基于壳单元的盾构隧道参数化结构计算与验证

三维壳单元较二维梁单元能更精细地模拟管片结构受土体作用下的力学行为。为了推广三维壳单元隧道结构计算模型在大直径盾构隧道结构计算中的应用,提出基于壳单元的参数化隧道结构建模方法(Shell element-based Parametric Tunnel Structure Modeling,SPTSM)。SPTSM基于隧道中轴线及截面半径参数,能自动生成由壳单元所组成的隧道模型。在模型中,相邻环之间的壳单元公共边被定义成线性铰,以此模拟管片环缝间的接头刚度;管片纵缝间的接头刚度通过均质圆环法引入折减系数进行替代;壳单元节点被施加荷载压力、地层弹簧及约束支座,以模拟管片结构与围岩之间的力学行为。SPTSM提供了结构自动建模算法和壳单元节点荷载的自动计算算法,并通过调用Karamba3D有限元结构计算内核,实现盾构隧道结构的建模−计算一体化。将SPTSM应用于杭州某大直径盾构隧道工程76 m区间段,对比结构变形的计算和实际检测结果,验证SPTSM的合理性。SPTSM能自动建立精细的三维壳单元盾构隧道结构模型,并同时完成荷载压力、地层弹簧、线性−铰刚度以及约束支座的布置和设定。对比点云扫描的结构位移检测结果和SPTSM计算出的结构变形结果,SPTSM输出的结构变形云图属于合理范围,结合SPTSM输出的内力云图和荷载分布云图,SPTSM可以近似反映隧道结构局部位置的变形或位移趋势。综上,SPTSM可为盾构隧道的智能化结构设计提供有力支撑。

基于计算流体力学-离散单元法的U形管冲蚀磨损数值模拟研究

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。

单元并排式阻性消声器消声量计算方法

采用Belov公式计算单元并排式阻性消声器消声量误差较大,为提高计算精度,按以下步骤构建单元并排式消声器消声量计算模型。(1)将消声器划分为角单元、边单元和内部单元等3种基本单元,采用Belov公式计算各基本单元传递损失(Transmission Loss,TL);(2)假设消声器入口端声能均匀分布,根据各基本单元入口端声功率和传递损失计算公式确定其出口端声功率;(3)根据消声器入口端和出口端总声功率得到消声量理论值TLt;(4)将11425 Pa·s/m^(2)作为流阻率基准值,通过有限元仿真得到采用该流阻率多孔吸声材料的消声器消声量仿真值TLs,得到仿真值和理论值的比值K_(1)(即TLs/TLt);(5)通过仿真进一步确定多孔吸声材料流阻率和基准流阻率不同情况下消声器消声量的比值K_(2),拟合获得K_(2)与流阻率σ的关系函数K_(2)(σ);(6)建立单元并排式阻性消声器消声量计算模型TL=TLt·K_(1)·K_(2)(σ)。实测结果表明,根据该模型计算得到的消声器各倍频带传递损失值与实测值绝对误差均小于2 d B,相对误差均小于10%。模型适用于计算采用不同多孔吸声材料、具有不同结构尺寸的单元并排式阻性消声器的消声量。

控规单元尺度城市更新中建筑碳排预计算研究--以武汉滨江商务区七期地块为例

我国已处于城镇化的后半程,加上“30目标+60愿景”国际承诺的做出,标志着存量更新和低碳规划将成为我国城市开发建设和转型发展的基本语境。建筑碳排是城市中的重要碳排放源,亦是影响城市更新的主要碳排因素和计算因子,针对当前我国城市更新中建筑碳排计算研究的缺失,以控规单元尺度为研究范围,以建筑碳排预计算为研究对象,综合运用多种定量研究方法与工具平台及图式化语言进行研究分析。在能耗模拟框架下,对三种常用建筑碳排预计算方法进行比选,选取“根据规划用地类型与强度推算建筑能耗”的碳排计算方法。以武汉滨江商务区七期地块为实证地块,根据城市更新规划设计方案,对城市更新后建筑碳排进行预计算及结果分析;并对现状地块的建筑碳排进行计算,对比分析地块更新前后建筑能耗的减排效应并进行原因探析,得出经过低碳城市更新后的建筑碳排降幅可达到约88%,主要原因在于高能耗建筑类型的减少及用地功能与性质的改变。在实证研究的基础上,从三个方面提出控规单元尺度城市更新的低碳规划策略与技术路径,最后对研究的科学价值和现实意义进行讨论,并提出未来研究应继续努力与完善的方向。

