基于改进的Brauns理论碎石桩极限承载力计算模型研究

通过力学分析,结合碎石桩的破坏机理,在Brauns碎石桩极限承载力计算理论基础上,通过考虑地基土和桩体自重应力作用,推导出改进的Brauns碎石桩极限承载力计算模型。研究结果表明:通过考虑地基土和桩体自重应力作用,碎石桩极限承载力随着碎石桩桩体半径的增大而增大。与现有的碎石桩极限承载力计算理论相比,现有理论模型几乎均未考虑地基土和桩体自重的作用,且各个理论计算精度不一,结果不一致,与现场原位测试结果差别很大,无法指导工程实践,采用改进的Brauns计算模型,计算出的碎石桩极限承载力与现场原位测试结果误差最小,更符合工程实际。所以地基土和桩体自重应力作用对碎石桩极限承载力的影响不能忽视不计,建议在计算碎石桩极限承载力时采用改进的Brauns计算模型。

高原环境爆炸冲击波传播规律及计算模型研究

为研究高原地区的低温低压环境对冲击波传播特性的影响,在海拔1500,3000,4500 m环境下开展了TNT爆炸试验,并使用有限元软件对高原环境TNT的爆炸冲击波进行数值仿真计算,分析了不同海拔对冲击波传播特性的影响规律。对比了Sadovskyi,Kinney-Graham和Sachs修正公式的超压峰值和比冲量计算结果与试验结果,并采用Sachs修正中的温度修正项对Sadovskyi高原超压峰值公式进行了修正。研究结果表明:随着海拔的升高,冲击波的波阵面速度加快,到达时间提前,每升高1 km,冲击波超压峰值下降约2%~4%,比冲量下降约4%;对超压峰值进行修正时,3种修正公式均具有一定的准确性;对比冲量进行修正时,Kinney-Graham修正的比冲量值随比例距离增加呈线性降低,与试验结果吻合较差,庞春桥与Sachs的修正结果随比例距离增加呈指数降低;基于温度项修正的Sadovskyi高原冲击波超压峰值经验公式的平均误差减小了3.1%。该研究结果对于高海拔地区的弹药毁伤效能评估有参考意义。

大数据与计算模型

当前,人工智能持续升温,大语言模型吸引了众多人士的关注,并在全球范围内掀起了一股热潮。人工智能的成功本质上不是大算力“出奇迹”,而是改变了计算模型。首先,肯定了数据对于人工智能的基础性作用,指出合成数据将是未来数据的主要来源。然后,回顾了计算模型的发展历程,重点介绍了神经网络模型与图灵模型的历史性竞争;指出了大模型的重要标志是机器涌现智能,强调大模型的本质是“压缩”;分析了大模型产生“幻觉”的原因。最后,呼吁科技界在智能化科研中要重视大科学模型。

Braun K10法计算假组分体系气-液相平衡的数学模型

对计算油品假组分体系气液相平衡的Braun K10法进行分析和讨论,通过对BraunK10法的图表数据进行拟合,开发一套可替代图表计算的数学模型,低压范围模型的最大相对误差为7.39%,高压范围模型的最大相对误差为8.54%。选取两个体系的文献数据对该模型进行验证,结果表明,两个体系的模型计算值与实测值的相对误差分别为3.09%和3.18%,说明该模型具有较高的准确性。

基于Valued ERGMs模型的核心技术网络成长机制研究——以量子计算领域为例

对核心技术网络及其成长机制的研究有助于梳理核心技术之间的依赖和促进关系,为研究核心技术演化提供新的理论视角和方法。以技术演化相关理论为基础,归纳核心技术网络成长的影响因素,基于量子计算领域专利数据,识别以技术概念和技术关系为基础的量子计算领域核心技术网络,并基于Valued ERGMs模型构建核心技术网络成长机制模型。结果表明,技术要素中心性、专利技术研发能力、与TRIZ进化法则匹配程度以及技术要素同配性对核心技术网络成长具有正向促进作用;在技术路径方面,核心技术网络成长受到技术要素路径依赖性和技术突破的双重影响。最后,根据量子计算领域核心技术网络成长机制的实证研究结果,从技术研发层面、企业层面、政府层面为相关领域技术发展提出策略建议。

构建支持大模型训练的计算机系统需要考虑的4个问题

支持大模型训练的计算机系统有3种类型,其中基于国产AI芯片系统的生态系统不是很好,要想改变这个局面,需要做好AI编译器、并行加速等10个关键软件;基于超级计算机的系统需要做好软硬件协同设计,从而更好地服务于大模型训练。针对如何搭建大模型的基础设施,提出4点平衡设计,以确保系统的性能、可靠性和可扩展性。

