摘要：为解决传统的高速列车动力学性能多目标优化方法缺乏考虑设计指标之间的相互作用且主观性强、可解释性差、效率低等问题,提出一种基于博弈论的高速列车转向架动力学设计指标分解协调方法。首先,基于灵敏度分析结果建立7个动力学性能设计指标与13个转向架设计参数之间的分解映射,分析了动力学设计指标分解中的冲突关系并提取了冲突要素;然后,将互相冲突的动力学设计指标的分解协调转化为一个博弈过程,确定博弈中的决策结构,构建了博弈主体的效用函数并建立冲突性能的主从博弈协调模型;其次,设计一种基于遗传算法和二次规划联合的Nash均衡求解算法,以Nash均衡作为设计指标分解结果;最后,以高速列车稳定性和曲线通过性能的博弈协调为例验证了博弈协调模型与求解方法的可行性和有效性。研究结果表明:该方法不依赖于人工设置即可快速得到与高速列车实际设计参数相近的结果,并且在该结果下临界速度、脱轨系数、轮重减载率等指标均满足要求。引入博弈论进行动力学性能多目标优化不仅可获得直线稳定性和曲线通过安全性相对均衡的动力学性能,还减少了设计迭代次数,提高了设计效率,且所求取的是数学意义上的Nash均衡,极大地降低了主观性。研究成果可为高速列车悬挂系统设计和动力学性能协调优化提供参考。

摘要：在核能主动热利用领域,需要高温热管具有较大的长度并保证均温性,然而现有对高温热管的研究集中在热管性能的理论预测和较短的高温热管预研方面。本文首先制备了67倍长径比高温热管,理论分析了其冷态启动特性,并对其冷态启动和稳态传热性能进行了实验研究,提出了可以发挥其优良传热性能的加热方式;进一步制备了200倍长径比高温热管,定性验证了其良好的传热性能,定量实验研究了其冷态启动过程,并发现了超长高温热管喉部区域的热量传递规律。

摘要：为研究高拱坝地震动力响应规律,以四川泸定M_(S)6.8级地震中,距震中21 km、坝高210 m的大岗山拱坝实测地震波形为基础,采用时域及频谱分析方法,分析其地震反应特性和规律。结果表明,在泸定地震主震激励下,拱坝顺河向峰值加速度(PGA)为586.63 cm/s^(2)(6#坝段坝顶),基岩顺河向PGA为229.18 cm/s^(2),加速度分布总体表现为顺河向大于横河向及垂直向,坝体大于两岸抗力体。大坝动力响应以顺河向最为显著,随高程增加,动力放大效应逐渐增强,最大放大系数达到4.2(6#坝段坝顶)。频谱分析结果表明,本次地震顺河向主频率在1.73 Hz左右,大坝1081 m以上高程顺河向主频在1.52~1.75 Hz,与大坝模态频率接近,这是大坝有强烈震感的原因之一。结合近年典型地震大坝动力响应分析,震级大、震中距离远的地震更易激发出大坝低频动态特征。相关成果可为震后大坝安全评估、高拱坝抗震设计及研究提供参考。

摘要：横缝作为高拱坝强度的薄弱部位,在地震作用下的工作性态至关重要。泸定M_(S)6.8级(面波震级)地震中,大岗山拱坝坝顶顺河向峰值加速度PGA达到586.63 cm/s^(2),坝址烈度达Ⅷ度,是唯一经历近场强震考验及设置阻尼器抗震措施的200m级高拱坝。依据震后大坝横缝及阻尼器宏观现象和监测原观数据,对横缝及阻尼器工作性态进行了分析,结果表明地震过程中大坝横缝存在开合过程,震后部分横缝存在残余张开,开度增量在-0.05~0.43mm之间,总体表现为下游侧略大于上游侧,左岸大于右岸,初步分析主要由于横缝高频开合导致灌浆材料部分剥离测缝计无法复位,拱坝仍处于弹性工作状态;拱坝坝顶3组阻尼器在地震前后两端位移增量在0.32~1.06 mm之间,表现为拉伸,其中靠近拱冠梁的16#横缝位移增量最大。结合测缝计监测成果初步分析,阻尼器在强震作用下对降低局部区域横缝开度有一定作用,在主震后的历次余震中阻尼器未见明显动作痕迹。相关成果可为震后大坝安全评估、高拱坝抗震设计及研究提供参考。

