多尺度方法

摘要： 对陶瓷基复合材料(CMCs)涡轮叶片服役安全寿命预测方法展开研究,为充分考虑CMCs细观结构的非均质性和力学性能的各向异性,发展一种多尺度力学分析方法。首先,从纤维/基体的组分尺度出发,通过细观力学方法获取纤维束尺度的力学特性;然后,采用细观有限元方法,通过对代表体元的分析获取材料编织结构尺度的力学性能;最后,通过宏观有限元分析,获取CMCs涡轮叶片结构尺度的力学响应。根据宏观应力-应变场分析叶片的危险区域,提取应力状态作为代表体元边界条件,分析细观应力-应变场。在此基础上引入基于细观力学的疲劳失效判据,进行叶片寿命预测。相关方法和结果可以为CMCs在涡轮发动机高温部件中的安全服役提供参考。

摘要： 纳米系统在许多应用中发挥着重要作用.山于纳米体系的复杂性,准确表征其结构和性质很具挑战性.一种重要的表征手段是基于第一性原理电子结构计算的理论模拟.近年来低标度和高精度的电子结构算法得到了极大的发展,特别是,适用于周期性体系的杂化密度泛函计算效率得到了显著的提高.利用电子结构信息,可以发展模拟算法直接获得可与实验对比的数据.例如,扫描隧道显微谱现在可以使用先进的算法高效地模拟.当感兴趣的系统与环境存在强耦合时,例如在近藤效应中,求解级联运动方程被证明是一个非常有效的计算表征方法;此外,激发态动力学的第一性原理模拟近年来进展迅速,其中非绝热分子动力学方法发挥了重要作用.对于涉及化学反应的纳米系统,例如石墨烯生长体系,往往需要发展多尺度模拟方法来表征其原子细节.本文综述了纳米系统计算表征算法的一些最新进展,先进的算法和软件对于我们更好地了解纳米世界至关重要.

摘要： 以各类织物作为增强体的纺织复合材料具有复杂的细微观结构,且表现出明显的多尺度结构特征,通常基于连续介质力学的理论方法很难对这类复合材料的强度及其损伤等行为进行准确的定量描述,而以有限元为代表的数值模拟方法被广泛地应用于预测工艺参数、预制体结构与力学性能之间的定量关系,为纺织复合材料的优化设计及应用提供了理论指导。对纺织复合材料的力学性能数值模拟方法在近些年取得的研究进展进行了简要综述。首先重点介绍了纺织复合材料最新的几何模型建模技术;其次对纺织复合材料刚度、强度和损伤演化数值预测方法进行了回顾;然后讨论了现有的多尺度分析方法的优缺点和适用范围;此外,还简单介绍了机器学习在纺织复合材料力学性能预测中的应用;最后对纺织复合材料力学性能数值模拟研究存在的问题和发展方向进行了展望。

摘要： 工业有毒有害气体泄漏检测存在传感器灵敏度不高、检测时间长的问题.为解决该问题,提出一种基于气体吸附应力的浓度分析方法.考虑纳米梁表面气体扩散产生的表面应力敏感效应,通过分析纳米梁非线性振动性质的变化,得到泄漏气体相关信息.以Euler-Bornoulli梁为非线性振动模型,建立考虑气体扩散表面应力的纳米梁非线性振动方程,利用多尺度方法研究气体扩散表面应力影响下的纳米梁非线性振动.通过分析幅频响应曲线,研究了扩散气体浓度、偏摩尔体积、扩散时间、阻尼、直流激励电压和交流激励电压等参数与纳米梁振动之间的关系,分析了改变参数来减弱系统非线性的方法.研究结果表明:不同的扩散气体、浓度、扩散时间会对纳米梁振动产生不同的影响,检测纳米梁的振动可以进行扩散气体信息的检测;通过改变系统参数可以降低系统的非线性振动,增强系统的稳定性.该研究工作从振动角度为检测气体浓度以及扩散速度提供一种物理检测方法和检测理论.

