Abstract:

为解决反硝化除磷技术中反硝化聚糖菌（DGAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs）竞争碳源造成除磷性能恶化的问题,试验设置3组同规格的SBR反应器,通过对比不同厌/缺氧段HRT下的运行情况,探究各系统内碳源转化、脱氮除磷性能及DPAOs和DGAOs丰度比的变化。结果表明:厌/缺氧段HRT为90 min/170 min时,DGAOs与DPAOs丰度之比为1.97,内碳源储量（182.81 mg/L）和释磷量（31.72 mg/L）最大,COD、TP和NO^-₂-N去除率分别为94.69%、96.37%和90.40%；厌/缺氧段HRT为50 min/210 min时,厌氧时间过短导致微生物吸收碳源不充分,内碳源储量（141.59 mg/L）最低,同时,缺氧时间过长导致DGAOs因储存的糖原（Gly）被反硝化利用而影响生长,DGAOs与DPAOs丰度之比最低（0.49）；厌/缺氧段HRT为130 min/130 min时,DGAOs与DPAOs丰度之比升至2.63,厌氧时间过长不利于DPAOs储存内碳源,出水TP大于0.5 mg/L,同时,缺氧时间过短不利于反硝化作用,NO^-₂-N去除率降至81.05%；在50 min/210 min时,DPAOs占比较高更有利于PN分泌,促进成粒（平均粒径为517.6 μm）,130 min/130 min时DGAOs占比更大促使PS分泌,不利于成粒（平均粒径为255.3 μm）；厌/缺氧段HRT为90 min/170 min时,污泥平均粒径为480.1 μm,此时建立的DGAOs-DPAOs平衡,系统稳定性和污染物去除性能均为最佳。

Abstract:

为探究外源添加物如何影响水稻根际微环境,进而对水稻Cd积累过程产生影响,采用生物炭（BC）和丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi, AMF）作为非生物与生物制剂的代表,联合添加修饰水稻根际环境应对土壤Cd污染。结果表明:生物炭和AMF的添加均促使土壤有机质质量分数提高,且对土壤有效磷、速效钾质量分数以及土壤碳、氮固定具有积极的影响,同时缓解了Cd胁迫对土壤脲酶的活性抑制作用,使土壤DTPA-Cd占比从58.95%提高到64.42%；Cd胁迫影响了水稻根际土壤微生物群落的丰富度和多样性,而生物炭和AMF的添加促使土壤中变形菌门的丰度由29.7%恢复到33.1%；土壤Cd质量分数为1 mg/kg时,BC+AMF处理组较CK处理组Bacillus群落丰度提高88.5%；在5 mg/kg土壤Cd胁迫下,生物炭和AMF的联合施加使水稻根系Cd积累量占比由CK处理组的60.4%提高到联合处理组的77.1%,而籽实Cd积累量占比由4.4%降低到1.6%；生物炭和AMF的施加可通过提高水稻根际土壤的营养条件和微生物群落结构和功能,促进Cd在水稻根系的固定,减少了向地上部籽实的迁移。这一结果为联合生物和非生物因子对重金属污染土壤环境的改善提供了理论支持。

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为探究氧化应激和炎症在多环芳烃暴露和血压升高风险关系中的中介作用,筛选746名石化工人为对象,基于血压水平将其分为正常血压组和高血压组,同时测定尿液中10种羟基多环芳烃（OH-PAHs）和6种氧化应激生物标志物（OSBs）,结合外周血白细胞计数（WBC）,利用回归模型分析OH-PAHs、OSBs、WBC与血压之间的关联,并采用中介效应模型评估OSBs和WBC在OH-PAHs与血压关联中的作用。结果表明:高血压组尿液中2-羟基萘（2-OH-Nap）和2&3-羟基芴（2&3-OH-Flu）水平显著高于正常血压组（P<0.05）；OH-PAHs与6种OSBs均显著相关（P<0.001）；2-OH-Nap和2&3-OH-Flu质量分数每增加一个lg单位,外周血WBC分别升高17.0%（β=0.170,P=0.002）和23.3%（β=0.233,P<0.001）；尿液8-异前列腺素F_2α（8-PGF_2α）和外周血WBC质量分数每增加一个lg单位,高血压发生风险分别增加6.16倍（R_O=6.16,P=0.031）和27.8倍（R_O=27.8,P=0.018）；8-PGF_2α和WBC在2-OH-Nap与舒张压的关系中起中介作用,中介比例分别为21.0%和37.0%,仅WBC在2&3-OH-Flu引起血压升高中起中介作用。石化工人多环芳烃暴露主要通过诱导炎症反应而增加患高血压风险。

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为解决室内氧含量不足的问题,提出一种基于中空纤维膜的富氧供氧系统模型。采用微元方法建立中空纤维膜分离空气过程数学模型并与实验数据进行对比,结果显示其平均误差不超过15%,表明膜分离模型具有一定可靠性。然后设计一种含有中空纤维膜组件与空气压缩机的富氧供氧稳态系统,分析压缩机压比和房间管道回风氧体积分数的设定值对空气压缩机的功耗与体积的影响。结果表明:减小膜组件入口压力虽然可以减小压缩机的功耗,但是体积并不会减小,因此,需要选择功耗与体积都相对较小的膜组件入口压力,适宜压力为200 kPa；房间管道回风氧体积分数设定值的增加会使压缩机的功耗和体积均增大,当管道回风氧体积分数为21%时,压缩机功耗与体积最小。基于研究结果可以为供氧系统中空纤维膜选择最优的工作参数。

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结霜是日常生活与工业生产中常见的低温物理现象,且往往产生负面影响。结霜模拟技术不仅有助于深入理解结霜过程,还可为防/除霜技术的发展提供理论指导,降低或避免能源、航天、交通、电力、冷藏等领域因霜导致的潜在危害。为充分理解结霜这一非均匀、变密度、移动边界、连续相变的复杂传热传质与流动耦合过程,分别基于低温表面冷凝结霜过程中液滴冷凝、凝固凸起、虚霜生长、霜层成熟四阶段及霜冻气候的既有模型研究成果进行梳理分析。结果表明:液滴冷凝阶段,既有模型对液滴粒径、成核速率等指标的模拟精度可达80%以上；凝固凸起阶段,冻结锋面高度、冻结时长等参数的模拟精度可达85.3%；虚霜生长与霜层成熟阶段,霜层厚度、霜层密度等指标的模拟精度可达82%以上；霜冻气候模拟与预测的准确率最高则可达88.4%。既有结霜模拟技术依原理差异可分为基于物理学和数学的数理模型、基于计算流体力学和数值方法的数值模拟和基于统计学和机器学习的数据分析模型3种,其中,数据分析模型类结霜模型多用于霜层生长阶段,因该阶段在结霜全周期中占时长、预测参数多且精度高而具最大发展潜力。低温表面冷凝结霜全过程中,液滴成核过程模拟因尺度小、变化快、影响因素多且处于枝晶生长前期而难度大,霜层生长中后期的枝晶周期性倒融再生过程因霜层内部微孔隙结构变化剧烈、精密测量时因物理遮挡无法观察而亦属当下挑战。本文结论为复杂场景下结/除/防/控霜等涉霜涉冰基础研究及技术开发等提供了参考与借鉴。

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针对传统单一尺度优化范式在填料拓扑调控机制、分子有序度耦合效应及跨尺度协同作用方面的理论缺失,通过“填料拓扑设计-分子有序排列-密度协调”多级协同策略,研究填料拓扑设计与树脂基体改性对环氧树脂基复合材料导热性能的协同调控机制。基于有限元均匀化理论构建纤维、片状及椭球体模型,揭示填料体积分数、长径比及空间取向对传热网络的调控规律。结合反向非平衡分子动力学（RNEMD）方法,提出通过分子有序排列与密度诱导非键相互作用协同提升树脂本征热导率的新策略。结果表明:片状填料（体积分数25%）的有效导热系数(ETC)达4.2 W/(m·K)；有序交联结构与密度诱导非键相互作用增强（非键能占比60%）使树脂本征热导率从0.3 W/(m·K)提升至2.85 W/(m·K)。多尺度协同分析显示,掺杂有序交联体系在25%填充与密度增强耦合作用下,ETC突破6.8 W/(m·K),密度协同效应（ρ>1.5 g/cm³）使热流密度标准差降低64%。研究建立的跨尺度模拟框架揭示了传热网络构建与分子有序排列的定量关联,为设计高导热复合材料提供了理论新范式。

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分析霍尔推力器在工作过程中陶瓷通道壁的侵蚀特性,对评估霍尔推力器的性能和寿命具有重要意义。传统的侵蚀评价方法主要依靠对侵蚀深度的测量,这种方法耗时长、无法提供在线实时监测以及多工况监测。为此,首先,利用具备非侵入式、原位在线特点的发射光谱法对霍尔推力器工作过程中侵蚀情况进行监测,成功监测到硼原子信号。然后,利用先进光度法基于硼原子谱线与氙原子谱线比,以及基于氙原子碰撞辐射模型计算的电子温度,对不同工况下硼原子约化浓度进行计算。结果表明,硼的约化浓度随着质量流量和电压的增大而增大,而磁场强度对硼约化浓度的影响较复杂,还需进一步研究。采用发射光谱法和先进的光度法可以实时和原位高效地评估不同操作条件下航空航天设备的侵蚀特性,对深空探测和引力波探测等关键应用中推力器的设计和寿命优化等具有指导作用。