基于信息技术的油气开发储量计算单元劈分方法研究与实现

在西南油气田公司开发储量管理系统应用取得成功的背景下,为了进一步丰富系统功能,满足油气田企业储量信息化管理需要,挖掘现有数据资源价值,本文对油气开发储量计算单元劈分方法进行了研究,以储量与矿业权、油气井等多要素关联为基础,明确储量计算单元对应矿业权、行政区以及各气矿范围内储量规模,实现了储量随矿业权更新、延续变更等范围条件变化而变化的动态管理,使油气田决策者能够实时掌握各矿业权、行政区、油气矿内储量家底,从而更好地支撑油气田企业的勘探开发业务规划和部署。

面向SPICE仿真的专用浮点计算单元研究

稀疏矩阵求解是SPICE仿真的重要部分,目前求解所使用的算子通常为通用浮点计算单元,运算速度受限。本文通过改进通用浮点算子中加/减和乘单元,使其在SPICE仿真专用背景下能实现更快的求解速度。对传统加减单元使用舍入并行延时优化算法和双路径设计方案,利用香农扩展、非精确前导零补偿等手段优化了电路的关键路径延时。对传统乘单元通过改变传统压缩拓扑层结构、优化注入值算法中舍入进位等逻辑改善了相关延时。最终,在TSMC 28 nm工艺下对双精度浮点求解速度分别为0.46 ns和0.79 ns,对比Synopsys公司的DW库单元延时分别减小33.4%和7.1%,面积分别减小4.62%和1.6%。实验结果表明,改进后浮点单元能有效降低矩阵单次求解步骤的时间,在一定程度上加速瞬态仿真整体速度。

大单元背景下的小学数学计算教学策略探析

大单元教学强调主题任务在学科教学中的应用,它倡导通过学科实践、学生自主探究等多元化过程来推动教学活动,从而确保整个学科教学流程的高效性。对于小学数学而言,计算教学是奠定学生数学基础的关键环节,因此,教师在设计教学方案时,应充分把握大单元教学的精髓,创造性地规划教学内容。对此,文章通过分析大单元理念在小学数学计算教学中的应用价值,在此基础上探究大单元背景下小学数学计算教学的实施策略,以期保障小学数学计算教学的整体有效性。

学习进阶视域下单元整体教学结构化的路径——以小学信息科技学科计算思维培养为例

在小学信息科技学科计算思维培养层面,要运用计算机科学领域的思想方法解决问题,并能迁移运用解决其他问题。课程的结构化设计与教学体现了学习的进阶性,计算思维的迁移性体现了课程目标维度的螺旋式上升,在单元整体教学情境下,从目标、内容、情境、评价4个角度探索学习进阶视域下信息科技学科结构化教学的新路径与新方法。

中国联通发布路侧多接入边缘计算单元(RS-MEC)创新成果

2023年11月21日,在“2023中国5G+工业互联网大会”召开期间,中国联通智网创新中心重磅发布车联网路侧多接入边缘计算单元(RS-MEC)创新成果。中国联通智网创新中心依托联通集团核心技术攻关,基于5G车联网的端边云分布式协同系统架构,联合联想集团共同研发路侧多接入边缘计算单元(RS-MEC),以满足5G车联网路侧设备接入、数据预处理及AI计算的需求。