摘要： 针对目前沉管隧道多质点-弹簧抗震简化分析模型的不足,如无法合理模拟沉管接头的细部构造及力学特征,提出了一种同时表征沉管隧道宏观整体响应和细观接头构造的多尺度分析方法,其中宏观多质点-弹簧-梁耦合模型用于描述沉管隧道结构与地层的动力相互作用以及宏观整体地震响应特征,细观精细化模型用于捕捉沉管接头的张合量、剪力键受力等动态演化规律.以广州某沉管隧道为应用实例,建立了相应的地震响应多尺度分析模型,综合考虑地震动输入方向、运营期环境温度变化等工况组合,研究了沉管隧道管节受力、接头变形、剪力键受力等地震响应特性以及关键因素的影响规律.结果表明,地震动输入方向随着与隧道轴向夹角的增加,结构剪力及弯矩明显增大,而轴力及接头变形随之减小,90°输入时峰值轴力的降幅超过了85％,而接头最大张合量仅为0°输入时的17％;环境温度变化对沉管隧道轴向受力及接头变形影响显著,降温导致接头最大张开量增加了约30％,并使隧道出现了接近峰值轴力60％的拉力.

摘要： 针对多聚焦图像融合问题,借鉴多尺度融合方法对各个尺度的互补信息进行针对性融合.首先,运用L0梯度最小化的平滑方法将源图像分解为背景层和细节层,然后在背景层的融合中运用分数阶边缘检测掩模保持边缘信息,在细节层中引入分数阶梯度能量算子进行权值分配.实验结果表明,与整数阶梯度能量清晰度算子相比,本文所提出的分数阶梯度能量算子符合人眼视觉感知且更加敏锐.上述融合方法有效避免了融合图像中的伪影和块状效应,更加充分地保留了源图像信息.

摘要： 为了克服复阻尼耗能减震结构运动方程在时域求解时不能保证计算结果稳定收敛的缺陷,研究了此类结构的新型等效系统.首先,依据耗能减震结构的振动响应特性可通过其自振特性确定的性质,重构复阻尼耗能减震结构的基本分析方程,然后根据结构阻尼损耗因子为小量的特性,利用多尺度方法获得了单自由度复阻尼耗能减震结构的等效频率和等效阻尼比.经过对比分析表明,对于工程中常见的单自由度复阻尼耗能减震结构,即结构阻尼损耗因子小于0.4的情况下,该等效系统的误差可控制在2％以内,精度明显优于经典模态应变能法.算例表明该等效系统在地震激励作用下的动力响应计算结果稳定收敛.

摘要： 在自顶向下制造纳米结构的过程中,热膨胀失配或边界支撑件发生底切刻蚀而引起的压缩松弛会产生应力和应变,可导致纳机电系统静电驱动梁的初始曲率.因此,实际上很难构建无曲率的纳米结构.本文综合考虑尺度效应、卡西米尔力和静电力的边缘效应等因素,应用Euler Bernoulli梁理论,建立了静电驱动纳米浅拱固支梁式谐振器的分布质量模型;应用Galerkin方法研究了不同初始曲率幅值对系统静态分岔与谐振频率的影响;进而以静态解为基础,引入五次非线性刚度的一阶离散动态模型,并应用多尺度方法研究了不同初始曲率幅值和五次非线性刚度对于系统主共振频响特性的影响;提出了非线性软硬特性转变的判据.结果表明:与直梁相比,拱梁的静态吸合电压增大,临界位移增大,随着初始曲率幅值的增加,导致系统出现突跳和吸合不稳定性;与直梁相比,初始曲率改变了系统频率,降低了响应幅值,出现了复杂的非线性特性.因此,初始曲率缺陷不可忽略,反而可以加以利用来扩展工作范围,提高系统性能.分析结果与已有报道结果相符.

摘要： 考虑到肿瘤细胞会发生扩散和免疫细胞识别肿瘤细胞存在滞后现象这两个因素,基于KADDAR和ALAOUI的模型,建立了一个带有时滞的肿瘤免疫扩散模型.研究结果表明:当免疫细胞识别肿瘤细胞时间较短时,免疫系统清除肿瘤细胞的能力较强,这时系统存在很少的肿瘤细胞,治疗肿瘤相对容易.反之,免疫系统衰竭,肿瘤细胞疯狂增长,变成了不受机体控制的恶性肿瘤,治疗变得困难.通过分析免疫细胞识别肿瘤细胞时间的阈值,可判断肿瘤的最佳治疗时间,减少患者因肿瘤导致的死亡率.

