冲击载荷下煤样动力学响应特性与损伤本构模型

为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射能、透射能、吸收能、耗能密度与应变率呈一次函数关系,耗能占比与应变率呈指数型函数关系,且均保持正相关。基于经典朱-王-唐模型、Weibull分布、Drucker-Prager准则,建立了考虑煤样损伤与黏滞性特征的动态统计损伤本构模型,并对本构模型的准确性与普适性进行了验证。该模型能够较好地描述煤样冲击动态力学行为,为动载影响下深地煤炭安全开采提供了基础研究。

三维动静加载下煤的本构模型及卸荷破坏特征

为研究非静水压条件下煤体动力学性能及动力扰动后卸荷破坏特征,在三维动静加载实验的基础上,研究了卸荷方式对动力扰动后卸荷煤样宏观破坏特性的影响。首先,采用Ф50 mm的分离式霍普金森压杆系统,开展三维动静加载下煤样的动力学实验,研究轴压、应变率对煤样动力学响应规律的影响;其次,基于响应曲面理论,借助中心复合试验法,构建考虑因素交互作用的回归模型,并分析单因素及因素交互作用的显著性;然后,结合因素交互作用、Weibull分布、Drucker-Prager准则,修正煤的强度型统计损伤本构模型,对比理论与实验结果,验证模型可靠性;最后,借助加卸荷电液伺服装置,探究轴压、冲击气压、卸荷方式对煤样破坏特征的影响及作用机制。结果表明,构建的强度型统计损伤模型,相关系数R~2≥0.88,可表征煤样动力学响应行为。冲击后同步卸荷的煤样多呈层裂破坏,拉伸界面随轴压增大而后移直至消失,无法形成层裂破坏;非同步卸荷下煤样破坏形式主要包括整体完整、层裂、压剪破坏,而当冲击气压0.4~0.6 MPa,轴压14.5 MPa时,表现为“层裂+压剪”混合破坏。

基于修正断裂分析模型的混凝土劈拉强度预测

数值分析是规避试验短板、实现理论预期的重要研究手段。该文采用细观尺度数值试验方法,对建立的基于绕晶失效模式的混凝土三维细观断裂理论分析模型进行修正。采用的混凝土数值分析模型由砂浆、界面及骨料组成,与理论分析模型保持一致。为模拟普通强度混凝土的力学行为,采用塑性损伤本构模型表征砂浆和界面的力学性能,骨料则设为弹性球体。采用自编骨料投放程序,建立了截面尺寸分别为100 mm(一级配)、150 mm(二级配)、300 mm(三级配)和450 mm(四级配)的三维模型混凝土标准立方体试件。通过开展不同界面强度条件下标准立方体试件劈裂拉伸加载数值试验,对理论分析模型进行了修正,建立了用于不同级配混凝土劈拉强度预测的半理论-半经验修正计算公式。与数值试验及物理试验结果对比表明:修正后的理论分析模型能够有效表征混凝土宏观力学性能随细观组成材料力学特性和结构特性的变化规律。该文提出的基于重叠效应和结构效应分析的理论模型修正方法,可为后续建立基于修正断裂分析模型的混凝土力学性能半理论-半经验预测公式奠定基础。

剑麻纤维加筋水泥土力学性能试验

目的 研究纤维掺量、纤维长度及养护龄期对剑麻纤维加筋水泥土无侧限抗压强度及巴西劈裂抗拉强度的影响规律。方法 设置纤维掺量为0~0.8%,加筋长度为7~19 mm,养护龄期为7 d、28 d及90 d,对不同影响因素下剑麻纤维加筋水泥土进行无侧限抗压强度试验及巴西劈裂试验。结果 剑麻纤维的掺入提升了水泥土的无侧限抗压强度及巴西劈裂抗拉强度,随着纤维掺量及加筋长度的增加呈现出先增大后减小的规律;当加筋长度为11 mm、纤维掺量为0.4%时,加筋效果最显著,无侧限抗压强度提高幅度达30.2%;剑麻纤维加筋水泥土的抗拉强度、拉压比与纤维掺量呈线性关系。结论 剑麻纤维的掺入改善了水泥土的脆性,提高了水泥土的破坏韧性;采用幂函数对试验数据进行拟合,得到了养护龄期与纤维掺量共同作用下剑麻纤维加筋水泥土无侧限抗压强度的预测模型,可以为实际工程提供参考。