基于机器学习的多压多温多参标准单元延迟快速计算方法

标准单元库是芯片设计、分析和验证的基础,其生成需要耗费大量时间和服务器资源,因此供应商往往只提供少量端角的标准单元库。但是,芯片性能、功耗、可靠性等指标的设计需要标准单元在多种电压、温度和参数(驱动强度、沟道长度和阈值电压等)下的延迟信息。为快速实时计算多种端角下标准单元的延迟,提出了一种基于机器学习的多压多温多参标准单元延迟计算方法。通过深入研究影响标准单元延迟的因素,从28 nm工艺标准单元库和时序报告中提取数据构成数据集,使用机器学习算法训练并校准得到了标准单元延迟计算模型。模型的建立仅耗时数分钟,远远低于模拟方法耗费的时间(通常数百小时)。该模型对未知电压下单元延迟的计算平均误差为1.542 ps,未知温度下单元延迟的计算平均误差为1.814 ps,不同参数下单元延迟的计算平均误差为2.202 ps,静态时序分析流程中单元延迟预测偏差小于3%。该方法可以快速实时地计算单元延迟,并且具有较高的准确性,可以应用于签核前的多场景快速时序分析。

“跨学科教学视角+离散单元法综合实训”的非计算机学科本科生编程计算能力培养

针对省属高校新工科建设由于办学资源等因素制约而不宜套用部属及双一流高校路径的问题,在问卷调查分析理工科本科生计算编程能力状况的基础上,提出微调培养方案,通过增设跨学科综合实训体系推动新工科建设。以融合多学科知识的离散单元法综合实训为例,探讨其对理工科专业的综合性及普适性,介绍构建综合实训的教学框架的方法,并从跨学科知识学习、编程逻辑与方法、心理建设等方面阐述如何培养非计算机学科本科生编程计算能力的多维途径,通过介绍初步实践过程说明教学效果达到预期目标。

点状电极单元在有效电势衰减下的固结计算与试验

有效电势衰减导致电渗后期效果较差,而经典电渗固结理论无法考虑有效电势变化带来的影响。针对该问题,在矩形排布形式中以点状电极单元为研究模型,围绕有效电势衰减与中间变量引入时的限制条件之间的矛盾关系,引入黎曼求和形式对有效电势衰减进行多态分割,保证了黎曼状态段内中间变量方程的成立;考虑有效电势衰减与电渗固结在时间维度上的统一性,采用初始条件继承策略进行非稳态的迭代计算,将全时间域上的非稳态求解转化为状态段之间初始条件的更新迭代,并基于Galerkin法给出了方法的有限元形式,且利用Python进行了编程实现。此外,进行了电渗模型试验以验证理论方法的可靠性。研究表明:1)非对称点状电极单元在电渗过程中,阳极处有效电势的变化受到渗流路径长短的影响,较远处阳极有效电势增加,其余两处处于衰减状态;2)多态算法下的结果能够反映有效电势对孔压分布的影响,与经典结果相比变化主要集中在单元中部;3)初始条件继承带来的孔压幅值突变现象会随着状态段数的增加而减小,在孔压曲线较为平滑后,继续增加状态段数量对于计算精度的提升有限。该方法实现思路简洁、清晰,更加符合真实情况。

顺北特深断溶体油藏缝洞单元储量计算方法

顺北断溶体油藏构造上位于塔里木盆地顺托果勒低隆构造带,处于阿瓦提坳陷、顺托果勒低隆与沙雅隆起西南倾末端的结合部。奥陶系中-下统碳酸盐岩地层经多期构造变形和岩溶作用后,主要以高角度断裂面形成的裂缝-孔洞和裂缝等断控储集空间类型及各种不规则的缝洞储集体。利用波阻抗反演体、孔隙度体、缝洞体三维体积雕刻和振幅变化率等地震预测技术,结合油藏储集空间类型和储层纵向上沿裂缝面溶蚀发育的特点,完善了体积法和改进容积法的断溶体油藏储量计算方法,得到了较为可靠的地质储量,结合试井法、物质平衡法进行动态储量分析,为顺北断溶体油藏开发提供了可靠的储量基础。

间隙单元与杆单元在C型LPG船强度计算对比

针对C型独立舱式LPG运输船结构强度计算中,层压木结构不能承受拉力的接触问题,采用MSC.Patran的杆单元、间隙单元两种方法模拟层压木进行结构强度计算.基于PCL语言进行二次开发,实现杆单元迭代计算自动化,提高计算效率.依据规范要求,建立相关舱段模型并对其进行加载,对比分析两种方法得到的船体结构应力.结果表明:两种方法计算结果相当,验证间隙单元模拟层压木接触问题的可靠性与有效性.

