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湘潭大学学报(自然科学版)
湘潭大学学报(自然科学版)

黄云清

季刊

2096-644X

JXTU@xtu.edu.cn

0732-8292143

411105

湖南省湘潭市湘潭大学期刊社

湘潭大学学报(自然科学版)/Journal Journal of Xiangtan University(Natural Science Edition)CSCD北大核心CSTPCD
正式出版
收录年代

    基于CNN-LSTM混合神经网络的高速铁路地震响应预测

    张学兵谢啸楠王礼吴晗...
    1-13页
    查看更多>>摘要:为了更好地挖掘高速铁路在地震时的响应信息,提高光纤光栅监测的效率及预测精度,该文针对地震响应数据的时序性及非线性的特点,提出卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的混合神经网络模型预测方法.通过在高速铁路简支梁桥上布设准分布式光纤光栅采集地震时轨道板、钢轨、底座板、箱梁的响应数据,在每根光纤上布置7个光栅,利用两边光栅的响应数据预测中间点的光栅响应,将采集位置、历史数据及地震波形等信息作为特征图输入.利用CNN提取特征,再将提前提取出来的特征数据以时序方式作为LSTM网络的输入数据,最后LSTM网络进行地震应变响应预测.实验结果表明,LSTM网络在3层时效果最好,CNN-LSTM方法具有较高的预测精度,根均平方误差(RRMSE)、平均绝对误差(RMAE)、决定系数(R2)分别达到了 0.375 3、0.296 8、0.937 1.

    准分布式光纤光栅振动台试验地震响应卷积神经网络-长短期记忆网络混合模型

    纳米SiO2界面剂对新旧混凝土界面抗渗性能和微观结构影响研究

    周韬剑杨才千李科锋曾领雄...
    14-23,69页
    查看更多>>摘要:采用试验的方法探究了纳米SiO2界面剂对新旧混凝土界面劈裂黏结强度和抗渗性能的影响,其使用形式包括喷洒稀释溶液及作为增强相的砂浆界面剂两种方式,并与整体现浇试件及传统界面凿毛组的抗渗性能进行对比分析.同时,借助扫描电子显微镜(SEM)对不同纳米界面剂的黏结面微观结构进行了探究.最后,从界面强度、抗渗性能和微观机理3方面分析了纳米SiO2界面剂对新旧混凝土界面黏结性能的影响.结果表明:两种纳米SiO2界面剂均能不同程度地提高界面黏结强度及其抗渗性能,其中纳米SiO2砂浆界面剂效果明显优于纳米SiO2溶液组,且两者均存在最优掺量,分别为3.75%和2.5%;随着界面粗糙度的增加,黏结试件渗水高度和相对渗透系数逐渐降低;界面相对渗透系数与劈裂强度呈负相关,且相比于劈裂强度,相对渗透系数对界面缺陷更敏感.微观分析结果表明:纳米SiO2的掺入改变了界面过渡区(ITZ)水化产物数量和C-S-H凝胶形貌,有效抑制了界面孔隙网络贯通,使ITZ微观结构更为致密.

    界面剂界面处理纳米SiO2黏结性能渗透试验

    浸入运动边界-格子Boltzmann方法4种固含率计算方法对比研究

    夏明邓柳泓黄刚海徐远臻...
    24-34页
    查看更多>>摘要:为了达到流固耦合,格子Boltzmann方法(LBM)可采用浸入运动边界法(IMB)实现移动颗粒边界上的无滑移条件.该耦合方式(IMB-LBM)中固含率计算方法对流固耦合计算精度和效率有影响.对常用的固含率4种计算方法,即蒙特卡洛法(MCM)、单元分解法(UDM)、近似多边形法(APM)和闭合边界法(CBM),分别阐述其具体算法,对比了它们的计算精度和计算效率;最后通过圆盘颗粒非连续变形分析方法(DDDA)与IMB-LBM耦合模型下的一个多颗粒沉降流固耦合算例,对比分析了它们在流固耦合计算过程中的耗时.结果表明:1)CBM无误差,MCM和UDM在随机点数取1 000,子单元数取100时误差稳定在1%以下,APM在颗粒直径大于格子长度10倍时,误差小于0.44%;2)MCM和UDM的计算精度及耗时分别与随机点数和子单元数相关,它们的计算耗时大于APM和CBM;3)计算效率上,APM>CBM>UDM>MCM,其中CBM 计算 耗时略微大于APM,APM和UDM计算耗时分别比MCM少2个和1个数量级.该结果可为IMB-LBM耦合模型中固含率计算方法优选提供借鉴.