面向边缘计算的矿区障碍检测模型研究

近年来,随着矿用卡车自动驾驶技术的兴起,使得矿区道路行车障碍物检测变得至关重要,基于深度学习的目标检测模型应用于矿区道路障碍检测取得了显著的效果,为矿用卡车自动驾驶技术的完善提供了可能。为解决现有模型应用于矿区障碍物检测,往往存在算法庞大与部署成本较高的问题,提出一种面向边缘计算平台的改进YOLOv8矿区道路障碍检测模型,该模型针对资源有限的边缘计算设备进行优化部署,以实现对障碍物的快速、精准检测。该模型在特征提取阶段,引入深度可分离卷积和通道注意力机制,提高模型对障碍物整体特征提取能力,从而提升对不同尺寸障碍物的检测精度;特征融合阶段采用BiFPN网络结构,轻量化颈部网络并自适应地调整融合权重,减少冗余信息,提高特征的表达能力;使用局部卷积PConv对检测头进行重新设计,减少网络参数量以提高检测效率;最后,通过引入Inner-CIoU函数对边界框损失进行优化,加快模型收敛速度并提升边界框定位效果。实验结果显示,该网络在所使用的矿区障碍物数据集上,mAP@0.5仅下降0.05的前提下,模型参数减少了44%,推理时间缩短了34%。相比其他轻量型检测网络,该模型在实验硬件设备上的检测速度更快,且在精度和轻量化之间实现了更好的平衡,为障碍物检测模型的实际部署提供了可行方案。

面向高比例新能源电网短路计算的机电-电磁融合电源模型

为解决新型电力系统计算与分析中传统电源模型难以继续适用的问题,提出一种面向高比例新能源电网短路计算的机电-电磁融合电源模型。一方面,考虑新能源电源通用控制策略作用下的外部输出特性,采用单一压控电流源等效电源侧海量新能源电源的整体输出;另一方面,根据短路电流故障的时间划分尺度,保留传统发电机工频基波意义下的外部输出特性,并采用3个大小不一且衰减速度不同的电压源等效电源侧所有发电机的整体输出。进而采用3个电压源和1个压控电流源并联的形式作为融合电源模型的结构,并采用内点法对融合电源模型参数进行在线辨识。通过短路仿真数据和电网实测故障录波数据验证了融合电源模型的适用性。

非黏性堤防溃口发展过程计算模型

堤防是防洪工程体系的重要组成部分,一旦发生溃决将可能带来严重灾害损失,明确堤防溃口发展速率与水力要素之间的关系对于预测堤防溃决过程和洪水演进具有重要意义。通过对系列非黏性沙质堤防溃决试验结果进行整理分析,得到溃口垂向下切速率、横向展宽速率与溃口流量、溃口单宽流量之间的关系。结果表明:堤防溃口发展主要存在垂向冲刷、横向扩展2种形式;溃口发展速率与溃口流量呈正相关,但受入流流量影响,没有适用于所有工况的关系表达式;溃口发展速率与溃口单宽流量间的关系基本不受入流流量影响,下切和展宽速率与溃口单宽流量呈现指数关系;基于此关系,构建了以溃口单宽流量为参数的溃口发展过程计算模型,并对溃口垂向下切、横向展宽发展过程进行了模拟计算与对比分析,结果显示模拟情况与真实的溃口发展过程吻合较好,说明所提出的计算模型科学合理,且计算过程简洁。

混合式抽水蓄能电站群容量计算研究Ⅱ:多尺度嵌套容量计算模型及实例

基于流域梯级水电站增建混合式抽水蓄能电站(简称混蓄电站),对保障新型电力系统安全稳定运行、促进新能源大规模发展和消纳具有重要意义。研究提出基于多尺度嵌套调度模型的混蓄电站群容量计算模型,该模型嵌套含混蓄电站的梯级水电站短期调峰模型、考虑短期调峰与综合利用供水任务的梯级水电站中长期优化调度模型两大核心模块;此外,针对该容量计算模型的高维特征,提出基于代理模型思想的求解方法。以黄河上游待规划的大型混蓄电站群为实例,分别计算混蓄电站单独开发、梯级开发、整体开发三种模式下电站装机容量以及抽水调峰效益,并推导理论公式揭示混蓄电站抽发循环效率及抽水时长对电站装机容量的影响机制。实例计算取得的结果:龙羊峡-拉西瓦混蓄电站推荐采用水泵机组+可逆式抽蓄机组形式开发,单独开发模式下,推荐装机160万kW;当其与拉西瓦-尼那混蓄电站梯级开发时,推荐装机205万kW。当混蓄电站设计抽水时长减小时,其装机容量可增加,调峰能力变大,但电站抽水耗电调峰效益不变。拉西瓦-尼那、李家峡-直岗拉卡、公伯峡-苏只混蓄电站推荐装机分别为75万、16万和59万kW。4座混蓄电站整体开发模式下,可用于新能源消纳的抽水调峰电量为年均87.42亿kWh。