基于岩层运动并行计算系统的锚杆单元原理、实现及巷道支护效果分析

在自主开发的适于模拟连续介质向非连续介质转化或非连续介质进一步演化的岩层运动并行计算系统(基于拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法)中,引入了一种能反映轴向和剪切变形的锚杆单元,形成了锚杆模块。2个锚杆节点与之间的构件组成锚杆单元,其本质是在任一种覆盖(将1个四边形单元离散成2个三角形子单元,离散方式有2种,即2种覆盖)中,锚杆节点相对于子单元的位置保持不变。控制循环由CPU执行,密集的计算任务由GPU执行,锚杆模块与其他模块同时执行以获得较高的计算效率。考察了拉拔试验中不同位置锚杆单元轴力的演化规律。随着拉拔的进行,距离拉拔端一定距离内的锚杆单元轴力呈振荡上升趋势,从围岩对锚杆作用的角度对此进行了解释。通过将目前的锚杆轴力分布与基于Mindlin问题的位移解推导出的理论结果进行对比,验证了锚杆单元的正确性。为了研究锚杆单元对巷道的支护效果,以巨野矿区某轨道大巷为背景建立力学模型,得到了有无锚杆支护条件下巷道围岩的变形—开裂—运动过程。研究发现,锚杆单元对于阻碍巷道围岩变形、控制裂纹发展和改善应力分布具有良好的效果,这是由于锚杆长度范围内围岩围压增大导致了围岩承载力提高。目前的锚杆支护条件下的结果(巷道附近破坏区内岩石单元之间的明显裂纹使围岩发生了较大膨胀)比传统连续方法的结果更符合实际。

基于超单元法的大型邮轮总振动特性分析

本文针对大型邮轮总振动数值预报方法展开研究,将超单元法应用于邮轮总振动分析中,对比分析超单元法相比传统直接计算方法在大型邮轮总振动分析中的优势,探讨超单元模型建立方式、设置数量以及残余结构选取对模态结果及计算效率的影响.结果表明:超单元法在邮轮这类大型结构总振动分析中具有更强的适用性,选用合适的超单元划分方式及数量可在保证计算精度的同时提高计算效率.

聚焦计算思维的中职信息技术课程单元设计研究——以“程序设计入门”单元为例

新时代的中职学生需要具备符合时代要求的计算思维能力,作者参考计算思维的已有研究,从中观单元设计出发构建了聚焦思维培养的基本框架,并以“程序设计入门”单元为例进行了具体的设计和实践落实。

以单元表现性评价促进初中生计算思维的发展

计算思维作为学生在数字社会生存的基本素养,被列为义务教育信息科技课程四大核心素养之一。如何科学评价计算思维发展情况是初中信息科技教学迫切需要研究的问题。本文回答了当前为什么使用单元表现性评价来发展初中生计算思维,以及基于单元表现性评价的已有研究,在初中信息科技单元教学中如何建构与实践单元表现性评价,并对单元表现性评价的“学科运用经验”进行了探索。

指向计算思维培养的小学人工智能大单元设计探索——以校本课程《小学人工智能编程》为例

随着《义务教育信息科技课程标准》(2022版)的颁发,小学信息科技课程教学也迎来了新的挑战和机遇。以知识和技能设计的课堂将逐渐被“大单元设计”课堂所取代。文章以小学人工智能大单元教学设计为实践依据,提出明确素养目标、设计生活主题、构建螺旋式上升知识结构、设计任务群和教学评价的指向计算思维的大单元设计思路及实施路径,旨在为一线大单元设计的教师提供参考。

基于多传感器融合技术的智慧路侧单元设计

基于多传感器融合技术,设计了一种智慧路侧单元。通过二维视觉感知和三维点云感知设计获取优质的交通信息;并在此基础上,完成点云和视觉的决策级融合。该智慧路侧单元可满足智慧交通领域实时路况检测需求,为车路协同的实现提供了切实可行的参考方案。