断裂力学的半解析相似边界元法

本文首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究,推导了相应的计算公式。与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,大大减少了计算量。在此基础上,对断裂力学问题,利用裂纹尖端位移场的解析表达式将裂纹尖端节点未知量转化为几个待定常数,提出了半解析相似边界元法,可大大减少最终形成的线性代数方程组的系数矩阵的阶数,进一步减小计算量。最后给出了算例,说明了本文方法的有效性。

动态断裂力学的无限相似边界元法

对弹性动力学的相似边界元法进行了进一步研究,推导了相应的计算公式,并在此基础上提出了动态断裂力学的无限相似边界元法.与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,大大减少了计算量.对动态断裂力学问题,无限相似边界元法由于在裂纹尖端的边界上设置了逼近于裂纹尖端的无限个相似边界单元,可直接得到裂纹尖端具有奇异性的应力,而不需要设置奇异单元,从而突破了奇异单元对应力奇异性阶次的局限.另外,还讨论了无限相似边界元法得到的无限阶的线性代数方程组的求解方法.

弹性动力学的相似边界元法

讨论了弹性动力学边界元法中边界单元相似时单元之间的一些矩阵关系 ,建立了相似边界元法的公式。在一组相似单元中 ,只要求得一个单元的相应矩阵 ,通过比例关系即可求得其它单元的相应矩阵 ,然后通过迭加建立代数方程组系数矩阵。与通常的每个单元都各自进行积分计算相比 。

断裂力学的相似边界元法及其应用

首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究,推导了相应的计算公式。与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,当边界单元数目较多时大大减少了计算量。在此基础上,将相似边界元法应用于断裂力学,对路面断裂力学问题进行了计算,与有限元法的结果比较,说明了本文方法在减少计算量的情况下仍能较好地保证精度。

基于新能源-负荷相似性的源荷储协调调峰优化调度

合理利用可调节负荷的响应特性来实现源荷储的协调调度,可有效缓解新能源、负荷的不确定性所带来的调峰压力。基于新能源-负荷(NER-L)相似性,建立可调节负荷响应目标。基于相关系数,建立能准确刻画负荷对新能源出力跟踪匹配程度的NER-L相似性指标,并将指标引入所建源荷储协调调峰的双阶段优化调度模型。第一阶段模型以NER-L相关系数最大为目标,确定可调节负荷在各时段的响应功率并获得最优电网负荷;第二阶段模型以弃风弃光量最小、调峰运行成本最低为目标,优化火电机组及储能出力。以IEEE 30节点系统为例,对NER-L相似性、净负荷峰谷差、系统调峰运行经济性及新能源弃电功率进行计算分析,结果验证了所提模型的有效性。

地下洞室变形破坏物理模拟的力学相似畸变映射原理与实例分析

相似物理模拟是研究地下工程变形破坏问题的重要手段,然而经典相似理论关于相似模型与工程原型之间的几何相似比和材料力学参数相似比的相互约束,导致室内物理相似模型尺寸和材料力学参数一直面临难以完全满足相似准则的困局,从而产生力学畸变和模拟试验结果解译困难。为此,提出了地下洞室变形破坏物理模拟的力学相似畸变映射处理方法,引进畸变系数和映射系数,通过耦合解析法或数值法来映射畸变效应,实现地下洞室物理模拟结果对原型力学行为的定量解译;以圆形隧洞为工程原型,采用水泥基3D打印隧洞物理模型进行相似物理超载试验,基于提出的耦合力学相似畸变法与解析法对物理模拟结果进行了定量分析和对比验证;以某水电站地下洞室群为研究原型,通过砂岩3D打印洞室群物理模型的超载试验获得洞室破坏的变形值,采用耦合力学相似畸变法与数值方法对物理模拟结果进行定量分析。实例分析结果表明,在物理相似模拟中几何相似比和力学相似比不满足经典相似准则条件下,该方法可实现圆形隧洞或复杂洞室群原型的相似物理模拟结果的定量映射分析,对非恒定相似比的地下洞室物理模拟畸变分析具有普适性。

基于三维空间面积划分的轨迹相似性度量算法

针对大部分轨迹相似性度量算法无法区分方向相反轨迹的问题,提出了一种基于三维空间面积划分的三维三角分割(3TD)算法。首先,按照3TD算法的时间转换规则将轨迹集的绝对时间序列转变为相对时间序列;然后,在由经度、纬度以及时间三要素构成的三维空间坐标系中,通过划分规则将轨迹间面积分割成若干互不重叠的三角形,累加三角形面积并计算轨迹相似度;最后,在从船舶自动识别系统(AIS)收集的随机采样轨迹数据集上,与最长公共子序列(LCSS)算法和三角分割(TD)算法等进行了对比实验。实验结果表明:3TD算法对实验数据集中异向轨迹识别精确度达到100%;同时该算法面对海量数据集以及轨迹点部分缺失的数据集时,也能维持准确的度量结果以及较高的运算效率,能更好地适应异向轨迹相似度量工作。

