Chebyshev加速方法的收敛性分析

讨论用于线性代数方程组的迭代解法的Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ加速方法的收敛性．分别就基本迭代矩阵具有实特征值和复特征值两种情形进行分析，得到一种较深刻的结论。

CMP润滑方程的Chebyshev加速超松弛法求解

化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)是一项融合了化学分解和机械力学的工艺技术,其中包含了流体动力润滑的作用.文中通过分析流场效应,建立了Sum在化学机械抛光实验基础上获得的润滑(Reynolds)方程,利用Chebyshev加速超松弛技术对润滑方程进行求解,得到了新的抛光液压力分布模型,给出了一些新的载荷及转矩在不同参数下的变化情况.

多样本环境下Chebyshev加速算法在单样本有限元中的应用

研究在多样本环境下单样本的有限元计算方法,提出了样本的计算冗余度和多样本冗余度压缩计算两个问题.证明了一般分裂迭代法与Neumann法等价.在此基础上,将Chebyshev加速技术引入多样冗余度压缩计算,建立了一种加快单样本计算的方法,算例验证了这种方法的有效性.

Chebyshev加速法在斜对称化情况下迭代参数ρ_n的确定

在使用迭代法求解大型稀疏非奇异线性方程组时,引进由Chebyshev多项式形成的迭代向量{x(n)},对迭代过程进行加速,这是一种系统使用参数来加速的迭代法·在迭代向量序列{x(n)}形成的过程中,需要确定迭代参数序列{ρn}·对于斜对称化情况,迭代矩阵的特征值为纯虚数,且共轭成对地出现在虚轴上,而迭代参数序列{ρn}的确定恰取决于G迭代矩阵的谱半径S(G)的信息,即迭代参数序列{ρ2k}及{ρ2k+1}分别是单调增加和单调减少地收敛到同一个值,那么{ρn}必收敛且极限也是这个值,这样就可以利用极限值来选择一个最佳的迭代初值,从而使Chebyshev加速过程达到最优·

定常化Chebyshev加速迭代法的收敛性质

讨论求解线性方程组的定常化Chebyshev加速迭代法,给出了该方法的若干收敛性条件,通过数值算例比较了Chebyshev加速定常迭代法与非定常迭代法的收敛速度,计算结果表明二者是相当的。

湖北省域不同超越概率水平下地震动峰值加速度比例关系

以第一次全国地震灾害风险普查工作成果为依据,计算并分析湖北省域不同超越概率水平下峰值加速度之间的比例关系及其空间分布特征。利用湖北省域宏观场地类别数据,计算得到湖北省域在多遇地震、基本地震和设防地震作用下场地峰值加速度比例关系:在0.05 g加速度分区中,湖北省域场地50 a超越概率63%与10%的峰值加速度比例(R_(63)/R_(10))均值为0.31,超越概率2%与10%的峰值加速度比例(R_(2)/R_(10))均值为1.81;在0.10 g加速度分区中,R_(63)/R_(10)均值为0.30,R_(2)/R_(10)均值为1.80;在0.15 g加速度分区中,R_(63)/R_(10)均值为0.17,R_(2)/R_(10)均值为1.98。在此基础上,与现行《建筑抗震设计规范》、《中国地震动参数区划图》等强制性国家标准中要求的比例进行对比分析,认为湖北省域采用《建筑抗震设计规范》中的取值对建筑物进行抗震作用计算,所考虑的地震作用是保守且安全的。同时,在湖北省高烈度区(如竹山、竹溪)开展地震危险性分析和地震灾害风险防治工作时,多遇地震下的地震动峰值加速度值宜按不低于基本地震动峰值加速度的1/3进行调整。该研究成果将有助于湖北省地震风险普查成果的推广和应用。