    格子Boltzmann方法浸入运动边界法固含率计算近似多边形法圆盘颗粒非连续变形分析

    基于信道模型的短波时差测量克拉美罗界分析

    王君明周晨李琛吕明杰...
    35-43页
    查看更多>>摘要:短波时差定位的关键在于高精度时差的提取.电离层的复杂性使得基于互相关的传统时差测量估计算法不能提取短波信号中的时延信息,该文利用国际参考电离层(IRI)模型获取电离层的电子密度信息,以数值型三维射线追踪的方法构建Vogler信道模型,得到短波信号的时延估计,并推导了在多普勒扩展不影响信号相关性时的短波时差测量克拉美罗界(CRLB).仿真结果表明,短波时差测量CRLB与采样时间、电波频率、输入信噪比有关,且冬季的时差测量CRLB低于夏季.

    Vogler信道短波时差测量多普勒扩展克拉美罗界

    移动蜂窝网络定位技术综述

    许伟郭晓娜陈康姚志强...
    44-57页
    查看更多>>摘要:移动蜂窝网络定位可在卫星信号处于遮挡状态和无法快速布设定位基站的情况下进行定位.具有高精度、时延小、抗干扰、不必改变蜂窝通信标准和基础设施建设等优点,该文首先介绍了第三代合作伙伴计划(3GPP)对移动通信定位指标需求的变化,体现在覆盖范围的扩大、定位精度与实时性的提升、功能实体的增加.其次详细阐述了 4G长期演进(LTE)、5G新无线电(NR)主流定位技术的演进过程,及其性能、优缺点.在4G中,讨论了基于信号强度、下行链路估计到达时间/到达时间差(TOA/TDOA)和LTE-MR的定位技术;在5G中,讨论了基于参考信号估计到达时间(TOA),指纹匹配和波达方向(DOA)的定位技术.之后着重探讨了移动通信定位技术中时钟同步、源关联、实时定位、室内外越区切换以及基站位置准确度等关键问题,最后,对6G移动通信定位技术的发展新趋势进行了展望.

    移动通信导航定位网络定位4G5G

    基于质子膜的尿残液膜蒸馏影响因素研究

    张非凡张良长薛玉荣李森...
    58-69页
    查看更多>>摘要:针对尿残液强酸强腐蚀性、物质含量高的特点,开发以质子膜为介质的间接加热气扫式膜蒸馏技术,完成尿残液的水分回收,以进一步提高空间站环控生保系统水资源闭合度.对比研究了 7种质子膜材料的气相和液相两种接触模式下的蒸馏速率,获得质子膜材料的主动吸水、水分传输和尿残液耐受能力等特性.建立了尿残液液相接触模式下的传质传热理论模型,考察了质子膜厚度、尿残液物质浓度、进气流量、进气湿度和进气温度等5个主要变量对蒸馏速率的影响规律,其中进气湿度对蒸馏速率有着相对较大的影响.理论计算所得蒸馏速率与实测值之间的相对标准偏差为5.8%,验证了模型的有效性.研究结果为尿残液水分回收技术的开发和应用提供了理论和实验依据.