基于融合矩阵的文本相似度计算实现检索结果聚类

目的/意义弥补医学文本语义表示方面的不足,实现PubMed数据库检索结果聚类。方法/过程采用Jaccard系数和TF-IDF构建融合矩阵方法,建立短语间、文档间、短语与文档内容间的相似性关系融合矩阵,训练聚类算法,将PubMed数据库检索结果集合分组,随后生成类别标签,描述每一类簇文档的含义。结果/结论基于融合矩阵的聚类效果较好,提取出描述类别的高频词能很好地区分类别含义,对检索结果文本聚类任务有效。

基于SNP标记的小麦品种遗传相似度及其检测准确度分析

遗传相似度检测的准确度估计是对SNP标记法在农作物品种检测体系中应用的必要补充和完善。本研究基于2021年小麦品种SNP标记法跨实验室协同验证实验数据,分析了该方法的检测准确度及在品种间的遗传相似度。分析结果表明:(1)10个实验室对55组小麦品种组合的标记位点相似度检测的总体准确度约为98%。(2)GGE双标图的品种遗传关系功能图显示,7组小麦品种的组内遗传相似度在95%以上,其余组合的遗传相似度较低。(3)依据GGE双标图的“正确度-精确度”功能图和“准确度排序”功能图,发现洛旱7号/洛旱11等品种组合的相似度检测准确度较高,晋麦47/临抗11的检测准确度一般,而济麦22/婴泊700的检测准确度较差。(4)10个实验室的检测准确度存在显著差异,其中2个实验室检测的正确度、精确度和准确度表现显著差于其余实验室。(5)各实验室检测正确度的容许误差分布于1.3%~1.9%之间,平均为1.5%;准确度的容许误差分布于1.5%~2.0%之间,平均为1.7%。其中,Lab2和Lab3的检测正确度和准确度的容许误差显著差于其余实验室。本研究构建了SNP标记法对品种相似性检测的准确度统计模型,分析了品种组合和实验室的检测准确度及其容许误差,采用GGE双标图方法对检测正确度、精确度和准确度进行可视化分析,验证了各实验室对品种位点相似性检测的准确度和可靠性,为SNP标记法在农作物品种遗传相似性检测中的准确度评价提供了理论支持和应用范例。

灵东煤矿上分层综放开采型煤相似材料模拟试验研究

以灵东煤矿为研究对象,采用室内试验、物理相似模拟、现场监测方法,选取了石膏+石子+水作为型煤相似材料,优化了材料配比,验证了相似材料的合理性。研究结果表明,石膏∶石子=1∶5,石膏∶水=0.6∶1,石子粒径为3~5 mm时,材料强度与原煤强度基本一致;选用该配比制作型煤时,模拟试验与现场监测的基本顶平均周期来压步距分别为11.3、12.2 m,误差仅为7.38%,表明该配比制作型煤进行物理相似模拟试验时可以反映现场覆岩真实变化规律。

基于时间序列相似性与机器学习方法的页岩气井产量预测

页岩气井单变量产量预测存在较强的不确定性,而现场生产动态数据同时包括多个相关指标,针对如何选取合理的多变量数据对页岩气井产量进行预测,在保证计算效率的情况下提高预测精度。页岩气井的生产动态数据集包括日产气量、日产水量、套压、油压、油嘴直径、开井时间和温度等,采用欧式距离和动态时间弯曲距离对生产动态数据时间序列进行相似性度量,依据与日产气量的相关度,把数据分为强相关时间序列和弱相关时间序列;其次,基于卷积神经网络、循环神经网络、长短期记忆网络和门控神经网络分别对全时间序列、强相关序列、弱相关序列和单变量序列进行页岩气井产量预测;最后,以平均绝对误差、均方根误差和决定系数作为评价指标,得到不同序列的误差由小到大排序为强相关序列、全时间序列、弱相关序列、单变量序列,优选的机器学习方法为门控神经网络和长短期记忆网络。结果表明,采用机器学习方法结合页岩气井强相关性序列(日产气量、套压、油压、日产水量)能有效降低预测误差,提高页岩气井产量预测效果。

