基于向量式混合质点单元薄壳非线性分析方法的膜材褶皱形变模拟研究（英文）

研究目的:建立一种适用于理想膜结构可进行高精度褶皱形变模拟的稳定可靠的数值分析技术及方法。创新要点:根据薄壳理论,在向量式混合质点单元方法(VFPEM)薄膜计算理论的基础上,引入弯曲内力分析模型并与其进行组合,发展了一种能够描述膜材面外变形的新型非线性薄壳计算理论,同时给出了将其应用于褶皱形变模拟的关键求解技术。研究方法:1.针对薄壳计算模型中的弯曲内力,利用移动基础架构和逆向刚体运动的概念扣除刚体转动,在只含有节点独立转动自由度的单元变形坐标系下根据虚功原理和平衡条件进行计算;2.借助于薄壳非线性屈曲模拟方法,引入合理的初始扰动作为诱发理想平面膜材中形成褶皱的有效机制;3.采用拟动力显式数值积分技术求解质点运动方程,通过追踪质点平衡位置来获得稳态的褶皱构形。重要结论:采用本文模型和方法可以模拟薄膜结构在面内荷载作用下褶皱的分布模式、具体构形信息及应力状态,计算过程不存在收敛性困难,结果准确。     

基于向量式混合质点单元薄壳非线性分析方法的膜材褶皱形变模拟研究

研究目的：建立一种适用于理想膜结构可进行高精度褶皱形变模拟的稳定可靠的数值分析技术及方法。创新要点：根据薄壳理论,在向量式混合质点单元方法（VFPEM）薄膜计算理论的基础上,引入弯曲内力分析模型并与其进行组合,发展了一种能够描述膜材面外变形的新型非线性薄壳计算理论,同时给出了将其应用于褶皱形变模拟的关键求解技术。研究方法：1．针对薄壳计算模型中的弯曲内力,利用移动基础架构和逆向刚体运动的概念扣除刚体转动,在只含有节点独立转动自由度的单元变形坐标系下根据虚功原理和平衡条件进行计算;2．借助于薄壳非线性屈曲模拟方法,引入合理的初始扰动作为诱发理想平面膜材中形成褶皱的有效机制;3．采用拟动力显式数值积分技术求解质点运动方程,通过追踪质点平衡位置来获得稳态的褶皱构形。重要结论：采用本文模型和方法可以模拟薄膜结构在面内荷载作用下褶皱的分布模式、具体构形信息及应力状态,计算过程不存在收敛性困难,结果准确。     

空间分数阶微分方程混合问题的数值方法

考虑空间分数阶微分方程(即在一个标准的扩散-对流方程中,用分数阶导数代替空间二阶导数),给出了该分数阶微分方程的显式和隐式有限差分格式。并证明了显式格式条件稳定和条件收敛,而隐式格式则是无条件稳定和无条件收敛。     

一种大时间步长求解抛物型方程的显—隐式格式的数值试验

并行计算中，在用显-隐式格式求解抛物型方程时，由于受显式格式的控制，网比比较小，导致时间步长也比较小，不能充分显示出隐式格式的优势，本提出一种新的算法，并通过数值试验得出了很好的数值结果，从而使时间步长不再受显式的控制，实现了无条件稳定。     

一种新型多节锂离子电池包管理系统(英文)

为多节锂离子电池包提出了一种新型的基于主从式控制的管理系统.该电池包管理系统适用于任意节锂离子电池包.整个系统由一个主控制器和一组子管理芯片组成.电池包的每节电池对应一个子管理芯片.与现有的电池管理系统不同,所提出的方案具有独特的通信方式,并能简单直接地采集电池状态信息.每个子管理芯片和与其相邻的子芯片通讯,传递电池信息并接受来自主控制器的命令.该方法能够使电池包管理芯片系统在标准的CMOS工艺平台上实现.一块基于CSMC 0.5μm 5V N阱CMOS工艺的测试芯片经过流片并测试,验证了所提出的信号通讯方式和电池包管理芯片系统能完成对多节锂离子电池包的保护与管理.     