谐振式光纤陀螺系统建模及其应用研究

谐振式光纤陀螺作为高精度角速度传感器,以其集成化高、成本低以及抗干扰性强等独有优势,逐渐成为下一代光学陀螺研究发展的热点。通过对谐振式光纤陀螺工作原理的分析,建立了陀螺数字信号处理系统可视化模型,并对系统谐振曲线和同步解调曲线等开环输出以及锁频反馈下闭环输出进行了模拟仿真。利用仿真模型分析了正弦波调制下谐振谱分裂现象,并搭建实验装置对其进行了验证。结果表明,实验中正弦信号调制频率高于系统谐振输出半高全宽一半,即对应2 MHz时,谐振谱分裂会导致同步解调输出线性区域出现明显失真,严重恶化了标度因数线性度。因此,搭建的谐振式光纤陀螺仿真模型能够准确而有效地模拟系统的工作状态,在系统噪声抑制和精度提升方面具有指导性意义。

陶粒对SC-SCC黏结界面劈裂破坏特性的影响

基于劈裂试验,研究了陶粒对蒸养混凝土(SC)-自密实混凝土(SCC)黏结界面力学特性的影响.结果表明:陶粒能提高SC-SCC黏结界面的劈裂抗拉强度,增加黏结界面的张开位移值,提升黏结界面的延性;黏结界面应力-应变曲线可分为线性发展阶段、塑性发展阶段和失效破坏阶段;双参数Weibull分布模型可较好地模拟黏结界面应力-应变曲线的上升段,当黏结界面的陶粒引入量低于4 kg/m2时,黏结界面损伤变量的演化进程被有效减缓.

多分量裂缝预测技术研究及其在川南页岩气工区的应用

与常规油气相比,页岩中普遍含气,但是单井的产量变化大,通过改造形成裂缝网络的页岩气井才具有工业开发价值。目前,页岩裂缝预测的方法较多,大多数是基于纵波地震资料的,而利用多分量地震资料预测裂缝发育区仍是研究人员探索和努力的方向。这里首次运用转换横波地震资料对页岩气的裂缝发育情况进行预测研究。首先,利用转换波模型正演,结合多波地震资料对比识别页岩的小断裂、小断层。其次,通过基于横波分裂特性的裂缝预测技术对高角度的裂缝走向和密度进行预测。通过四川盆地实际资料应用表明,多分量裂缝预测技术能够有效识别页岩气的裂缝发育情况,多分量裂缝预测效果明显优于纵波叠前裂缝预测,成果更加合理。

面向医疗领域的意图识别方法研究

针对意图标签数量过多带来的识别挑战,提出一种拆分策略,旨在降低训练的复杂度,并在解码层采用双头MLP(多层感知机)结合CRF(条件随机场)的机制,精准预测意图标签。实验结果表明,该方法的F_(1)值相较于基准模型提升至78%。此外,为验证大语言模型在意图识别任务上的表现,提出了一种面向医疗领域的大语言模型意图识别方法,其在处理多样化信息的数据时,能够深入探索并提炼出丰富的知识,将其与提出的深度学习方法进行对比,并深入分析二者在数据集上表现存在差异的原因,可为医疗领域意图识别的后续研究提供重要参考依据。

