基于自适应网格的结构拓扑优化

研究了基于自适应网格技术的结构拓扑优化.采用有限元离散设计域,单元节点密度作为设计变量.优化迭代过程中,根据设计域密度场信息对结构网格进行自适应加密和稀疏,使得材料分布边界处的网格加密,远离材料边界处的网格稀疏.同时,优化设计变量空间也随着网格的变化而变化.给出了拓扑优化中网格自适应加密和稀疏的准则,以及网格变化时结构密度场更新算法.算例结果表明提出的拓扑优化策略可以减少结构分析和优化求解的计算量,在同等结构分析和优化求解计算量下能够得到更好的拓扑结果.     

高层网筒结构体系的基本概念

为了拓展简体结构在高层建筑中的应用,根据结构同时承受竖向力和侧向力的受力特点,提出了一种高层简体结构新体系--高层网筒结构,该结构体系是各种形式的竖向网格结构围合而成的空间网格状简体结构.该文构思了该结构体系的基本组成和网格形式,给出了可以在实际工程中应用的几种空间几何形式,造型多样、美观,可适应复杂的建筑造型.并通过实例计算,简要分析了网筒结构的受力特点,初步揭示了网筒结构的优势:空间工作,传力简捷;重量轻,整体刚度大.     

空间板壳结构的有限元网格自动生成

本文对空间板壳结构的有限元网格自动生成进行了研究,讨论了结构整体网格的拼合及可展曲面的网格自动生成等问题,并提出了一个新的二维三角形网格自动生成算法,算法具有精确拟合边界、多连通域处理及局部网格加密等功能.     

基于图像八叉树的三维比例边界有限元多面体网格生成算法

基于图像八叉树方法,提出了平衡八叉树和多面体网格修剪相结合的三维比例边界有限元多面体网格算法,该算法根据结构尺寸建立恰好完全包含整个结构的立方体网格,再建立结构图像像素信息,根据像素信息,按照2∶1的平衡分割原则递归地进行等分,完成平衡八叉树网格生成。结构内单元网格完全保留,结构外单元网格删除,对于结构边界单元网格,提出采用面-立方体相交判断方法进行边界单元与结构边界相交面的筛选,搜寻结构单元与结构边界表面相交点,通过有序连接相交点形成边界单元切割面,再结合边界单元其他几个面,构成裁剪后的多面体单元。数值算例结果表明,基于本文算法生成的比例边界有限元网格计算结果具有较好的精度和边界适应性。     

蜂窝型空腹夹层板的自振特性研究

蜂窝型双重网格结构是由钢筋混凝土空间网格开发出的新结构形式,克服了"千篇一律"的方网格造型,不仅具有很好的受力特性,而且适应性很好。本文运用SAP2000有限元分析软件对蜂窝型钢网格楼盖结构进行了参数化动力分析,分别讨论了钢空腹梁高度、表层薄板厚度、剪力键宽度、网格尺寸等参数对其自振特性的影响,得出的结论可为本类结构在实际工程中的应用起到一些作用。     

基于多重响应的大跨度空间网格结构重要构件评估方法

为统一大跨度空间网格结构在进行连续性倒塌分析时移除构件的判别方法.基于稳定与强度失效模式,给出大跨度空间网格结构重要构件初选范围的选取方法.在此基础上提出了基于初选范围的多重响应分析法,并将该方法通过算例进行验证后应用于世界大学生运动会主体育场中,得到此类折面空间网格结构的重要构件分布.该分析结果与实际工程的设计结果吻合较好.研究表明:基于初选范围的多重响应分析法简单实用,能够快速全面地评估大跨度空间网格结构中构件的重要性,弥补了现有方法只考虑单一结构响应的不足,解决了目前连续性倒塌分析中初始失效构件判别没有统一标准的缺陷,使备用荷载路径法得到了更广泛的应用.     

倾斜入射地震下结构-地基的透射边界

为正确反映结构-地基动力相互作用,消除传统固定边界模型将地震能量全部陷入计算模型的不合理现象,该文提出倾斜入射地震下结构-地基动力反应分析的有限元模型及其透射边界.有限元模型由主网格、自由场网格和侧边透射层网格组成,地震以入射平面波形式输入,以入射波运动作为非惯性参考坐标系建立相对运动的动力方程.结构-地基实际反应为相对运动与入射波动之和,算例表明透射边界模型能有效地透射倾斜入射地震下结构-地基动力反应的辐射分量.     

基于缺陷分布变离散度空间网格的结构稳定性

定义节点位置偏差离散度为偏差样本均方差与偏差幅值平均值之比,用以反映缺陷的离散程度.通过关于偏差离散度的参数分析方法,研究节点位置缺陷变离散度对空间网格结构临界荷载的影响规律.采用空间桁架结构作为试验对象,根据结点坐标偏差实测数据,获得更贴近实际模型的统计参数和离散程度,用改进随机缺陷法计算试验结构的临界荷载并与试验结果比较.参数分析和试验验证表明,不同的离散度对空间各网格结构的临界荷载影响较大,改进随机缺陷法采用"2σ原则"基本符合工程实际,但掌握实际结构初始缺陷的离散程度,能够进一步提高结构临界荷载的评估精度.     