一种针对无线传感器网络的移动代理结构(英文)

在传统的用户/服务器网络结构中,本地数据需要传送到目的地去进行计算和处理,而移动代理的出现则使移动计算变为了现实.移动代理的移动性使之比用户/服务器网络结构更适用于传感器网络.本文提出了一种适用于传感器网络的通用移动代理结构.这种结构称为基于移动代理的传感器网络(MAWSN).本结构中的移动代理可以从以下三个方面减少信息冗余度和通信的额外开销以延长网络的生存时间:①通过本地处理功能减少应用层的冗余度;②通过数据汇聚功能减少数据的空间冗余度;③通过多目标数据融合功能减少通信的额外开销.     

一种个性化的可信服务选择方法(英文)

为了充分体现Web服务的可信性特征和用户偏好在服务选择中的作用,提高服务选择过程的可信性,提出一种个性化的可信服务选择方法.定义Web服务可信性为按需定制的多维信任评估指标,用户偏好用各维信任指标的权重值体现.提出一种层次分析法和偏好排序组织法相结合的服务选择方法.层次分析法用于计算基于用户偏好的信任指标权重值,根据信任评估指标构建层级结构,构造成对比较矩阵,求解矩阵最大特征值和特征向量获得信任指标权重.偏好排序组织法用于对候选服务进行排序,根据各维信任指标的内在特征选择合适的偏好函数,计算候选服务的净流值获得服务排序.实验结果表明该方法可以有效地体现用户个性化的信任需求,有效提高服务排序和选择的可信性.     

用于CORDIC算法的一种新的模校正方法(英文)

提出一种新的纠正CORDIC算法中模因子的方法以解决传统方法所带来的电路结构不规则、系统吞吐率降低等弊端.首先根据迭代方程之间的关系,通过推导引入一个新的迭代方程,将模因子的校正过程转化为只需要移位和加法运算即可实现的简单的迭代过程.然后分析了该算法量化误差中的舍入误差所带来的影响,并提出该误差可以通过对迭代方程中的系数进行合适取值来降低.最后对提出的算法通过Matlab建模并利用Verilog HDL语言进行RTL级编程,经过综合后在FPGA上进行了验证.仿真结果表明,与传统方法相比,在相同精度条件下使用所提方法只需要额外的一个时钟周期即可达到模校正的目的,且不需要修改基本的迭代操作.因此电路实现比较规则,同时系统吞吐率变化较小.     

恒定非均匀流河流污染带计算的数值方法

本文用Stone-Brian隐式有限差分方法,结合实例对恒定非均匀流污染带计算,进行数值试验。认为方法切实可行,较之解析解有其显著优点,文中就计算及程序设计提出了应注意的问题.     

一种面向系统化概念设计的集成认知计算方法(英文)

目的:产品概念设计是一种复杂的认知活动过程,在产品生命周期中具有极其重要的作用。目前对产品概念设计的智能化方向主要集中在概念生成与评价等离散阶段,尚缺乏系统性的智能化概念设计方法。本文的目的是在形式化与系统化概念设计过程中,实现设计的计算化与智能化,支持计算机辅助设计的发展与应用。创新点:1.结合工程设计与认知科学,提出多阶段设计认知模型表达产品设计过程;2.采用计算智能算法,实现设计认知模型的智能求解。方法:1.通过分析设计者的设计过程规律,结合认知心理学构建符合设计流程的多阶段设计认知模型(图1);2.通过引入计算智能算法,分别对认知模型中概念联想、概念组合和方案评价进行认知计算,实现设计过程的正向求解(图2);3.通过仿真模拟,运用认知计算方法对液压机产品进行概念设计求解,得到相关的设计方案,并验证所提方法的可行性和有效性(表3)。结论:1.产品概念设计过程可抽象为概念生成、概念组合和方案评价的认知过程;2.认知过程可以引入计算智能方法对其进行分别模拟计算;3.运用认知计算方法对产品进行概念设计,可以显著提高设计效率,同时有助于设计自动化的实现。     

