基于深度神经网络的台风中心定位方法

台风中心定位的微小误差会对台风路径预报造成较大的偏离,因此精确定位台风中心是台风路径预测和灾害预报的重要步骤。台风云系随时间不断变化且风力强弱不一,在卫星云图中呈现了多样性和复杂性,现有基于神经网络的模型由于缺少对台风特征图像多维度参数的权重合理分配,在自动提取台风图像特征上受到了限制。为此,提出一种融合通道注意力与坐标注意力的神经网络模型(TY-LOCNet),首先搭建深度卷积神经网络模型提取台风特征;其次引入通道注意力机制从台风特征中捕获通道级别的信息,提升模型对重要通道的关注度;然后将通道注意力结果输入到坐标注意力机制中全局标定台风位置信息,使模型能够在较大的区域关注到台风的形态结构;此外,均方误差损失函数未能融合计算坐标导致定位精度低,因此提出距离损失函数(DISTLoss)通过距离回归提高模型定位精度。实验结果表明,TY-LOCNet的平均位置误差(MLE)、平均定位误差(MAE)和检测速度分别为3.502像素,0.292°和17 FPS,优于其他模型。台风中心定位模型TY-LOCNet可为台风预报提供实时性台风中心定位支持。

台风“苏迪罗”行进过程中沿海近地实测风场特性研究

基于厦门大嶝岛台风观测点阵列布置风速仪的现场实测,选取了1513号台风“苏迪罗”在四个不同时间段的风速风向数据,对台风行进过程中的沿海近地风场特性进行了详细分析,得到了台风中心距离观测点400 km、250 km、150 km和120 km时的沿海近地平均风速风向、风剖面、阵风因子、湍流度、湍流积分尺度和功率谱密度函数等参数,研究了各种参数同台风中心距和观测高度之间的关系,结果表明:在台风行进过程中,观测点所测风速的平均风速剖面满足对数律规律,粗糙长度z_0约为4.0 m。阵风因子和湍流度变化较为平缓,二者呈线性变化关系。三个方向上的湍流度比值约为1∶0.8∶0.45,湍流积分尺度离散性大,顺、横风向的功率谱密度函数符合von Karman谱的形式,但竖直方向不符合。该结果对深入了解台风在行进中对固定观测点的影响以及提高沿海工程结构的抗风安全性具有实际意义。

不耦合装药系数对岩体爆破损伤的影响

在爆破工程中,选择合适的装药结构能够有效提高炸药利用率,从而改善爆破效果。基于RHT(Riedel-Hiermaier-Thomamodel)动态响应力学关系,采用ANSYS/LS-DYNA软件研究了偏心不耦合装药条件下不耦合系数K对岩体爆破荷载的影响,以及爆破过程中岩体的损伤情况。通过建立单孔偏心不耦合爆破模型,分析了不耦合系数K为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0和3.5条件下的有效应力、振动速度、爆破地震波能量和损伤状况。同时,研究了不同不耦合系数K条件下爆心距(l)与损伤度(D)、质点振动速度(PPV)与爆心距(l),以及振动速度(vpp)与损伤度(D)之间的关系。结果表明:随着不耦合系数K的增大,耦合侧与不耦合侧有效应力和峰值振动速度、地震波峰值能量略微减小;粉碎区和裂隙区范围逐渐减小,且粉碎区损伤半径较裂隙区减小速率更大。岩体损伤程度和质点振动速度(vpp)均随着爆心距的增大而逐渐减小。质点振动速度越大损伤程度也越大,当vpp=50.4 cm/s时,岩体中的损伤变量达到损伤破坏阈值(D=0.19);当vpp>140.6 cm/s时,损伤度D>0.80。

抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明:抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6~10作为群桩距径比的推荐范围。