摘要： 各国的发展计划通常不包含传统聚落,但它们仍是建筑与环境相融合的生动而具体的例子,也是传递无价的物质文化遗产和非物质文化遗产的示例。在这些珍贵的案例中,运用生态村落策略可为中国传统村落未来的保护与发展提供可能的解决方案。生态村落是指一个社区的人们意图创建一个根据可持续发展策略,基于自给自足、有限生态影响的聚落。其特点与传统村落的需求完美契合。生态村落的一些关键定义以及对国内外一些重要研究案例,为中国传统村落的未来发展和可持续振兴提供可能的共同点和策略。此外,多尺度方法和物联网的思想,可以作为实现传统村落效率的可能策略,以尊重聚落的地方特色和性质。

摘要： 建立了一种多尺度方法模拟两个固体接触间的接触热阻(TCR).通过使用最常见的高斯表面,以及使用弹塑性变形的赫兹方程,能够计算出接触点的位置和数量,以及实际接触面积.在接触点处,使用的电子与声子的LB方法,其他宏观区域则使用FD方法.两种方法间有一个耦合区域进行边界信息的传递.多尺度模型计算结果与实验数据和Yovanovich的模型进行了相比,结果表明多尺度模型与实验数据有较好的一致性.当压力较低时,具有相同的表面粗糙度,材料的导热性能将发挥主导作用,导热系数越大,接触热阻越小.但是当压力增加时,压力和材料的显微硬度都会有很大的影响接触热阻,热导率的效果将降低.

摘要： 针对复杂环境中结构损伤演化过程的复杂性和影响因素的不确定性,本文采用具有局部细化特征的小波多尺度方法,利用其伸缩平移运算功能对结构表面疲劳裂纹由小到大扩展过程进行多尺度细化分析,将疲劳裂纹扩展随机微分方程转化为由尺度因子所控制的代数方程组,结合MATLAB语言编程对该方程组求解,得到了含不同裂纹结构的疲劳扩展寿命.

摘要： 流动与传递过程中的多尺度问题可以分为多尺度过程和多尺度系统.汽车尾气等污染物在城市地区通过社区尺度——街道尺度——某楼层室内尺度——呼吸区尺度进入人体,对人体产生危害,属于典型的多尺度系统问题.本文采用“分层求解,逐级细化”的多尺度系统求解原则,对上述问题分区建模,各层模型适当进行简化,从上一层粗网格提取收敛信息(速度、浓度、湍流等参数),采用线性插值得到下一层计算的边界条件.采用FLUENT14.0求解连续性方程、动量方程、标准k-ε湍流模型及组分输运方程.全尺度模型计算结果用来分析多尺度系统方法逐层产生的误差.结果表明,多尺度系统方法可以经济有效的研究污染物在城市地区跨尺度流动与传递的规律,构建下一层边界条件的插值方式影响该方法的精度.

摘要： 长期以来,由测井数据估计孔隙度、渗透率、饱和度等储层参数的传统回归经验公式方法在实际工作中得到了较广泛应用,但具有精度不高、所需样本数较多、各区块所得到的经验公式局限性较大、难以有效推广等缺点.支持向量机(SVM)模型作为一种非线性的模式识别工具,在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势,同时具有较强的鲁棒性、容错性、全局最优性,在模式识别、参数回归估计方面均有强大的学习预测能力,近年在储层岩性识别方面获得了广泛应用。琼东南盆地位于海南岛和西沙群岛之间，其西与莺歌海盆地为邻，东北以神狐隆起与珠江口盆地珠三凹陷相接，是一个座落于前新生界基底之上的总体呈NE方向延仲的新生代陆缘拉张型含油气盆地。本文使用最近点插值的方法，把测井曲线对应到岩心刻度上。通过最近点插值得到的孔隙度和测井曲线的对应关系。利用所得插值数据(共165个样本)，进行多次回归建模与孔隙度预测，每次选取不同样本的测井曲线和孔隙度来建立LSSVM回归模型，并利用其它样本的测井曲线对相应孔隙度参数进行预测，所得预测结果平均误差低于0.001数量级。其中选取后145个样本建模，预测前20个样本孔隙度。

