Journal of Southeast University (English Edition)

考虑随机场与区间场的刚柔耦合多体系统动力学分析

2026年09月06 00:00

针对刚柔耦合多体系统中包含随机场和区间场的混合不确定性问题,本文提出了一种非侵入式动态响应预测方法。通过使用Karhunen-Loève展开及截断技术,将随机场与区间场的高维离散表示嵌入基于绝对节点坐标法的多体系统动力学建模中,实现了对空间相关不确定性参数的有效描述。在此基础上,为应对高维不确定变量和长时域分析带来的挑战,结合局域均值分解与高维模型表征方法,构建了系统动态响应的非侵入式代理模型。该方法在提高预测精度的同时,显著降低了计算成本,提高了响应统计量与边界特征的求解效率。通过一维与二维随机场-区间场作用下的典型多体系统数值算例,验证了所提方法在处理空间相关不确定性、预测系统响应范围等方面的有效性与适用性。

白云岩粗骨料孔隙结构对混凝土抗冻性的作用机制研究

2026年09月06 00:00

冻融损伤是寒区混凝土耐久性的主要威胁。本研究突破传统上对砂浆基体与界面过渡区的关注,重点探究白云岩粗骨料的孔隙结构对混凝土抗冻性能的作用机制。通过综合应用压汞、纳米划痕、X-CT等多尺度试验方法,结合400次快速冻融循环试验,对3种具有不同孔隙特征骨料(孔隙率1.34%的泥微晶白云岩骨料、孔隙率9.75%的微晶白云岩骨料和孔隙率1.48%的不等晶白云岩骨料)进行了研究。结果表明,骨料孔隙结构通过对界面过渡区性能退化与内部裂纹扩展的耦合作用,显著调控混凝土的冻融劣化进程。经历冻融循环后,与采用1.48%致密低孔隙率骨料相比,采用9.75%高孔隙率、以毛细孔为主的骨料制备的混凝土表现出明显的性能衰退,其峰值应力和弹性模量分别下降了22.0%和32.9%,界面过渡区断裂韧性降低了42.2%,并伴随相互连通裂纹网络的加速发展。而采用1.48%致密低孔隙率骨料制备的混凝土表现出更优的抗冻性,峰值应力仅损失18.6%。进一步建立了一个考虑损伤的非线性本构模型,能够再现冻融损伤混凝土的应力-应变响应。本研究旨在为缺乏优质骨料地区的抗冻混凝土设计提供理论依据,并指出在骨料选用标准中需综合考量孔隙率与孔隙结构特征参数。

基于SCN与贝叶斯优化LSTM的结构健康监测异常振动数据半监督诊断方法

2026年09月06 00:00

结构健康监测(SHM)系统通常在恶劣环境条件中运行,不可避免地会出现离群值、偏差和非线性漂移等数据异常。因此,本文提出了基于长短期记忆网络(LSTM)的异常数据半监督诊断方法。该方法利用改进的基于密度的空间聚类方法(DBSCAN),自动为加速度数据分配标签,解决了传统监督学习中标注成本高的问题。在此基础上,采用散射卷积网络(SCN)对原始加速度信号进行多尺度分解,利用前3阶小波散射系数作为训练数据,大幅降低了冗余信息(数据压缩率达97.01%),提升了LSTM的计算效率与分类精度。最后,通过苏州科技馆(SSTM)的振动监测数据验证了该方法的有效性。结果表明,当改进的DBSCAN算法的最小包含点数M和扫描半径ε分别设置为5和0.1时,可有效实现振动数据的高精度标注。此外,利用贝叶斯优化对LSTM模型的超参数进行调优后,漏检率降低至0%,误检率降低至1.4%,诊断准确率提升至96%。该方法在保证诊断精度的同时显著提升了计算效率,为结构健康监测数据异常诊断提供了有效参考。

基于深度学习代理模型和改进CMAES方法的非对称框架损伤识别

胡琴, 管运豪, 张璧玮 — 2026年09月06 00:00

将基于深度学习的代理模型与改进协方差矩阵自适应进化策略(CMAES)算法相结合,本文提出一种用于损伤识别的时域变分贝叶斯框架。所构建的代理模型由并行卷积神经网络与编码器-解码器长短期记忆网络组成,并引入残差连接、自注意力机制以及综合损失函数。该模型能够实现对结构动力响应的高精度预测,均方误差为0.000 12,R²达到0.998 00。此外,提出一种由深度学习代理模型梯度信息引导的改进CMAES算法,以加速局部收敛。基于非对称框架结构的实验验证表明,该方法能够同时识别损伤位置与损伤程度,并对结果不确定性进行量化。同时,该方法显著提升了计算效率,为结构健康监测提供了可行的技术基础。