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为解决对流干燥过程中极片湿涂层热质传递过程数值计算复杂的问题,综合考虑热风和基材铝板对湿涂层热质传递特性的共同影响,基于多孔介质多场耦合理论,采用无网格并行方法建立三维热风极片湿涂层热质传递数理模型,提出湿涂层热质传递过程的差分计算方法。由于数理模型对计算精度要求较高,模拟计算时间长,为提高计算效率,基于相似理论提出缩尺模拟方法,并通过对比不同缩尺比例湿涂层的温、湿度变化规律验证其可靠性。结果表明:不同缩尺比例下湿涂层湿度判定系数R²均大于0.99;原尺模型的模拟时间为5 h,缩尺倍数为800的缩尺模型的模拟计算时间为2.77 h,相比原尺模型减少了44.6%,有效提高了数值计算效率。最后,基于缩尺模拟方法对数理模型进行可靠性验证,结果表明,热风极片湿涂层热质传递数理模型温、湿度模拟结果与实验数据的误差均在±15%以内,仅个别数据点偏大,说明该模型具有可靠性。

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为考察板受拉纵筋屈服的板柱节点冲切破坏情况,提出一种新的试验方案,该方案能够在板自由端施加力偶和板周边施加竖向荷载。基于所提试验方案,完成了3个冲跨比和相对受压区高度不同的板柱节点冲切试验。结果表明:3个试件达到峰值荷载时,板受拉纵筋在柱边处均已屈服；板受拉纵筋配筋率从1.04%增加到1.25%,冲切破坏面割线倾角从46.3°降低到39.4°。基于本文和收集到的板柱节点冲切试验数据,建立考虑冲跨比、混凝土轴心抗压强度、板受拉纵筋配筋率和板有效高度影响的板柱节点冲切破坏面割线倾角计算公式。并给出考虑冲跨比、相对受压区高度和冲切破坏面割线倾角影响的板柱节点受冲切承载力计算公式。

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为研究套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）连接的T型全预制剪力墙的抗震性能,在I、II型APC接头的基础上,对1片现浇墙和2片预制墙进行拟静力试验。结果表明:现浇墙初始水平裂缝出现在基础顶面,由于套筒对混凝土的约束,预制墙的初始水平裂缝出现在套筒上方；极限状态下,试件均为弯剪破坏,现浇墙墙脚边缘混凝土压碎、钢筋压屈,预制墙为套筒上方钢筋压屈、混凝土压碎、套筒外混凝土剥落；在开裂、屈服、峰值荷载,刚度、延性和耗能能力方面,采用I型套筒的预制墙与现浇墙相当,而采用II型套筒的预制墙大于现浇墙；两种套筒在预制剪力墙的受力过程中保持弹性状态,均能有效传递钢筋应力；预制试件平面外位移在加载过程中出现负向累积,但相同加载级时预制墙与现浇墙平面外位移绝对值相当。

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为研究早龄期混凝土劈裂抗拉性能,基于ABAQUS软件平台使用Python脚本语言进行二次开发,建立粗骨料体积分数为35%的三维细观混凝土模型,在砂浆单元界面和砂浆-骨料界面过渡区(ITZ)嵌入三维零厚度内聚力单元,分别对4、5、6 mm3种网格尺寸以及不同龄期的混凝土圆柱体进行劈裂抗拉数值模拟。结果表明:三维随机多面体骨料细观混凝土模型与内聚力单元相结合适用于早龄期混凝土圆柱体劈裂抗拉的破坏模拟,可以真实地展现出实际骨料的几何形状和空间分布,并能预测混凝土的力学性能和破坏状态,具有很高的可视化程度；3种不同网格尺寸对劈裂抗拉强度影响较小,但对荷载-位移曲线下降段有一定的影响；混凝土劈裂抗拉强度公式计算值、拉应力平均值和试验值之间的误差均在1 d时最大,最大误差分别为17.65%和16.18%,在其余龄期的误差均小于5%,验证了模型的适用性和可靠性；不同龄期模型的破坏过程以及最终破坏状态相似,微裂缝在ITZ处萌生并发展,局部区域混凝土出现压碎的现象,最终形成贯穿混凝土圆柱体横截面的竖向主裂缝。

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为提高型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）梁柱构件的弹塑性分析精度,提出基于随机森林算法的SRC梁柱纤维单元参数预测模型（PMFEP-SRC）,对SRC梁柱纤维单元的滞回曲线拟合效果进行优化。基于收集的153根SRC梁柱试件试验数据,以极限承载力比值R_F和耗能能力比值R_E为目标参数,承载力调整系数C_F和刚度调整系数C_S为调整参数,爬山算法作为寻优手段,实现纤维单元最优调整参数的求解。通过随机森林算法,以SRC梁柱试件的试验控制参数作为特征参数,纤维单元最优调整参数（求解的承载力调整系数C_F与刚度调整系数C_S）作为标签,训练并建立PMFEP-SRC。设计并完成一批不同剪跨比的SRC柱低周往复加载试验,通过试验数据进一步验证了PMFEP-SRC的准确性与可靠性。结果表明:PMFEP-SRC能够较好地拟合不同破坏形态SRC梁柱试件的滞回曲线,对SRC试件的极限承载力和耗能面积的拟合精度远高于未经参数优化的纤维单元。

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装配式防屈曲支撑具有便于拆卸、加工精度易于控制、自重较轻等优点。但传统装配式防屈曲支撑通常无法在震后快速完成损伤检测,且需要对支撑进行整体拆装更换发生局部损伤的元件。为此,提出一种分段装配式防屈曲支撑（SA-BRB）,其具有震后便于视检、局部更换损伤部件等优点。通过简化的SA-BRB螺栓连接等效梁模型确定内芯接触力、螺栓撬力以及螺栓轴力三者间关系,提出SA-BRB螺栓连接方法,并结合有限元模拟结果拟合确定SA-BRB螺栓轴力计算公式。结果表明:槽钢翼缘的高度及厚度、槽钢腹板厚度、盖板及垫板的宽度、内芯宽度及螺栓间距等对螺栓撬力系数影响较大；相比中部螺栓连接,相关参数对端部螺栓连接撬力放大作用更为明显,设计时建议考虑1.1倍螺栓轴力放大系数,螺栓纵向间距宜为100~200 mm。建议的螺栓连接设计方法可较好地预测SA-BRB螺栓连接失效模式,为防屈曲支撑相关研究及设计方法提供理论参考。

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闭口型压型钢板再生混凝土组合板在充分利用组合板优点的同时实现废弃混凝土再利用,为此,针对该新型组合板,开展受弯性能试验,考察不同粗骨料取代率下再生混凝土组合板的破坏形态、荷载位移曲线和跨中截面应变发展情况。建立闭口型压型钢板再生混凝土组合板有限元模型,重点分析粗骨料取代率、净跨度与钢板厚度对受弯承载力的影响。最后,基于试验与有限元参数分析结果提出该新型组合板正截面受弯承载力计算公式。结果表明:受弯过程中,中和轴上移幅度随着取代率的增大而减小；不同取代率的闭口型组合板整体呈弯曲破坏形态；再生混凝土组合板的受弯承载力较普通混凝土板下降6.6%~8.9%；考虑钢材截面部分塑性发展及再生骨料取代率影响的简化计算公式可较好预测组合板的受弯承载力。

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为了将隔震技术推广应用至低层村镇建筑,研发一种造价低廉、制造工艺简单的层间黏结废旧轮胎隔震垫（LBSTP）。选用3种高韧性黏结剂,以层间黏结的方式对废旧轮胎隔震垫（STP）进行增韧补强,并开展黏结破坏试验和力学性能试验。观察废旧轮胎黏结剥离与黏结剪切的破坏现象,结合黏结破坏机制,对LBSTP力学性能进行分析。结果表明:V-SC2000黏结剂强度最高而延展性最差,鱼珠牌万能胶强度最低而延展性最好,且与压剪试验中LBSTP角部翘曲的受拉黏结破坏现象对应；卫力固-801黏结剂黏结的LBSTP-2竖向极限承载力显著高于其他支座；LBSTP-2的极限剪应变为150%,相比STP提升了50%,且具有更强的耗能能力和复位能力。LBSTP呈现出良好的力学性能,研究成果可为废旧轮胎隔震垫在村镇隔震技术中的应用提供理论参考。

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为提高恒压法安全壳泄漏率测量技术的成熟度,评估恒压法安全壳泄漏率理论模型的适用性与可靠性,提出了标况均值法和工况均值法理论分析模型。理论模型的验证须在壳内压力恒定的环境下获取壳内气体参数并计算泄漏率。首先,在自由容积1 000 m³的钢制安全壳模拟体内布置传感器监测壳内气体状态,并在充气管路上设计流量调节装置维持壳内恒压,分别在正压和负压环境下开展实验,探究了应用标况均值法和工况均值法计算安全壳泄漏率的稳定性和一致性。其次,应用恒压法理论模型分析某核电厂压降法试验获取的工程数据,探究了恒压法理论模型对工程尺度安全壳的适用性和对压降法的包容性。研究结果表明:两种恒压法理论模型计算的安全壳泄漏率具有较好的一致性,相对偏差小于±0.2%；工程尺度试验数据分析中恒压法理论模型计算的泄漏率可以达到压降法的精度,两种方法之间相对偏差不足5%,恒压法理论模型可用于分析压降法试验数据。本研究成果可为恒压法安全壳泄漏率测量技术的理论研究和工程应用提供支撑。

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针对航天器姿态控制过程中同时存在执行器故障、安装偏差与控制受限的多约束问题，提出一种基于积分滑模面的自适应鲁棒姿态容错控制方法，所设计的控制器在满足执行器控制能力的饱和受限约束的条件下确保系统稳定；同时，通过引入控制参数在线自适应学习策略以提高对干扰、安装偏差以及故障变化的鲁棒性，进而减小对这些信息的依赖能力，并基于Lyapunov方法分析了系统稳定性.通过数值仿真结果表明，提出的自适应积分滑模容错控制算法能有效的保证执行器故障时航天器姿态控制系统的稳定性，并具有较强的鲁棒性.

