结合的方法,分别对边坡稳定性风险评价指标进行主观和客观权重赋值,采用拉格朗日乘子法确定组合权重,用于边坡风险等级预测,最终得出边坡的风险评价结果。西双版纳傣族自治州的波罕、丹兰和章芭地块的边坡风险评价结果表明,该方法评价结果与实际结果基本吻合,证明该方法的有效性和可行性,为边坡风险评价提供一种方法和思路。

可拓理论在技术演化与预测中的应用潜力

[目的/意义]可拓理论是一种围绕矛盾问题本质和转化变换机理寻求解决问题途径的方法论,将其引入技术演化与预测分析,是应对当下国际科技竞合环境、面向国家科技自立自强需求的创新融合举措。在揭示复杂技术创新过程中,不仅可以强化分析方法科学性,提高信度和效度,也为更深入地理解技术演化机制,寻找潜在发展机会提供可能。[方法/过程]本文在系统梳理技术演化与预测主流方法、可拓理论在知识管理与技术创新典型应用的基础上,总结当前方法存在的不足。以面向农业遥感领域作物估产问题为例,进行可拓分析和定性验证。[结果/结论]从理论基础、表达方式和分析过程3个角度,探讨可拓理论用于挖掘领域技术发展前沿方向的意义与潜力,指出利用可拓理论分析领域技术演化过程需要注意的问题,并通过案例分析证明理论思想的适用性。

基于可拓理论的唐山市平原区地面沉降危险性评价

地面沉降是一种缓变性的地质灾害,我国多个地区地面沉降比较严重,其次生地裂缝灾害凸显.对区域地面沉降危险性评价研究有利于灾害的科学防治.以唐山市平原区地面沉降为研究对象,采用可拓理论,基于因子分析方法建立地面沉降可拓评价模型,分析诱发地面沉降的影响因素,进行地面沉降危险性评价研究.结果表明:影响地面沉降发育的地层因素(贡献率为59.850%)包括第四系地层厚度和地下水主要开采层可压缩层(黏性土层)厚度;人为-现状因素(贡献率为16.687%)包括开采量、深层地下水位埋深、累计沉降量和沉降速率;水文-地貌因素(贡献率为8.642%)包括浅层地下水位埋深、地面高程和距水系距离.通过危险性可拓评价模型对各点位的地面沉降危险性程度,结合GIS软件将研究区划分为地面沉降高危险区、较高危险区、中危险区和低危险区,面积分别为305.93、4228.87、3152.99、653.21 km^(2).该研究为地面沉降危险性研究提供了新的方法,为地面沉降的防灾减灾工作提供了科学依据.

基于D-AHP和物元可拓理论的中小企业供应链风险评价

为提高制造类中小企业供应链风险管理水平,通过运用D-AHP方法和基于物元可拓理论的综合评价方法,以a企业为例,对其所面临的供应链风险进行识别,并在此基础上建立供应链风险评估指标体系,计算各评价指标权重,结合专家意见,通过计算最终确定7个一级评价指标、19个二级评价指标和企业整体供应链风险水平。结果表明,a企业供应链的整体风险等级为低风险,其中2个一级评价指标和5个二级评价指标风险水平为中风险,其余一级和二级评价指标的风险水平为低风险。对以a企业为例的制造类中小企业供应链风险进行识别和评价,为同类型企业的供应链风险管理提供参考,提高行业供应链风险管理水平。

基于可拓理论及组合权重赋值的铁路隧道衬砌结构分级评价方法研究

为了对铁路隧道衬砌结构病害进行综合分析,以便科学地评价衬砌结构健康状况,根据铁路隧道衬砌结构评价体系形成的原则,建立了基于可拓理论和组合权重取值方法的铁路隧道衬砌结构状态分级评价体系,细化了分级评价方法的计算流程,在权重取值过程中,采用熵权法和专家意见法相结合,提出一种考虑不同评价等级变化的组合权重赋值方法。以金温货线中湖边一号隧道、小寺一号隧道和魁市隧道衬砌结构状态进行评价,结果表明,三处隧道衬砌结构综合等级特征值分别为3.918、2.544、2.535,评价结果与隧道实际情况较为吻合,表明该方法的可靠性和有效性。