语义通信模型联合训练框架中的隐私泄露

为了同时保障端边协同训练语义编解码模型过程中的模型训练效率与数据隐私保护,基于U型分割的语义编解码模型端边协同训练框架是一种可行的方法。然而,端边之间交互的中间特征值与特征梯度仍然可能会泄露终端设备的数据隐私。基于U型分割的语义编解码模型端边协同训练框架可以在一定程度上解决端边协同训练语义编解码模型过程中模型训练效率与数据隐私保护之间的矛盾。然而,该框架下端边之间的交互过程仍然可能泄露终端设备的数据隐私。针对这一问题,提出了一种面向U型分割语义编解码模型协同训练过程的特征泄露攻击算法,通过分析训练过程中终端设备与边缘服务器之间交互的中间特征值和特征梯度,对终端的私有隐私数据进行重构。仿真结果表明,当使用单回合中间特征值对终端数据进行推断时,语义编解码模型使用浅层分割点或模型训练轮次较多时,中间特征值会包含更多的数据语义信息。此外,当攻击者增加本地攻击迭代次数,并选取多回合中间特征值和特征梯度对终端数据进行推断时,重构的终端数据与真实数据的图像结构相似度可以从0.2759提升到0.4017。

齿轮传动系统可靠性分配数字化设计与研究

随着齿轮传动系统向着高复杂性、多传动样式和高可靠性等方向发展,快速准确地对齿轮传动系统进行可靠性分配变得越来越重要。针对现有可靠性分配方法存在的考虑因素不全面、同一参数不同分配方法变化范围不统一、不便于数字化软件开发等问题,提出了改进电子设备可靠性咨询组(Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment,AGREE)分配法,扩展了评分分配法;探讨了可靠性分配方法的数字化特征,建立了齿轮传动系统的基本可靠性与任务可靠性模型,研究了可靠性模型自动生成的遍历算法;开发了定轴轮系、行星轮系和混合轮系可靠性快速分配的数字化平台,设计了输入模块、计算模块、结果显示模块和输出模块等4个独立模块;通过与实例结果的比较,该软件计算结果的准确性得到了验证;同时也实现了齿轮传动系统可靠性分配的参数化建模与自动化生成算例报告等功能,提高了可靠性分配模型精度和计算效率。

基于建构性反馈的双循环对分课堂教学模式研究

随着教育数字化转型的推进,混合学习因能够结合线上线下教学优势、提供更灵活多样的学习体验、适应数字化转型的需求而受到高校课堂的青睐。然而,对于人数较多的通识课程或专业必修课程,大班式在线教学中容易出现师生和生生互动缺乏、学生社会存在感低、学习效果不佳等问题。为此,本研究提出了基于建构性反馈的双循环对分课堂教学模式,核心理念是在泛在学习环境与信息化工具的支撑下,以学习支架为引导,完成两轮相互迭代的循环:学生主体建构循环与师生生成性建构循环,最终指向以建构性反馈为基础的“教、学、评”一致性设计。针对该模式,本研究对华南地区某大学全校性公共必修课“现代教育技术”的165位本科二年级学生开展了为期16周的教学实验,结果表明,该教学模式对提高学生的社会存在感、学习动机和学习成绩具有积极的作用,可为教育数字化转型背景下开展混合学习提供参考。

利用图模型存储算法依赖关系的方法

在大数据时代,用于数据处理的算法数量呈爆发式增长,当前对大量算法的管理方法通常是对算法分类、打标签或以任务为单位存储由算法构成的流程,对任务集合中的算法间拓扑关系未能给予足够的重视.随着领域知识与任务流程的积累,算法间的依赖关系愈发重要.本文基于巨量算法管理的需求,提出了拆分有分支依赖关系为无分支依赖关系的管理方法,通过免索引邻接图数据库的指针搜寻拓扑关系,避免Join操作,在管理算法依赖关系时具有先天优势.另外为突出算法模块复用能力,提出“连接点”的概念,在图模型中用节点表示依赖关系边,区分算法模块在不同任务流程的位置,使被多个任务复用的算法模块在图中只需用一个算法模块节点表示.最后,基于具体项目验证了本文提出的算法关系管理方法,证明本文算法关系管理方法在算法数量成规模且算法模块高复用的场景下具有明显优势.

