NAG算法库在冶金过程控制建模中的应用

在介绍数学软件NAG(The Numerical Algorithms Group)的基础上,以构建过程控制模型为实例,论述了NAG在钢铁企业中的应用。使相关技术人员充分认识NAG软件在建模中的效率,进一步提高解决实际问题的能力。

基于热重启学习率的NAG算法在图像分割中的应用

文章针对水平集演化模型的梯度下降法收敛速度较慢,且对局部极小值较为敏感的问题,提出一种热重启学习率和Nesterov加速梯度(Nesterov accelerated gradient,NAG)算法相结合的水平集演化方法,以替换Chan-Vese(CV)模型中用于演化水平集函数的梯度下降法,对2种算法的图像分割速度以及分割精准度进行了对比。首先根据CV模型和距离保持惩罚项建立初始的水平集演化方程;然后对NAG算法增加学习率动态变化项计算梯度来演化水平集函数;最后不断更新得到水平集函数直到收敛。使用ground truth(GT)图像评估分割精准度,通过与传统梯度下降法得到的实验结果对比,改进算法的CPU运行时间减少了30%以上且分割精确度明显提升,表明其可对图像进行有效且快速地分割。

LY12铝疲劳裂纹在冲击载荷下的演化研究

对 LY1 2铝合金在低周疲劳条件下的裂纹情况和随后进行的动态拉伸条件下裂纹的发展给予了观察和统计分析 .发现裂纹的累积数密度分布在损伤演化过程中保持指数形式 ,用 NAG模型对实验结果进行分析 ,得出该材料裂纹演化发展方程的各种参数 .

材料层裂研究的主要进展

层裂是一种重要的动态损伤破坏现象,由物质界面的反射稀疏波相互作用引起,其细观尺度上的物理机制是微损伤(即微孔洞和微裂纹)的成核、生长和汇合。围绕美国物理学会George E.Duvall冲击压缩科学奖的3位获奖者Grady、Curran和Johnson的相关工作,概述层裂现象的一些主要研究进展,简要介绍层裂现象的研究历史,以期更深刻地理解那些著名的层裂物理模型和实验技术。此外,报道了最近取得的最新研究成果,阐述了冻结不同损伤水平状态的双层靶层裂实验技术与Hopkinson压杆共通的工作原理。针对微损伤成核和生长断裂破碎模型NAG/FRAG在数学上的不一致性和在物理上的不完备性,指出对于延性材料的层裂过程,只要微孔洞成核的累积数目密度满足尺寸的指数分布、微孔洞半径的生长速度与半径呈线性关系,就能够得到解析形式的损伤度演化方程,该修正模型MNAG在数学上是一致的,在物理上是完备的;对于白以龙等建立的欧拉形式的微损伤数目守恒方程,指出计算损伤度不必显式求解该方程,损伤度的表达式一般通过拉格朗日形式的微损伤数目守恒方程获得;针对损伤度函数模型或封加坡模型,以更加简洁的方法进行了推导。

AMD酸沉降的蚀化行为评价

为研究边坡在AMD(Acid mine drainage)蚀化作用下动态稳定,从化学传质角度分析蚀化酸化行为,依据硫化矿石氧化机理,建立了蚀化动态酸沉降方程.通过蚀化产酸过程中岩体的酸中和能力ANC的测试,完成抗酸化容量AC的计算,实现边坡蚀化损伤动态评价.结果表明,其中水仓、水坑附近ANC达到-255 kg/t左右,AC几乎为0;靠近敏感矿体部分,抗酸容量较低,坡面ANC为-70^-56 kg/t,抗酸容量为0.012左右,酸沉降行为明显,岩体极易被腐蚀;远离硫化矿石体部分,抗酸容量较大,难于酸化,蚀化不明显.

网络攻击图在自动渗透测试中的应用

提出一种新的网络攻击图(NAG)自动生成及优化方法,针对NAG的状态空间爆炸问题,将其分为子攻击图和父攻击图。子攻击图描述从攻击发起主机到目标主机的具体攻击方案,父攻击图描述攻击者在网络主机间的权限转移过程。该方法通过简化NAG的结构减小其复杂度。

距离保持水平集演化模型的快速实现算法

针对梯度下降法收敛性较差、对局部极小值比较敏感的问题,提出一种改进NAG算法,并以此替换距离保持水平集演化(DRLSE)模型中的梯度下降算法,进而得到一个基于NAG的图像快速分割算法。首先,给出初始水平集演化方程;其次,用改进NAG算法计算梯度;最后,对水平集函数进行不断更新,从而避免水平集函数陷入局部极小值。实验结果表明,与DRLSE模型中的原算法相比,所提算法迭代次数减少了约30%,CPU运行时间减少了30%以上。该算法实现简单,能够对实时性要求较高的红外图像、医学图像进行快速、有效的分割。

基于雨洪管理模型和NSGA-Ⅱ算法的低影响开发设施空间布局优化——以北京通州某住宅组团为例

作为城市重要组成单元,住宅区雨水系统的完善对建设“海绵城市”有着重要的意义。虽然国内外学者针对海绵城市低影响开发设施已开展诸多研究与讨论,但缺乏对区域内设施综合效益的评价方法,难以实现精细尺度下对低影响开发设施的科学配置与布局优化。本文以北京市通州区某新建住宅组团为例,提出基于雨洪管理模型与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的低影响开发设施空间布局优化方法。通过构建研究区场地尺度雨洪管理模型,以低影响开发设施的位置和规模为决策变量,以建造成本、径流总量控制率和污染物去除率为多目标函数,模拟评估不同空间布局方案下的综合效益,提出低影响开发设施空间布局的优化方案。开展低影响开发设施空间优化方法研究,既为设施综合效益评估提供理论与方法支撑,也为海绵城市理念在城市规划设计中的应用提供实证案例,旨在提高城市整体规划的科学与合理性,解决现阶段城市所面临的水资源难题。