    质子膜传热传质环控生保尿处理

    基于CNN集成和非均匀量化的家庭负荷预测

    徐虎刘新润周宣薛雷...
    70-82页
    查看更多>>摘要:负荷的多源不确定性和大小功率分布不均衡是制约家庭负荷短期预测精度的重要因素.为此,该文提出用非均匀量化消解功率偏态分布引起的量化误差大、高功率近似于"异常"样本等问题,融合卷积神经网络(CNN)和集成学习应对负荷多源不确定性导致的负荷规律复杂的问题.首先给出了家庭负荷短期预测框架;然后给出了基于μ律将负荷数据二次量化的方法,使负荷数据近似正态分布,同时将负荷及其相关数据交织成灰度图,便于提取特征数据间隐含的深层非线性关系;接着,面向家庭负荷短期预测,详细设计了 CNN基础学习器、Adaboost协调多个CNN的集成学习算法.对不同温区的实际家庭提前1 h的负荷预测测试表明,该文方法的平分绝对百分比误差(MAPE)、均方程差(MSE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)等指标优于已有的先进预测方法.该方法可为公用部门和家庭用户的调度管理、优化控制提供高精度的短期能耗数据.

    家庭负荷短期预测卷积神经网络集成学习非均匀量化

    剪切速率对水泥胶结钙质砂强度及变形的影响

    谢永晟杨果岳王阳杨少光...
    83-91页
    查看更多>>摘要:为探究剪切速率对水泥胶结钙质砂强度及变形的影响,对钙质砂展开6种剪切速率、4种胶结度双变量的直剪试验.结果表明:水泥胶结钙质砂随着剪切速率的提升,抗剪强度呈先减后增的趋势.随胶结度的增加,抗剪强度呈逐渐上升的趋势,但较低胶结度下的抗剪强度略低于无胶结状态下的抗剪强度.在抗剪强度指标方面,随着剪切速率或胶结度的增加,黏聚力都呈上升趋势,内摩擦角呈下降的趋势.在变形方面,水泥胶结钙质砂在低法向应力更易呈现先剪缩后剪胀的形式;而在较高的法向应力,易呈现剪缩形式,但随着剪切速率的增大,剪缩程度减弱.

    水泥胶结钙质砂直剪试验剪切速率胶结度

    含杂土质黏土填筑材料基本性能试验研究

    杨伟军何欣杨建宇
    92-100,117页
    查看更多>>摘要:为了解决目前堤防工程存在的地基软、筑堤土料不足等问题,就近选取堤防工程附近的含杂土质黏土,添加适当的固化剂和活性剂,经充分混合、搅拌后通过管道泵送,开发出施工效率高、防渗性能好的轻质堤防材料.通过改变水泥、黏土、泡沫掺量等,采用正交试验和极差分析获得改性土各影响因素主次大小关系.利用扫描电子显微镜对不同泡沫、锂渣掺量的改性土内部的气孔结构进行微观分析,观测孔隙率大小和气孔连通性.实验结果表明:各个因素对改性土抗压强度、吸水率影响的顺序由大到小为水泥、泡沫、水灰比、黏土.掺入粉煤灰、锂渣可以提高改性土的抗压强度,该材料改善了含杂土质黏土的基本性能,适用于堤防工程.

    改性土堤防材料正交试验配合比

    基于CART回归树模型的变电站施工安全事故分析与预测

    田浩卢博杨彦东卜剑冲...
    101-108页
    查看更多>>摘要:在当前的变电站施工过程中,主要通过数据包络分析过程预测安全事故,忽略了表征信息中的不确定性,导致预测结果的选取受试者工作特征曲线下面积(AUC)值较低.针对这一问题,本研究应用分类回归树(CART)模型,设计了一种新的变电站施工安全事故分析与预测方法.首先,利用固定型、移动型采集技术相结合的方式,采集变电站施工现场数据,并通过主成分分析算法进行筛选处理.然后,深入分析变电站施工安全事故发生过程,通过基于概率分布的可分性判据,提取施工安全事故前兆特征.最后,利用CART模型构建施工安全事故根节点,再使用支持向量机(SVM)回归算法建立叶节点,形成可用于施工安全事故预测的最优决策树.通过迭代训练多个串联的CART模型实现梯度提升,应用该模型即可得到准确的事故预测结果.实验结果表明:该预测方法灵敏度更高,能够预测出更多的安全事故,并且该预测方法的AUC值高达0.91,具有更高的预测精度.

    分类回归树变电站施工安全事故预测特征分类支持向量机