具有切换特性和免疫控制的计算机病毒传播模型

针对目前计算机病毒传播建模研究中没有综合考虑安全防护以及病毒持续更新的影响,提出具有切换特性和免疫控制的计算机病毒SEIR(Susceptible-Exposed-Infected-Recovery)传播模型。考虑安全防护措施和病毒更新的影响,构建切换型病毒传播模型,该模型由低防护子系统和高防护子系统构成。考虑免疫控制策略,构建切换脉冲型病毒传播模型。为验证模型的有效性,分别在BA无标度网络和SW小世界网络进行数值仿真,并且进行对比分析。实验结果表明:在SW小世界网络中免疫控制策略更能有效控制病毒的传播;低防护传播期与高防护传播期的比值越小,达到平稳时潜伏节点和感染节点的密度越小;病毒的更新周期越长,潜伏节点和感染节点的峰值密度越低。

波形钢腹板工字梁的等效计算模型及稳定性分析

基于变形与应变能相等的原则,提出波形钢腹板工字梁的等效平直钢腹板计算模型。通过波形钢腹板直板段与斜板段应变分析,推导了波形钢腹板工字梁及等效计算模型的应变能,建立等效惯性矩与等效扇性惯性矩,利用平直钢腹板工字梁的临界荷载计算公式,对波形钢腹板工字梁进行稳定性分析。研究结果表明:该方法简单、便捷,对波形钢腹板工字梁的稳定分析准确、有效;建立的等效惯性矩与翘曲惯性矩仅取决于截面及波形钢板尺寸,不受工字梁的边界条件、跨径等因素的影响,具有良好的适应性。

硬化模型对Ti80厚板焊接热-力耦合仿真计算的影响

在船用Ti80钛合金厚板的多层多道焊接中,材料经历了多次热-力循环的作用,焊接接头需要考虑材料在循环载荷作用下的热塑性变形行为,而不同的塑性本构模型所表达的材料力学特性存在明显差别,因此材料塑性模型对焊接残余应力的模拟计算有着直接影响。文中通过对Ti80钛合金材料在不同温度(20~900℃)的拉伸试验以及不同温度(20~800℃)的低周疲劳试验,获得了Ti80钛合金材料的理想弹塑性模型、各向同性硬化模型、随动硬化模型和混合硬化模型的材料参数。采用不同硬化模型对Ti80焊接接头焊接残余应力进行模拟计算,并采用X射线测量残余应力,将获得的残余应力结果进行对比,分析不同硬化模型对焊接残余应力的影响。结果表明,理想塑性模型低估了残余应力的大小,各向同性硬化模型略微高估了熔池及其附近的残余应力大小,随动硬化模型与混合硬化模型残余应力计算值较为接近,前者略小,后者可较精确预测残余应力。从工程应用的角度来看,推荐各向同性应变硬化模型,该模型在残余应力预报的数值最大,使用该模型可以获得相对保守的预测值。

基于大模型的提升数字素养的计算机网络课程实践教学模式

为引导学生合理使用智能工具辅助完成学习任务,提升其数字素养,通过分析知识转化对数字素养的重要影响,提出大模型环境下基于SECI知识转化模型的实践教学模式,以计算机网络课程的实验课为例,具体阐述课堂如何开展以“社会化—外显化—组合化—内隐化”为逻辑的知识转化模型,借助AICG等智能工具解决实验过程遇见的难题,将高度个人化的隐性知识升华为班级整体的知识体系,以提升学生的创新思维和数字素养水平。

基于计算机视觉的舰船模型三维重建方法

为保证舰船模型三维重建的完整性以及细节程度,提出基于计算机视觉的舰船模型三维重建方法。基于双目立体视觉计算全局舰船目标点云坐标,生成舰船全局的三维点云数据;多视角点云配准方法对该数据进行配准后,输入多尺度特征递归卷积的稠密点云重建网络模型中,通过该模型生成舰船模型三维深度图,在此基础上,利用运动结构法完成舰船深度图中的三维曲线重建,对舰船模型进行颜色渲染,输出舰船模型三维重建结果。测试结果显示,该方法能够完成不同图像之间对应点的可靠匹配,确定各点的坐标位置;三维重建后模型的空间偏差均在0.015以下;能够较好地完成舰船结构的重建,重建后舰船模型的完整性较好,清晰呈现舰船的结构细节。