Abstract:

为控制防屈曲支撑（BRB）的残余变形,采用碟簧自复位系统（DS）和BRB并联形成自复位防屈曲支撑（SBRB）。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%~36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7～0.9。

Abstract:

无人机在军事和民用应用上越来越广泛，为使无人机能够更好地发挥作用，需要采用多无人机编队飞行控制来实现协同侦察、作战、防御及喷洒农药等任务.多无人机协同编队控制技术主要包括信息感知技术、数据融合技术、任务分配技术、航迹规划技术、编队控制技术、通信组网技术和虚拟/实物验证实验平台技术等.首先对国内外多无人机编队相关技术的现状和进展进行综述，然后重点对多无人机编队控制方法进行分析，并对队形设计、队形调整和队形重构等问题进行归纳总结，最后对多无人机协同编队所面临的机遇和挑战进行了展望.结果表明：目前多无人机编队飞行理论方面取得了丰硕成果，但是实物飞行试验仅能实现简单通信环境下的协同编队飞行，任务分配和航迹规划实时性不高，控制方法应对突发情况鲁棒性低，多机多传感器协同感知能力不足，欠缺对实体的仿真实现，未来的研究方向应是突破上述关键技术的不足，开展复杂感知约束和复杂通信环境下的多无人机协同编队飞行研究，提出更加有效的控制方法，并进行多无人机实物编队飞行试验，使无人机能够更好地完成既定任务.

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为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土（ultra high performance concrete,UHPC）拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率（0~35%）和不同试件厚度（30~100 mm）的单轴拉伸试验,并同步进行声发射实时探伤测试。结果表明:轻质砂体积率对UHPC弹性极限点对应应力和对应应变的影响较小,但轻质砂体积率由0增加到35%时,UHPC的极限抗拉强度和极限拉应变分别由10.6 MPa和2.35×10^-3提高到了19.4 MPa和4.3×10^-3；轻质砂体积率大于15%时,UHPC的应变强化程度得到显著提升,试件内部产生的损伤点数更多且分布更均匀,展现出良好的裂缝控制能力；在相同轻质砂体积率下,UHPC的应变强化程度随试件厚度的增加而降低,且试件内部的损伤点趋于集中,表现出明显的尺寸效应。

Abstract:

在超密集网络环境中,各个接入点密集部署在热点区域,构成了复杂的异构网络,用户需要选择接入合适的网络以获得最好的性能。如何为用户选择最优的网络,使用户自身或网络性能达到最佳,称为网络接入选择问题。为了解决超密集网络中用户的接入选择问题,综合考虑网络状态、用户偏好以及业务类型,结合负载均衡策略,提出了一种基于改进深度Q网络(deep Q network,DQN)的超密集网络接入选择算法。首先,通过分析网络属性和用户业务的偏好对网络选择的影响,选择合适的网络参数作为接入选择算法的参数；其次,将网络接入选择问题利用马尔可夫决策过程建模,分别对模型中的状态、动作和奖励函数进行设计；最后,利用DQN求解选网模型,得到最优选网策略。此外,为了避免DQN过高估计Q值,对传统DQN的目标函数进行优化,并且在训练神经网络时,引入了优先经验回放机制以提升学习效率。仿真结果表明,所提算法能够解决传统DQN的高估问题,加快神经网络的收敛,有效减少用户的阻塞,并改善网络的吞吐能力。

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为准确预测埋入式（特别是浅埋）钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5~1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明:埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响；柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势；对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小；底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。

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为降低PEM制氢Pt电极成本,采用电化学沉积法制备以泡沫镍为基材微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光谱仪对制备的Pt-Ni复合电极进行表征,采用电化学工作站和PEM电解池对Pt与Ni质量比分别为1∶7、1∶11、1∶12、1∶14和1∶23的5种不同复合电极及泡沫镍电极的析氢性能进行电化学对比分析实验和PEM制氢对比实验。结果表明:以泡沫镍为基材,采用电化学沉积法制备的Pt-Ni复合电极性能稳定,沉积Pt质量的多少对Pt-Ni复合电极的析氢性能有较大影响;存在一个最佳Pt与Ni质量比,实验条件下的最佳Pt与Ni质量比为1∶12,沉积Pt量过多和过少都会使其析氢性能降低,过多造成的Pt沉积堆叠相比较少对析氢性能的影响更加明显。在制备微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极时,要坚持以最佳Pt与Ni质量比为基准和沉积Pt量“宁少毋多”的原则,实际工程应用中应避免“沉积Pt量越多电极性能越好”的误区。

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地震作用容易引起砂土地基中的海上风机基础液化失效,单桩-筒型复合基础（简称桩-筒复合基础）结合了单桩基础和吸力筒基础的优势,是一种新颖的海上风机基础形式。针对砂土场地桩-筒复合基础地震响应,开展干砂及饱和砂的单桩和桩-筒复合基础的离心振动台试验,采用白噪声和具有不同频谱成分的地震波进行激振,得到两种基础形式在砂土场地中的自振频率、超孔压累积、风机加速度响应以及基础弯矩分布等。结果表明:饱和场地中筒基下的浅层土体,其超孔压累积会有所衰减,加速度幅值则被相应放大；饱和场地中单桩浅部弯矩响应较大,风机产生明显的残余位移,相比单桩,桩-筒复合基础加速度响应更大,但其在限制水平位移方面具有明显优势。研究结论对于桩-筒复合基础的抗震分析具有参考价值。

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为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明:混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。

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钢筋混凝土板在服役期间可能承受落物多角度连续撞击等多次冲击荷载作用,钢筋混凝土板抵抗多次冲击的能力、多次冲击作用下钢筋混凝土板的性能演化和剩余性能评估等问题至关重要,其中,多次冲击的加载制度是研究钢筋混凝土板抗冲击性能的重点。为研究多次冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能,利用落锤和摆锤试验研究钢筋混凝土板在增幅冲击下的抗冲击性能,获得钢筋混凝土板在历次冲击过程中的冲击力时程曲线以及历次冲击后的整体变形和凹陷变形特征,分析钢筋混凝土板的吸能特性和累计损伤演化规律,研究钢筋混凝土板受冲击后的残余性能。结果表明:冲击角度对钢筋混凝土板的变形有显著影响,斜向冲击对钢筋混凝土板安全性能的影响更大；增幅冲击降低钢筋混凝土板的吸能能力,提高其破坏率,钢筋混凝土板的冲击响应相对于恒重重复冲击更加稳定。

Abstract:

户内供水管道存在长时间滞留和间歇性用水的特殊工况,为此,以HZ市某小区内1 100户的时用水量数据为背景条件,搭建户内非循环管道模拟平台,设置高变化流量（HIG）、中等变化流量（MED）、低变化流量（LOW）、恒定流量（SS）和滞留168 h（RET）5种水力工况,探究户内供水管道特殊水力工况对管道微生物群落结构和条件致病菌的影响。运行3个月后收集33组生物膜样品和水样,开展实时荧光定量（real time qPCR）和16S rRNA基因测序分析,对样本中铜绿假单胞菌的绝对丰度进行定量并分析微生物群落结构组成和多样性。结果表明:RET水样细菌总数最大,且生物膜中活菌比例最高;间歇式用水工况下水样中含条件致病菌的菌属数量和丰度更高;HIG生物膜中细菌总数最大且含条件致病菌的菌属相对丰度最高为78.38%,HIG生物膜中铜绿假单胞菌拷贝数为4 798.81/cm²,是RET生物膜的7.59倍。RDA结果显示,浊度和pH分别是假单胞菌属和铜绿假单胞菌的主要环境影响因素。

Abstract:

为探究外包纤维增强复合材料（FRP）加固墩接木柱的加固效果和工作机制,考虑不同纤维布和不同墩接方式等因素影响,开展10根墩接木柱的轴压加载试验。对比分析3种FRP布（AFRP,BFRP,CFRP）、4种不同墩接方式（巴掌榫、刻半榫、抄手榫和直榫）下加固柱的破坏模式和力学性能。结果表明:未采用FRP布加固的传统墩接柱表现为拼接缝木材开裂和开裂后的墩接区木材压屈折断,而FRP布加固后,墩接区整体性良好,破坏主要发生在墩接口,表现为木材压溃和纤维布褶皱;传统墩接柱承载力仅恢复至42%~69%,刚度恢复至43%~65%;FRP布加固后,轴压承载力可恢复至完好木柱的75%~100%,刚度可恢复至66%~107%,延性提升24%~96%,加固柱轴压性能和变形能力得到有效的恢复或提高,且刚度退化不明显;此外,有限元仿真得到的荷载位移曲线及力学指标与试验结果吻合良好。FRP加固墩接木柱的轴压力学性能良好,可为传统木结构建筑的修缮和木柱的墩接加固提供借鉴和参考。

Abstract:

为了研究近断层脉冲型地震动作用下适用于评价高耸结构抗震性能的地震动强度参数,基于加速度反应谱提出一种同时考虑结构周期延长和高阶振型效应的地震动强度指标。分别以120 m和240 m的钢筋混凝土烟囱结构为研究对象,使用OpenSEES程序,在近断层脉冲型地震动作用下,揭示了高耸混凝土结构的损伤指标（ParkAng损伤指标、最大层间位移角、最大曲率、最大楼层加速度以及最大顶点位移）与37个地震动强度指标的关联性。研究结果表明:提出的地震动强度指标最适合用于预测高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震作用下发生的ParkAng损伤；与速度相关的地震动强度指标表现出与高耸结构损伤指标的较高的相关性；随着结构周期的增大,位移型的地震动强度指标与损伤的关联性有增长的趋势；此外,地面峰值加速度在表征高耸结构变形破坏方面存在局限性,但是可以用来分析非结构构件的抗震性能。研究结论可为选择合适的地震动强度指标和损伤指标评价高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能提供参考。

