A scaled boundary node method applied to two-dimensional crack problems

A boundary-type meshless method called the scaled boundary node method （SBNM） is developed to directly evaluate mixed mode stress intensity factors （SIFs） without extra post-processing. The SBNM combines the scaled boundary equations with the moving Kriging （MK） interpolation to retain the dimensionality advantage of the former and the meshless attribute of the latter. As a result, the SBNM requires only a set of scattered nodes on the boundary, and the displacement field is approximated by using the MK interpolation technique, which possesses the 5 function property. This makes the developed method efficient and straightforward in imposing the essential boundary conditions, and no special treatment techniques are required. Besides, the SBNM works by weakening the governing differential equations in the circumferential direction and then solving the weakened equations analytically in the radial direction. Therefore, the SBNM permits an accurate representation of the singularities in the radial direction when the scaling center is located at the crack tip. Numerical examples using the SBNM for computing the SIFs are presented. Good agreements with available results in the literature are obtained.

基于社团结构的网络空间复杂网络多尺度构建算法

网络空间要素及要素间关系构成的复杂网络进行可视化对感知网络结构和发现网络空间规律具有重要意义。针对网络空间复杂网络可视化时出现的大量节点和连边相互压盖造成的视觉混乱问题和基于层次聚类思想的社团划分算法构建的多尺度网络只能得到有限的尺度问题,提出一种基于社团结构的网络空间复杂网络多尺度构建方法。该方法基于改进的LFM社团发现算法,结合节点综合重要性进行社团核心节点的选取和依据社团间连边数量设定阈值建立重要节点不同层次连边,通过调整参数实现网络空间复杂网络多尺度构建。实验结果表明,该方法在构建多尺度网络过程中能够保留网络空间中的重要节点,相较于基于层次聚类思想的Louvain社团发现算法能够发现更多尺度的网络结构,且具有较好的连续性。

碎片化地形矢量数据比例尺评估方法

针对目前人工判定碎片化地形矢量数据比例尺效率低下、可靠性不高的问题,本文提出一种基于自然法则的地形矢量数据比例尺评估方法,实现地形矢量数据比例尺判定的自动化。该方法基于不同比例尺地形矢量数据节点密度指数随比例尺变化的特征,利用自然法则原理和统计学知识确定不同比例尺、不同类型要素节点密度指数区间的理论值;对于待鉴定地形矢量数据,将其节点密度指数与已知比例尺的地形矢量数据节点密度指数区间进行比对,如果落在该比例尺节点密度指数区间内,则推断为该比例尺数据,进而实现比例尺的自动判定;最后利用等高线和水系两种地形要素验证了该评估方法的可行性。试验结果表明,基于本文方法的1∶100万、1∶25万和1∶5万地形矢量数据比例尺自动判定正确率分别达到了93.97%、94.04%和92.47%,地形矢量数据比例尺判定总体正确率达到93.21%,极大提高了比例尺判定的精度与效率,为地理信息安全评估提供了技术支撑。

自适应节点规模的区块链分片可扩展模型

分片是解决区块链可扩展性问题的核心技术,然而现有分片方案普遍采用预定分片规模的静态分片方式,这与公链开放低门槛的分布式环境不匹配。当网络中的节点数大幅增加时静态分片方式难以及时充分地发挥全部节点的性能,当网络中的节点数大幅减少时又会增加分片内的安全隐患。为此,构建一种自适应节点规模变化的动态分片可扩展模型(DSSM)。在基础分片上建立分层的逻辑分片,通过支持状态归约允许节点在不同层级的分片上进行状态同步。在逻辑与基础分片间建立满二叉树的逻辑关系,通过分片的动态分裂和合并来扩张和收缩分片规模,实现分片规模的自适应调整。实验结果表明,DSSM在节点数量大幅增加时通过自适应扩展分片规模使网络吞吐量得到了近乎翻倍的提升,在节点数量大幅减少时通过自适应收缩分片规模保证了网络的最低安全要求。