河北省建筑运行碳排放分析及影响因素研究

为了研究建筑运行阶段的碳排放问题,首先,在碳排放因子法的基础上,根据能源平衡表拆分法建立建筑运行碳排放计算模型,通过2005—2020年河北省建筑运行碳排放数据分析其碳排放变化特征。其次,运用STIRPAT模型对建筑运行碳排放影响因素进行了实证分析。结果表明,研究期间河北省建筑运行阶段碳排放增长了1.24倍,间接碳排放在运行阶段碳排放中占据主导地位,而居民生活在建筑运行碳排放行业结构中占比最大,常住人口数量是河北省建筑运行碳排放的最主要驱动因素。

基于改进数字高程模型的架空线路杆塔基础土方量计算方法研究

架空输电线路建设工程中,杆塔基础土方量计算影响着工程经济效益和施工工期,因此,需要选取合适的土方量计算方法。本文中首先分析了断面法、方格网法、等高线法和数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)法4种方法,并采用花授粉算法(FlowerPollinationAlgorithm,FPA)对传统DEM方法进行改进。将5种不同的方法运用到实际案例中比较不同方法的适应地形及计算精度。结果表明,改进后的DEM法可以获得X、Y、Z轴上的最优分割网格数量,适用地形范围最广、计算精度最高,计算速度相较于传统DEM法也有提高。

高温蒸汽养护复掺混凝土力学性能时变特性与模型研究

为研究高温蒸汽养护下粉煤灰-矿粉机制砂混凝土(简称复掺混凝土)力学性能时变特性与模型,本文结合某高速公路高温蒸汽养护复掺混凝土预制梁项目,设计了蒸汽-标准养护、蒸汽-自然养护和标准养护三种养护方式,测试了不同阶段复掺混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量,探究了抗压强度与劈裂抗拉强度、弹性模量的关系。结果表明:合适的蒸汽养护方式能促进复掺混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量更快增长,其中对抗压强度形成作用最显著,后期的力学性能不倒缩;蒸汽养护恒温阶段复掺混凝土的力学性能具有最大的增长率,其次是升温阶段,降温阶段力学性能增长率最小;蒸汽-标准养护方式下复掺混凝土的抗压强度时变模型可取对数或对数与幂函数复合函数,劈裂抗拉强度、弹性模量时变模型可取幂函数。

长壁放顶煤工作面沿空巷道的变形破坏机理

本文利用物理和数值模型研究了长壁放顶煤工作面沿空巷道的变形和破坏机理。物理模型实验表明,长壁放顶煤工作面沿空巷道的变形破坏过程可分为四个阶段:初始变形阶段Ⅰ(相邻工作面后方-47~45 m)、快速变形阶段Ⅱ(45~150 m)、变形稳定阶段Ⅲ(150~240 m)和压实稳定阶段IV(工作面后方240 m外)。值得注意的是,长壁放顶煤工作面沿空巷道围岩的大变形主要发生在快速变形阶段Ⅱ和变形稳定阶段Ⅲ。这主要是由沿空巷道上方的侧向悬臂梁结构旋转下沉过程中产生的应力集中造成的。因此,本文提出了一种创新方法,使用顶板预裂技术来优化巷道顶板结构,控制长壁放顶煤工作面沿空巷道围岩的大变形并自动留巷。数值模拟和现场应用表明,使用顶板预裂自动留巷技术后,长壁放顶煤工作面沿空巷道实体煤帮的支承压力、顶底板变形量和两帮变形量分别降低了6.49%、79.25%和60%。因此,顶板预裂自动留巷技术可以有效控制长壁放顶煤工作面沿空巷道的围岩大变形。本文所提出的长壁放顶煤工作面顶板预裂自动留巷技术可以为厚及特厚煤层综放工作面使用切顶卸压无煤柱自成巷技术提供参考。