预测土饱和导水率的优化TabPFN-梯度提升多模型集成策略

2026年09月06 00:00

土的饱和导水率是岩土工程和水文学中的关键水力参数,传统试验测定方法耗时费力,难以满足工程实践中快速应用的需求。本文基于易于测得的土壤基本性质构建预测模型,以颗粒组成质量分数和容重作为输入特征,对饱和导水率进行预测。提出了一种优化的表格先验数据拟合网络(TabPFN)模型,该模型融合了专家机制和两阶段优化策略,并将其性能与传统梯度提升模型和随机森林模型进行了比较。构建了多模型分层加权集成策略,以综合各类模型的优势。结果表明,专家机制和两阶段优化策略显著提升了TabPFN的性能。优化后的TabPFN模型最高预测精度R²为0.956 8,RMSE为0.001 1 cm/s;与优化前模型相比,R²提高了16.78%,且优于所有梯度提升模型和随机森林模型。分层加权集成策略能够有效整合各子模型在不同土壤质地条件下的预测优势,取得了最高的预测精度(R²为0.961 7,RMSE为0.001 0 cm/s),并有效降低了预测误差和异方差性。本文提出的优化集成模型为工程实践中快速估算饱和导水率提供了一种新的智能化方法。

焊后热处理对G20Mn5铸钢焊接接头残余应力影响的数值模拟

2026年09月06 00:00

焊后热处理(PWHT)可以有效地减轻钢结构焊接接头中的残余应力(RS),然而现有研究通常关注焊后热处理的最终结果,缺少对热循环过程中应力演变的详细机制分析,特别是对于几何形状复杂的铸钢接头。针对这一问题,本研究以G20Mn5-Q355铸钢接头环向对接焊缝为研究对象,利用数值模拟方法,分析了焊后热处理过程中残余应力的演化规律。焊接过程包括5道电弧焊,焊后热处理参数按照相关规范确定。结果表明:焊后热处理可将轴向和环向残余应力峰值降低90%以上;应力松弛主要发生在加热阶段,占总减小量的近75%,由材料软化和蠕变效应驱动。对工艺参数的分析表明,残余应力的消减程度主要受焊后热处理温度的影响,而消减速率受加热速率的影响。以上结论明确了焊后热处理对残余应力的消减机制,并建议优先考虑升高热处理温度来提高效率,为相关工艺优化提供了参考。

基于深度学习的隧道衬砌裂缝智能检测分析系统

2026年09月06 00:00

针对隧道衬砌裂缝检测效率低、微裂缝识别困难等问题,构建了一套闭环隧道衬砌裂缝自动检测系统。采集国内5省份21条隧道衬砌数据,利用优化标注方法,建立了隧道裂缝专用数据集T_crack。对语义分割网络进行改进,提出多通道并行混合注意力机制(MPMA),以提高微裂纹的识别精度。开发了裂缝检测应用,以实现裂缝识别、量化、定位及全景图像生成功能。试验结果表明,改进网络在T_crack数据集上的平均Dice系数为84.06%,平均准确率为82.94%,平均交并比为75.68%。相比传统标注方法,优化标注方法使标注效率平均提升90.23%。系统检测平均绝对误差为0.076 mm,低于工程检测精度要求,将其应用于隧道长期运维中,可以显著提升检测工作效率。

控制棒对上游方柱涡激振动控制效果的研究

2026年09月06 00:00

采用数值模拟方法,探究了控制棒放置于方柱尾流中脉动速度最大的位置附近对其水动力和涡激振动(VIV)的抑制效果。系统研究了5种不同的控制棒尺寸和3种不同的间隙比。Re数固定为100。综合采用时域与频域分析、流场特性分析和本征正交分解法,揭示了控制棒作用下方柱流动特性的内在物理机理。结果表明,布置控制棒能显著改变方柱VIV响应,控制效果与尺寸和间距有关。选择最佳的控制棒参数,振幅、脉动升力、平均阻力的最大降幅可达83.10%、78.13%、28.90%。施加控制棒后,尾流中旋涡拉长并向下游发展,并且方柱表面的涡与控制棒表面产生的反向涡相互融合,使流场对系统输入的能量与旋涡脱强度降低,这是导致方柱振幅减小的主要原因。同时,控制后方柱尾流的压力分布更加均匀。此外,控制棒尺寸越大,对方柱振幅、平均阻力、脉动升力的峰值点抑制效果越好。本征正交分解结果表明,前2阶模态的流场特性具有主导作用,且二者的共轭关系不受控制棒影响。

