定量结构-性质关系(QSPR)中的计算方法研究进展

定量结构-性质关系(QSPR)方法是一种将材料的微观定量结构与其某些性能构建关系的方法.通过构建的关系模型可以对具有其他结构的材料性能进行预测, QSPR已成为材料基因组计划的主要实现途径之一.计算方法是决定QSPR模型准确程度、构建速度的主要因素,选择最佳的计算方法对改善QSPR模型预测精度、计算速度等指标至关重要.本文首先对QSPR模型进行了概述,简单介绍了QSPR方法的计算步骤;重点说明了QSPR中分子描述符计算方法、模型优化算法,并对各个方法进行了优缺点分析;最后总结了近些年QSPR中各类计算方法的应用趋势.     

四点斜柱支承单层网壳稳定性研究

本文采用有限元方法,对太原市柴村高速公路收费站四点斜柱支承柱面网壳的稳定性进行了验算和研究.计算中,分别取网壳部分和整体结构作为计算模型,分析了不同支座位置对网壳临界荷载的影响,在计算中同时考虑了结构的几何和材料非线性效应.结果表明只有采用整体结构作为计算模型时,才能真实地反映结构的稳定性;斜柱和网壳的刚度比是影响结构稳定性的重要因素;同时考虑几何、物理双重非线性效应才能更深刻地揭示结构屈曲的机理.     

半刚性基层沥青路面层间结合问题分析

利用弹性层状体系计算软件,对重交通路面结构丰刚性基层与面层层间结合的不同模型进行了结构分析,按层间完全连续和完全光滑分别计算了不同荷栽下的力学响应,根据分析结果为设计及施工提供建议.     

采用离散偶极子近似(DDA)方法研究渐变锥形金属纳米结构的超聚焦效应

利用离散偶极子近似(discrete dipole approximation, DDA)方法对渐变锥形金属纳米结构中的超聚焦效应进行了分析和讨论. 数值计算证明该结构能够较好地实现对入射光场能量的纳米尺度汇聚. 基于解析和数值模型进一步分析了超聚焦效应与入射光波长、结构角度、结构厚度以及材料损耗之间的关系. 计算结果表明, 通过合理设计参数, 结构尖端的场强可增至入射场强的几十到上百倍, 从而实现明显的光场超聚焦效果. 另外证明采用DDA方法建模金属纳米结构具有相当好的计算精度和速度.     

40m单层球面网壳结构稳定性分析

文章以40m跨单层网壳结构为研究对象,采用MIDAS GEN建立空间力学计算模型并求解.对结构进行弹性屈曲分析,考虑了初始缺陷和几何非线性对稳定安全系数的影响,能较精确地得出结构的稳定极限承载力.     

自组装DNA链置换分子逻辑计算模型

将DNA自组装与链置换技术相结合,构建了DNA分子逻辑计算模型.通过输入DNA信号链,经特异性识别和链置换,自组装初始结构发生变化,并释放特定信号分子或结构作为输出.计算模型能通过DNA自组装结构电泳迁移率的改变输出计算结果.计算系统在室温下可自动触发、混合输入信号以及并行置换.另外,本模型中引入了单极和双极两种置换模式设计,其还具有并行信息处理和模块化组装等特点.最后经实验验证,通过输入特异性DNA分子链置换,该计算模型能正确输出逻辑计算结果.     

GIS多维统一计算的几何代数方法

几何代数的多维统一与坐标无关特性为构建GIS多维统一计算模型奠定基础.利用基本几何对象的几何代数内、外积表达,基于多重向量构建几何-拓扑结构统一的多维地理场景对象自适应表达模型.基于几何代数基本算子构建面向几何、拓扑以及GIS分析的多维运算算子,形成表达结构与运算结构统一,且可支撑多维复杂场景分析的统一计算框架.三维社区实例验证表明,基于几何代数的多维统一计算模型可有效支撑多维复杂地理场景表达与分析,并可借鉴和继承现有GIS算法和地理模型,从而推进GIS多维统一表达、分析与建模的发展.     

自组装DNA/纳米颗粒分子逻辑计算模型

将AuNP 自组装聚合色变与DNA 计算相结合, 构建了纳米分子逻辑计算模型. 使用了DNA 自组装、DNA/AuNP 结合和AuNP 聚合色变等关键技术方法. 利用DNA 自组装结构变化,通过DNA/AuNP 聚合色变反应, 实现了简单逻辑运算功能. 在此基础上, 构建了求解简单集合运算的DNA/AuNP 计算模型, 对多重输入的简单集合运算进行了逻辑运算. 最后, 进一步拓展该分子逻辑运算模型的应用, 结合分子检测技术, 对H1N1 病毒基因进行检测.     

