突变理论及其在机械工程领域的应用现状

突变理论是解释不连续现象的一种旨在应用的数学方法,自诞生以来广泛用于解释自然科学、社会科学和管理科学等科学技术领域的各种突发现象。首先,从突变理论的产生、基本原理、基本特性和发展过程等几个方面对其进行了简要介绍;其次,综述了突变理论在机械工程领域的应用现状,重点介绍了利用突变理论在揭示转子振动状态突变现象、分析摩擦磨损失效行为和预测金属疲劳断裂等3个方面的研究进展;最后,指明了在以后的应用中要更加注重加强突变理论与一些传统非线性理论的结合。可为突变理论在机械工程等相关领域的进一步拓展应用提供有益的理论参考。     

皖西大别山区近55年来最高最低气温突变和概率分布研究

六安市位于大别山脉北麓,其境内植被覆盖率高,人口稀疏,气温变化受城市化影响很小。利用六安市(皖西)6个气象站1958~2012年逐日平均、逐日最高、最低气温资料,分析气温变化的趋势、突变特征,以及夏季最高气温、冬季最低气温的概率分布与变化。结果表明,年均最低气温对年均温升高的贡献大于年均最高气温,并导致年均日较差呈减小趋势。年均气温、年均最高气温除夏季外,其余各季为升温趋势。四季平均最低气温的升高趋势中,冬季升温幅度最大。夏季日较差的减小趋势在各季中最突出。年均气温、年均最高、最低气温20世纪60~80年代为相对冷期,90年代以来持续升温。冬季平均气温、平均最低气温的暖突变早于其他季节,年均温、年均最高气温的增暖突变发生在1997年,年均最低气温先于两者在1988年发生暖突变。夏季最高气温、冬季最低气温发生突变前后,概率分布均发生明显变化。冬季极端气温(事件)的敏感率比夏季大,夏季最高气温超过33.5℃,冬季最低气温低于0℃的概率受标准差的影响大于均值的影响。     

基于主题突变检测的颠覆性技术识别——以无人机技术领域为例

 颠覆性技术对实现中国科技创新跨越式发展具有重要战略意义。以无人机技术领域为例，获取Web of Science论文数据库和德温特（Derwent）专利数据库2005-2019年收录的2812篇论文与专利数据，基于LDA-LSTM文本分类算法得到技术主题，采用CiteSpace构建共现网络，从突变权重排序及突变时间段和突变共词聚类知识图谱2个角度进行主题突变检测，进而识别出无人机交互技术中的脑机接口技术及手势控制技术为该领域内的颠覆性技术，通过2020年无人机技术领域相关论文专利验证了识别框架的有效性。     

Brent原油期货市场波动结构突变点预测

针对Brent原油期货市场可能存在结构突变点（结构断点），引入了隐马尔科夫模型(Hidden Markov Models，HMM)对其进行波动状态预测，但是由于HMM模型测度下的波动状态中可能存在伪结构突变点，再使用迭代累积平方和(Iterated Cumulative Sums of Squares，ICSS)模型对Brent原油期货市场波动结构突变点进行诊断，并修正其波动状态，为了检验ICSS-HMM-EGARCH模型对Brent原油期货市场结构突变点预测的准确性，基于修正后的波动状态再次使用HMM-EGARCH模型对Brent原油期货市场进行波动率预测。最后，采用成功率(Success Rate，SR) 和基于平均误差函数(Root Mean Squared Errors，RMSE)的Diebold-Mariano(D-M)模型分别对预测波动状态和预测波动率的准确性进行检验。实证结果表明：Brent原油期货市场中存在波动结构突变点；HMM模型测度下的波动状态中存在伪结构突变点，而ICSS-HMM-EGARCH模型能够修正波动状态中的伪结构突变点；基于修正后的波动状态后HMM-EGARCH模型能够对Brent原油期货市场进行更加准确地波动率预测，因而ICSS-HMM-EGARCH模型能够准确地预测Brent原油期货市场波动结构突变点。     

近30年闽西区域降水分布特征及突变研究

以1980年-2009年30 a 10个气象站点的逐日降水资料为基础,采用统计及GIS地统计趋势等分析了研究区降水的时空分布特征,利用降水集中度与集中期等分析法进一步讨论了该区的降水特性,并采用M-K检验法对年均降水量做了突变分析.结果显示闽西地区降水主要西北区域多,东南区较少,东北与西北角分别出现极小值与极大值中心.研究区降水量主要集中于5~6月,并呈现推迟的现象.20世纪80年代中叶年降水量出现突变并呈现明显的上升趋势.北部形成的西北-东南向的狭长地带起到了"通道-阻隔"作用,为内陆地区带来大量降水.受玳瑁山的影响,北部地区降水量空间布局呈"八"字对称分布.     