摘要： 本文通过介绍波形反演多尺度的四种方法，即时窗法、复频率法、层剥离法、多重网格法，尽可能降低反演结果对初始模型的依赖、避免陷入局部极值。

摘要： 本文提出了一种基于粗粒模型和有限元的多尺度方法,这种方法可以有效的模拟非晶态高分子聚合物材料的力学行为。在粗粒模型尺度上,采用无定形胞元法,生成高分子聚合物无序状的微观结构。在通过分析主胞元的基础上,获得主胞元节点与内部粗粒之间的位移映像关系,并应用这种映像关系处理处于有限元和粗粒两个尺度区域之间的过渡区。在拉伸,剪切等简单加载情况下,这种多尺度方法可以精确传递不同尺度之间的变形及物理信息。然后我们运用这种多尺度方法研究了高分子材料的断裂问题,并与分子模拟结果进行了对比,结果吻合良好。本文提出的多尺度方法提供了一种研究高分子聚合物材料力学行为的有力工具。

摘要： 本文研究超临界条件下简支边界输液管道的非线性振动。当管内流速超过临界值时，零平衡位形变得不稳定，分岔成两个曲的平衡位形。对于围绕着曲的平衡位形的振动，扰动方程可以通过对控制方程进行坐标变换，得到非线性积分偏微分方程。其方程为带有小扰动的标准的陀螺连续系统。可以用迦辽金方法截断陀螺连续系统。在超临界条件下，合适的质量比可能使系统存在内共振。多尺度方法被用于获得系统的前两阶共振模态的幅值关系。解析方法和数值方法获得的稳态响应验证了弱非线性情况的解析解。

摘要： 研究因黏弹性Rayleigh梁的轴向运动速度带有周期小扰动,而发生参数共振时由于非线性而产生的稳态响应及其稳定性问题.考虑轴向运动速度在平均速度附近做简谐周期性脉动.通过取物质导数的Kelvin本构关系描述Rayleigh梁的黏弹性.运用多尺度近似解析方法,计算两端简支边界下黏弹性Rayleigh梁的非线性参数振动稳态幅频响应,并运用微分求积方法直接离散非线性Rayleigh梁模型,数值仿真参数振动的稳态幅频响应,以验证近似解析方法分析.通过数值算例,分析了轴向速度扰动的幅值、非线性项系数及黏弹性系数对稳态响应曲线的影响.数值研究表明,当扰动频率处于未扰系统的某阶固有频率的两倍时,运动梁在零平衡位置失去稳定性,并产生稳定的非零平衡点;随着扰动速度幅值的增大,零平衡位置失稳区域增大,而且非线性系数的增大使得参数共振稳态响应的振幅减小.

摘要： 研究因黏弹性Rayleigh梁的轴向运动速度带有周期小扰动,而发生参数共振时由于非线性而产生的稳态响应及其稳定性问题.考虑轴向运动速度在平均速度附近做简谐周期性脉动.通过取物质导数的Kelvin本构关系描述Rayleigh梁的黏弹性.运用多尺度近似解析方法,计算两端简支边界下黏弹性Rayleigh梁的非线性参数振动稳态幅频响应,并运用微分求积方法直接离散非线性Rayleigh梁模型,数值仿真参数振动的稳态幅频响应,以验证近似解析方法分析.通过数值算例,分析了轴向速度扰动的幅值、非线性项系数及黏弹性系数对稳态响应曲线的影响.数值研究表明,当扰动频率处于未扰系统的某阶固有频率的两倍时,运动梁在零平衡位置失去稳定性,并产生稳定的非零平衡点;随着扰动速度幅值的增大,零平衡位置失稳区域增大,而且非线性系数的增大使得参数共振稳态响应的振幅减小.

