摘要：橡胶坝常用于低水头、大跨度的闸坝工程,如防洪、储水、发电、供水、挡潮及城市园林美化等工程,不仅起到闸门、滚水坝和活动坝等作用,而且具有瀑布景观效果.本文建立了橡胶坝有限差分计算模型,系统分析了充水压力、上游水位及坝袋几何尺寸等参数对橡胶坝断面形状的影响.开展了室内模型试验,验证了计算模型的准确性.讨论了上游挡水水位与坝袋高度、断面面积、宽度、接地宽度和顶部位置等参数间的关系.研究发现,坝高H/L和横断面面积A/L^(2)随上游水位Hr/L的增大呈非线性减小趋势,而坝宽B/L、接触宽度b/L和坝顶距锚固点水平距离D/L随上游水位H_(r)/L的增大而非线性增大.基于Chapman-Richard曲线模型对本文得到的橡胶坝几何形状尺寸进行拟合,提出了简化的橡胶坝设计计算公式,可为实际工程设计评估提供参考.

摘要：基于离散菲涅耳变换的正交线性调频信号复用技术(OCDM)具有一定的抗多径能力,近年来成为极具潜力的水声多载波通信方法.然而,由于水声信道严重的多径扩展和多普勒扩展,降低了OCDM水声通信系统可靠性,限制了OCDM应用于水声通信系统的可行性.为了增强OCDM水声通信系统的抗多径和抗多普勒能力,可以通过改变载波的时频特性以提高OCDM适应信道环境能力,而改变载波的时频特性可以通过信号分析领域的字典设计来实现.通过把OCDM系统中的菲涅耳变换矩阵等效为信号分析领域中的字典矩阵,将字典设计引入到多载波调制矩阵设计,以改变载波的时频特性,提出了基于字典设计的正交线性调频信号复用(Dic-OCDM)水声通信系统.利用字典设计中的线性变换方法,通过合理设计字典原子,对间隔更大的线性调频原子重新排列,并保持矩阵维度不变,既能保留OCDM系统中线性调频信号抗多径能力,又能在增大Dic-OCDM系统子载波间隔的同时保证调制符号长度不变,进而能够有效抵抗水声信道多径扩展和多普勒扩展.仿真实验验证了Dic-OCDM系统抗多径扩展和多普勒扩展能力,尤其在循环前缀不足和多普勒扩展严重情况下,Dic-OCDM系统误码率性能均优于正交频分复用(OFDM)系统和OCDM系统,同时在欠载条件下,Dic-OCDM性能进一步提高.湖试实验测试了3个系统的误码率性能,进一步验证了Dic-OCDM系统的有效性.

摘要：近年来卷积神经网络在生物医学图像处理中得到了广泛应用,例如从磁共振图像中准确分割脑肿瘤是临床诊断和治疗脑部肿瘤疾病的关键环节.3D U-Net因其分割效果优异受到追捧,但其跳跃连接补充的特征图为编码器特征提取后的输出特征图,并未进一步考虑到此过程中的原始细节信息丢失问题.针对这一问题,本文提出前置跳跃连接,并在此基础上设计了一种前置跳跃连接倒残差U形网络(FS Inv-Res U-Net).首先,将前置跳跃连接用于改进DMF Net、HDC Net和3D UNet 3个典型网络以验证其有效性和泛化性;其次,采用前置跳跃连接和倒残差结构改进3D U-Net,进而提出FS Inv-Res UNet,最后在BraTS公开验证集上对所提网络进行验证.BraTS2018的验证结果在增强型肿瘤、全肿瘤和肿瘤核心的Dice值分别是80.23%、90.30%和85.45%,豪斯多夫距离分别是2.35、4.77和5.50 mm;BraTS2019的验证结果在增强型肿瘤、全肿瘤和肿瘤核心的Dice值分别是78.38%、89.78%和83.01%,豪斯多夫距离分别是4、5.57和6.37 mm.结果表明,FS Inv-Res UNet取得了不输于先进网络的评价指标,能够实现脑肿瘤精确分割.