基于MATLAB的多边形电解槽静电场分析

推导出不等距边界网格条件下二维Laplace方程的有限差分公式,用MAT-LAB语言编写程序,实例分析并绘制了等腰梯形、钻形电解槽的等位线和电场强度分布图。实例计算结果表明:MATLAB在解决实际的工程和数学问题中,具有使用更为简便、语句功能更强的特点,能直观地演示多边形电解槽的空间电势分布和场强分布。     

基于隐含边界描述的连续体拓扑优化

基于隐含边界描述的水平集方程推动几何边界,结合形状导数、拓扑导数等工具,实现了柔性目标函数的连续体结构拓扑优化设计.进一步通过引入Von Mises应力作为产生新拓扑结构的策略,给出了单独使用Von Mises应力开孔的算例.算例结果表明,基于隐含边界描述的连续体拓扑优化设计方法,它具有独特的处理拓扑变化能力及消除拓扑优化结果对网格和初始拓扑结构猜测的依赖性.这一类方法具有优秀的高维设计拓展能力,在工程实际和多材料设计等方面具有很好的应用前景.     

江西省红色旅游景区可达性分析及空间结构优化研究

结合江西省非常丰富的红色旅游资源,采用可达性分析方法和人口数据空间化方法,定量分析和评价了江西省主要红色旅游景区的空间结构及其区域效应,从格局调整、景区优化、路网建设等方面提出了江西省红色旅游景区空间结构优化对策,从研究方法层面为红色旅游研究提供了新的思路.     

人类的迁徙行为与社群合作之演化

通过空间结构(规则格子、连续平面和复杂网络)框架中的空间演化博弈研究,揭示无偏向的迁徙行为对于合作究竟起何作用.研究发现:迁移对于合作起一种普遍的作用,无论其空间结构如何.如果迁徙得太快,合作者将由于无法形成抵抗背叛者攻击的合作者簇团而难于生存.但若迁徙得慢一些,则与无迁徙静态的空间博弈比较,合作将显著强化,这是由于合作者沿着合作者簇团边界的随时加入积累而使得合作者簇团边界趋于硬厚坚固.在迁徙速度适中的情况下,合作者簇团之边界变得比无迁徙静态情况下更为牢固,边界附近的背叛者可以被合作者吸收同化,从而使合作者簇团膨胀,这又使得合作更加方便.同时还特别研究了引入满意度控制的迁徙对于合作演化所起的作用,用广泛的模拟加启发式的解释来证实迁徙所起的普遍性的作用.     

自然崩落法放矿计算机模拟数据模型研究

在融合面向实体的数据模型和网格数据模型的基础上,引入参数化对象,设计了一种参数化、网格化的数据模型(PDENDM)用以模拟自然崩落法放矿过程,解决三维可视化环境下考虑时态和经济因素的放矿管理难题,包括放出体发育过程、多漏口放矿及配矿问题.运用面向对象的思想建立PDENDM模型的主要数据结构.PDENDM采用面向实体的元素描述矿岩体及离散颗粒的实体特征,用网格元素描述系统内部网格的空间拓扑关系,并用参数描述实体轮廓、定位信息和其他属性信息,并结合实例分析PDENDM在自然崩落法放矿模拟中的作用.研究结果表明:该模型能够实现自然崩落法放矿过程的空间分析、时态分析,清晰地描述了不同放矿高度下单漏口放矿放出体形态发育及属性的变化,解决了矿岩颗粒流动及放出体发育等放矿研究中的关键问题,为后续多漏口放矿及配矿问题的解决奠定了良好基础.     

深度残差网络和LSTM结合的图像序列表情识别

为了改善图像表情和图像序列表情识别效果,针对传统表情识别特征提取复杂和效果不理想问题,提出了一种深度残差网络和局部二值模式(local binary patterns,LBP)相结合的特征提取方法,利用深度残差网络提取数据集的空域特征,长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)处理时域特征,实现空域与时域特征的结合。研究了不同层数的残差网络、不同形式的LBP算子以及其他网络结构对人脸表情识别的影响,对比了支持向量机和随机森林实现的序列表情识别算法。在Cohn-Kanade数据集和AFEW6.0数据集上进行了验证,实验结果表明,算法在验证集上的准确率分别为73.1%和58.4%,相比其他算法有一定程度的提升。     

地下矿可视化生产管控系统参数化数据模型

在融合面向实体的数据模型和网络数据模型的基础上,引入参数对象,设计一种网络化、层次化、参数化的实体与网络复合模型(PENDM),解决该系统中RPS的空间数据建模问题,形成以井巷为空间参照的井巷与生产系统整体模型.运用面向对象的思想建立PENDM的主要数据结构.PENDM采用面向实体的元素描述井巷工程和生产系统的实体特征,采用网络元素描述系统内部网络的空间拓扑结构,采用参数描述实体轮廓、定位信息、设备信息和其他附属信息.结合具体应用分析PENDM在地下矿山生产管控系统中的作用.研究结果表明:该模型能够实现复杂生产系统信息管理、空间分析和三维体模型的自动建立,解决了矿山井巷工程与生产系统的表达、自动建模与快速更新以及漫游路径和救避灾路线的求解问题,对于其他(如通风量计算)的需要网络的专业分析同样有效.     