基于Gogny相互作用的壳模型计算

在壳模型的框架下引入了密度依赖的Gogny相互作用以研究有限核的核结构性质.文中详细地讨论了密度依赖核力的性质和在壳模型中的运用.通过迭代求解的方法可以得到任意模型空间下的两体矩阵元和单粒子能.经过p壳和sd壳的计算我们发现Gogny相互作用可以在跨度较大的核区内有效计算能谱和结合能等核结构信息.并且在各套Gogny参数中D1S的表现最好,与实验数据进行对比能给出很好的计算结果.     

半刚性基层沥青路面层间结合问题分析

利用弹性层状体系计算软件，对重交通路面结构半刚性基层与面层层间结合的不同模型进行了结构分析，按层间完全连续和完全光滑分别计算了不同荷载下的力学响应，根据分析结果为设计及施工提供建议。     

十字排列椭圆孔声子晶体板的双通道滤波

采用有限元方法对二维十字排列椭圆孔周期结构的带隙及传输特性进行了研究,发现此类结构具有较宽的带隙范围.基于该研究,构造了由3种不同尺寸代表性单元组成的双通道波导结构,并通过有限元建模计算,分析了该结构的双通道滤波性能.根据理论计算模型设计制作了亚克力材料的双通道声子晶体薄板,并进行传输特性测试,实验数据验证了仿真结果的准确性.研究结果表明,通过调节3种代表性单元的尺寸,改变声子晶体的带隙分布,可以实现不同频率弹性波在双通道结构中的定向传输.     

DNA缩短法计算模型求解最大独立集问题

提出了一种基于环形DNA缩短法的新型计算模型. 该模型可以求解n个顶点m条边的图的最大独立集. 算法的时间复杂度是O(n+m). 随着问题规模的增大, 计算所需的试管数量呈线性增长. 在计算模型的生物操作中, 有两个主要技术: DNA分子内环化和DNA长度逐步缩短. 结合反向PCR(聚合酶链式反应), 磁珠吸附和环化酶催化等多种方法, 在求解步骤中, DNA分子的结构在线性双链DNA(dsDNA)、线性单链DNA(ssDNA)和环形单链DNA之间进行循环变化. 利用环形DNA分子的结构特点, 在计算过程中避免了DNA分子间重组. 为了证实该DNA计算模型的可行性, 利用其求解了一个最大独立集问题的实例.     

空间实体单元模型计算在石拱桥承载能力检测试验中的应用

目前,国内外桥梁计算设计软件大部分采用梁单元建模.近年来,空间梁格法应用较普遍.梁单元对于大部分梁桥分析比较简单适用,但对于石拱桥分析就不那么适用了.桥梁计算分析中最关注的是结构横向刚度大小和荷载横向分布的问题,空间实体单元模型能很好地解决这类问题.以石拱桥承载能力检测试验为工程背景,介绍了空间实体单元建模在检测方案设计和静、动载试验计算中的应用,并分析对比了实体单元建模计算结果、梁单元建模计算结果以及试验实测结果.     

GPU-CA模型及大尺度土地利用变化模拟

在全球变化研究中,对省和国家尺度的土地利用变化过程进行模拟具有重要的意义.但大尺度的土地利用变化模拟存在数据量大、计算复杂、计算时间长等难点,由于计算能力和传统基于CPU计算模式的制约,在普通计算机中难以执行这样的模拟.把最新发展的GPU高性能计算技术与元胞自动机(CA)模型相结合,提出了GPU-CA大尺度土地利用变化模拟模型,并将其应用到省级尺度的土地利用变化模拟中.介绍了模型的问题映射、需解决的关键技术问题和计算的流程,并分析了GPU-CA模型在计算性能上的优势.通过全广东省的土地利用变化模拟,对GPU-CA模型进行了验证.实验表明,GPU-CA模型可以将原有一般CA模型的运行效率提高30倍以上,能够有效地应用于省和国家级的土地利用变化模拟,为全球变化模型提供重要的地表景观变化信息.     