基于原型嵌入图网络的小样本图像分类

针对在小样本图像分类中传统骨干卷积网络进行特征提取时会有上下文信息单一和感受野受限以及边特征相似度度量缺乏全局性问题,本文提出了一种基于原型嵌入图网络的小样本图像分类算法。首先,将CBAM产生的权重值与ASPP以不同采样率获取的不同尺度特征进行相乘的特征作为图网络的节点嵌入特征。然后,采用原型网络的方法在度量模块中构建了原型节点,使得成对节点之间的相似性计算转化为单个节点与原型节点相似性的和计算,将得到的相似度作为边特征输入图神经网络。最后,利用双图结构在多个更新代后将标签信息从有标签样本传播到无标签样本。在以ResNet-12为骨干卷积网络的算法分类任务中,本文在mini ImageNet、tiered ImageNet、CUB-200-2011和CIFAR-FS 4个数据集上的5-way 1-shot的任务分类准确率分别达到了71.47%、75.41%、86.21%和79.84%,在以Conv-4作为骨干卷积网络中,本文提出的算法在5-way 1-shot和5-way 5-shot任务中都优于现有的图网络方法。

襄阳东站柱分叉铸钢节点缩尺模型试验研究

襄阳东站在南、北两端区域采用柱分叉支承钢屋盖以减小屋盖悬挑长度,柱分叉节点考虑到建筑美观要求及受力复杂等因素采用了铸钢节点型式,论文对柱分叉铸钢节点进行了1/2缩尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,有限元对比分析结果与加载试验吻合较好,结果表明柱分叉铸钢节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸钢件相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

考虑节点吸引力的多式联运网络仿真特性

为研究多式联运网络演化机理,分析多式联运网络的特征,基于BA无标度网络模型,引入吸引力模型,计算节点质量,提出考虑节点吸引力因素的改进多式联运网络演化模型。选取山东省23个物流节点城市为多式联运网络的节点,采用软件MATLAB进行模型仿真,对比分析仿真结果与实际网络的统计特性,验证改进的多式联运网络演化模型的适用性。结果表明:改进的多式联运网络演化模型的基本统计特性与实际网络接近,能较准确地再现多式联运网络的实际特性及演化规律;度分布为斜率为负的直线,服从幂律分布,属于BA无标度网络模型。未来多式联运网络应发挥物流枢纽城市及龙头企业的聚集带动作用,增大网络密度,增强网络韧性,形成内外联通、安全高效的物流网络。

一种信标辅助的北斗伪卫星CPD定位方法

针对北斗伪卫星信号引入室内并在小尺度空间下提供高精度定位的难题,如何在顾及网络建设成本的基础上提升小尺度空间的定位时效性和定位精度是未来室内定位技术中需要解决的重要一环。此处充分结合室内环境下小尺度空间的空间特征,提出一种室内节点信标辅助的北斗伪卫星载波相位差定位方法。该方法首先将传统的大范围指纹构建问题转化为指纹节点的方式,在指纹图谱的基础上提出室内节点信标的概念,通过信标节点实现小尺度空间与周围空间的连接,并对以载噪比和载波相位为基础的信标特征谱构建与处理进行了分析;然后以室内节点信标为基础给出了基于载波相位差的位置估计过程,最后结合粒子群寻优算法提出一种顾及行人特征的位置与速度空间约束下的位置搜索算法。在真实环境下的试验结果表明,通过室内节点信标的辅助在室内环境可以实现动态定位精度优于30 cm、暂停态下的定位精度优于25 cm的定位效果。正常步速运动下算法与惯性导航定位精度相当,同时相比于惯性导航方式具有更宽松的运动姿态条件。在小尺度空间下算法具有更优的适用性。

基于快速多极杂交边界点法的三维弹性力学问题求解

杂交边界点法是近年来快速发展的一种无网格方法,国内外学者已成功将快速多极算法与边界元方法相结合,使得边界元的应用范围进一步扩大。为此,开展了将快速多极算法与杂交边界点法相结合计算三维弹性力学问题的研究。三维弹性力学的基本解利用球谐函数展开为级数,并通过自适应八叉树结构将求解域分解为分级不相邻的区域。数值算例表明,快速多极杂交边界点法具有很好的计算精度和计算效率,该算法在普通个人电脑上,可以在令人接受的时间内完成40万以上自由度的计算。因此,该算法在大规模问题的计算中具有显著优势,对于复合材料、加筋混凝土等更为复杂材料的力学问题具有实用性。

异构大规模分布式网络设计与性能评估

提出了一种面向6G的异构大规模分布式网络(Het-LDN)。该网络由大量异构的分布式无线节点构成,具有低成本、低功耗、高性能、易部署和易扩展等特征,满足未来无线通信的各项需求,包括实现极致的蜂窝系统容量,保证超高可行性传输,支持海量用户同时接入和取得一致性的用户体验。介绍了分层的分布式网络结构与多链路协同传输方案,并通过仿真实验展示了用户吞吐量的性能优势。认为该网络可成为面向6G的具备强竞争力的商业化解决方案。

