基于快速虚拟释放算法和离散元方法的颅内动脉瘤治疗中的血液动力学研究

1

作者 李欣卓 耿介文 +2 位作者 冯勇 张鸿祺 王盛章 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期650-650,共1页

目的旨在验证新型颅内扰流装置(intrasaccular flow disruption device,IFD)装置在治疗颅内动脉瘤中的有效性和可行性,并开发包含IFD装置的快速虚拟释放算法(fast virtual deployment algorithm,FVD)和血液动力学计算的虚拟手术规划平... 目的旨在验证新型颅内扰流装置(intrasaccular flow disruption device,IFD)装置在治疗颅内动脉瘤中的有效性和可行性,并开发包含IFD装置的快速虚拟释放算法(fast virtual deployment algorithm,FVD)和血液动力学计算的虚拟手术规划平台。方法采用自适应的贴壁和曲率控制系统来实现IFD装置快速虚拟释放,同时应用离散元(discrete element method,DEM)方法进行血液动力学计算。该算法在理想模型和6例患者特异性模型中进行了验证。结果和结论在理想模型中,FVD算法相较于台架试验和高精度有限元算法,能够准确地预测IFD装置的短缩行为。而在患者特异性模型中,FVD算法与有限元算法相比,能够准确捕捉IFD装置的占位情况,并与造影图像结果吻合。此外,FVD算法在6例病例中的计算时间均在1 min以内,明显快于有限元算法,显示出明显的优势。基于DEM的血液动力学计算也成功地捕捉到了射流形态和壁面特征,验证了IFD装置的治疗有效性,并与基于贴体网格的有限体积法相比,表现出更短的计算时间。综上所述,FVD算法能够在极短的时间内完成IFD装置的虚拟释放,并基于DEM的流体计算方法也能在短时间内获得流场形态。二者的结合为虚拟手术规划平台的搭建提供了有效手段。研究为IFD装置在颅内动脉瘤治疗中的临床应用奠定了基础,并为进一步的研究提供了新的方向。 展开更多

关键词 颅内动脉瘤 血液动力学 离散元方法 虚拟手术 理想模型 有限元算法 流体计算 治疗有效性

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导电微粒在稍不均匀场中荷电运动的离散元算法开发

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作者 朱胜龙 罗沙 +3 位作者 康健 杨立 刘静 秦少瑞 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期146-154,164,共10页

研究导电微粒的荷电运动特性对治理气体绝缘开关设备中的导电微粒缺陷意义重大,目前采用数值模拟对微粒荷电运动研究的方法较少,且局限于欧拉法模拟。鉴于以上的问题,提出了一种应用离散元计算微粒运动的新策略,通过对比实验和算例的数... 研究导电微粒的荷电运动特性对治理气体绝缘开关设备中的导电微粒缺陷意义重大,目前采用数值模拟对微粒荷电运动研究的方法较少,且局限于欧拉法模拟。鉴于以上的问题,提出了一种应用离散元计算微粒运动的新策略,通过对比实验和算例的数据验证算法的准确性,并成功模拟了多个球形微粒/粉尘和线形微粒的运动,证明了该算法的应用优势与进一步的开发价值和潜力。 展开更多

关键词 导电微粒 运动 离散元 算法开发

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玉米秸秆-牛粪混料离散元仿真参数标定与试验 被引量：1

3

作者 马永财 戚艳 +3 位作者 王汉羊 滕达 陈家祺 刘丹 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期441-450,504,共11页

为了提高玉米秸秆与牛粪混料在离散元压缩成型仿真过程中所需参数的准确性,本文对玉米秸秆-牛粪混料进行参数标定试验,并采用仿真与物理试验相结合的方式对标定参数的准确性进行验证。通过筛选试验得到对混料离散元有显著影响的参数;以... 为了提高玉米秸秆与牛粪混料在离散元压缩成型仿真过程中所需参数的准确性,本文对玉米秸秆-牛粪混料进行参数标定试验,并采用仿真与物理试验相结合的方式对标定参数的准确性进行验证。通过筛选试验得到对混料离散元有显著影响的参数;以堆积角为评价指标,利用Design-Expert软件对3个显著性影响参数进行最陡爬坡试验设计和Box-Behnken试验设计,并应用粒子群优化算法(PSO)进行参数寻优,得到最优参数组合为:玉米秸秆-牛粪滚动摩擦因数0.128、牛粪-牛粪滚动摩擦因数0.320、牛粪-牛粪JKR表面能0.033 J/m^(2);在该参数组合条件下进行仿真试验,结果表明,仿真堆积角与实际堆积角相对误差为1.27%,单轴压缩仿真试验与物理试验的最大压缩位移相对误差为2.97%。研究结果可为玉米秸秆-牛粪混料压缩成型离散元仿真提供依据。 展开更多