越江公路隧道浅埋段地温长期演化的数值预测(英文)

在考虑并行隧道耦合传热的前提下,预测越江公路隧道江岸浅埋段地温的长期演化,使用有限差分法进行数值模拟,通过现场观测与数值迭代方式确定边界条件与初值.模拟结果表明:最终的计算稳定传热时间为68年,但传热在20年内即基本完成;隧道周围的初始恒温土层最终被转变为年变温土层;隧道外侧5 m及两孔之间出现了一个显著变温区,其最大温升值为7.14℃,最大年度温升的峰谷值为10℃;隧道周围10 m以下土层的温度变化仅由隧道传热所控制;两孔之间土层的最终稳定温度要高于其他位置的最终稳定温度,证实了耦合传热效应的存在.此外,还提出了一组单变量函数的回归模型,用以估计隧道周围不同位置土层的年度温度波动量.该研究将有助于深入探究隧道浅埋段所穿越江滩区域工程地质条件的长期演化趋势.     

一种去除数字全息零级像的新方法(英文)

为了去除数字全息零级像,提出了用离散全息图的微分强度替代全息图本身用于数字重建的新方法.该方法基于数字图像处理技术,通过对离轴数字全息图的空间频谱分析,首先理论上证明数字全息图的强度经过微分后再重建,可有效去除零级像;然后将实验采集到的全息图在程序中先微分再重建.理论分析和数字重建结果都表明,该方法可以有效地去除数字全息零级像在重建图像中心产生的大亮斑,从而显著提高重建图像的质量,使得重建像具有良好的对比度,且不需要其他辅助设备或多次全息记录,实验操作简单,方便快捷.     

一种新型的闭环真空硅微陀螺仪(英文)

提出了一种新型的硅微陀螺仪闭环控制策略.所设计的硅微陀螺仪工作在10 Pa,采用金属壳CAN封装形式,驱动和检测两模态品质因素高达10000以上,且都采用了基于静电力反馈方法实现闭环.驱动模态采用单边驱动单边检测,尽量使线路简化;检测模态采用双重分解和重构闭环回路.测试结果表明:有用信号和正交信号实现很好的相位解耦,互不影响;在满量程4-300(°)/s、标度因素9.6 mV/((°)·S)的情况下,零偏稳定性已达到28(°)/h;非线性度达到400×10-6;仿真带宽大于100 Hz.这较以前设计的仅在空气下工作的硅微陀螺性能提高了近2个数量级.     

一种用于双负载重力货架自动存取系统的排序方法(英文)

重力货架自动存取系统的双提取操作排序问题等价于在一组提取货物中进行两两配对以生成最小执行成本的双提取操作序列,因此双提取操作排序问题被建模为一个匹配问题.提出一个基于匈牙利方法的启发式方法 RSHM来生成具有最小总行驶时间的双提取命令.为了保证生成可行的双提取操作序列,对称标记法被引入RSHM;为了打破对称标记法引起的无限循环,RSHM被设计成一个递归过程.仿真实验对双负载装卸设备的成本效益和RSHM的性能进行了评价和分析.仿真实验结果显示:与单负载设备相比,采用双负载装卸设备可以节省超过40%的提取操作总行驶时间;与贪婪规则相比,RSHM能够减少5%~10%的总行驶时间.     