Abstract:

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式；利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保留柱数量以及相邻柱柱顶所对应的圆心角5种参数对保留柱Z向力的影响；根据有限元的结果对保留柱Z向力的计算公式进行修正,并研究修正后公式的适用性。结果表明:爆破后的冷却塔在所有保留柱上并不满足平截面假定；在实际工程范围内,上述5种参数不影响保留柱Z向力的分布规律为Z向力沿着y轴方向上的分布形态始终“两端受压,中间受拉”,且保留柱中的最大压力始终出现在第n排保留柱上,最大拉力始终出现在第（n-4）排保留柱上；当爆破圆心角为200°~240°时,修正后计算值的相对误差在21%以内,且该公式在不同冷却塔上具有良好的适用性。保留柱轴向力的计算公式从力学角度为冷却塔的拆除提供了理论支撑,增加了拆除工作的安全性。

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化工园区废水经过二级处理后,仍含有多种有毒污染物,依然对生态环境存在较大风险,为此,建立微气泡O₃/H₂O₂深度处理工艺,研究某工业园区二级出水处理效能,确定最佳工艺参数,探究污染物降解机制,并对处理出水进行毒性评价。结果表明:在pH为7.3、臭氧投加量为60 mg/L、H₂O₂初始投加量为114 mg/L、反应时间为15 min条件下,微气泡O₃/H₂O₂对二级出水中有毒污染物具有良好的降解效果,COD和TOC去除率分别达到47.41%和46.61%;微气泡O₃能够显著提高臭氧利用效率,缩短反应时间;与普通O₃曝气相比,臭氧利用率提高10%,反应时间缩短2/3;微气泡O₃/H₂O₂工艺过程中,有机物去除过程遵循表观二级反应动力学；电子顺磁共振（EPR）技术证明羟基自由基（·OH）参与有机物的降解过程,H₂O₂促进·OH的生成,微气泡曝气强化O₃/H₂O₂产生更多的·OH;二级出水中溶解性有机物(DOM)在深度处理过程中存在大分子物质向小分子物质转化的趋势;H₂O₂能够增强臭氧对疏水中性组分的去除能力,改变臭氧对污染物的降解途径。添加H₂O₂后,发光抑制率由100%（微气泡O₃）降低至20%（微气泡O₃/H₂O₂）,表明H₂O₂能够有效抑制臭氧氧化深度处理过程中急性毒性的升高。

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为探究氧化钙和碳酸钠复合激发矿渣对碱激发水泥自收缩的影响机制,采用氧化钙和碳酸钠（摩尔比1∶1）为复合激发剂制备碱矿渣砂浆（AM）,研究复合激发剂Na₂O质量分数（CaO和Na₂CO₃反应生成的Na₂O质量与矿渣质量比,为2.5%、4.5%、6.5%和8.5%）对AM自收缩的影响；通过XRD、TG-DTG、MIP和NMR分析其水化产物与微观结构。结果表明:随着Na₂O质量分数的增加,激发剂反应耗水量增加,孔结构细化,孔隙压力增大；Al³⁺对C-(A)-S-H中Si⁴⁺的取代量增多导致Na⁺的吸附量增多,C-(A)-S-H滑移增大；水化程度提高,水化产物数量增多,AM的自收缩增大。Na₂O质量分数为6.5%的AM为最优组,其力学性能高于普通硅酸盐水泥砂浆（OM）,但由于较低的晶体含量和致密的孔结构,其自收缩大于OM。

Abstract:

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明:除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。

Abstract:

为揭示套筒灌浆连接接头中钢筋和灌浆料间的黏结滑移关系,利用DIANA 10.3有限元软件建立接头试件的肋尺度精细有限元模型,并根据有限元分析结果对接头的局部黏结滑移关系进行研究。结果表明:套筒中钢筋黏结应力沿锚固长度大致呈马鞍形分布,加载端峰值随荷载增加逐渐内移；钢筋与灌浆料间相对滑移从钢筋自由端向加载端递增,超过屈服荷载后在加载端发生激增,并逐渐向里发展；局部黏结滑移曲线大致分为5个阶段,不同锚固位置处曲线的发展趋势大致相同,但其具体路径在发展程度和曲线特征值方面有一定差异；黏结锚固位置函数沿锚固长度大致呈“M”形分布且锚固自由端峰值大于加载端,是锚固位置和相对滑移的二元函数,建议用椭圆曲线和二次曲线进行拟合。该肋尺度精细化有限元模型可用于套筒灌浆连接接头的黏结滑移本构关系的进一步研究。

Abstract:

为评估海洋、盐湖等环境中钢筋混凝土结构耐久性,通过试验与理论相结合探究氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂特性。通电腐蚀5%（质量分数）NaCl、5%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中钢筋混凝土试件,对比分析混凝土表观形貌、钢筋锈蚀特征。设计伴随的混凝土腐蚀试验,类比保护层腐蚀劣化,分析混凝土力学性能。结果表明:硫酸盐的存在改变胀裂前混凝土形貌,使得单一氯盐侵蚀下的“白须”消失,表面粉化并出现盐结晶,延长胀裂时间;复合侵蚀下钢筋锈蚀率低于单一氯盐侵蚀,二者均显著低于法拉第定律理论值;锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率线性相关,硫酸盐的存在增大裂缝随钢筋锈蚀发展的速率;通电环境中,受腐蚀混凝土的抗压强度先升高后降低,劈裂抗拉强度不断降低。提出受腐蚀混凝土的抗拉强度演化经验公式。在经典锈胀模型的基础上考虑锈蚀产物对裂缝的填充作用,并将硫酸盐的影响考虑至混凝土抗拉强度、钢筋腐蚀电流密度中,建立复合侵蚀下钢筋混凝土胀裂时间预测模型,并验证了模型的有效性。

Abstract:

为探索由月球表面特殊光热环境导致的驻人月球科研站围护结构传热过程与地球建筑的差异性,基于月球表面太阳辐射模型,根据有限差分法建立围护结构的传热模型,对影响内表面温度的物性参数、朝向等因素进行模拟分析。结果表明:当防热层、隔热层和阻气层分别取20 mm Nextel BF-20、240 mm Pyrogel 6650、20 mm Kapton时,水平屋顶内表面温度的波动范围为16.8~22.4 ℃；厚度和导热系数是影响围护结构传热性能最重要的因素,综合考虑建造成本与隔热性能,应尽量降低围护结构的厚度与导热系数,采用低密度、高比热的材料；内表面的对流换热系数与外表面的发射率直接影响围护结构的边界换热量,可结合不同朝向的辐射特点与热舒适要求,个性化定制具有差异化热惰性和外表面发射率的材料。

Abstract:

微生物共代谢可有效降解河道污染底泥中的多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）,沿海城市内河与外海交界处的感潮河段由于受潮汐影响,上覆水盐度波动大,但盐度波动对共代谢降解底泥PAHs的影响及微生物群落的响应仍不清楚。为此,采用乙酸钠耦合邻苯二甲酸为共代谢外加碳源,考察上覆水0~50‰盐度波动范围对底泥PAHs降解的影响,监测底泥理化性质和硫化物质量浓度的变化,解析盐度波动条件下底泥微生物群落的变化。结果表明:低盐环境（0~20‰）更利于共代谢反应进行,PAHs降解率是高盐环境（>20‰~50‰）的1.5~3.3倍;高盐环境产生的高渗透压会影响微生物活性,导致底泥pH和氧化还原电位（oxidation-reduction potential,ORP）下降减缓,SO^2-₄的还原速率下降。高通量测序表明:盐度波动可显著改变底泥的微生物群落结构,低盐环境下变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）占主导地位,其中,Marinobacterium菌属和Marinobacter菌属为参与共代谢降解PAHs的优势属；高盐环境的胁迫效应抑制了多数微生物的活性,但脱硫杆菌门（Desulfobacter）和绿弯菌门（Chloroflexi）丰度持续增加, SBR1031和Sulfurovum成为优势菌属。

Abstract:

针对3级以上海况的高精度海洋场景红外仿真问题,提出一种“先拆后建”的研究思路:将含泡沫和破碎波的多尺度海面抽象为粗糙海面、泡沫、破碎波的组合,进而拆解出“粗糙海面”、“含泡沫粗糙海面”、“含破碎波粗糙海面”3类典型多尺度海面结构体,最后通过海面栅格化、结构体匹配、方向-光谱特性重构渲染等方法,由3类典型多尺度结构体方向-光谱特性组合重构大范围海面辐射散射特性,完成多尺度海面“气-面-体”耦合辐射/散射特性的计算。对拆解出的3类典型多尺度海面结构体分别开展多尺度耦合辐射、散射特性建模研究,构建3类多尺度海面结构体辐射散射方向-光谱特性计算模型,并对结构体辐射散射方向-光谱特性的影响因素进行分析,结果表明:随着海面风速的增大,海面典型结构体中的泡沫厚度及气泡浓度逐渐增大,使得结构体的散射能力增强,从而增大结构体的双向反射分布函数；随着探测波长的增大,海水的吸收性显著增强,导致不同风速条件下结构体双向反射分布函数之间的差异显著增大；对于不同的入射角,结构体双向反射分布函数最大值对应的天顶角随入射天顶角的变化逐渐发生变化。