摘要：为研究直齿锥齿轮传动的动态特性,建立考虑多状态啮合特性的直齿锥齿轮传动系统弯-扭-轴动力学模型。根据锥齿轮啮合原理,用微元法计算系统载荷分配率和时变啮合刚度。以某汽车差速器中直齿锥齿轮参数为例,采用变步长四阶Lunge-Kutta法求解系统非线性动力学方程。定义三种不同Poincaré截面,结合正压力时间历程图、相图、Poincaré映射图、分岔图及最大Lyapunov指数,研究啮合频率与综合传递误差对系统动力学特性的影响。研究结果可为直齿锥齿轮传动系统参数设计及动态特性控制提供理论依据。

摘要：检修通风对于保障长距离输水管道检修安全至关重要.目前基于计算流体力学(computational fluid dynamoics,CFD)模型及高保真度代理模型的通风效果研究方法存在计算效率低、建模成本高的不足.通过融合高/低保真度分析模型的数据,多保真度代理模型能够兼顾预测精度与建模成本,然而其通过最小化预测误差获取模型超参数,忽略了结构复杂性对模型泛化性能的影响.针对上述问题,本文建立长距离输水管道检修通风改进协同径向基函数多保真度代理模型.该模型利用结构风险最小化准则(structural risk minimization,SRM)能够同时考虑经验风险和置信范围最小化的优势,采用结构风险L2范数描述协同径向基函数(cooperative radial basis function,CoRBF)的结构复杂性,推导其与模型超参数之间的微分关系对径向基函数形状因子进行优化,进而建立SRM改进的协同径向基函数(SRM-CoRBF)多保真度代理模型,并采用测试函数验证了改进模型的优越性.案例分析表明,SRMCoRBF多保真度代理模型能够实现长距离输水管道检修通风效果的高精度预测.本文所提模型一方面与径向基函数(radial basis function,RBF)单保真度代理模型相比,在检修通风风量供需比、换气次数以及通风成本方面的预测精度分别提高15.02%、9.29%、6.03%;另一方面,与传统CoRBF多保真度代理模型相比,SRM-CoRBF在保证模型预测精度的同时能够有效提高泛化性能.本文所提模型为长距离输水管道检修通风效果分析提供了一种新思路.

摘要：水下滑翔机在流体中变速运动会带动周围流体一起做变速运动,这一部分流体的质量称为水下滑翔机的附加质量.附加质量对水下滑翔机的动力学行为具有重要影响.本文提出了一种水下滑翔机附加质量求解方法,即利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对水下滑翔机在静止的无黏流体中低速、小振幅周期运动进行数值模拟,进而求得附加质量.使用商用CFD软件STAR-CCM+计算了海燕-L水下滑翔机的附加质量,与基于势流理论的H-S面元法计算结果相差5%以内;与水下滑翔机模型水池试验结果相比,除垂直于水下滑翔机机翼方向的附加质量λ_(22)以外,其他附加质量的相对误差在6%以内,优于常规的平面运动机构试验的CFD数值模拟等其他求解方法.该方法只需要建模一次,在同一个流体域中模拟水下滑翔机的4种运动方式,监控其所受水动力和力矩,即可得到水下滑翔机的附加质量,极大提高了附加质量求解效率.同时,该方法能适用于任意尺寸、形状的水下滑翔机,对不同型号水下滑翔机水动力外形设计、动力学建模都具有较大的参考价值.

摘要：哮喘是严重影响人类健康的一种慢性支气管疾病,其中嗜酸性粒细胞分泌的Galectin-10蛋白经历相变成为晶体被认为是哮喘的重要诱因.前期以Galectin-10蛋白为靶标设计多肽抑制剂WHYAENWY,然而自由能分析表明该抑制剂WHYAENWY与Galectin-10蛋白结合过程中,其E5、Y8氨基酸残基因为和Galectin-10蛋白的D49、E43带有相同电荷,导致静电斥力从而对结合不利.因此,本文针对WHYAENWY中E5、Y8进行序列重设计以优化其结合性能,使用带有相反电荷的氨基酸残基替换E5,同时删去Y8,筛选得到新抑制剂WHYAHNW.利用分子力学-泊松-玻耳兹曼方程表面积(molecular mechanics-Poisson-Boltzmann surface area,MM-PBSA)计算、分子对接、分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟、抑制效果验证等方法对新抑制剂进行表征.结果表明,氨基酸替换后H5对结合自由能的贡献为(-9.33±0.38)kJ/mol,对结合起到有利作用.WHYAHNW与Galectin-10蛋白的分子对接打分EVINA=-35.6 kJ/mol,表明二者具有较强相互作用.在分子动力学模拟过程中,WHYAHNW与Galectin-10蛋白的首次结合时间为(0.9±0.1)ns,结合过程迅速.二者结合的最小距离为(0.18±0.01)nm,质心距离为(1.84±0.01)nm,结合紧密,结合构象稳定.模拟过程的Coulomb势能为(-211.66±86.55)kJ/mol,Lennard-Jones势能为(-185.25±33.26)kJ/mol,均低于理性设计前WHYAENWY的相应势能,表明WHYAHNW与Galectin-10蛋白结合稳定且结合性能优于WHYAENWY.在抑制效果验证中,WHYAHNW与Galectin-10蛋白的平均结合时间和势能也都优于WHYAENWY,确证其结合性能有所改进,可促进后续哮喘药物的设计与开发.