适用于ADI-FDTD的基于线性插值的吸收边界条件及其改进方法(英文)

基于线性插值的方法提出了一种适用于交替方向隐式时域有限差分法(ADI-FDTD)的吸收边界条件,该边界条件能够在ADI-FDTD方法中改善边界反射性能.首先,对由截断误差和相速估计误差引起的此吸收边界条件的反射进行了分析和推导.通过理论分析,说明了基于相速估计和非均匀网格的对此吸收边界改进方法能够改善边界条件的反射特性.然后进行了矩形波导情况下该吸收边界条件的数值仿真.最后给出了数值仿真结果,并通过对有无相速估计下吸收边界条件反射系数比较、对均匀和非均匀网格处理下吸收边界条件反射系数的比较,以及对在不同时间步长下吸收边界条件反射系数变化的分析,说明了该吸收边界条件及其改进方法对ADI-FDTD方法中的边界反射性能有很好的改善效果.     

一种计算双目定位系统标定的方法及其稳定性分析

本文采用质心法和最长弦距法来计算双目视觉定位系统标定,用Matlab作为编程工具计算得出系统标定所要确定的像平面的点的坐标。并且对这两种方法进行误差分析和稳定性分析表明,当靶平面与像平面所形成的θ角控制在[0,π/24],区间内,其相对误差小于0.017,且该方法在一定的取值范围内具有较好的稳定性。     

一种量化的可持续产品发展方法(英文)

提出了基于量化的可持续产品设计和评估方法.该方法使用产品设计的多标准来满足可持续产品从定性到定量的设计要求.建立的可持续发展产品定量方法集成了质量功能展开的概念与生命周期评估方法.它同时考虑客户需求和可持续发展的要求,并通过公理设计映射和基准测试方法将这些需求变为设计细节.将提出的方法应用在轮椅设计中.其设计基准选用了4种常用的轮椅并将其根据客户需求和可持续要求评级.设计矩阵用来确定轮椅功能要求和设计参数的关系.与最好的基准产品相比,所设计的轮椅可以降低成本13.8%,环境足迹18.55%,质量4.5%,以及组件数量2.2%.     

测量大变位的一种高精度方法(英文)

本文提出一种利用ＣＣＤ位置探测系统测量物体的位移或变形的新方法．目标点固定在被测物体上,成像于ＣＣＤ摄像头,输出电信号．ＡＤ转换器将模拟电信号转换为数字信号,并送至计算机．采用数字图象处理技术进行分析并计算测点的位置变化．在距离被测物体６ｍ时,测量精度可达００１ｍｍ．     

一种新型辐射吊顶采暖系统的实验研究与节能分析(英文)

为研究毛细管-金属板吊顶的采暖特性和节能潜力,构建了毛细管-金属板辐射吊顶采暖系统,实验分析了系统的实际采暖性能和热舒适性,从地源热泵的COP和末端设备的效率探讨了系统的节能潜力.结果表明,该采暖系统具有良好的热稳定性和热舒适性.当系统达到稳定状态时,辐射传热占总传热量的62.7%,并且总传热量可以满足大多数建筑的采暖需求.与地板辐射供暖系统相比,毛细管-金属板辐射吊顶采暖系统具有预热时间短、供水温度低和采暖能力强的优势.当供水温度为28~33℃时,地源热泵的COP显著提高.当基准温度为5℃时,毛细管金属板辐射吊顶的效率是辐射地板的1.6倍.该新型辐射采暖系统显示出较大的节能潜力.     

一种新型纳机电硅谐振器的频率响应特性(英文)

对于静电驱动的亚微米及纳米尺度的谐振器,衍射效应将会使其驱动及振动频率的光学检测变得更加困难,为克服衍射效应的影响,设计、制作了新型纳机电谐振梁——H型梁,使其产生高频振荡.并制作了双端固支谐振器以进行比较.2种谐振梁的最小宽度和厚度分别为180和200nm.对这2种结构的机械振动特性进行了实验研究.谐振器的基波振荡频率在6.8～20MHz之间,远低于理论预估值.通过模拟仿真发现,过腐蚀是导致振动频率低于理论值的重要原因之一.实验还发现:2种谐振器的谐振频率之差随着梁的长度增加而下降;在室温下减小样品腔的压强后,谐振器的品质因数可以大大提高.