钢结构建筑异型节点极限承载特征多尺度非线性数值模拟

异型节点作为传递建筑结构内力的枢纽,满足受力要求是结构安全的重要保证。为了精准还原异型节点的力学特征,提出钢结构建筑异型节点极限承载特征多尺度非线性数值模拟方法。考虑几何结构、材料属性等因素,构建钢结构建筑异型节点的非线性有限元模型。模拟异型节点荷载施加过程,多尺度分析节点的受力机理。从抗剪和抗弯两个方面,计算异型节点的极限承载力,输出异型节点的极限承载特征数值模拟结果。结果表明,与传统数值模拟方法相比,优化设计方法的极限承载力模拟误差降低了1.88 N,本文方法的应用能够有效控制异型节点的失稳概率。

郑州地铁3号线二期建筑方案研究与设计实践

从郑州地铁3号线二期四座车站建筑设计方案展开论述,对方案变化过程、设计重难点等进行了分析,并就建设过程中发生的主要问题及解决方案进行了归纳总结,提出可供后续其他地铁线路建设推广的主要经验与建议。

襄阳东站钢屋盖超多杆连接节点设计与足尺模型试验研究

襄阳东站屋盖南北向长358m,东西向最大跨度86m,采用焊接球钢网架,整体不设变形缝,南端开设瀑布造型大洞口,由于屋盖结构超长、不连续、大悬挑及瀑布造型使得钢屋盖空间受力十分复杂,特在分叉柱柱顶沿南北向设置加强杆以加强屋盖瀑布区洞口两侧边缘约束刚度及改善结构整体受力性能。钢屋盖瀑布区悬挑端分叉柱柱顶节点相连杆件达12根之多,该节点作为屋盖结构的关键节点,其受力状态尤为复杂,创新地采用了半铸造半相贯焊连接形式并采取了构造加强措施,针对该超多杆连接节点进行了足尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,并进行了有限元对比分析。结果表明有限元对比分析结果与加载试验吻合较好;该超多杆半铸造半相贯焊连接节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸造本体相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

大规模光纤网络异常节点数据深度挖掘方法研究

为解决常用光纤网络异常节点数据挖掘方法耗时长、精度低的问题,提出一种可应用于大规模光纤网络的异常节点数据深度挖掘方法。预处理光纤网络节点数据,提取信息熵特征,并对数据进行降维操作,引入随机森林算法,通过自助采样形成多个随机样本空间,通过投票机制合并处理并输出树群中各棵子树光纤网络异常节点数据深度挖掘结果,实现光纤网络异常节点挖掘。实验结果表明,所提方法的精确度高达99.8%,耗时仅为9.2 min,漏检率为0.12%,因此,该方法可以获取高效率、高精度的光纤网络异常节点数据深度挖掘结果。

考虑不同时间尺度下的新能源跨区域消纳策略

随着我国新能源并网比例的持续提高,提升新能源消纳水平成为突破新能源发展瓶颈的关键。开展不同时间尺度下的跨区域消纳研究是提升新能源消纳能力的有效方法。以两个跨区域连接电网作为实证案例,结合各地新能源消纳的运行特性及影响因素,提出了包括中长期、日前、日内不同时间尺度下的新能源跨区域消纳策略。其中,中长期消纳策略以实现中长期新能源消纳效能最优化为目标,重点考虑了规范设备运维、发电量计划管理、交易电量配置的有关影响因素;日前消纳策略重点考虑了电网在不同运行周期的调峰能力与直流电供电线路输送质量的影响因素;日内消纳策略重点考虑了电网架构与各节点电压安全性的影响因素。最后,结合模型仿真验证了相关策略的可行性与有效性,研究结果表明:所提出的不同时间尺度下新能源跨区域消纳策略可以有效地解决区域新能源消纳问题,减少弃风弃光现象,具有一定的实用性与可靠性。