一种蜗杆传动多目标优化设计方法

蜗杆传动的传统设计方法主要是设计者借鉴已有的设计实例和经验,首先试选基本参数,再通过校核确定该参数是否满足使用要求。若不满足要求,则重新选择参数进行校核,若满足要求则作为最终的设计方案。由于不同设计者选择的参数一般不同,就会导致同一设计要求出现不同设计方案的现象,且方案一般不是最佳。多目标优化设计方法在排除传统设计方法人为主观因素的基础上,以与蜗杆制造成本和传动性能紧密相关的蜗轮齿冠体积、蜗杆传动中心距、滑动速度等目标为优化对象,建立优化目标函数,确定设计约束条件,利用有关软件优化工具箱寻找最优解进行优化。结果表明,多目标优化设计与常规设计相比,在传动效率小幅提升的前提下,多目标优化设计的蜗轮齿冠体积大幅下降65.42%,传动中心距缩小24.8%,优化设计效果显著,优化后机构综合性能更强。

小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法

小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明:中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。

绝对重力仪落体光心质心距调校方法研究

为了最小化激光干涉式绝对重力仪中落体旋转引入的重力加速度测量误差,提出了一种基于落体悬吊的光心质心间距调校方法,结合落体的外部结构,搭建了一套简易高效的落体调校装置。该装置采用光电自准直仪测量落体悬吊状态下的俯仰角,可实现对落体质心位置的高准确度调节,进而完成对落体光心质心距的调校。对装置的测量不确定度进行了评估,得到落体光心质心距测量的合成标准不确定度为18.85μm。最后在NIM-3A型绝对重力仪上进行实验验证。结果表明,悬吊法调校落体的光心质心距优于20μm。若落体旋转角速度控制在0.02 rad/s以内,则落体引入的重力加速度的误差优于1μGal。

中心距误差对小模数齿轮接触与弯曲强度的影响

为探究小模数齿轮中心距误差对轮齿强度的影响,以及标准GB/T 3480—2021对含中心距误差小模数齿轮强度设计的适用性,推导了含中心距误差的重合度系数、齿廓系数与应力修正系数计算公式,建立了含中心距误差的小模数齿轮有限元接触模型,提出有限元接触模型网格密度的验证方法.对2种计算方法得到的不同中心距误差下接触与弯曲应力进行了对比研究,结果表明,接触区域齿廓有限单元宽度不超过Hertz接触半宽的1/3时,齿轮有限元接触计算精度较高;采用标准GB/T 3480—2021校核含中心距误差的小模数齿轮强度,将产生冗余设计;当中心距误差达到1.33%时,接触应力幅值的最大变化为4.23%,而弯曲应力幅值的最大变化达到了16.25%,中心距误差对小模数齿轮弯曲应力的影响比接触应力更为显著.

树干横力弯曲中性轴的数值模拟

【目的】为了评估树木的风载安全性,研究树木在风力作用下的横力弯曲,确定树干横截面形状、树轮、缺陷等因素对树干弯曲中性轴的影响。【方法】采用欧拉–伯努利梁假设,推导了通用弯曲中性轴倾斜角计算公式。随后设计了树干模型,模型包括3种外轮廓(圆形、椭圆形、随机形状)和两种内部结构(多层同心、圆形缺陷),并采用不同的弹性模量模拟材料属性的变化。最后进行数值模拟,采用随机森林算法分析、预测数值模拟的结果,确定各个因素的重要性。【结果】在树轮模型中,质形偏心距<4 mm的比例超过97%,各因素影响质形偏心距的重要性为早晚材弹性模量比>树轮数量>偏心距与基圆半径之比>截面圆度;偏转角(实际弯曲中性轴倾斜角相对均匀截面弯曲中性轴倾斜角的偏转角)均<0.5°,且<0.08°的比例高于97%,影响树干弯曲中性轴倾斜角的重要性为载荷方位角>截面圆度>偏心距与基圆半径之比>树轮数量>早晚材弹性模量比。在缺陷模型中,质形偏心距<5 mm的数量约占总数的80%,在5~15 mm之间的约为15%,>15 mm的约为5%,各因素影响质形偏心距的重要性为缺陷半径>缺陷树干与正常树干弹性模量之比>偏心距与基圆半径之比>截面圆度;偏转角<1°的比例超过90%,但在极限情况下偏转角也可达到50°,影响弯曲中性轴倾斜角的重要性为载荷方位角>截面圆度>偏心距与基圆半径之比>缺陷半径>缺陷树干与正常树干弹性模量之比。【结论】树轮对树干弯曲中性轴的影响很小,横截面轮廓形状、缺陷对其影响较大。在进行树干受力检测计算时,可忽略树轮的影响,但要考虑树干横截面形状和缺陷的影响。