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针对边缘设备计算和存储能力差的问题,本文对传统YOLOv5模型中用于特征提取的主干网络CSPDarkNet53进行轻量化处理,提出了一种轻量化MPE-YOLOv5手势识别算法,以实现模型在低功耗边缘设备上的部署；针对轻量化模型提取特征较少而导致的难以识别大尺度变换目标和微小目标问题,对M-YOLOv5网络设计添加有效通道注意力机制（efficient channel attention,ECA）,以缓解因特征通道减少而导致的高层特征信息丢失的问题；同时增加针对微小目标的检测层,提高对微小目标手势的敏感度；并选用EIoU作为预测锚框的损失函数,以提高模型的定位精度。本文在自制数据集和NUS-Ⅱ公共数据集上验证了MPE-YOLOv5算法有效性,并将MPE-YOLOv5算法与轻量化后的M-YOLOv5算法和原始的YOLOv5算法在自制数据集上进行了对比实验。实验结果表明,改进算法的模型参数量、模型大小和计算复杂度分别是原算法的21.16%、25.33%和27.33%,平均精度可达97.2%；与轻量化模型M-YOLOv5相比,MPE-YOLOv5能够在保持原来效率的同时,使平均精度提升8.72%。因此,所提MPE-YOLOv5算法能够较好地平衡模型的检测精度和实时推理速度,可实现在硬件受限的边缘终端上进行部署。

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针对强震作用下典型装配式剪力墙结构的破坏机理和薄弱环节,提出一种具有耗能减震功能的新型装配式剪力墙。采用模型试验和数值模拟相结合的方法,设计制作了4片缩尺比1∶1.54、剪跨比1.52的新型装配式剪力墙试件,并对其进行了相应的抗震性能试验,系统分析了螺栓数量、轴压比和边缘构件纵筋配筋率对试件破坏模式、滞回性能、承载能力、变形性能、刚度退化及耗能能力的影响规律。试验结果表明:各试件破坏模式与相同剪跨比的现浇剪力墙基本一致,呈弯剪型破坏；但新型装配式剪力墙具有更为优异的滞回性能和耗能能力,其在破坏点的耗能值显著高于普通现浇墙体；当螺栓数量减少时,新型装配式剪力墙承载能力无明显变化,但滞回性能降低、墙体变形加剧；轴压比或边缘构件纵筋配筋率的降低会导致剪力墙承载能力降低和极限位移增大。最后采用ABAQUS软件建立了相应试件的有限元模型,模拟结果与试验结果吻合较好,表明所建模型的正确性,能够将其应用于新型装配式剪力墙的分析之中。

Abstract:

基于序列图像的自主导航作为未来深空探测地外天体精确定点着陆任务的关键技术，是目前深空探测技术的重点发展方向之一.针对未来深空探测地外天体精确着陆自主导航的需求，阐述了发展深空探测着陆过程序列图像自主导航的必要性.首先，分别从主动成像和被动成像两个方向介绍了基于序列图像的深空探测着陆过程自主导航研究现状；然后，总结并分析了基于序列图像的深空探测着陆过程自主导航涉及到的关键技术；最后，根据关键技术分析给出了基于序列图像的深空探测着陆过程自主导航研究目前存在的主要问题并对其后续发展进行了展望.

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面向低时延、稳定传输、高用户体验质量(quality of experience,QoE)的网络实时传输需求场景,提出一种低时延智能网络数据传输调度算法。该算法由数据块排队控制策略和拥塞控制策略两部分组成。数据排队控制策略提出了综合数据块的创建时间和有效时限(effective time)的性价比模型,有效地解决了传输时间约束下的信息传输不均衡问题；拥塞控制策略提出了基于使用耿贝尔分布(Gumbel distribution)采样重参数化与混合经验优先级模型改进后的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)方法,解决了深度确定性策略梯度不适用于离散网络动作空间拥塞控制的问题,并通过学习自适应调整发送参数显著提升了网络拥塞控制质量。实验结果表明,实时传输场景下使用本文提出的排队算法能够有效提升QoE,采用改进后的DDPG进行拥塞控制能大幅降低传输时延。同样场景下,将提出的智能网络数据传输调度算法与排队策略及拥塞控制策略相结合,与传统的网络数据传输调度算法相比,能够更好地兼顾低时延和稳定传输,提供更高的数据传输质量。

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针对现有去雾算法大都存在复原图像亮度低、天空明显色彩失真等问题,提出了一种融合大气光值-图估计的无人机航拍图像去雾方法。首先,根据颜色衰减先验理论获取景深图像,将景深图像内偏差最小区域均值作为大气光值；其次,设计了一种自适应随机游走聚类方法用来估计大气光图,通过自适应随机游走算法将图像聚类为N个子区域,对子区域前0.1%像素求均值作为区域大气光值,将区域大气光值组合并通过引导滤波对其进行细化,获得大气光图；然后,通过融合大气光值-图估计方法将两种大气光估计融合为新的大气光图,作为更加准确的大气光估计；利用雾霾线先验方法获得透射率,同时提出一种暗补偿方法对其进行优化,提高透射率精度；最后,根据大气散射模型,利用求得的融合大气光图和优化透射率,得到清晰的复原图像。实验结果表明,相对于比较算法,提出的算法的复原图像在信息熵、平均梯度、模糊系数及对比度上分别提升1.1%、6.3%、8.5%、6.4%,主观视觉效果更好,信息更加丰富。

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图像分割是按照一定的规则,将图像中具有特殊意义的区域划分为若干个互不相交的子区域,是从图像处理到图像分析的关键环节,传统分水岭图像分割方法是一种应用较为广泛的技术,具有快速、简单的优点,但该方法易受噪声干扰,分割结果易丢失边缘重要信息,出现过分割现象。为改善传统分水岭图像分割方法存在的过分割问题,提出了一种基于自适应结构元素的改进分水岭图像分割方法。首先,利用图像像素点邻域的局部密度、对称度及边缘特征构造形状可变的自适应结构元素,确保其与图像目标几何结构具有较强的一致性；其次,利用该结构元素获取图像形态学梯度,提高目标边缘的定位精度；将L₀范数梯度最小化和形态学开闭混合重建相结合修正梯度图像,减少梯度图像中的局部无效最小值点,抑制过分割现象的产生；最后对修正后的梯度图像进行分水岭分割,实现图像目标区域的精确分割。实验结果表明,该方法能够有效抑制过分割现象,提高目标边缘定位的准确性,具有较高的分割精度。

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为了改善通用预训练模型不适应医疗领域的命名实体识别任务这一不足,提出了一种融合医疗领域知识图谱的神经网络架构,该架构利用弹性位置和遮盖矩阵使预训练模型计算自注意力时避免语义混淆和语义干扰,在微调时使用多任务学习的思想,利用回忆学习的优化算法使预训练模型均衡通用语义表达和目标任务的学习,最终得到更为高效的向量表示并进行标签预测。实验结果表明:本文提出的命名实体识别架构在医疗领域上取得了优于主流预训练模型的效果,在通用领域也有较为良好的效果。该架构避免了重新训练针对某个领域的预训练模型和引入额外的编码结构从而精简了计算代价和模型大小。此外,通过消融实验对比,医疗领域对于知识图谱的依赖程度较通用领域依赖程度更大,这说明在医疗领域中融合知识图谱方法的有效性。通过参数分析,证明本文使用回忆学习的优化算法可以有效控制模型参数的更新,使模型可以保留更多的通用语义信息并得到更符合语义的向量表达。本文也通过实验分析说明了所提方法在实体数量少的种类上具有更优的表现。

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随着工业4.0概念的发展,数字孪生技术（digital twin）已经成为智能制造和产品全寿命周期管理相关领域的主要数字化解决手段。在工程建设领域,提升土木工程结构数字化防灾能力和管理水平是未来智慧城市建设的重要环节。建立精确可靠的数字孪生模型,一方面,可以帮助实现工程灾害的精准防控和重大灾害事故的风险识别预警；另一方面,数字孪生也为未来城市的数字化建设和管理提供了技术基础。本文首先对数字孪生技术的基本概念和阶段性发展成果进行梳理,总结了在土木工程领域里孪生数据获取和构建数字孪生体的技术手段。最后,从结构运营评估、灾害仿真推演和数字孪生城市建设三个领域来回顾与展望数字孪生技术在土木工程领域的应用进展。

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先进纳米集成电路工艺的发展使得微电子器件翻转的阈值电荷不断降低,导致数字电路中由单粒子效应引起的软错误率增加。为加强集成电路中标准单元的抗辐射特性,本文提出了一种抗单粒子瞬态(single-event transient,SET)加固的与非门结构。在三阱工艺下,通过将下拉网络中每一个NMOS管的衬底和源极各自短接,便有效地提高了与非门抗辐射性能,而且随着输入端数目的增加,本文提出的与非门加固效果更加明显。利用Sentaurus TCAD软件的混合仿真模式进行粒子入射仿真实验,对于与输出节点相连的NMOS管采用经过工艺校准的三维物理模型,其他MOS管采用工艺厂商提供的Spice模型。结果显示:在40 nm工艺下,当入射粒子 线性能量传输(linear energy transfer,LET)值为10 MeV·cm²/mg时,本文提出的2输入与非门能够在3种输入的情况下降低输出电压扰动幅度。其中在N₂管关闭的输入模式下,达到了对单粒子入射免疫的效果；对于3输入与非门,即使在“最坏”输入的情况下,也能使输出电压翻转幅度降低85.4%。因此,本文提出的与非门加固方法起到了显著的抗单粒子瞬态效果。