基于可拓理论改进的定制装备模块化设计研究

为了解决定制装备开发过程中,已有需求和新需求产生矛盾导致的研发周期长、研发成本高问题,利用可拓理论改进的公理化设计(Axiomatic Design,AD)-设计结构矩阵(Design Structure Matrix,DSM)指导定制装备设计。通过形式化的手段分析需求的可拓性,改进公理化设计中CAS-FRS映射无法适应需求进化的问题。利用AD模型的“Z字映射”完成定制装备功能域到物理域的转化。以关联度标准建立评价模型对定制装备设计参数相关性做量化分析,并代入DSM矩阵的转化过程中,利用系统聚类解得定制装备的模块划分方案。以激光清洗机设计实践为例,可拓理论可以有效应对需求进化过程中产生的矛盾问题,成功完成了产品的模块化设计与试制验证。研究表明:以可拓理论改进的AD-DSM模型可以为响应需求进化、缩短研发周期、降低设备试制成本提供有效的决策手段,为复杂定制装备设计的迭代创新提供了一个新思路。

基于可拓理论的同行评议智能评价系统研究

基于可拓理论利用开发程序软件对同行评议智能系统进行开发研究,从学术规范性、创新程度、学术价值、选题意义和结构与表述五大同行评议指标建立评价体系,对指标体系的主客观权重进行综合分析,构建智能评价系统的物元经典域和节域,并通过实例验证了评价系统的可行性,为同行评议智能评判提供了一种有效方法。

基于熵权可拓理论的弧面凸轮减速机构综合性能评价

为评价弧面凸轮减速机构的综合性能,提出了基于熵权可拓理论的弧面凸轮减速机构综合性能评价模型。基于可拓理论设计出点、线啮合两种类型8种弧面凸轮减速机构创新方案,从结构设计、加工制造、动态特性和静态特性4个方面提取了10个评价指标建立弧面凸轮减速机构综合性能评价体系,基于熵权可拓理论建立综合性能评价模型,融合定性指标和定量指标数据,并通过层次分析法(AHP)熵权法进行指标权重组合赋值,采用可拓评价方法得出综合评价结果。该评价方法同时考虑主观性和客观性评价,对线啮合型和点啮合型两种啮合类型的弧面凸轮减速机构进行综合性能评价分析,在通用设计参数相同、运动条件相同和负载相同条件下对弧面凸轮减速机构综合性能进行排序选优,为后续弧面凸轮减速机构应用提供理论支持。

基于改进分层可拓理论的智能汽车AFS/DYC协调控制

针对紧急避障及大曲率工况的稳定控制难题,提出基于改进分层可拓理论的AFS和DYC协调控制系统,引入了鲸鱼算法解决了可拓边界的自适应划分问题,既简化了分层可拓理论的边界确定过程,又遏制了控制器的一些较为强烈的输出振荡,显著提高了车辆控制的稳定性和安全性。所提AFS/DYC协调控制系统分上下两层,上层是改进分层可拓协调模块,下层是AFS/DYC控制器模块。上层可拓协调模块主要通过横摆角速度、纵向车速以及规划路径曲率来确定AFS和DYC的权重系数,下层控制器模块主要通过上层协调模块确定的权重系数来分配AFS和DYC的输出量,最终实现对智能车辆的稳定性控制。Carsim和Simulink联合仿真结果表明,所提协调控制系统在紧急避障、双移线等大曲率及曲率突变工况下,对横摆角速度和纵向车速的控制效果相较于分层可拓控制、普通可拓控制均有较大提升。

基于组合赋权和可拓理论的土石坝病险等级判定

针对土石坝病险等级判定指标权重确定主观依赖性强,采用层次分析法和熵权法计算评价指标的主客观权重,为避免指标权重的绝对主观性和绝对客观性,采用博弈论确定指标最优综合权重,考虑评价结果存在等级判定不相容性问题,通过可拓评价模型完成土石坝病险程度等级判定,最终建立了基于博弈论组合赋权的土石坝可拓病险等级判定模型,并对5座水库进行模型应用。结果表明:病险等级判定结果与水库实际鉴定结果一致,且该评价模型简单实用,提高了综合安全评价的效率和可操作性,对水库病险程度等级判定和除险加固具有良好的应用前景。