考虑中心距变化的齿轮接触应力计算方法

齿轮制造/安装误差和轴承径向间隙导致齿轮中心距变化,改变齿面的接触特征,影响齿面的磨损和疲劳寿命。本文基于考虑制造/安装误差和轴承径向间隙影响的2种齿轮中心距模型,结合赫兹接触理论和齿轮啮合原理,建立了考虑中心距变化的齿面接触应力计算模型,并通过将该模型所得结果与有限元接触模型结果对比,验证所提出模型的准确性。此外,进一步研究了齿轮中心距变化对齿面接触应力的影响。研究结果表明:随着实际中心距的增大,本文模型结果与有限元模型结果的误差减小。随着齿轮中心距的增大,单齿对啮合区沿啮合线方向左移,齿面接触应力减小,但齿轮重合度也减小。因此,合理控制齿轮中心距变化对齿面接触性能的提升具有重要意义。

耦合主成分分析下煤矿矿井突水水源识别方法

煤矿矿井突水会导致矿井内部水位迅速上升,对煤矿生产造成严重影响,甚至导致煤矿停产。开展矿井突水水源识别可以及早发现突水风险,从而保障煤矿生产和矿工的生命安全。为此,提出一种耦合主成分分析下煤矿矿井突水水源识别方法。根据水源化学各组分间差异性确定突水水源判别指标变量,从煤矿矿井含水层随机选取18个水样化学信息,通过耦合主成分分析获得各水源组间相关性,提取4个重要的主成分表征所有样本信息特征,结合协方差矩阵、Fisher判别得到各类型水源组别的中心距离,识别出突水水源类型。实验结果表明,所提方法能够解决样本信息各变量间信息叠加问题,提升了突水水源识别准确率。

大采高大中心距液压支架选型设计

根据陕西小保当矿业有限公司一号井132202工作面煤层地质条件,完成了大采高大中心距中部液压支架与过渡液压支架主要技术参数及结构设计,实现了高产高效,为陕西小保当矿业有限公司大采高超长工作面开采技术的发展提供了宝贵经验。

考虑中心距安装误差下的齿面磨损特性分析

以重合度为1~2之间的定轴渐开线直齿轮为研究对象,基于Archard磨损模型数值仿真齿面磨损的分布规律,研究齿轮中心距安装误差对齿轮啮合过程的影响,揭示中心距安装误差对齿面磨损的影响机理。结果表明:在0.1%的中心距误差下,中心距的增大会使齿轮的重合度下降,啮合区域变小,啮入点的位置远离齿根,从而减小齿面磨损。

基于无人机量测的深孔爆破振速预测方法

当前高速公路路基爆破的智慧化水平较低,导致路基深孔爆破时爆破振速难以实现精准预测,爆破施工优化效果较差。依托济青中线潍青段路基深孔爆破工程,引入无人机航测技术,建立路基爆破的三维模型,提出基于无人机摄影量测和三维模型重建技术的爆心距计算方法,实现了路基深孔爆破的爆心距精准计算;通过爆破振动监测获取振速数据,基于药量、振速、爆心距等参数建立深孔路基爆破的振速预测方法,有效提高爆破振速预测公式的拟合度和精准度,为路基爆破智慧化设计优化、施工决策及现场安全管理提供科学依据。

基于智能算法的齿轮副传动优化设计

为对两级渐开线圆柱齿轮减速器的齿轮结构进行优化设计,根据齿轮强度计算标准和机械结构优化设计的相关理论,分析了对齿轮接触强度和弯曲强度较大有影响的参数,以最小中心距为目标函数,以齿轮强度、尺寸等为约束条件,建立了两级渐开线圆柱齿轮传动结构优化的数学模型。基于智能算法(遗传算法)对齿数、模数、螺旋角等参数进行多目标优化,优化后齿轮的最小中心距减少了28.99%,有效的提高了空间利用率。同时该文研究结果可为智能设计、智能制造提供参考。