面向多时间断面的电-热综合能源系统分布式协同状态估计方法

针对电-热综合能源系统,提出了一种面向多时间断面的状态估计方法,考虑了热能传输时间延迟特性对当前估计时刻的影响,采用电网侧和热网侧的测量数据综合估计系统状态量;应用分布式协同求解方法,建立了状态估计求解框架,依据子系统耦合特性对每一个网侧的估计数据实行边界约束,改进结果精度,完成时间窗的推移。结果表明:面向多时间断面的状态估计方法在小时间尺度下能够更准确地跟踪监测系统的实时运行状态,估计能力维持在较稳定的水平,对降低计算误差、提高求解效率具有积极意义。

三维20节点六面体和10节点四面体单元的高精度中节点集中质量矩阵

对于工程分析中常用的三维20节点六面体和10节点四面体单元,采用行求和法得到的集中质量矩阵由于包含负质量元素,难以直接用于动力分析.虽然常用的主对角元素放大法,即HRZ方法,可以有效规避负质量元素,但是该方法仍缺乏理论层面的精度分析.本文首先以三维20节点六面体单元为例,构造一种包含待定参数的广义集中质量矩阵,并将HRZ集中质量矩阵作为特例涵盖其中,进而建立了20节点六面体单元广义集中质量矩阵的频率精度表达式.然后,通过参数优化,提出20节点六面体单元的中节点集中质量矩阵构造方法,并从理论上证明其精度优于HRZ集中质量矩阵.该中节点集中质量矩阵形式简单,非常便于推广到10节点四面体单元.此外,利用中节点集中质量矩阵含有主对角零质量元素的特点,通过静力凝聚建立了相应的动力分析降阶模型,在保证计算精度的同时可大幅提升计算效率.自由振动和时程分析结果均表明,对于三维20节点六面体单元和10节点四面体单元,中节点集中质量矩阵的计算精度明显高于HRZ集中质量矩阵.

混凝土面板堆石坝跨尺度有限单元模拟技术的开发与应用

混凝土面板的薄板结构特性以及计算成本的控制需要,导致面板模拟精度相比面板复杂的工作条件、结构重要性而言过于粗糙,严重影响数值模拟计算的可靠性。【目的】为了实现面板的精细化模拟,【方法】通过在面板堆石坝的有限元计算中引入六面体任意节点单元,开发了一种混凝土面板堆石坝跨尺度有限元模拟技术,采用该技术对某面板堆石坝进行数值模拟,并与常规有限元模拟结果进行对比。【结果】结果显示,采用跨尺度精细化模拟技术,面板拉、压应力均有显著增大趋势,其中水平向压应力和顺坡向拉、压应力的增幅分别达到10%、40%和70%左右,两岸局部水平向拉应力甚至出现8倍以上增幅;沿面板厚度方向应力、变形也显示出压应力向表层发展、拉应力及结构缝张开度向底部发展的现象,尤其是顺坡向拉应力,表层、底层拉应力比值超过2.0;计算结果与面板堆石坝实际运行表现相互吻合。【结论】对比研究表明,跨尺度模拟技术不仅可以精细地反映单块面板的应力变化、接缝位移变化,而且可以反映面板变形与应力沿厚度方向的变化规律,为复杂面板堆石坝结构设计提供了更加可靠的依据。该技术计算效率、模拟精度高,具有很大的推广应用价值。

基于无标度性和资源分配的网络链路预测算法

链路预测是指根据网络结构中的已知信息来推测网络产生新链接的可能性.资源分配算法(RA)是一种简单高效的基于网络局部信息的链路预测算法,但RA算法中并未考虑被预测两节点自身的信息.在RA算法基础上考虑被预测节点间的链接偏好(PA),提出基于网络结构的资源分配RSF和RSW算法.在14个实际网络中进行链路预测实验,验证了所给算法的有效性和鲁棒性,并分析了网络结构的无标度性对算法预测性能的影响.

基于子图划分的多尺度节点分类方法

为了解决深度图神经网络中存在的过平滑问题,提出一种基于子图划分的多尺度节点分类方法。该方法以Graph-Inception网络结构为核心,采用一种基于子图划分的数据预处理方法,通过改变图中的网络结构,优化特征聚集方式,有效地抑制了冗余搜索带来的过平滑问题;利用不同尺寸卷积核的组合来提取目标节点多尺度邻域的特征信息,以实现对图神经网络深度扩展的等效,一定程度上抑制了深层网络结构带来的过平滑问题。实验结果表明,该方法能够有效地抑制图神经网络中出现的过平滑问题,在基准数据集PPI、Reddit和Amazon上的分类准确率都得到了不同程度的提高。