关键词 玉米秸秆-牛粪混料 参数标定 离散元 粒子群优化算法

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基于SPH-DEM并行计算的滑坡涌浪模拟

4

作者 唐岳灏 姜清辉 《人民长江》 北大核心 2025年第5期136-142,共7页

为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流-固耦合问题,采用光滑粒子流方法(SPH)模拟水体动力学特性,通过离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形与不连续问题,构建了SPH-DEM流-固耦合算法,并开发了基于分布式MPI的并行计算程... 为解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化形成的复杂流-固耦合问题,采用光滑粒子流方法(SPH)模拟水体动力学特性,通过离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形与不连续问题,构建了SPH-DEM流-固耦合算法,并开发了基于分布式MPI的并行计算程序,实现了SPH-DEM耦合过程的大规模高性能计算。将该程序应用于湖北省江坪河水库白日垭崩塌体滑坡模拟,再现了滑坡发展、涌浪形成、河道传播、冲击大坝的灾害链过程。结果显示:涌浪在坝前最大壅高474.00 m,低于坝高476.00 m,此程序在进程数量128时取得了超过70%的并行加速效率。研究成果能有效分析滑坡涌浪灾害动力学过程,开发的并行程序可为其他国产同类软件提供借鉴。 展开更多

关键词 滑坡涌浪 流-固耦合 离散元(dem) 光滑粒子流(SPH) 白日垭崩塌体 江坪河水库

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基于可变网元的离散路网设计模型与算法

5

作者 邵敏华 孙立军 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1362-1367,共6页

对离散路网设计问题中新增道路带来原有路网单元结构与属性变化的影响进行分析,指出考虑这一影响后,Braess诡异出现的可能性大大增加.进而建立了基于可变网元的离散路网设计模型,采用路网生成算子来表征道路增减带来的路网单元结构的变... 对离散路网设计问题中新增道路带来原有路网单元结构与属性变化的影响进行分析,指出考虑这一影响后,Braess诡异出现的可能性大大增加.进而建立了基于可变网元的离散路网设计模型,采用路网生成算子来表征道路增减带来的路网单元结构的变化,设计了路网生成算子的算法流程.最后给出了求解离散路网设计模型的模拟退火遗传算法,并给出了算法实例. 展开更多

关键词 离散路网设计问题 可变网元 Braess诡异 路网生成算子 模拟退火遗传算法

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月球车与月壤交互作用的离散元-多体动力学耦合建模 被引量：1

6

作者 徐鸿 雷波 刘锦阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期239-249,共11页

目前,对于散体颗粒物质与复杂机械系统的耦合作用研究,面临着跨尺度、计算规模庞大以及非光滑表面的接触检测困难等问题。为了探究月球车与月壤交互作用,首先对颗粒-多体耦合系统动力学建模与接触算法进行研究。分别用离散元方法(discre... 目前,对于散体颗粒物质与复杂机械系统的耦合作用研究,面临着跨尺度、计算规模庞大以及非光滑表面的接触检测困难等问题。为了探究月球车与月壤交互作用,首先对颗粒-多体耦合系统动力学建模与接触算法进行研究。分别用离散元方法(discrete element method, DEM)和多体动力学(multibody dynamics, MBD)笛卡尔方法建立了散体球形颗粒和含约束多体系统的动力学模型,并基于Hertz-Mindlin模型计算颗粒与刚体的接触力,在此基础上给出顺序耦合策略,建立了离散元和多体耦合的动力学模型。针对月球车齿状车轮的非光滑表面与颗粒之间接触检测规模庞大的问题,提出了非光滑形状物体的分区域局部检测方法,降低了局部检测的规模。通过对比圆柱体冲击颗粒的试验和仿真结果,验证了离散元-多体耦合模型的准确性。在耦合动力学建模和接触算法研究的基础上,对具有齿状车轮的月球车在月壤上行驶过程进行动力学仿真,研究不同驱动参数下的系统动力学特性以及不同轮胎形状对行驶运动的影响,研究结果表明,交错形轮齿的月球车相较直齿形轮齿前进距离多14%,前进效率较高,该研究对月球车的设计具有理论指导意义。 展开更多