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为研究双层圆钢管混凝土长柱在压、扭荷载作用下的力学性能,利用研制的Stewart六自由度加载平台,进行了两个普通圆钢管混凝土长柱和两个双层圆钢管混凝土长柱试件在纯扭、压扭作用下的低周往复试验。对比分析了各试件的承载力、扭转变形、耗能、滞回性能,进行了有限元参数分析。研究表明:普通圆钢管混凝土长柱和双层圆钢管混凝土长柱均具有较好的抗扭能力；与普通圆钢管混凝土长柱相比,双层圆钢管混凝土长柱的初始刚度和承载力略有提升,滞回曲线更饱满,耗能能力和延性大幅提升；参数分析表明含钢率一定时,内层钢管径厚比越大,对抗扭越有利；一定范围内的轴向荷载,可提高钢管混凝土柱的抗扭能力。

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基于视觉图像的船舶目标检测中由于图像背景复杂,无关干扰较多,导致船舶目标检测的难度增大。并且多类别船舶检测数据集现有数量较少且存在样本不均衡的问题使得船舶目标检测性能较低。针对复杂背景干扰检测,本文通过引入SimAM注意力机制对YOLOv3模型进行改进,利用该机制加强船舶目标在提取特征中的权重并抑制背景干扰权重,从而提升模型检测性能;同时,采用强实时数据增强以改善样本尺度分布不均衡的问题,结合迁移学习提升在样本数量受限情况下的船舶检测精度。提取特征的可视化结果显示改进模型对无关背景特征干扰进行了抑制,增强了模型对于船舶特征的提取能力。在SeaShips数据集上,提出的改进模型在不引入额外可学习参数的情况下mAP.5、mAP.75分别达到了96.93%、71.49%,检测速度达到了66 frame/s,在检测精度与运行效率方面保持了均衡。与Saliency-aware CNN、eYOLOv3相比更有效地优化了目标特征,使得mAP.5分别提高了9.53%、9.19%。改进模型在新加坡海事数据集上在船舶类型目标检测的mAP.5达到了81.81%,验证了模型具有较好的泛化能力。

Abstract:

为考察不同碱性激发剂对钢渣水泥性能的影响,开展碱性激发剂（水玻璃、Na₂CO₃/NaOH、NaOH）对钢渣水泥宏观力学性能影响的试验研究,并采用水化热测试、X射线衍射（XRD）、热重分析（DSC-TG）、扫描电子显微镜（SEM）和压汞试验（MIP）对其微观结构进行研究。结果表明:碱性激发剂提高钢渣水泥早期水化时孔隙液的碱度,加速钢渣玻璃体解聚并生成H₃SiO-₄和H₃AlO^2-₄,增大体系反应速率,加速C-S-H凝胶和沸石类产物的形成,从而宏观上表现为凝结时间降低,诱导期缩短,反应热峰值和累计放热量增加,早期强度提高；激发剂对钢渣水泥性能的影响与其分子结构有关,影响顺序由大到小依次为水玻璃、Na₂CO₃/NaOH和NaOH；水玻璃不仅可增大钢渣水泥早期水化时液相的碱度,同时激发剂中的SiO^2-₃可与Ca(OH)₂反应,生成水化产物C-S-H凝胶。掺入碱性激发剂可促进钢渣水泥水化反应的进行,有助于钢渣水泥力学性能与微观结构致密性的提升。

Abstract:

为提高钢-UHPC组合结构的延性,本文提出一种采用装配式栓钉连接的 钢-UHPC组合板。设计并完成了不同抗剪连接程度的组合板的抗弯性能试验,分析了组合板试件破坏形态、极限承载力、刚度、裂缝发展规律和板端滑移,并与采用焊接栓钉的钢-UHPC组合板进行了对比分析,讨论了组合板试件的可拆卸性,最后对其极限抗弯承载力和抗弯刚度进行了理论分析并推导了计算公式。结果表明:装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板破坏模式为纵向水平剪切黏结破坏；降低栓钉间距能提高组合板的协同变形能力,从而提高组合板结构的极限承载力、弹塑性阶段的刚度和裂缝控制能力；与采用焊接栓钉连接的钢-UHPC组合板对比,其在发生较大变形的情况下钢板和UHPC板仍然可较容易地拆卸分离；推导了装配式栓钉连接的钢-UHPC组合板的极限承载力计算方法和抗弯刚度计算公式,提出了抗弯刚度计算时应对UHPC板高度进行折减,折减系数（β_U）在正常使用阶段建议为0.85,理论计算结果与试验结果吻合良好。本文研究成果可为采用装配式栓钉的钢-UHPC组合板的设计和应用提供理论依据。

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为了提高建筑外围护结构施工效率及解决传统外保温系统长期存在的易脱落和易着火问题,提出了一种集保温和建筑模板于一体的岩棉复合保温外模板（RWCIEF）体系。RWCIEF由内到外依次为内侧加强层、岩棉保温芯材、黏结层、保温过渡层以及外侧加强层。以哈尔滨市为例,基于全寿命周期成本（life cycle cost,C_lc）确定了岩棉保温芯材的最佳厚度。采用有限元分析与理论计算相结合的方法探求了RWCIEF在工程中的可行性,分析了RWCIEF的抗弯性能、施工承载力及温度效应下的应力和变形,讨论了开槽形式、开槽宽度、开槽深度以及开槽间距对RWCIEF抗弯性能的影响。结果表明:RWCIEF的抗弯性能理论计算结果与有限元分析结果有较高的一致性；开槽处理可有效提高RWCIEF的抗弯性能,综合抗弯性能、热工特性及加工角度,建议开槽形式选用对应开井字槽或对应开纵槽,开槽深度和宽度均为10 mm,开槽间距 为150 mm;设计的RWCIEF满足施工承载力,可保证外围护结构保温工程施工质量;由温度效应产生的最大拉应力和压应力均未超过RWCIEF的外侧加强层承载力,反映出RWCIEF出现夏季空鼓或冬季开裂现象的可能性极小。提出的RWCIEF体系可为外围护结构保温工程及建筑模板工程未来研究方向提供一种新的思路和方法。

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为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求；高应力反复拉压后单拉时,两种接头承载力均有所提高,但接头初始刚度和延性下降；防偏转措施可减少搭接接头残余变形,但其约束刚度有限,搭接接头残余变形略大于对接接头,防偏转搭接接头及对接接头残余变形基本满足规范要求；高应力反复拉压后单拉时,搭接接头套筒中部截面在加载前期纵向受拉、环向受压,加载后期纵向受压、环向受拉,对接接头套筒加载过程中均为纵向受拉、环向受压；高应力反复拉压结束后单拉时,防偏转、不防偏转搭接接头套筒中部截面近钢筋侧最大纵向拉应变分别为对接接头的0.10~0.39倍、0.13~0.18倍,最大环向压应变分别为对接接头的0.09~0.49倍、0.02~0.32倍,搭接接头对套筒材性要求较低；钢筋直径相同时搭接接头材料成本较对接接头降低约35%。

Abstract:

为合理选取地震动参数以有效减小结构损伤预测的不确定性,基于弹性网络回归技术对多个地震动参数进行了比选。基于多种地震动参数以及大量单自由度（SDOF）模型的增量动力分析结果建立弹性网络回归模型,定义回归模型中回归系数值以及回归系数值为非零值的个数分别为地震动参数的敏感性系数和频数。基于地震动参数敏感性和频数分析结果对多种地震动参数进行排序,研究结构恢复力模型、地震动集和结构极限状态对地震动参数排序结果的影响。基于一座8层钢框架结构分析结果验证了基于弹性网络回归的地震动参数比选方法的有效性。结果表明:选取代表性的地震动参数加入最小二乘回归模型时,不同结构极限状态下回归分析中残差标准差显著减小。基于大量SDOF体系的地震动参数排序结果比选出了受地震动集、结构恢复力模型和结构极限状态影响较小的地震动参数。结果可为结构抗震能力预测用地震动参数的比选提供理论基础。

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随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法（CFD-DEM）为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对CFD-DEM耦合方法在岩土工程领域应用现状,本文系统总结现有流-固耦合计算方法的优缺点,重点论述CFD-DEM耦合方法的建模策略,包括固相颗粒形状建模与粒间接触模型、流体相控制方程及参数计算方法,以及CFD-DEM耦合计算,并就相关问题进行深入探讨,最后提出了CFD-DEM耦合方法未来的发展方向。

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为探究钢-薄层超高性能混凝土（ultra-high performance concrete, UHPC）轻型组合桥面体系在局部轮载下的抗弯性能,设计并开展了4块基于高强螺栓连接的可拆卸式钢-UHPC组合板的四点弯曲试验,研究了钢板类型、抗剪连接件间距对可拆卸式钢-UHPC组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、界面相对滑移、裂缝宽度、截面应变分布等影响规律,研究结果表明:在正弯矩荷载作用下,采用Q355钢板的组合板的破坏模式为高强螺栓被剪断,而采用负泊松比（negative Poisson’s ratio, NPR）钢板的组合板的破坏模式为部分高强螺栓被剪断、部分预埋带垫加长螺母被拔出、UHPC板由于失稳大面积压溃等；在相同的高强螺栓间距下,采用NPR钢板的组合板的板端相对滑移较小,说明NPR钢板有效延缓并限制了钢板与UHPC板的相对滑移,从而提升两者的协同变形能力,继而提高组合板的抗弯刚度及承载力等；由截面应变分析可知,由于NPR钢板的负泊松比效应、高刚度、高屈服强度,整个加载过程NPR钢板与底部UHPC层的拉应变保持着应变协调性,随着荷载的增大截面塑性中和轴的上移幅度可忽略不计。因此,在采用NPR钢板提升钢-UHPC组合板抗弯性能的前提下,应使UHPC厚度与NPR钢板的性能进行匹配,充分发挥两者的材料性能,避免失稳破坏先于UHPC材料强度破坏。