基于加速康复外科理念的集束化护理措施在老年胰十二指肠切除术患者中的应用

目的:评价实施基于加速康复外科理念的集束化护理措施对老年胰十二指肠切除术后患者的效果,以期促进患者术后早期康复。方法:选取北京市某三级甲等医院肝胆外科2019年8月至2023年3月收治的老年胰十二指肠切除术患者,依据是否采用基于加速康复外科理念的集束化护理措施将患者分为观察组和对照组,依据患者的基线资料采用1∶1倾向性配比分析将两组患者进行匹配,比较两组患者术后恢复情况。结果:观察组患者术后胃肠道功能恢复情况优于对照组,术后住院时间比对照组短,术后胃瘫和下肢静脉血栓的发生率低于对照组(P<0.05)。结论:基于加速康复外科理念的集束化护理措施有助于促进老年胰十二指肠切除术后患者的胃肠道功能的恢复,减少了部分并发症的发生率,缩短了患者术后住院时间,值得进一步推广。

基于卷积神经网络的岩渣分类算法及其FPGA加速

全断面岩石掘进机在道路掘进过程中,刀盘挤压切削岩体容易产生刀盘磨损及损坏,从而造成经济损失,因此需要检测刀盘磨损的理论和技术来指导施工。岩渣是掘进过程的直接产物,携带丰富的信息,能够反映当前的施工状况,因此可以通过岩渣识别利用这些信息间接实现对刀盘的监测。提出了一种基于卷积神经网络的岩渣识别算法,在岩渣数据集上实现了96.5%的分类准确率。随后为了便于FPGA硬件部署,提出一种网络压缩方法,将网络规模压缩到原始网络的2.28%,同时分类准确率相比原网络仅下降了0.9%。最后使用OpenCL技术在Intel Arria 10 GX1150平台上实现了算法部署,达到了224.54 GOP/s的吞吐率以及11.23 GOP/s/W的能效比。

基于监测台网加速度信号分析的上海周边区域地震影响评价

2021年11月至2023年8月期间,上海市周边区域共发生了5次有感地震,分别为江苏盐城市大丰区海域5.0级、江苏常州市天宁区4.2级、黄海海域4.8级、上海市青浦区3.1级和山东德州市平原县5.5级地震,同济大学监测台网的4个测站捕获了这5次地震的场地和典型结构加速度信号,分析了各次地震作用下场地和典型结构的加速度信号的峰值及持时,探讨了各次地震信号的反应谱特征,对照设计反应谱曲线的第一特征段和第二特征段,对这5次周边区域地震对上海市的影响进行评价。

基于轨道板振动加速度的钢轨振动加速度反演估计与现场验证

为研究高速铁路轨道板与钢轨之间的时空关联规律,提出变分模态-转换器(Variational Mode Decomposition-Transformer, VMD-T)反演模型,该模型通过分解轨道板振动加速度来反演估计钢轨振动加速度.首先,对数据进行预处理并利用双门限法检测振动端点,分离振动信号与静默信号、干扰信号,再将提取后的振动信号整合输入到VMD-T模型.其次,利用VMD模型将轨道板振动加速度数据分解成一系列不同的子模态,并网格遍历搜索与钢轨振动加速度相关系数最大的子模态,以降低原始数据的复杂度以及非平稳性,提升Transformer模型的特征抽取能力.然后,通过Transformer模型对搜索出的轨道板振动加速度子模态与钢轨振动加速度数据进行反演估计训练.最后,将该模型应用于某城际高速铁路轨道板与钢轨实测振动加速度数据反演估计试验.现场高铁试验结果表明:与单一Transformer模型相比,VMD-T模型均方根误差(RootMean Squared Error, RMSE)、绝对平均误差(Mean Absolute Error, MAE)及决定系数(R2_score)分别提升近20%、11%及48.1%,特征学习能力更强,反演估计效果更佳,初步实现钢轨垂向振动加速度幅值非接触式监测估计.