关键词 离散元方法(dem) 多体动力学(MBD) 月球车 耦合建模 高效接触检测

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基于Voronoi切割算法的碎冰区构造及离散元分析 被引量：9

7

作者 朱红日 季顺迎 刘璐 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期454-463,共10页

离散元方法广泛应用于海冰,特别是碎冰区的动力过程及其对海洋结构作用过程的数值模拟。为构造碎冰区中的冰块几何特性,基于二维Voronoi图方法对计算域进行随机切割以生成碎冰区中冰块的几何形态,并采用球体单元对每个碎冰块单元进行填... 离散元方法广泛应用于海冰,特别是碎冰区的动力过程及其对海洋结构作用过程的数值模拟。为构造碎冰区中的冰块几何特性,基于二维Voronoi图方法对计算域进行随机切割以生成碎冰区中冰块的几何形态,并采用球体单元对每个碎冰块单元进行填充,从而确定碎冰区的初始分布场。在采用Voronoi图进行碎冰区构造时,可对冰块尺寸、几何形态和密集度等海冰参数进行设定。为确定冰块的不同几何规则度,综合采用排斥法和扰动法以定量地控制碎冰块几何形态从完全随机分布到规则分布的连续变换。为分析不同几何规则度下碎冰块的几何特性概率分布规律,对计算域内冰块的面积和边数等参数进行统计分析,从而可更合理地参数化控制初始冰场中碎冰块的几何特性。在此基础上,本文基于粘接-破碎的球体离散元方法对不同冰况下锥体结构的冰荷载进行了数值计算,讨论分析了碎冰区的海冰密集度、冰块面积和几何规则度对冰载荷的影响。 展开更多

关键词 碎冰区 Voronoi切割算法 离散元方法 锥体海洋结构 冰荷载

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基于块体离散元法的多面体接触重叠算法 被引量：3

8

作者 刘广煜 徐文杰 +1 位作者 周乾 冯泽康 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期265-272,共8页

近年来随着非连续介质力学方法的发展,离散元法成为了颗粒材料的物理力学特性研究的重要工具。而对于任意形状复杂块体,精确的接触检测算法一直是离散元法的难题之一。本文基于几何对偶理论,在耦合模拟器CoSim(Coupling Simulator)的块... 近年来随着非连续介质力学方法的发展,离散元法成为了颗粒材料的物理力学特性研究的重要工具。而对于任意形状复杂块体,精确的接触检测算法一直是离散元法的难题之一。本文基于几何对偶理论,在耦合模拟器CoSim(Coupling Simulator)的块体离散元框架下开发了多面体接触重叠算法。该算法融合了GJK(Gilbert-Johnson-Keerthi)和快速凸包等算法,能够准确计算重叠多面体,进而从接触重叠体中提取接触点、法线方向、接触面积和嵌入深度等接触特性。通过颗粒碰撞测试和砌体结构破坏试验,验证了该算法的准确性和适用性,能够解决多面体的接触问题。 展开更多

关键词 块体离散元 接触重叠算法 几何对偶理论 耦合模拟器

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求解离散优化问题的元胞量子狼群演化算法 被引量：1

9

作者 马龙 卢才武 顾清华 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期716-727,共12页

针对离散空间优化问题,提出了求解离散优化问题的元胞量子狼群演化算法,首先,为了提高算法的全局收敛速度,采用双策略量子位初始化方法和滑模交叉方法,分别生成量子狼群初始位置和产生头狼,实现种群多样性;其次,为了描述头狼与猎物间的... 针对离散空间优化问题,提出了求解离散优化问题的元胞量子狼群演化算法,首先,为了提高算法的全局收敛速度,采用双策略量子位初始化方法和滑模交叉方法,分别生成量子狼群初始位置和产生头狼,实现种群多样性;其次,为了描述头狼与猎物间的距离以及增强狼群的遍历范围,采用二进制编码方式和元胞自动机中的演化规则,分别实现狼群中个体狼与猎物距离的精确描述和量子旋转角的选取调整;然后,为了证明该算法的收敛性能,采用泛函分析方法,实现了算法全局收敛性能的验证;最后,通过6个标准测试函数的仿真实验,并与狼群算法以及量子狼群算法的优化结果进行比较。实验结果表明,该算法具有较快的收敛速度和较好的全局寻优能力。 展开更多