摘要： 研究因黏弹性Rayleigh梁的轴向运动速度带有周期小扰动,而发生参数共振时由于非线性而产生的稳态响应及其稳定性问题.考虑轴向运动速度在平均速度附近做简谐周期性脉动.通过取物质导数的Kelvin本构关系描述Rayleigh梁的黏弹性.运用多尺度近似解析方法,计算两端简支边界下黏弹性Rayleigh梁的非线性参数振动稳态幅频响应,并运用微分求积方法直接离散非线性Rayleigh梁模型,数值仿真参数振动的稳态幅频响应,以验证近似解析方法分析.通过数值算例,分析了轴向速度扰动的幅值、非线性项系数及黏弹性系数对稳态响应曲线的影响.数值研究表明,当扰动频率处于未扰系统的某阶固有频率的两倍时,运动梁在零平衡位置失去稳定性,并产生稳定的非零平衡点;随着扰动速度幅值的增大,零平衡位置失稳区域增大,而且非线性系数的增大使得参数共振稳态响应的振幅减小.

摘要： 本发明公开了非尺度混叠及边缘保留的图像多尺度分解方法及调色方法，在图像中，通过定义新型局部均值包络像素点，采取三次插值算法，获取自适应局部均值曲面，从而迭代操作获得多尺度图像分解，可以实现同时具有边缘保留和非尺度混叠双特性的图像多尺度分解，以得到含有不同尺度信息的高精度的精准的图像解析，对解析的各分量采用设定的线性或非线性算子操作，进一步可以实现灰度图像和彩色图像的多尺度调色处理。本发明的效果和益处是，提供了一种有效的同时具有边缘保留和非尺度混叠双特性的图像多尺度分解算法，可以同时实现无振铃现象和非尺度混合的图像分解以及在此基础上的多尺度调色应用。

摘要： 本发明提供一种多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，其中的多尺度微流控芯片的制作方法，包括：第一金属模芯制作步骤，采用MEMS加工技术制作形成具有第一预设形状的第一金属模芯，所述第一金属模芯的结构尺寸为亚微米到微米量级；第二模具制作步骤，采用传统机加工技术制作形成具有第二预设形状的第二模具，所述第二模具的结构尺寸为毫米至厘米量级；嵌套注塑成型步骤，将所述第一金属模芯与所述第二模具相对间隔布置形成嵌套，以使两者之间形成待制作微流控芯片的填充成型空间，向所述填充成型空间内填充注塑材料，所述注塑材料冷却开模后得到所述多尺度微流控芯片。本发明的制作方法制作的一体化高精度多尺度微流控芯片更加可靠且结构更加紧凑、体积更小。

摘要： 本发明属于信号处理领域，针对二维信号时间尺度(TS)与尺度估计(SE)快速实现难题，提出一种基于尺度变换的二维信号TS与SE实现方法。尺度变换(ST)作为一种特殊的梅林变换(MT)，是链接时间与尺度的纽带，ST固有尺度不变特性，即原始信号与尺度信号ST包络相同、相位不同。该发明将ST拓展至二维，利用ST尺度不变特性，结合快速尺度变换(FST)、快速逆尺度变换(IFST)，给出二维信号TS、SE快速实现方案。

摘要： 本发明公开了非尺度混叠及边缘保留的图像多尺度分解方法及调色方法，在图像中，通过定义新型局部均值包络像素点，采取三次插值算法，获取自适应局部均值曲面，从而迭代操作获得多尺度图像分解，可以实现同时具有边缘保留和非尺度混叠双特性的图像多尺度分解，以得到含有不同尺度信息的高精度的精准的图像解析，对解析的各分量采用设定的线性或非线性算子操作，进一步可以实现灰度图像和彩色图像的多尺度调色处理。本发明的效果和益处是，提供了一种有效的同时具有边缘保留和非尺度混叠双特性的图像多尺度分解算法，可以同时实现无振铃现象和非尺度混合的图像分解以及在此基础上的多尺度调色应用。