基于博弈论—可拓理论的地铁车站深基坑施工安全评价

基坑工程建设存在不确定性因素多、施工安全风险高等问题,针对地铁车站深基坑施工工艺多样、周边环境复杂的特点,通过博弈论组合赋权与可拓评价模型相结合,对地铁车站深基坑施工安全进行科学合理地评价。首先,以安全检查标准为基础,结合工程实际和现有文献,多角度分析构建评价指标体系;其次,通过层次分析法确定指标主观权重、熵权法确定客观权重,利用博弈论组合赋权法将其综合,再进行安全等级的划分,进而计算出评价对象的关联函数和关联度,最终得出总目标层所属的安全等级。对佛山某地铁车站深基坑工程实例进行评价,结果表明:基于可拓评价模型的安全等级评定结果基本符合现场实际,该方法有效且可行。

基于RS—可拓理论的金属矿山应急能力评估

及时、准确地评估金属矿山的应急能力,能为金属矿山提升应急能力提供科学指导。根据应急相关的法律法规,结合文献分析和现场调研,并利用解释结构模型方法,建立了金属矿山应急能力评估的模型体系。该体系由应急预防能力、应急准备能力、应急响应能力、应急救援能力等4个一级指标、20个二级指标组成。在对比分析各种评估指标权重确定方法的基础上,选择粗糙集理论(Rough Set,RS)和专家评分法确定了金属矿山应急能力评估指标的权重。该方法能充分体现数据的客观性,提高评估结果的精准性。论述了基于可拓理论的应急能力评估方法,能较好地解决综合评估中指标的不相容问题。在某金属矿山应用了基于RS—可拓理论的评估方法,获得了准确、客观的评估结果。该方法具有较强的科学性和实用性,能有效降低金属矿山的事故风险。

基于信息扩散与可拓理论的城镇区域耦合风险评估方法研究

城镇区域事故风险是城镇区域生产园区合理布局,以及区域风险动态管控的重要依据。在城镇区域生产安全事故风险数值化处理过程中,往往会遇到小样本信息不足所带来的信息不完备和指标判断时的模糊性。通过对城镇区域安全状态的分析,基于系统工程学理论方法,从反映区域内生产安全事故固有风险和安全防护系统脆弱性两个层面,提出了城镇区域耦合风险动态管控模型。在固有风险分析时,可根据模糊集的观点,将概率分布看作从事件到概率的映射,对单一样本点进行集值化的模糊数学处理,通过建立信息扩散模型,对不完备信息进行适当的信息膨胀,以弥补小样本信息不足的缺陷;在脆弱性分析时,基于可拓学理论建立了可拓脆弱性评估模型,计算评估对象与脆弱性等级的综合关联度,从而确定安全防护系统抗事故灾害冲击能力。将所建模型用于某市A区,结果表明,该城镇区域固有风险一般,安全防护脆弱性小,抵御风险能力较强,其分析结果与实际相符,为城镇区域生产安全事故风险有效管控提供了依据。

基于熵权物元可拓理论的高层建筑火灾韧性评价

为降低高层建筑火灾的发生率,基于演进韧性视角,对高层建筑的火灾韧性作出了明确定义。结合高层建筑火灾的具体特征,将韧性框架的4个维度重新定义和划分,分别从高层建筑的鲁棒性、冗余性、迅速性和策略性4个维度构建评价指标。结合熵权法和物元可拓学理论实现对高层建筑火灾韧性等级的客观评价,并进行实例验证。结果表明:高层建筑火灾的韧性是火灾发生期间建筑吸收、应对、恢复和学习能力的函数,4个维度权重分别为0.324、0.152、0.369、0.153,可知高层建筑的火灾韧性首要强调建筑的迅速性,即建筑对火灾的事后恢复能力,该结果完全符合韧性的核心概念。所选的高层建筑实例的火灾韧性等级为S4,火灾韧性为“差”状态,该评价结果与实际情况相符合。