大功率花瓣加速器X射线闪光放射治疗设备设计研究

目的:研究设计一种用于超高剂量率的闪光放射治疗(Flash-RT)设备,用于超高剂量率Flash-RT的机制研究。方法:Flash-RT设备的设计基于大功率花瓣加速器技术路线,可实现Flash-RT对超高剂量率及多照射角度的需求。从设备总体设计、主要组件及特点、束流动力学设计、移动及初步实验平台搭建等方面开展相应设计与研究。结果:设计的Flash-RT设备剂量率在距离靶点0.8 m处可达到100 Gy/s,并且容易实现多角度的放射治疗方式。结论:基于大功率花瓣加速器技术路线设计的X射线设备,可实现超高剂量率的医用Flash-RT设备机制的研究。

动态深度神经网络的硬件加速设计及FPGA实现

基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现的卷积神经网络由于具有优秀的目标识别能力,广泛应用在边缘设备。然而现有的神经网络部署多基于静态模型,因此存在无效特征提取、计算量增大、帧率降低等问题。为此,提出了动态深度神经网络的实现方法。通过引入模型定点压缩技术和并行的卷积分块方法,并结合低延迟的数据调度策略,实现了高效卷积计算。同时对神经网络动态退出机制中引入的交叉熵损失函数,提出便于硬件实现的简化方法,设计专用的加速电路。根据所提方法,在Xilinx xc7z030平台部署了具有动态深度的ResNet110网络,平台最高可完成2.78×104 MOPS(Million Operations per Second)的乘积累加运算,并支持1.25 MOPS的自然指数运算和0.125 MOPS的对数运算,相较于i7-5960x处理器加速比达到287%,相较于NVIDIA TITAN X处理器加速比达到145%。

基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。

基于温度循环加速退化试验的光纤连接器寿命评估

针对光纤连接器在温度交替变化下寿命评估难的问题,提出一种基于修正Coffin-Manson模型的寿命评估方法。首先,分析了光纤连接器失效模式、机理。接着,开展光纤连接器多个加速应力水平下的温度循环加速退化试验,基于插入损耗加速退化数据建立幂函数退化轨迹模型。然后,结合插入损耗的失效阈值,通过假设检验推导不同加速应力水平下光纤连接器的伪失效寿命。最后,引入修正Coffin-Manson加速模型,进而外推空间环境下光纤连接器寿命。本方法评估的某光纤连接器在实际应力水平下的寿命与实际寿命比较接近,验证了修正Coffin-Manson模型方法对光纤连接器寿命评估的有效性和可行性。

基于加速退化试验的漏电信号调理电路性能退化及可靠性研究

在电子电路服役过程中,元器件退化会引起电路输出特性变化,降低电子电路的可靠性。漏电信号调理电路作为一种电子电路,其可靠性直接决定了漏电断路器的可靠性。以漏电信号调理电路为研究对象,首先基于灵敏度分析方法确定影响电路性能退化的关键元器件,并对漏电信号调理电路进行了以温度为加速应力、动作电流值为退化特征量的恒定应力加速退化试验;其次根据不同温度应力下的试验数据建立基于Wiener过程的漏电信号调理电路性能退化模型,并利用极大似然估计法求取退化模型的未知参数,进而得出寿命预测的概率密度函数和可靠度函数;最后利用阿伦尼斯(Arrhenius)方程外推出正常应力下漏电信号调理电路的预测寿命。相关结论可为不同电子电路的寿命预测及可靠度分析提供支撑。

基于Halcyon加速器百分百图像引导模式下盆腔肿瘤CTV-PTV边界外放的研究

目的探讨基于Halcyon加速器百分百图像引导模式下盆腔肿瘤临床靶区-计划靶区(Clinical Target Volume,CTV)-(Planning Target Volume,PTV)边界外放的摆位误差。方法选取2023年1—5月在Halcyon加速器上行调强放射治疗的19例盆腔肿瘤患者为研究对象,采集每个患者分次间、纠正后、分次内300套共900个锥形束CT图像,与计划CT进行配准融合,得到三维方向上的矢量误差,用X(左右)方向、Y(头脚)方向、Z(腹背)方向表示。计算摆位误差及分布趋势,并根据纠正后及分次内的摆位误差计算CTV-PTV的外放边界。结果X方向上,分次间、纠正后、分次内的摆位绝对误差分别为(2.07±1.82)、(0.19±0.19)、(0.30±0.28)mm;Y方向上,分次间、纠正后、分次内的摆位绝对误差分别为(3.87±2.67)、(0.23±0.31)、(0.27±0.23)mm;Z方向上,分次间、纠正后、分次内的摆位绝对误差分别为(0.72±0.83)、(0.20±0.22)、(0.30±0.27)mm,差异均有统计学意义(P<0.05)。纠正后和分次内X、Y、Z 3个方向分别有97%和96.33%的摆位误差在1 mm以内。CTV-PTV外放边界从6.36 mm缩小到1.06 mm。结论从摆位误差角度来看,基于Halcyon加速器百分百图像引导模式下的盆腔肿瘤治疗,根据纠正后和分次内的摆位误差计算CTV-PTV外放边界为1.1 mm。通过Halcyon加速器治疗盆腔肿瘤患者可降低摆位误差,提高患者靶区和危及器官的安全精度,缩小CTV-PTV边界外放值,减少正常组织的累及体积。