基于图Transformer网络的城市路网短时交通流预测模型

针对城市路网短时交通流预测问题,在考虑路网交通状态时空相关性基础上,提出一种基于图Transformer（graph transformer,Graformer）的预测方法。该方法将多条路段的交通状态预测问题转化为图节点状态预测问题,针对区分相同结构的空间路网结构图,本文将带有边的图同构网络（graph isomorphism network with edges,GINE）和Transformer网络相结合,对交通状态在路网层面的时空相关性进行建模,从而实现城市路网短时交通流预测。具体来说,Graformer模型首先利用长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）对交通数据的时序信息进行预处理,接着采用基于GINE与Transformer的全局注意力机制提取交通数据的空间特征,最后实现路网各路段交通流的同步预测。通过使用PeMS数据集进行实验验证,结果表明提出的Graformer模型在各项性能指标上均优于对比模型,证明了其作为一种可靠且高效的路网短时交通流预测方法的有效性。     

基于语义网络方法的三维可视人中医知识库

一个内涵丰富的解剖图谱应该同时包括清晰的图像模型与对应的知识库模型．针对三维可视人中医知识库的设计,从智能对象模型、语义网络结构的知识表示体系、中医学概念的显示方式和针灸临床知识的扩充多个方面进行了研究,探讨了腧穴和相关人体解剖结构间关系的组织形式．借助智能对象网络模型的中医知识库,实现了能表现多重医学知识的三维可视人体图谱．     

网格结构生成的代数映射改进技术

鉴于运用形式代数进行参数化建模只适用于简单空间结构的问题，提出了对空间网格结构的参数化快速间接二次建模新方法．通过生成相应平面网架结构，利用空间映射关系变换为空间网壳结构，并自行开发了空间网格结构生成软件GAs．该方法为解决诸如双层网壳结构、局部双层网壳、斜拉网壳等复杂构形的空间网格结构生成问题提供了新手段．根据映射理论，基于杆件种类最少原则，提出了切割型和组合型空间网格结构的形式代数算法，显示出这种间接二次建模对于切割型、组合型空间网格结构生成的有效性．     

一种基于地理信息元数据标准的空间索引体系

 在分布式空间数据库网络环境下,根据标准《地理信息元数据》,建立属于具体地质调查信息平台的空间数据库级和空间索引图层级两级元数据结构,并依此集成空间数据,构建统一的空间索引数据库;在空间索引范围内通过生成Hilbert空间填充曲线扫描矩阵,得到Hilbert空间排列编码与空间索引信息的一维映射关系,设计出合理、高效的空间索引算法。通过整体规划和设计,构建了统一的运行方式﹑数据集成方法和系统体系结构。试验表明,系统通过直接对关系型数据库级表之间的操作和维护,避免了调用系统依托的ArcGIS开发平台下ArcObjects封装的相关函数,在实现空间索引功能的同时,提高了空间索引效率,为地质调查信息平台建设提供了关键的空间索引体系和良好的数据共享支持。     

黄河流域城市旅游效率的空间网络结构及其影响因素分析

旅游效率是衡量旅游经济高质量发展的重要指标，识别黄河流域城市旅游效率的空间网络结构特征对于推动黄河流域的旅游高质量发展具有重要意义.该文采用SBM-DEA模型，对2007—2018年黄河流域98个地级市城市旅游效率进行测度，运用修正引力模型分析城市间的空间关联强度，利用社会网络分析方法揭示其空间网络特征与演化规律，并探讨其影响因素.研究结果表明：1) 黄河流域城市旅游效率空间网络整体发展态势向好，但发展速度缓慢；空间网络中核心城市多位于中下游，上游城市基本处于“孤岛”状态.2) 空间网络集聚模式表现为“局部聚集，全局松散”形态，网络核心区扩散效应不稳定且范围有限，尚未形成稳定的空间网络结构.3) 地理空间邻近、旅游发展水平、基础设施水平及地区产业结构等因素对空间网络的形成具有显著促进作用.研究提出，应从国家和地方等多个层次推动黄河流域城市的协调发展，形成由中心城市—城市圈—城市群—区域城市网络的分层网络发展路径，并促进旅游发展要素的一体化建设与升级.