基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度相似缩比准则研究

在对船体结构进行相似缩比试验设计时,通常采用方向性量纲分析法。然而,传统的基于弹性理论的量纲分析法不能反映结构材料非线性过程,因而限制了其在船体结构缩比模型极限强度试验中的应用。本文基于有限相似方法,通过匹配物理空间与试验空间中的输运方程,获得结构几何尺寸、材料密度和时间的比例因子,推导得到加筋板结构缩比模型与原模型的非线性过程相似关系,分析材料参数对非线性相似过程的影响。通过开展不同缩比比例、不同材料参数的加筋板轴压极限强度数值计算,验证基于有限相似方法缩比准则的有效性。分析表明,基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度缩比准则可以很好地体现材料的非线性特性,可以通过缩比模型结果对原模型的极限强度取得良好的预报效果。

融合多维度相似算法的中药复方个性化煎煮推荐研究

目的:为实现中药汤剂智能煎煮设备煎煮参数快速推荐,提出一种融合方剂多维度相似算法,借鉴古代经典名方的个性化煎煮推荐。方法:选取30首经典名方,给出算法推荐的煎煮参数值,比较与典籍记载对应的煎煮参数值之间的差异。针对中药复方的组成成分、剂量以及功用维度特性,分别采用Jaccard相似系数、夹角余弦相似度和潜在狄利克雷分布(LDA)主题模型相似度算法,计算实验方剂与煎煮数据库中方剂间的相似度,将各维度最为相似方剂的煎煮参数加权融合,获取30首经典名方的个性化煎煮参数。结果:加水量、武火及文火时长参数值之间的相对误差分别为5.3%、3.4%、7.1%。结论:2组煎煮参数值较为接近,较好地借鉴和传承经典名方煎煮工艺。

非理想炸药水中爆炸载荷相似律数值仿真

为研究不同尺度非理想炸药水中爆炸载荷的相似性,采用LS-DYNA软件的S-ALE算法,构建了基于JWL-Miller状态方程描述的非理想炸药水中爆炸载荷数值计算模型;利用典型试验数据对计算模型参数进行了标定,匹配设置了典型RDX基非理想炸药的JWL-Miller状态方程参数;通过不同尺度炸药在不同水域环境条件下的爆炸过程模拟,分析了爆炸载荷特征参数的相似性。结果表明,影响非理想炸药水中爆炸冲击波压力峰值相似律的主要因素是其自身的非理想特性;水域环境因素(如自由面及静水压力梯度等)会对气泡脉动周期与半径的相似律产生较大影响。对于15%允许误差范围的工程仿真而言,0.53~5.30 m/kg 1/3比例距离(约10~100倍炸药半径)范围内,非理想炸药自由场水中爆炸载荷参数相似律可近似满足,与理想炸药的相似律特征基本一致,工程可用。基于JWL-Miller状态方程统一参数描述的非理想炸药默认其后燃反应是稳定且完全的。在实际中,由于水下非理想炸药受到复杂的化学反应动力学的控制,几何尺寸效应仍有可能导致非理想成分释能过程的较大差异,因此,精细化数值仿真需要针对不同比例距离或不同尺度模型来匹配不同的Miller模型参数,爆炸载荷相似律也可能在更有限的尺度范围内成立。

基于地理最优相似性的土壤重金属镉含量空间预测

以地理相似性定律为基础,利用野外采集的40个土壤样本数据,结合环境辅助变量构建地理最优相似性(GOS)模型,对研究区域重金属镉含量及其空间分布进行预测研究,并将预测结果与偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和通用克里格(UK)模型的结果进行对比分析。研究结果表明:研究区内土壤样本镉质量分数均值(0.432 mg/kg)比背景值大,接近中度污染水平(污染指数为2.18),区域土壤生态环境受到一定的威胁;GOS预测结果的决定系数为0.668,均方根误差和平均绝对误差分别为0.096和0.080,在4个预测模型中表现最佳;区域重金属Cd质量分数从东北部向西南部递减,高值分布于河流沿岸和人类活动密集区域,反映出人类活动是导致研究区内土壤重金属分异的主要因素。

基于相对熵和余弦相似度的并行SVM算法

针对大数据环境下并行支持向量机(SVM)算法存在子集分布偏差大,并行效率低以及过滤非支持向量不准确等问题,提出了基于相对熵和余弦相似度的并行SVM算法(RC-PSVM)。该算法首先提出基于相对熵的数据划分策略(DPRE),平衡当前子集和原始数据集的相对熵,划分样本到适合的子集,降低子集分布偏差;然后提出基于余弦相似度的冗余层级检测策略(CS-RLDS),计算相邻层局部SVM之间法向量的余弦相似度,比较设定的阈值与相似度,识别并停止冗余层级,提高了并行效率;最后提出非支持向量过滤策略(NSVF),结合样本到多个局部支持向量模型决策边界的距离,计算支持向量相似度来识别非支持向量,解决了过滤非支持向量不准确的问题。实验表明,RC-PSVM算法的分类效果更佳,且在大数据下的运行效率更高。