冲击加速度国际关键比对与参考值确定

介绍了中国计量科学研究院主导的冲击加速度国际关键比对(CCAUV.V-K4)。分析了比对样品冲击测量链各部分动态特性,并与实验室实际校准的冲击加速度激励信号相结合,说明了作为测量结果的冲击灵敏度与冲击激励的关系。针对比对参考值及其相应不确定度计算的问题,详细说明了3种方法的计算过程,包括国际比对推荐的计算方法和2种基于贝叶斯推断的计算方法。特别对基于贝叶斯统计的方法,结合实际校准过程的信息,采用了不同的统计模型和先验分布,利用马尔科夫链-蒙特卡洛(MCMC)数值计算方法得到了比对参考值的后验分布。对3种方法计算结果的进行了比较,并说明了3种方法的统一性及优缺点。

限制回旋加速器中粒子最大能量的几个因素

从回旋加速器的基本原理出发,分析了限制粒子最大能量的几个因素,即D形盒半径和磁感应强度大小、加速极板之间的间距和加速电压、狭义相对论效应导致的粒子质量变化.并通过实际加速器的数据,分析和比较了在这几个因素独立影响下,粒子最大能量的数量级.

基于代理遗传优化的智能驾驶系统加速测试方法

提出了一种基于代理遗传优化的智能驾驶系统加速测试方法。首先,通过场景要素层次分析权值与优解区域特征改进参数采样模块中的拉丁超立方采样区间,实现了采样效率与优化效果的协同提升;其次,利用参数采样结果和重复度筛选机制增加遗传寻优模块的种群多样性,克服了传统遗传算法的局部收敛难题;然后,利用基于循环更新机制的代理筛选模块对场景测试结果进行预测,平衡了加速算法与代理模型应用之间的效率与精度矛盾;最后,搭建仿真平台在高维时序分解的前车变速场景下对待测智能驾驶系统进行加速测试与验证。结果表明,本文提出的方法可有效搜寻大量关键场景并提升测试效率。

舱外设备箱体模拟海洋大气环境中的加速腐蚀试验与结果分析

目的 研究模拟海洋大气环境对舱外设备箱体腐蚀行为的影响,为快速评价舱外设备箱体原材料、原结构、原表面技术状态改进优劣提供技术和方法支撑。方法 根据XX舱外设备箱体实际服役环境剖面、腐蚀损伤状况,制定含海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等3个模块的实验室模拟海洋大气环境加速谱,运用外观、扫描电镜(SEM)、金相显微镜、X射线能谱(EDS)等表征技术,研究设备箱体在12个循环周期的宏微观形貌和腐蚀产物元素含量分布,并对标准金属铝和钢的同步实验室试验与XX近海户外自然环境下的腐蚀效应进行对比。结果 12个循环周期结束后,底座铝合金严重腐蚀,呈现明显的晶间腐蚀,并产生大量腐蚀产物,腐蚀产物主要含有O、Na、Al、Si、Cl、Ca、Mn、Fe等元素,其腐蚀形貌及程度与实际服役5 a的底座一致。标准金属铝和钢加速试验120 d的腐蚀效应分别等效XX近海大气试验4.65 a和10.57 a。结论 海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等3个模块的实验室模拟循环试验能较好地模拟XX舱外设备箱体经历的环境,其腐蚀与实际服役环境下的腐蚀程度相近,实现了基于短期内完成3~5 a的海洋运行验证。