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为研究超高性能混凝土（UHPC）免拆模板钢筋混凝土（URC）柱的抗震性能,选取UHPC免拆模板拼接方式和表面处理方式为试验设计参数,制作并完成了9个URC柱和1个钢筋混凝土（RC）柱的拟静力加载试验。模板拼接方式为螺栓加角钢连接、螺栓连接和环氧树脂砂浆连接；表面处理方式为光面处理、气泡膜印花处理和设肋处理,通过拟静力试验研究了模板拼接方式及表面处理方式对该类柱抗震性能的影响。此外,基于平截面假定,提出了URC柱的正截面偏压承载力计算式。结果表明:峰值荷载前,UHPC模板与核心混凝土黏结面无明显破坏,URC柱表现出良好的整体性,尤其是采用螺栓加角钢连接的URC柱,即使加载至极限位移时,也没有发生界面黏结失效破坏;与普通RC柱相比,URC柱的承载力提高了6.4%～43.3%,延性提高了11.4%～48.7%,耗能能力提高了27.7%～85.3%；三种连接方式中,采用螺栓加角钢连接的URC柱承载力最高,连接最可靠。最后,基于平截面假定提出的公式计算值与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考。

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为充分发挥装配式工业化程度高和钢混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变（钢筋、钢梁、混凝土板）随荷载发展规律；基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明:组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲；在楼板的中心挠度达到l₀/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高；钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服；考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。

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为改善粉末活性炭的可分离性，采用化学共沉淀法制备新型磁性活性炭，以亚甲基蓝为目标污染物配制染料废水，对粉末态磁性活性炭对目标污染物的处理效能进行探讨，并与粉末活性炭处理效果进行对比，考察pH、接触时间以及污染物质量浓度对其处理效能的影响.结果表明：合成的粉末态磁性活性炭吸附能力高于粉末活性炭，pH为影响其处理效能的关键因素，偏碱性的pH和适宜的接触时间有利于污染物的去除.当亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg/L、磁性活性炭投量为0.4 g/L、pH为9、反应时间为300 min时，亚甲基蓝的去除率达98.9%.亚甲基蓝在磁性活性炭上的吸附过程符合Langmuir吸附等温线和Elovich动力学模型，热力学分析表明，该吸附过程为自发进行的单分子层吸热反应，且以化学吸附为主.该磁性活性炭具有很好的分离性能，在自然重力沉降条件下10 min内沉淀完全，而在外强磁场作用下30 s内可实现快速分离.

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为研究纵筋与箍筋共同锈蚀对钢筋混凝土黏结性能的影响,采用电渗—恒电流—干湿循环的加速锈蚀方法对25个钢筋混凝土（RC）试件进行锈蚀,进而对其进行拉拔试验,研究了纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、保护层厚度和箍筋间距等参数对黏结性能的影响规律。分析了锈蚀对混凝土与钢筋界面间黏结力的影响,将黏结性能退化归因于材料性能退化和约束效应退化,基于试验数据,建立并验证了一个考虑设计参数、纵筋及箍筋共同锈蚀的修正黏结滑移本构模型。结合所提本构模型及微元算法建立了锈蚀纵筋应力-滑移模型,基于OpenSees平台,将所建模型应用于零长度截面单元中,通过串联纤维梁柱单元与零长度截面单元建立了考虑黏结滑移变形的锈蚀RC构件数值模型,根据锈蚀RC柱拟静力试验数据对该模型的准确性进行验证,并采用仅考虑锈蚀损伤的纤维模型进行辅助验证。结果表明:混凝土与钢筋界面间黏结力随锈蚀程度的增加呈先上升后下降的趋势,增加保护层厚度可略微增加黏结强度,而箍筋加密对黏结强度提升明显；与纤维模型相比,所建锈蚀RC纤维模型承载力、累计耗能和极限位移误差分别降低12.8%、23.5%和14.2%,表明所建模型可合理计算钢筋滑移的贡献且准确预测锈蚀RC柱地震整体响应。

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随着网络规模的日益增大,实时准确的网络流量预测对流量调度、路由设计等工作至关重要。由于网络流量数据的非线性和不确定性,一些传统方法无法取得较好的预测精度。针对网络流量复杂的时空特征,本文提出一种基于时空特征融合的神经网络（ST-Fusion）进行流量预测。该模型采用编码器-解码器结构。首先,编码器具有时间和空间两个并行的特征通道,联合门限循环网络和自注意力机制提取流量的时序特征,采用图卷积神经网络提取流量的空间特征；然后,将编码器提取的时空特征使用双边门限机制进行特征融合；最后,将融合的结果输入到基于门限循环网络的解码器中依次生成预测结果。本文在3个公开的网络流量数据集(GEANT、ABILENE、CERNET)上进行实验,其评价指标选用MAE、RMSE、ACCURACY、VAR。实验结果表明ST-Fusion方法能够取得更好的预测效果。

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为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。

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为研究适用性强的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合节点抗剪承载力计算方法,对近年来的RCS节点剪切破坏试验数据进行了统计,将试验结果与中国规程方法、Nishiyama方法、Parra方法和ASCE指南方法计算结果进行了对比,并对各方法的参数适用性进行了讨论。对比结果表明:4种方法均具有工程实用价值,其中Parra方法结果离散性最小,中国规程方法计算最为简便。参数分析表明:4种方法对不同配箍率和不同位置节点均有较好适用性,但对小轴压比节点（轴压比0~0.2）与柱贯通节点预测均偏于保守；中国规程方法对于混凝土强度高于60 MPa的节点预测结果偏于危险,同时对有直交梁节点承载力预测偏于保守。建议在公式中引入混凝土强度系数和直交梁约束系数,用以考虑两者对承载力的影响。

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为研究张弦式钢竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力；张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏；施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果；张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移；最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。

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分析总结了基于图优化同步定位和地图构建(SLAM)前端图构建过程的各种方法. 对现有SLAM研究方法进行分类,指出基于Kalman滤波器、粒子滤波器、图优化方法的优缺点；重点介绍SLAM问题的3种图建模方法,即动态贝叶斯网络的图建模方法、基于因子图的建模方法、基于Markov随机场的建模方法；对图优化SLAM方法前端图构建的核心环节——帧间数据关联和环形闭合检测方法进行了分析；讨论了特征提取、特征匹配、运动估计、环形闭合检测等方面的最新研究成果.

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为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明:焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高；圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。

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为研究预制混凝土结构的钢筋连接方法,设计制作了81个预制混凝土插入式预留孔灌浆钢筋锚固拉拔试件,考虑钢筋直径、混凝土强度、锚固长度等主要影响参数.连续加荷拉拔试验结果表明:灌浆锚固试件的最终破坏状态都是外部钢筋屈服或被拉断,没有发生异常锚固破坏,而且在基本锚固长度基础上分别减小为0.9、0.8倍时还有较大安全储备.根据试验数据结果给出插入式预留孔灌浆钢筋的基本锚固长度为0.8 l a.

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无人机在军事和民用应用上越来越广泛，为使无人机能够更好地发挥作用，需要采用多无人机编队飞行控制来实现协同侦察、作战、防御及喷洒农药等任务.多无人机协同编队控制技术主要包括信息感知技术、数据融合技术、任务分配技术、航迹规划技术、编队控制技术、通信组网技术和虚拟/实物验证实验平台技术等.首先对国内外多无人机编队相关技术的现状和进展进行综述，然后重点对多无人机编队控制方法进行分析，并对队形设计、队形调整和队形重构等问题进行归纳总结，最后对多无人机协同编队所面临的机遇和挑战进行了展望.结果表明：目前多无人机编队飞行理论方面取得了丰硕成果，但是实物飞行试验仅能实现简单通信环境下的协同编队飞行，任务分配和航迹规划实时性不高，控制方法应对突发情况鲁棒性低，多机多传感器协同感知能力不足，欠缺对实体的仿真实现，未来的研究方向应是突破上述关键技术的不足，开展复杂感知约束和复杂通信环境下的多无人机协同编队飞行研究，提出更加有效的控制方法，并进行多无人机实物编队飞行试验，使无人机能够更好地完成既定任务.

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为综合评价水平拼缝采用竖向钢筋浆锚搭接的装配式混凝土剪力墙抗震性能,采用2个装配式和1个现浇的足尺试件进行低周反复荷载试验．试验结果表明:对于破坏形态,装配式混凝土剪力墙内墙试件与现浇试件基本相同,装配式混凝土剪力墙外墙试件与现浇试件有区别;各试件的滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近;各试件极限位移角1/56～1/49,位移延性系数均为4;装配式混凝土剪力墙试件较现浇试件初期刚度有所降低,外墙试件水平拼缝上移后,承载能力有所提高．

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为了对电动并联机器人进行特性分析和性能预测,以永磁同步电机(PMSM)驱动6-SPU型并联机器人为例,提出一种精确整体动力学建模思想.电动并联机器人电机系统除存在随支腿的转动,转子及丝杆还存在绕自身轴线的旋转.针对这两部分运动很难单纯通过多刚体动力学或PMSM动力学来分析的问题,采用多刚体动力学来考虑第一种运动,PMSM动力学来考虑第二种运动,并建立电动并联机器人的精确整体动力学模型.该模型避免了负载折算到电机端时变等效惯量的计算,并将电机系统反电动势、粘性摩擦力考虑在内.以1Hz正弦位姿指令对并联机器人进行仿真分析,验证了模型的正确性.

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将基于遗传学原理的基因修复技术引入用于求解装配序列规划问题的遗传算法,该算法采用基因组描述装配过程中的零部件顺序信息,通过建立先序关系矩阵描述装配过程中零部件的装配优先关系及几何可行性约束.利用基因"修复"操作,将子代个体中违反先序约束的基因"修复"为有效基因,从而保证了整个种群的基因多样性,避免了进化过早地收敛于局部最优解,使得最终结果的评价指标更优.某二级减速器的装配规划实例表明,该方法是一种具有工程实际意义的产品装配序列规划方法.