基于相似网络和联合注意力的图嵌入模型

图注意力网络(graph attention network, GAT)将注意力机制与图神经网络融合,但模型只关注节点的一阶邻域节点,缺乏对高阶相似节点的考虑,同时在计算注意力分数时缺乏对节点结构特征的关注.为此提出一种基于相似网络和联合注意力的图嵌入模型.首先计算网络中的节点相似性,并将高相似度且未连接的节点对构建新边以形成相似网络.其次,引入结构相关性和内容相关性的概念,分别用于表征节点之间的结构关系和内容特征.通过融合两种相关性得分计算得到联合注意力分数.最后使用联合注意力分数对节点特征加权聚合,得到最终的节点嵌入表示.将本文所提算法在Cora、Citeseer和Pubmed 3个数据集上进行节点分类任务,准确率分别达到85.70%、74.30%、84.10%,与原始图注意力网络模型相比分别提高了2.70%、3.94%和2.60%.可见,所提出的算法可以得到更好的节点嵌入表示.

动压相似对缩比飞行的影响

模型飞行试验作为空气动力学研究的重要手段之一,正逐步成为新型飞机研发中一种有效和低风险的技术途径。目前低速飞行试验技术已经相对成熟,而高速飞行试验尚存在许多困难。本文分析结果显示,来流动压对缩比飞行试验具有显著影响。动压相似保证缩比飞机与原型机表现出相似的动力学特性,但同时也限制了缩比飞机的飞行性能。研究发现,对于本文中的高升阻比飞机,通过飞行方案设计,缩比飞机能够克服动压相似带来的约束,获得与原型机相仿甚至超过原型机的飞行性能,对后续开展其他缩比模型飞行试验具有一定的借鉴意义,同时可为我国低成本高性能靶标系统建设提供技术支持。

基于跨尺度相似先验的遥感图像时空融合算法

遥感卫星图像在空间分辨率和时间分辨率之间权衡导致图像序列的时空矛盾.时空图像融合提供了一个生成高空间分辨率和高时间分辨率图像的解决方案,以满足各种地球观测应用.基于稀疏表示的时空融合算法通过联合训练字典和稀疏编码表示建立高低空间分辨率图像之间的关系,为物候变化、类型变化等各种情况提供了统一的融合框架.然而,多源遥感图像来自于不同的传感器,高低空间分辨率图像之间关系模型暗含有传感器映射关系,导致模型设备依赖.针对该问题,本文提出将多源遥感图像时空融合过程分解为传感器偏差校正和时空融合两个子问题,即设备依赖部分和设备无关部分.传感器偏差校正部分可以作为时空融合预处理模块,提高融合精度,并且使得后续的融合模型更加具有普适性.当高低空间分辨率图像空间分辨率差异较大时,“高低空间分辨率图像稀疏系数一致”的假设带来的融合误差非常突出.针对该问题,本文提出基于跨尺度相似先验的遥感图像时空融合算法,利用跨尺度相似块构建稀疏结构先验的正则项,优化稀疏表示的目标函数,并构建中间尺度图像,降低跨尺度相似块的二义性.本文分别使用3组典型场景的实验数据集与其他算法进行对比,实验结果表明,在BOREAS数据集上,与次优的指标相比,本文算法的结构相似度(Structural SIMilarity,SSIM)提高了4.2%,光谱角(Spectral Angle Mapper,SAM)提高了4.6%;在CIA数据集上,与次优的指标相比,本文算法的SSIM提高了2.7%,SAM提高了12.8%;在LGC数据集上,与次优的指标相比,本文算法的SSIM提高了7.1%,SAM提高了16.3%;证明本文算法在空间和光谱特性上表现出优秀的特性.

均衡相似程度和紧密程度的局部社区发现算法

基于局部扩展优化的社区发现方法因能有效揭示网络的社区结构、划分结果稳定等,备受关注.然而在这类方法中,如果种子节点选择不当、社区扩展过程中节点合并不当都会降低划分结果的合理性.此外,由于采用贪婪的扩展策略,其收敛速度受到了制约.针对以上问题,提出了均衡相似程度和紧密程度的局部社区发现算法.该算法利用节点间的相似程度和连接紧密程度构建种子社区,从种子社区出发以迭代的方式进行扩展直至收敛;在社区扩展过程中引入了一种两级筛选机制,利用该机制将在相似程度和连接紧密程度两方面优势均衡的多个节点合并到当前社区.通过构建种子社区和引入两级筛选机制提高社区划分结果的合理性.在社区扩展过程中引入合并策略,以优化算法收敛速度.在多个数据集上的对比实验证明了本文方法的正确性和有效性.