摘要： 本发明公开了一种拟合多尺度数据集的多尺度神经网络方法，包括步骤：针对数据集中的训练集，确定数据样本标签数据的尺度效应系数c；确定神经网络网络结构和多尺度代价函数J；将训练集的输入数据输入神经网络，通过前向计算过程，确定多尺度代价函数值；根据所述多尺度代价函数值，确定神经网络输出层和隐藏层的误差分量；根据误差分量确定神经网络的权重更新梯度，更新权重参数；迭代训练神经网络，直至神经网络的代价函数J小于预设数值χ或达到预定迭代训练次数。采用本发明，通过构造适用于多尺度数据的代价函数，从而确保神经网络能够精准学习数据的多尺度特征，本发明方法简单、实用，便于推广，具有很大的应用价值。

摘要： 本发明提供一种基于中尺度和小尺度耦合的区域风场模拟方法和系统，其中方法包括采用中尺度数值模式模拟中尺度风场，得到符合真实大气环境的平均风剖面；采用边界层尺度数值模式将符合真实大气环境的平均风剖面作为模拟边界层尺度风场的初始条件和边界条件，得到大气边界层尺度的湍流脉动；采用结构尺度流固耦合数值模式将符合真实大气环境的平均风剖面和大气边界层尺度的湍流脉动作为模拟结构自身及周边尺度风场的初始条件和边界条件，得到建筑结构所处风环境、所受风荷载和响应风效应。本发明采用上述方案，在多尺度风场模拟中实现不同尺度风场连续模拟，提高了模拟不同尺度风场的效率和准确度。

摘要： 本发明属于土木工程领域，具体地，涉及一种基于纳微尺度压痕实验的岩石蠕变特性多尺度分析方法，主要步骤如下：(1)、综合分析纳米压痕蠕变实验、微米压痕蠕变实验、三轴压缩蠕变实验结果；(2)、分别建立三种实验的数值模拟网格模型，分别反演获得纳米、微米、岩心尺度下的三维蠕变参数；(3)、提出尺度升级模型实现力学参数从微观向宏观升级，并与三轴压缩蠕变实验计算结果对比分析；(4)、采用数字图像处理技术，构建各尺度下数值模拟网格模型，进行各尺度下的数值模拟，进行蠕变参数的尺度升级计算验证。综合考虑微、纳米压痕实验和宏观蠕变试验，拓宽岩石蠕变特性的研究范围。

摘要： 一种在处理单目图像的视频流的自监督深度和自我运动预测神经网络的模型中提高尺度一致性和/或尺度感知的方法，其中与图像同步的互补GPS坐标用于计算GPS尺度损失，以对单目自监督的自我运动和深度估计执行尺度一致性和/或尺度感知。随着训练的进行，分配给GPS尺度损失的相对权重呈指数增长。使用在真实的和合成的目标图像之间基于外观的光度损失以及使用关于深度预测的平滑度损失训练深度和自我运动预测神经网络。

摘要： 本发明提供一种具备尺度等变性的图像缩放尺度模式感知方法，包括：采用标准尺度样本的数据集进行训练，获取训练好的卷积神经网络；对测试集中的每个随机尺度样本进行放大和缩小，形成多种尺度样本构成的多层图像金字塔；使用所述训练好的卷积神经网络构建与所述多层图像金字塔的层数相匹配的孪生卷积神经网络集，将所述多种尺度样本送入所述孪生卷积神经网络集进行并行推理，获取多通道的分类分数矩阵；根据所述分类分数矩阵进行分类和尺度估计。本发明的方法具有良好的尺度等变性，且在目标分类的同时能够进行对未知尺度的估计，可应用于医学图像、遥感图像等的尺度等变模式识别任务，具备更广泛的适用性。

摘要： 本发明公开了一种解决卫星基线解算尺度和全站仪测距尺度不一致的方法，该方法适用于精密施工测量利用卫星基线解算平面坐标的相关作业，可确保用于坐标解算的卫星基线尺度和全站仪测距尺度的一致，即在一定误差范围内，满足精密施工测量技术要求，进而提高平面坐标解算精度。