摘要：准确、快速获取隧道围岩级别对工程设计、施工及运营意义重大。结合多个四川高速公路隧道项目,共采集7000余张隧道掌子面图像,并利用数据增广方法将数据集扩充至20000余张。按节理裂隙特征、风化卸荷情况、地下水发育情况3种像特征对数据集进行分类标注,并按8:2的比例划分为训练集与验证集。结合深度学习方法,实现掌子面围岩分级特征参数提取识别。搭建了VGG系列、ResNet系列、DenseNet系列、GoogleNet、InceptionV3等卷积神经网络分类模型,并引入准确率、查准率、召回率及F1值等多种评价指标对比分析多种卷积神经网络分类模型的围岩特征(掌子面图像的节理裂隙特征、风化卸荷特征以及地下水发育特征)识别效果。研究结果显示基于DenseNet模型分类识别效果最好,分类准确率分别为:围岩节理裂隙特征87.5%,风化程度特征90%,地下水发育程度特征91.5%,且各特征的F1值均在0.789以上,最高为0.944,平均值为0.852。此外,对DenseNet系列分类模型进行可靠性验证,基于CAM以及Grad-CAM对模型进行分类决策可视化研究分析,分类决策热力图结果显示分类结果与标签特征的强度、位置及范围强相关,为掌子面围岩智能分级提供一定的可解释性,同时也证明了分类模型的预测效果理想。研究成果为利用深度学习进行围岩特征提取提供了新思路。

摘要：联邦学习分布式的训练结构易受到投毒攻击的威胁,现有方法主要针对中央服务器设计安全聚合算法以防御投毒攻击,但要求中央服务器可信且中毒参与方数量需低于正常参与方。为了解决上述问题,提出了一种基于联邦学习参与方的投毒攻击防御方法,将防御策略的执行转移到联邦学习的参与方。首先,每个参与方独立构造差异损失函数,通过计算全局模型与本地模型的输出并进行误差分析,得到差异损失权重与差异损失量;其次,依据本地训练的损失函数与差异损失函数进行自适应训练;最终,依据本地模型与全局模型的性能分析进行模型选取,防止中毒严重的全局模型干扰正常参与方。在MNIST与FashionMNIST等数据集上的实验表明,基于该算法的联邦学习训练准确率优于DnC等投毒攻击防御方法,在中毒参与方比例超过一半时,正常参与方仍能够实现对投毒攻击的防御。

摘要：为在大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中更灵活利用空间资源以提升频谱效率,提出了一种基于多连接结构的低复杂度混合预编码方案。该方案允许每个射频链路连接的天线存在交集。进一步,通过直接提取空口信道的共轭相位设计模拟预编码矩阵,并提出串行最大化动态子阵列增益算法,以调节射频链路与发射天线的连接关系,从而获得更高的空间分集增益;再对等效信道实施迫零数字预编码。仿真结果表明,所提方案能以更低硬件成本取得超过传统全连接结构方案的频谱效率,以相当的复杂度较传统部分连接结构方案提升频谱效率20%~390%,且对相位量化误差不敏感。

摘要：为了增强质子交换膜燃料电池(PEMFCs)内部燃料分布的均匀性与水管理能力,本文研究了一种新型的基于仿生结构的蜂窝仿生流场。首先,根据蜂窝结构特征,搭建出三维多相流非等温几何模型并确立PEMFC的数学模型;其次,采用计算流体动力学Fluent软件对模型进行无关性与有效性验证,并对蜂窝仿生流场和常规平行流场的电池性能和燃料分布进行了模拟分析;最后,对比极化性能、气体流速分布、燃料与液态水组分浓度和电流密度分布,验证了蜂窝仿生流场设计的有效性。研究结果表明:采用蜂窝仿生流场的电池峰值功率密度比常规平行流场高15.6%,其内部水管理能力和燃料分布均匀性均强于平行流场;左端进气的蜂窝仿生流场比采用上端进气的蜂窝仿生流场在气体通路内具有更均匀的气体压力,可有效避免流道内产生局部涡流,其峰值功率密度可以达到0.3933 W/cm2。

摘要：针对快速行进树算法(FMT*)由于随机采样导致的冗余探索问题以及不适用于动态环境的问题,提出一种融合人工势场法的动态快速行进树路径规划算法(APF-Dynamic FMT*),该算法设计了一种基于人工势场法的采样点引导函数,该函数根据环境信息动态的调整采样点生成范围,减少冗余探索。同时,该算法设计了一种路径树动态调整机制,当现有路径受到环境改变的影响时,能在未受影响的剩余路径树的基础上重新规划出新的优秀路径,适用于解决动态环境下的路径规划问题。仿真实验结果表明,APF-Dynamic FMT*算法在消耗相同计算资源的同时,显著提高了路径规划的成功率与路径质量,且当现有路径受动态环境影响后,能够高效地重新规划出可通行的优秀路径。

摘要：被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。