分网接入方式下LCC-HVDC系统运动方程模型及交互振荡模式的阻尼特征(一):扰动传递路径分解

与常规直流相比,永富直流逆变站存在功率全送和功率分送运行方式,而其处于分网接入方式时电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage directcurrent,LCC-HVDC)系统的交互振荡模式及特征尚不明确。针对这一特殊运行方式,采用模块化建模的思路建立可以反映系统电气/控制回路间交互耦合路径的运动方程模型。在此基础上,依据系统整流侧-逆变侧、正极-负极间的交互耦合路径分解得到影响系统主导模式稳定性的3条扰动传递路径,即整流侧内部自稳性路径、逆变侧内部自稳性路径、双极交互作用致稳性路径。最后,设置不同工况下的案例,量化评估不同作用路径提供的阻尼大小,并通过仿真验证运动方程模型及扰动传递路径分析结果的正确性,为后续研究分网接入方式下LCC-HVDC系统交互振荡模式的阻尼特征提供模型基础。

基于分离源的高增益矩阵变换器特性分析

针对矩阵变换器(MC)存在的电压传输比限制以及现有升压型MC结构元件多、调制复杂的问题,提出了一种新型的分离源型矩阵变换器(SS-MC)。该结构采用电感、电容和3个二极管替代了双级MC中间的直流链路部件,从而构成分离源升压网络,避免了配置额外的直通占空比。对SS-MC的拓扑结构和分离源网络升压的工作原理进行了分析,阐述了其采用的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并针对SVPWM的缺点提出了基于充电预测的模型预测控制(CPB-MPC)策略。仿真和实验结果表明:所提出的SS-MC结构使用常规的SVPWM即可达到较高的电压传输比,但无源元件会存在较大的纹波;使用CPB-MPC策略可以有效抑制纹波,提高MC的输出电能质量。

基于联邦分割学习与低秩适应的RoBERTa预训练模型微调方法

微调后的大语言模型(Large language models,LLMs)在多任务中表现出色,但集中式训练存在用户隐私泄漏的风险。联邦学习(Federated learning,FL)通过本地训练避免了数据共享,但LLMs庞大的参数量对资源受限的设备和通信带宽构成挑战,导致在边缘网络中部署困难。结合分割学习(Split learning,SL),联邦分割学习可以有效解决这一问题。基于模型深层权重的影响更为显著,以及对部分层的训练准确率略低于整体模型训练的发现,本文按照Transformer层对模型进行分割,同时引入低秩适应(Low⁃rank adaption,LoRA)进一步降低资源开销和提升安全性。因此,在设备端,仅对最后几层进行低秩适应和训练,然后上传至服务器进行聚合。为了降低开销并保证模型性能,本文提出了基于联邦分割学习与LoRA的RoBERTa预训练模型微调方法。通过联合优化边缘设备的计算频率和模型微调的秩,在资源受限的情况下最大化秩,提高模型的准确率。仿真结果显示,仅训练LLMs最后3层的情况下,在一定范围内(1~32)增加秩的取值可以提高模型的准确率。同时,增大模型每轮的容忍时延和设备的能量阈值可以进一步提升模型的准确率。

XFEM和修正剑桥模型模拟高聚物劈裂注浆方法研究

针对自膨胀高聚物材料在土体中劈裂扩散仿真手段尚不完备的现状,初步建立了一种模拟高聚物对土体劈裂压密作用的仿真方法。该方法采用扩展有限元离散求解区域土体介质,用修正剑桥模型描述土体力学特性,利用高聚物密度-围压关系迭代计算作用于裂缝面的浆液膨胀压力,实现了对土体劈裂缝扩展过程的数值模拟,通过与试验结果的对比验证了该方法的适用性。算例分析表明,应用该方法能够模拟膨胀力作用下土体裂缝启裂过程、扩展走向和浆脉厚度变化,获得裂缝周围土体变形模量、孔隙比、应力场和密度场分布特征,为深入研究膨胀性高聚物注浆材料对土体劈裂压密机制奠定了基础。