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为了提高高速高精度晶圆传输机器人的定位精度,建立了精度分析和运动学标定为一体的精度保障体系.针对机器人的特点,建立了误差模型,分析了各结构几何参数误差源的灵敏度,提出了结合几何误差迭代法和基于运动学逆解的非线性参数辨识的分步标定方法,对其进行了标定,并对几何结构参数进行了误差补偿.仿真分析以及实验证明:机器人定位误差达到0.07mm,有效地提高了机器人末端的定位精度.

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提出了一种跳跃腿机构.为减轻质量,降低能耗,采用单电机驱动方式,通过分时控制实现机构的跳跃、空中收腿和能量调节动作.在结构设计中采用五杆机构作为腿部执行机构,并增加了脚掌和跗跖关节以保证跳跃和着陆时的稳定性.结合仿真分析了其跳跃过程及各阶段的关键动作,最后对机器腿进行了跳跃实验,实验证明:其具有很好的跳跃能力及较高的跳跃效率,能实现空中收腿动作以及稳定着陆.

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为了解决多轴联动电火花加工数控系统在开发过程中实时技术的处理问题,将RT-Linux技术应用于数控系统开发之中.将数控系统的体系结构宏观上分为实时部分和非实时部分两大部分,微观上分为用户管理模块、实时控制模块和驱动模块3大模块;构建3个模块中所有涉及到实时任务的部分,包括实时控制模块的构建,驱动模块的构建,用户管理模块和实时控制模块间通信方式的构建,实时控制模块和驱动模块间通信方式的构建;开发了五轴联动电火花加工数控系统,并应用于整体式涡轮盘加工实验,实验表明,整个系统实时性强,稳定、高效.

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针对航天服手臂的特殊软关节结构和多自由度的特点,提出了基于最近邻的快速逆运动学解法,该方法保证在任何测量位置都能得到航天服关节角度的近似解.采用空间分块二步搜索策略,解决了基于最近邻方法求解舱外航天服手臂逆运动学中内存占用量大和效率低的缺点.仿真结果表明,最近邻的快速逆运动学解法在计算精度和实时性上均能满足测试系统的要求.

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为了研究柔性索对空间索杆铰接式伸展臂力学特性及稳定性的影响,对伸展臂自平衡状态的受力情况进行分析,计算出满足伸展臂承载结构的最小索拉力设计值.计算表明,伸展臂展开驱动力矩随索拉力的增加而成比例增大;伸展臂的轴向拉伸刚度、剪切刚度和扭转刚度随着索的抗拉刚度增加而增大;静刚度实验表明索张力对静刚度几乎没有影响.仿真分析表明,增加斜拉索直径可以提高伸展臂的扭转振动频率,而斜拉索直径及张力对伸展臂的弯曲和轴向振动频率影响较小.对不同索张力的伸展臂桁架单元进行了动力学试验,验证了仿真分析的正确性.伸展臂铰接结构受力分析表明,增大索张力有利于提高伸展臂稳定性.

Abstract:

为了分析不同设计参数对IEEE802.16e中卷积Turbo码(CTC)性能的影响以及对比IEEE802.16e支持的CTC和卷积码的编码性能,介绍了IEEE802.16e中的CTC的编码过程,给出了编码过程中的循环状态确定方法的推导过程,分析了CTC的迭代译码结构和译码算法,最后对CTC的性能进行了仿真.仿真结果表明:在相同码率和相同调制方式下CTC的编码增益要比卷积码大,采用CTC比采用卷积码有着明显的性能优势.因此在码率较低、信道状况较好或对系统实时性要求严格的情况下,可考虑使用卷积码,以降低信道编码的复杂度;而在码率较高、信道状况较差或对误码率要求严格时,可考虑选用CTC编码方案,以保证通信的可靠性.

Abstract:

针对由于路由不稳定导致通信质量变差,建立了一种高效的适用于无线链路中断时路由重构的自愈模型,基于最优搜索方程提出了一种限制下一跳节点搜索区域的自愈的方法,旨在提高移动Ad Hoc网络的抗毁性,在路由损毁时维持数据持续传输的同时减小链路重构所需的开销和时延,以实现网络路由的快速自愈.基于NS-2的仿真结果表明,本文所提出的路由自愈方法对移动Ad Hoc网络的开销有较为明显的改善,有效的避免了网络节点的移动、RF传播条件变化、节点被毁等原因造成网络结构上的损伤,减少频繁路由寻找耗费的能量,从而实现了移动Ad Hoc网络的抗毁性以及路由的可用性.

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根据舰船通信系统的多天线阵结构,提出一种适合舰船通信的新的非合作直扩信号检测方法,与传统多信号检测方法不同,新方法在预处理部分引入了核独立分量分析技术,克服了多个信号频段重叠、频谱交叉时信号难以分离的难题,提高了后续部分直扩信号的检测与识别准确率,通过仿真分析,验证了该检测方法的有效性.如对决策参数做适当调整,该检测方法同样适用于其他通信信号的检测.

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根据对盲元特性的分析,提出将三维噪声模型中的固定图形噪声与随机时空噪声作为盲元检测的数据源,在像素等级上构建形成特征向量.建立特征向量的独立二元正态分布统计模型,将盲元看作是游离于正态分布等概率密度椭圆之外的异常点.以特征空间中的统计距离与特征空间角作为异常点检测的统计判据,并分类死元、过热像元与闪烁像元.将该算法应用于实际制冷型红外焦平面的盲元检测,实验结果证明了该算法的有效性.

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利用人造飞行目标相邻波段光谱辐射强度连续性特点,提出了一种多光谱辐射强度和梯度相组合的目标识别快速算法.该算法首先对多光谱图像进行高通滤波实现背景抑制,而后以残余图像符合高斯统计分布为假设前提,建立了强度阈值与光谱梯度阈值的概率密度函数,最后利用3σ准则确定强度阈值以达到噪声中目标和诱饵的检测,确定光谱梯度阈值对二者进行识别,这种依据数据统计特性进行的双阈值确定方法增强了算法的自适应性能.利用此算法进行了强噪声下的目标识别仿真试验,表明了算法的有效性.

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为了了解加工方法和参数对加工表面特性PSD表征结果的影响规律,采用功率谱密度方法(PSD)对超精密磨削加工表面进行了表征与分析.应用Dimension 3100原子力显微镜对超精密加工表面进行测量,得到三维微观形貌和数据,以空间波长为横坐标,功率谱密度为纵坐标输出PSD图像,简单直观地分析了加工表面空间波长分布及不同波长在表面所占的比重,对比分析了加工方法和参数对PSD表征结果特征的影响.实验结果表明,超精密加工表面PSD图像的主导频率、波长分布特点以及各波长的PSD值大小等参数不仅可以同时体现横向尺寸及高度尺寸特性,而且能够得到表面误差的空间频率分布和方向特性信息.

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提出了一种基于多目视觉红外光电探测和圆锥曲面拟合的喷管轴线、摆角等参数估计方法.假定前端装有红外LED发光板和红外滤光片的4台高速相机实现了同步数据采集,且已完成标定.以红外反光标记球贴着喷管表面移动的大量三维坐标采样为基础,采用圆锥曲面拟合的方法求取喷管轴线的向量表示以及喷管圆锥曲面的虚拟顶点.通过喷管摆动的大量瞬时转轴拟合得到最小二乘意义上的摆动轴.将喷管轴线和摆动轴的公垂线与喷管轴线的交点作为摆心.喷管在摆动前后任意两时刻间的摆角可以用喷管上标记点的前后坐标到摆动轴的垂线向量的内积求得.摆角变化量除以时间间隔可得摆动角速度.摆动角速度的变化量除以时间间隔可得摆动角加速度.使用双轴摇摆-直线升降运动校准装置模拟喷管运动,摆心位移、摆角、摆动角速度和角加速度的测量误差分别为0.17mm、0.03°、0.12(°)/s、0.4(°)/s2.实验结果证明了算法的可行性.

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研究了利用拉格朗日键合图建立梁横向振动数学模型的基本方法.由于拉格朗日键合图方法中能量转换矩阵对广义坐标的要求,将梁离散为刚杆-质点-弹簧系统,定义挠度为广义坐标,然后分析了多种边界条件下梁横向振动的数学模型.最后以两端简支梁为例作了仿真计算,其仿真结果与该模型的理论解以及ANSYS的计算结果进行了对比,验证了梁的离散模型的有效性,并说明了拉格朗日键合图对梁横向振动进行模态分析相对于别的方法是简便可行的.

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研究了铁磁构件在应力和地磁场共同作用下的磁记忆检测机理,从磁记忆的原理出发,根据铁磁材料所具有的自发磁化和磁畴的特点以及磁的产生机制,提出一种新的磁记忆检测技术的机理模型.以此模型为基础,得出试件表面所测得的磁场是缺陷处产生的漏磁场、试件本身感应磁场以及环境磁场矢量叠加的结果,并以矩形槽为例用matlab对磁场进行了仿真,很好的解释了磁记忆检测过程中的现象.

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为保证卫星成功发射,应用整星隔振方法改善卫星在升空过程中其所处恶劣的动力学环境,降低卫星由于运载火箭激励而引起振动的幅值.通过隔振器传递率特性实验,可以证明添加隔振器后卫星顶端的响应幅值比未隔振前大幅降低.添加隔振器后的随机实验表明,在随机激励下,隔振器的隔振效果可以满足发射要求.此外,通过对隔振器阻尼可靠性问题的讨论,证明在隔振器少量阻尼元件失效条件下,隔振器性能变化不大,可以满足卫星发射对隔振器的冗余性能要求.