P680模型的理论研究

高等植物的光系统Ⅱ(ＰＳⅡ)是目前光合作用研究中最重要的前沿领域之一[1].Ｐ680是ＰＳⅡ的原初电子供体,它是ＰＳⅡ实现光能转化和水裂解的关键组分,对其结构和性能进行深入研究有重要意义.前人已提出多种Ｐ680结构模型,其中代表性的有:(1)单体模型[2];(2)双体模型.双体模型包括2种:(ⅰ)平行模型[3];(ⅱ)夹角模型[4](此外还有多体模型[5],我们考虑到多体模型可以由双体模型组合得到,故将此模型归入双体模型).由此可见,目前对于Ｐ680的结构还存在很大争议.我们采用量子化学计算中的ＣＮＤＯ法[6],对这些Ｐ680结构模型进行理论研究.计算中Ｐ…     

页岩气超临界吸附机理及模型

页岩气吸附机理和模型的研究对于页岩气地质储量计算和开发方案编制等具有重要意义.结合低温氮气吸附实验和高压甲烷等温吸附实验,对龙马溪组页岩的微观孔隙结构和超临界吸附特征进行了分析.结果表明,孔隙体积和比表面积主要受中孔(2~200 nm)控制;在压力较大时(10 MPa),页岩过剩吸附量随着压力增大而降低.4种常用吸附模型的对比分析表明:对于微孔充填方式,D-A模型的拟合效果要优于D-R模型;对于单层吸附方式,L-F模型的拟合效果要优于Langmuir模型.结合孔隙体积分析结果,通过两种假设,证明了甲烷不是以单一的微孔充填或者单分子层吸附方式在页岩中进行吸附的,推测其吸附机理为微孔充填和单分子层吸附并存.并基于该吸附机理,建立了页岩气超临界吸附新模型——DA-LF模型.新模型比4种常用模型具有更好的拟合效果,并可以分别计算出微孔和中孔的吸附量.计算表明微孔充填吸附量比单层吸附量大,占总吸附量的76%左右.这表明页岩气超临界吸附机理可以进一步深化为:微孔充填为主、单分子层吸附并存.     

北京电力隧道近接施工数值模拟

北京崇文门路口地区多条地下管线计划进行改移.电力隧道5号检查井与地铁5号线崇文门站西南出入口净距0.995 m,6号检查井距5号线车站东南出入口净距3.898 m,属近接施工,必然会对出入口结构产生影响,因此电力隧道施工对出入口结构影响的大小需进行安全评估.采用三维实体模型模拟施工,分析5#检查井和电力隧道开挖引起的空间沉降效应,确保电力隧道开挖过程中出入口结构的安全.通过分析三维模型计算结果,进行位移分析和内力分析.位移分析主要依据电力隧道开挖时,结构产生的沉降量和沉降差,通过其与允许值比较,定量判断结构安全性,并给出控制标准和维护建议.     

某双层柱面网壳钢结构厂房结构设计

以某双层柱面网壳钢结构厂房为工程背景,利用有限元设计分析软件SAP2000对该网壳进行了恒栽、活栽、风载下应力和位移分析,考察了该网壳的自振特性;并对钢网壳屋盖的结构选型.荷载取值与工况组合,结构计算与分析进行了介绍;与设计软件3D3S的结果进行对比.对比分析表明:有限元分析计算结果和设计软件计算结果基本接近,网壳各杆杆及下部结构构件的强度、稳定和长细比均符合规范要求,该结构稳定可靠,满足设计、施工和使用的要求.     

高能散射强相互作用唯象学研究进展

高能散射是研究物质基本结构及其相互作用规律的基本实验手段,探索新物理必然涉及的强相互作用唯象分析和精确计算尤为重要.本文围绕强子产生介绍高能散射强相互作用的最新唯象学研究进展,主要包括量子色动力学微扰计算概述、强相互作用软硬界面的预禁闭结构(色连接、重子数涨落等)、色单态预禁闭集团的强子化物理图像及重要的强子化模型(弦碎裂模型、集团碎裂模型、夸克组合模型等)、强子产生涉及的相关强子结构和强子波函数的研究与应用等.     

词形结构进化与世界语言的多样性

世界语言的基本差异源于词形结构(WSS),而不是区别性的音素.语言的多样性似乎来自词形结构的演化结果,取决于音节构造形态类型和词的音节长度.本文采集世界179种语言的Swadesh词表来分析词形结构多样性指数的地理分布,并尝试发现它们在演化过程中的进化位置和深度.通过建立理想词形结构偏移量模型,计算每种语言的偏移距离和偏移方向,根据分析结果把语言划分成3组,每一组代表一种演化类型.得出词形结构的多样性和偏移量模型代表了人类语言演化的多样性方向和演化过程,当今每种语言都在一定程度上保留了词形结构最基本的特征,因此,词形结构可以视为人类语言"基因".