摘要：消费者在商品购买过程中会出现违背理性选择行为的现象。相同质量的商品在不同参照产品场景下可能给消费者带来不同的感知,即购买决策过程中无法保证无关方案独立性。消费者对商品的选择受到可选集合内其他商品影响的现象称作场景依赖偏好。为研究消费者场景依赖偏好对产品线设计与定价的影响,将参考效应、折中效应和相似效应3种场景效应与概率选择模型结合,建立了考虑场景依赖偏好的产品线设计与定价优化模型。之后通过平板电脑产品线的设计案例验证了方法的有效性,并进一步分析了3种场景效应对最优产品线设计、定价、利润和市场份额的影响。求解结果提供了若干具有意义的管理启示,特别是可考虑在产品线内布置“迷惑产品”等。

摘要：碱渣是氨碱法制碱过程中产生的工业废渣,作为地基回填土应用于工程建设可以有效解决占地和环境污染问题.关于碱渣土的基本物理、力学性质和静力学特性已开展了一些研究工作,但与天然沉积土相比,碱渣土通常具有更高的含水率与更大的孔隙比,在外部荷载扰动下的触变性是其应用于工程实践中需要解决的关键问题.以天津港原状碱渣土为研究对象,开展振动-静置试验和无侧限抗压强度试验,研究了不同振动时间、振动频率及静置时间下碱渣土的触变性,结果表明:振动时间、振动频率对于碱渣土强度影响显著,静置过程中土体强度随时间增长恢复速度逐渐减缓,且无法恢复至扰动前的强度.引入触变强度比率A量化振动-静置过程对土体强度的影响,提出考虑振动时间、振动频率及静置时间的碱渣土触变强度模型.在此基础上,进一步开展振动-静置循环试验,研究了不同振动-静置循环次数与静置时间下碱渣土触变强度的演化规律,发现随着振动-静置循环次数的增加,土体累积的结构性损伤逐渐增多,强度恢复程度将持续减小.通过对试验数据的统计分析,建立了振动-静置循环条件下的碱渣土触变强度演化模型,并用试验实测值验证了演化模型的正确性.

摘要：为研究钢筋截面面积和H型钢抗剪键对试件抗剪性能的影响,设计制作了3片剪跨比为0.87的足尺寸装配式低矮剪力墙试件.主要研究了在竖向轴压力保持不变的状态下,3片剪力墙试件通过单调推覆荷载作用的破坏过程和最终破坏形态、各阶段荷载特征值、荷载-位移曲线,对比分析了新、旧混凝土结合面处普通凿毛、增加钢筋截面面积、增设H型钢抗剪键3种不同的构造处理方式对试件抗剪性能的影响.得出主要结论如下:3片试件的破坏过程及最终破坏形态较为接近,均是剪力墙试件右侧暗柱根部钢筋受拉屈服甚至拉断,左侧暗柱根部混凝土压溃脱落,结合面处开展的水平裂缝为主裂缝;3片剪力墙试件在复合齿槽处的U型钢筋搭接连接均能有效地传递应力,且增加结合面处钢筋截面面积以及增设H型钢抗剪键均能有效地提高试件的抗剪承载力,试件YZW-1、YZW-2、YZW-3的峰值承载力分别为773.4 kN、950.3 kN、925.3 kN,增加钢筋截面面积的试件YZW-2极限承载力提高了22.9%,增设H型钢的试件YZW-3极限承载力提高了19.7%.通过对比3片试件的荷载-位移曲线可以看出,试件YZW-2相较于试件YZW-1,刚度提高很多,抗侧移能力较强,且在实际施工过程中便于操作;而增设了H型钢的试件YZW-3,与试件YZW-1相比,刚度大致相同,后期表现为具有更强的极限变形能力.