基坑爆破开挖对邻近隧道的振动影响分析

为了研究基坑爆破施工对邻近隧道的振动影响,以珠海某城轨隧道邻近基坑爆破开挖工程为背景,基于爆破设计方案,通过FLAC3D软件模拟隧道在爆破荷载下的动力响应,分析了爆破振动随爆心距变化的规律,研究了隧道的振动效应,并结合现场监测结果,评价了减振孔的降振效果。研究结果表明:场地系数和衰减指数对同段起爆最大药量的影响较大;爆破振动随爆心距的增加呈衰减趋势,离爆源较近的断面振动效应明显,衰减较快,离爆源较远的断面衰减较慢;爆破开挖的振动效应对隧道安全性影响显著,尤其是隧道迎爆侧;减振孔的设置会改变隧道断面的峰值振速分布规律,1排减振孔的降振效果显著,减振孔排数继续增加的降振效率则相对趋于平缓。该研究成果可为后续类似工程提供借鉴。

异质中心角距离约束的多粒度跨模态行人重识别

针对红外光和可见光图像之间巨大差异导致的跨模态行人重识别正确匹配图像异常困难的问题,提出一种多粒度特征学习的跨模态行人重识别网络(CM-MGN)。有效结合全局特征和不同粒度的局部特征,学习更具判别性的行人特征。为有效减小模型的计算复杂度和解决传统三元组损失中异常样本选取的问题,提出基于角距离的异质中心三元组损失(HCAT)。在RegDB和SYSU-MM01数据集上的实验结果表明,该方法的Rank-1精度分别达到了92.33%和62.83%,较其它方法取得了更优性能。

基于相对距离和历史成功率机制的增强麻雀搜索算法

针对麻雀搜索算法收敛精度低、易陷入局部最优等问题,提出了一种融合相对距离和历史成功率的增强麻雀搜索算法(RHSSA)。首先,RHSSA引入一种融合适应度值与相对距离的发现者选择方式,使选出的发现者既保持较高质量,又保持在搜索空间的分布广泛;其次,RHSSA在麻雀发现者搜索过程中,采用融合加权重心的反向学习策略,充分挖掘搜索空间的优质位置信息并减弱发现者向原点聚集的趋势;最后,RHSSA引入基于历史成功率的自适应选择算子动态地选择柯西变异与高斯变异对最优解做扰动,提高算法跳出局部最优的能力。选用CEC2017测试函数集中的12个函数作为性能基准函数,将RHSSA与其他五种改进的麻雀搜索算法(AMSSA、SCSSA、SHSSA、ISSA、CSSOA)进行性能评测。基于实验数据的Friedman检验表明,RHSSA能获取最优的结果。为验证提出的改进策略的有效性,还对改进策略进行了消融实验。实验结果表明在综合改进策略的共同作用下,RHSSA的综合优化性能排名为第一名。

基于K-means物流配送中心选址模型

针对当前物流配送成本高、效率低、城市物流配送中心选址不合理等问题,在分析国内外物流配送中心选址的基础上,通过对物流配送中心选址的影响因素进行研究,采用计算多维欧几里得距离,构建基于K-means算法的物流配送中心选址模型,该模型根据收货点与各配送中心的欧几里得距离最小值进行聚类,以确定物流配送中心的位置及其所覆盖的收货点,该模型为国内物流公司调整或新增物流配送中心提供了一个解决方案。通过应用实验,验证了模型合理性及有效性,并分析研究中的不足和进一步研究方向。

简析进攻后距离控制在跆拳道竞技对抗中的运用

本文运用文献资料法、录像分析法等研究方法,对距离控制在跆拳道竞技对抗中的应用展开调查与分析。结果表明,在主动进攻后,因对手做的反应和防守动作的不同,通过重心移动调节落点位置,在跆拳道竞技对抗中进行远、中、近3个距离的变化控制,是实现跆拳道技战术灵活多变的基础,也是身高或基本体能处于劣势运动员取得比赛胜利的关键。基于高水平跆拳道运动员对距离控制的研究成果。建议:从运动员自身优劣情况出发,制定出针对进攻后不同落点的技战术训练计划,以此为跆拳道竞技运动员训练提供参考。