临海富水软土地层复合式支护基坑开挖性能及环境响应

2026年09月06 00:00

临海富水软土地层某深基坑面临变形大、渗漏严重和施工工期紧等风险和挑战。基于复杂的地质、水文条件,综合考虑安全性和经济性,提出了桩锚联合放坡开挖的复合支护模式;然后,通过数值模拟预测该方案下施工引起的围护结构变形和环境响应,初步验证所提方案的可行性;最后,建立实时监测系统,对施工过程中的围护桩水平和竖向位移、锚索轴力、地表沉降、坑外地下水位进行监测,明确了其时间演化和空间分布特征,验证了所用方案的有效性。结果表明:基坑围护结构变形及环境响应主要发生在基坑降水开挖阶段;锚索呈受拉状态,且拉力与围护桩侧移相关性较强,上层拉力大于下层拉力;采用桩锚联合放坡开挖方案后,围护桩最大侧移为28.0 mm,地表最大沉降为26.36 mm,坑外水位最大变化量为699 mm,均在安全控制值范围内。

扣件失效形式对地铁轮轨系统频响特性的影响研究

2026年09月06 00:00

从频响特征角度,探讨了不同扣件损伤形式对地铁轮轨系统动态响应的影响。基于实际线路参数,建立了考虑扣件弹簧-阻尼单元的三维轮对-轨道耦合有限元模型;模拟了6种典型损伤工况,涵盖从局部单一扣件损伤到连续和并行多组扣件失效。垂向激励下频响分析表明,6种损伤工况均保留了系统在797和906 Hz的固有特征频率,分别对应于轮对纵垂向耦合弯曲振动和外轨横向弯曲振动。局部扣件损伤工况和并行多组扣件失效工况中出现了新的特征频率,表明其可能引发新的系统缺陷。相反地,单组或连续同侧扣件完全失效虽未引入新频率,但会放大位移响应,可能加剧既有问题。研究结果阐明了维护策略必须同时考虑扣件损伤形式与现有轮轨缺陷,为区分引发新失效和加剧已有失效的损伤形式提供了系统级振动视角,为地铁轨道定向维修提供了理论依据。

含闪蒸罐的R1233zd(E)蒸汽注入制冷系统性能分析

2026年09月06 00:00

将R1233zd(E)与闪蒸罐蒸汽注入技术相结合可以提升制冷性能并弥补其容积制冷量偏低的不足。针对采用R1233zd(E)的闪蒸罐蒸汽注入制冷系统,建立了基于质量与能量守恒的热力学数学模型。当蒸发温度为-30~5 ℃,冷凝温度为20~40 ℃,一级压缩比为1.1~6.5时,系统计算并分析了性能系数(COP)、制冷量及压缩机功耗等参数的变化规律,同时构建了基于运行温度的最佳一级压缩比拟合方程。结果表明,系统COP随蒸发温度升高而增大,当冷凝温度为40 ℃,蒸发温度由-30 ℃升至5 ℃时,COP从约1.86提升至约4.53。COP随冷凝温度升高而降低,当蒸发温度为-20 ℃,冷凝温度由20 ℃升至40 ℃时,COP从约3.58降至约2.29。系统存在最佳中间压力以获得最大COP,推导出的最佳一级压缩比关联式与模型计算值的偏差主要集中在±3%以内,可为系统运行参数设定和智能控制提供理论指导。

数字游戏二手交易的货币化:平台战略定价分析

卞贝, 王海燕 — 2026年09月06 00:00

数字游戏平台在二手交易权限和动态定价方面具有更大灵活性。本文构建了一种包含异质偏好和二阶段购买行为的动态定价模型,对比了禁止与允许二手交易下的平台最优策略与市场均衡。结果表明,在禁止二手交易模式下,延迟消费效用的增加促使平台从市场渗透转向利润最大化。允许二手交易时,平台可能通过高价引导用户转售,或以适中定价策略提供二手库存。平台应依据用户初始使用和二手交易潜力动态调整模式。效用较低时,允许二手交易来提高市场覆盖;初始效用较高但二手潜力较低时,禁止二手交易可保护利润;整体购买意愿较强时,2种模式均能带来回报。低初始使用价值的游戏更易获得早期参与和更高的利润;高热度游戏则呈现更明显的用户分化。

弱有界型Hopf代数

付若磊, 王栓宏 — 2026年09月06 00:00

本文引入了弱有界型Hopf代数的概念,该对象同时推广了弱Hopf代数与有界型Hopf代数的经典框架。此推广旨在将代数结构与拓扑有界型结构统一起来,以更自然地处理出现在局部凸空间与群胚代数中的Hopf型结构。本文首先给出了弱有界型Hopf代数的定义与基本性质,证明了若干与一般弱Hopf代数类似的重要结果,如反对极的唯一性及其对乘法、余乘法的反同态性。最后,研究了有限李群胚上的弱有界型Hopf代数结构,构造了若干基本例子,并计算了它们的余乘、对极与余单位。结果表明,弱有界条件可由有限李群胚的复合律自然导出。该理论框架为Hopf型代数的研究提供了新的视角,也为有界型与解析情形下的对称性与对偶性研究开辟了新途径。