三边承载条件下预应力钢筒混凝土管承载能力的计算模型与试验验证

预应力钢筒混凝土管(PCCP)的承载能力计算涉及管芯开裂时的弯矩重分布,是管体结构设计的重要组成部分。本文针对现有计算方法中管芯开裂判定的经验性和现有试验结果中管芯开裂后管体变形的剧烈性问题,提出了三边承载试验下PCCP承载能力计算模型。模型基于刚性管假设推导了管壁截面的弯矩与轴力系数,采用简化的混凝土应力应变关系作为管芯开裂的判别标准,给出管芯开裂后的管腰处弯矩重分布和管顶(底)处轴力作用线移动的数学表达,开展了基于分布式光纤传感器测量的三边承载试验,并验证了计算方法的合理性。对比验证结果表明,管芯开裂前计算与试验结果基本一致,管芯开裂后计算与实测结果在趋势上相同。本文采用的计算模型与原型试验的对比分析框架,有助于更深入了解PCCP受载变形规律,并在未来用于管体设计参数的确定与优化。

思政模型驱动的计算机网络课程教学探索

课程思政教育是提升学生思想政治素养的重要手段。本文围绕计算机网络课程,提出了基于知识、能力和素质三个层次的思政教学模型,旨在系统、有机地融入思政内容,培养学生的社会责任感与伦理意识。通过“以学生为中心”的教学理念,结合案例教学和任务驱动教学,增强学生的参与感和思政内容的实效性。教学效果评估结果表明,学生在知识掌握、问题解决能力和思政素质方面均有显著提升。本文提出的思政教学模型可拓展应用于其他计算机类课程的思政教学,提供了有价值的实践参考。Curriculum-based ideological and political education is an important means of enhancing students’ ideological and political literacy. Focusing on the computer network course, this paper proposes a three-tiered teaching model based on knowledge, ability, and quality, aiming to systematically and organically integrate ideological content to cultivate students’ sense of social responsibility and ethical awareness. By adopting a student-centered teaching approach, combined with case-based teaching and task-driven methods, the model enhances student engagement and the effectiveness of the ideological content. The evaluation results show significant improvements in students’ knowledge mastery, problem-solving abilities, and ideological qualities. This ideological teaching model can be expanded to other computer-related courses, providing valuable practical insights.

桩承式加筋垫层路堤荷载分担改进计算模型

桩承式加筋垫层路堤中的关键荷载传递机制是多种现象的组合,包括路堤填土中的土拱效应、加筋垫层的张拉膜效应和地基土的支撑作用,然而,目前针对此方面的研究尚不完善。本文首先以考虑土体被动土压力发挥程度及桩间土应力非均匀分布改进的Hewlett土拱模型为改进载体;其次,假定加筋垫层为上、下部受均布荷载作用的简支梁,截面拉应力完全由加筋体承担,压应力完全由垫层材料承担,同时考虑地基土反力与梁最大挠度相关,引入地基反应系数,从而建立改进的桩承式加筋垫层路堤荷载分担计算模型;最后,通过工程实例与模型参数分析,验证本文计算模型的可靠性与准确性。研究结果表明:在路堤填筑过程中,土拱效应逐渐完全发挥,促进路堤荷载向桩体转移;随着地基土固结,桩体承担的路堤荷载也在逐渐增大;路堤填土高度、填土内摩擦角、桩间距对桩体荷载分担影响较大,加筋体抗拉模量对其影响较小。

大语言模型背景下计算机语言课程教学策略

为促进大语言模型在计算机语言课程教学中的有效利用,并减少其负面影响,针对大语言模型引入计算机语言教学后产生的缺点,提出一系列改进策略。这些策略包括明确指导原则、大模型使用说明、优化课程作业任务和鼓励学生进行代码验证和理解。综合这些策略,可以有效利用大语言模型的优势,提高计算机语言教学质量与效率,同时确保学术诚信,减少学生对模型的过度依赖。这些策略增强学生的编程技能和算法思维,提升学习效果,为实际教学提供依据。

基于半解析涡环模型的农用单旋翼直升机流场快速计算

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环连续叠加所形成的圆柱涡面,再由涡环速度诱导公式半解析计算直升机旋翼空间各点速度。理论模型与仿真和文献试验数据比较,结果表明:涡环模型简单快速,普通计算机(CPU 2 GHz,内存2 GB)上2.8 s完成计算;悬停时与计算流体力学仿真结果下洗速度径向平均误差小于1.9 m/s,平均相对误差小于39.1%,轴向平均误差小于2.26 m/s,平均相对误差小于54.6%;悬停时,诱速从中央往桨尖递增;前飞时,平飞速度越大诱速越小;流场主要影响因素依次为前飞速度、旋翼半径、飞机总重、空气密度。为定量计算农用直升机旋翼风场、辅助授粉作业和田间施药喷头布置提供一种快速方法和参考。