新疆石河子多年气温、降水突变分析

新疆石河子气象观测站1954～2017年逐月气温及降水资料,采用Mann-Kendall、滑动t和Yamamoto法联合检测多年来石河子气温、降水年及四季突变事实,结果发现:(1)半世纪来,石河子气温发生了以变暖为主的显著突变,春、夏、秋三季和年突变点在90年代中期1996～1997年,冬季在1984～1985年;(2)除秋季外,年和春、夏、冬三季都有降水突变,年、春、夏季以突变增加为主,年、春季突变点在1986、2001～2002年,夏季在1985年,冬季以突变减少为主,出现在1978、1994年;(3)气温、降水突变互有影响,1996年春、夏季出现的显著暖突变直接导致同年年气温的显著暖突变,1986年春季降水的突变增加直接导致同年降水的突变增加,1996年气温的显著暖突变引起同年年降水的显著减少突变;(4)不同突变检测方法灵敏性不同,应将多种方法结合使用,以增加突变检测点的可信度和确定性。     

基于改进突变理论的岩体崩塌危险性评价

为客观量化评价岩体崩塌灾害危险性，引入模糊综合评价理论对突变理论进行改进，构建了评价模型。以秦岭田峪为例，通过实地踏勘，从地形地貌、地质构造以及诱发因素3个方面选择崩塌体规模、岩体风化程度、风荷载等14个指标建立岩体崩塌危险性评价指标体系，对当地16处潜在岩体崩塌隐患点进行了评估。研究结果表明：改进突变理论与传统HSP评价模型的评价结果重复度高达87.5%,且改进突变理论能够克服传统评价方法中主观赋权的局限性以及评价因子间相关关系不明确的问题；该区域存在7处低度危险点、6处较低危险点、3处中度危险点、无高度危险点，中度隐患点诱发因素均处于较不利状态，应做好区域地震、强风、暴雨等监测预警。     

基于突变理论的员工主动离职行为定性模拟——以中国经济转型期的“离职潮”为例

刘易斯拐点的到来导致中国劳动力成本大幅上升,这使得如何避免员工主动离职成为保证企业人力资源稳定的核心问题。针对离职行为这一复杂系统,从实证研究与突变理论相结合的全新视角,构建了员工主动离职的突变概念模型。在此基础上引入定性模拟算法,提出了突变函数在离职行为研究中的参数估计方法,并通过长三角地区某企业的实际案例验证了该方法的合理性及鲁棒性。最后,根据经济转型期的"离职潮",对员工主动离职的定性-定量混合突变模型进行虚拟实验分析。实验结果从精确测定员工离职的预警区、临界区和突变区及复杂经济环境与员工离职的关系,以及企业微观层面和政府宏观层面的控制策略等方面,为员工主动离职问题提供了决策支持。     

热爱科学、享受科学的职业科学家——访2010年启明星计划(跟踪)入选者吴晓晖教授

2010年度上海科技启明星入选者颁证仪式日前举行,在启明星(跟踪)的名单里排在第一位的是复旦大学的吴晓晖教授(见图),这是一位我早有所闻、内心钦佩但一直没能谋面的青年学者,终于在几天前借着启明星采访的名头有机会和吴晓晖见面叙谈。我所见到的晓晖是一个相当帅气、足够沉稳(沉稳中似带有一丝忧郁)的年轻人,今年38岁的他已经拥有了许多人求之而     

区域在业人口分布格局变动分析——以浙江省为例

浙江省在业人口区域分布演进具有渐变和突变并存的特征,不同区域在业人口集中与分散变动程度有平缓与剧烈之别,并且集中分布区域演进脉向各异——稳定、收缩与扩展交叉。经过渐变与突变并存的变动,浙江省在业人口具有在低海拔和临海地区集中分布的远东地域性特征。经济因素是在业人口集中与分散差异分布的直接原因,自然环境因素是基础性成因,基于经济和自然环境差异的在业人口不均衡分布,便成为一种必然,因而在实践上要避免在业人口分布均衡即合理的思想,继续鼓励在业人口的合理流动。