基于改进可拓理论-有效降雨耦合模型的库岸滑坡稳定性动态评价

库区滑坡稳定性问题是水利水电工程中研究的关键问题之一,影响滑坡稳定性的指标具有差异性、时变性,传统方法难以实现稳定性的动态评价。通过改进可拓理论,建立多层次、多变量的滑坡稳定性动态评价模型,引入有效降雨模型替代日降雨量模型,采用差异系数替代传统CRITIC(crititeria importance through intercriteria correlation)法标准差,建立基于关联函数矩阵的动态权重计算方法。通过对羊曲水电站库区内某滑坡体地表宏观变形、实时监测数据分析,证明了有效降雨模型的适用性,定义了有效降雨作用期,最终将改进可拓理论与有效降雨模型联用对该滑坡体进行稳定性动态评价,研究结果与监测数据表明规律具有较好的一致性,证明提出的方法具有可靠性及准确性。此外,构建的模型可以快速分析现场实时数据,实现随时间、环境变化的滑坡稳定性状态的动态评价,为滑坡体防治工作提供了一种客观准确的分析方法。

基于博弈论综合赋权-物元可拓理论的岩爆倾向性预测

在岩爆倾向性预测研究中,单一赋权方法赋权结果的随机性大,权重组合计算不够科学合理,使得岩爆预测精度较低。分别采用乘法组合赋权、粗糙集理论(RS)、CRITIC法、博弈论综合赋权法等4种方法确定权重,引入物元可拓理论,依据最大关联度准则确定岩爆等级;选取应力系数、强度脆性系数、弹性能量指数、围岩完整性系数为评价指标,以国内外20组典型岩爆数据为样本进行分析,对比由4种赋权方法得到的岩爆等级预测结果的准确率,结果表明:基于博弈论综合赋权-物元可拓理论的岩爆预测模型预测准确率达95%,高于其他3种赋权方法的预测准确率。将该模型运用于锦屏二级水电站引水隧洞的岩爆预测中,所得结果与现场结果一致,进一步验证了本文模型的可靠性。

基于基元可拓理论的文化建筑在地性研究——以武乡县公共文化中心为例

随着文化建筑的建设需求大量增加,文化建筑被赋予了更深刻的时代内涵——传承地方文化,体现“地域”特色。因此,“在地性”成为了文化建筑设计的主旋律。首先,文章引入基元可拓理论,运用菱形思维,对武乡县在地性设计要素发散分析,再落实到项目作收敛分析。其次,在生成不同的策略方案后作优度评价,选出更科学的策略方案。最后,通过研究得出了在地性理论对于文化建筑设计的必要性,以及引入基元可拓理论可以增加运用在地性设计可操作性。

基于可拓理论的建筑施工安全管理系统研究

现有的安全管理评价方式无法对建筑施工的安全问题作出及时、系统的判定。将可拓理论应用于建筑施工企业的安全管理系统研究,以国家规定的建筑施工安全检查标准为准则,参照施工安全检查的经验,把建筑施工的安全管理等级划分成安全、较安全、不安全、严重不安全4个等级,初步建立基于可拓理论的安全管理评价和预警系统,并编制相应的程序,对建筑施工安全管理现状进行评价,对有安全问题的项目及时作出预警。最后结合实际工程项目,对该方法进行验证,结果表明该方法具有一定的实用性和有效性,可以作为建筑施工企业安全管理的参考。

基于熵权-可拓理论的高炉软熔带位置状态模糊综合评判方法

针对高炉(Blast furnace,BF)软熔带位置状态影响因素复杂多样且具有层次性和模糊性的特点,提出了基于熵权–可拓理论的高炉软熔带位置状态两级模糊综合评判的新方法.首先,在对高炉生产过程参数进行整理、分类的基础上,采用可拓理论和熵权法确定第一级评判的隶属矩阵和模糊权向量,进行一级模糊评判.其次,以一级评判结果矩阵构成第二级评判的隶属矩阵,并结合层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)确定的第二级模糊权向量,进行二级模糊评判.利用物元的可拓性定性分析和可拓集合论的关联函数定量计算相结合的方法,实现对高炉软熔带位置状态的两级模糊综合评判.最后,以某钢铁厂2 650 m3高炉为实例对其软熔带位置状态进行综合评判,所得结果与现场实际情况吻合良好.