关键词 离散优化 量子狼群算法 元胞自动机 双策略方法 滑模交叉 二进制编码 泛函分析 狼群算法 量子旋转角

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月面手动插旗过程的离散元-有限元耦合分析

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作者 梁绍敏 冯云田 王志华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期666-673,688,共9页

在月球表面插入旗帜对人类探索宇宙具有重要意义.本文采用离散元G有限元耦合算法对手动插旗过程进行数值分析,首先,建立月壤的离散元模型、旗杆的有限元模型以及月壤与旗杆相互作用的离散元G有限元耦合模型;然后,对旗杆的结构进行优化... 在月球表面插入旗帜对人类探索宇宙具有重要意义.本文采用离散元G有限元耦合算法对手动插旗过程进行数值分析,首先,建立月壤的离散元模型、旗杆的有限元模型以及月壤与旗杆相互作用的离散元G有限元耦合模型;然后,对旗杆的结构进行优化设计以提高其稳固性;最后,提出三种不同的插旗方式并讨论不同插旗方式下旗杆的动力特性.研究结果表明,离散元G有限元耦合算法对月面插旗过程的模拟是有效的;底部尖锐度及稳定支架开叉角度的合理设计有利于增大旗杆的入壤深度和旗杆的稳固性;增大直接插入法中轴向力、提高敲击插入法中敲击力和敲击频率均可以增加旗杆的入壤深度;旋转插入法中旋转速度和旋转频率对插入过程影响较小.以上研究可为月面手动插旗提供有效的方案和理论参考. 展开更多

关键词 旗杆结构设计 插旗方式 入壤深度 稳固性分析 离散元-有限元耦合算法

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不连续散粒体的离散单元法 被引量：23

11

作者 李伟 朱德懋 +1 位作者 胡选利 黄协清 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期85-91,共7页

建立了球体元三维离散单元法的单元接触模型。该模型把两个球体空间接触时的相互作用简化为四个弹簧阻尼器和三个滑动摩擦器。根据赫兹接触理论和非完全弹性碰撞理论，合理地确定了各接触参数。文中详细讨论了接触球体间相互作用力的分... 建立了球体元三维离散单元法的单元接触模型。该模型把两个球体空间接触时的相互作用简化为四个弹簧阻尼器和三个滑动摩擦器。根据赫兹接触理论和非完全弹性碰撞理论，合理地确定了各接触参数。文中详细讨论了接触球体间相互作用力的分析计算方法和球体间产生接触的判断及检索方法，给出了球体元三维离散单元法的原理、算法和数据结构，并编制了相应的程序。利用该程序对球体自重下落和颗粒阻尼减振器分别进行了仿真计算，理论结果和实验结果有较好的一致性，验证了本文方法和程序的正确性。 展开更多

关键词 离散化 离散单元法 球体元 散粒体 dem

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落石冲击力评定的离散元颗粒流数值模拟 被引量：21

12

作者 王玉锁 李俊杰 +3 位作者 李正辉 冯高飞 吴浩 何俊男 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期22-29,共8页

为使落石冲击力评定更合理、有效，以离散元模型（DEM）为理论基础，利用颗粒流（PFC）单元法研究垂直下落条件下落石对结构的冲击力，分析了落石高度、重力及回填土厚度对冲击力的影响规律．将PFC数值模拟结果与其他几种落石冲击力计... 为使落石冲击力评定更合理、有效，以离散元模型（DEM）为理论基础，利用颗粒流（PFC）单元法研究垂直下落条件下落石对结构的冲击力，分析了落石高度、重力及回填土厚度对冲击力的影响规律．将PFC数值模拟结果与其他几种落石冲击力计算方法所得结果进行比较，结果表明：落石冲击力与落石高度及重力均呈明显的线性关系，落石冲击力随落石高度线性变化幅度与落石重力有关，而落石冲击力随落石重力线性变化幅度与回填土厚度有关；回填土厚度为0．6m时的冲击力比无回填土时减小50％～60％，回填土厚度大于2．0m时，缓冲幅度趋于稳定，说明回填土厚度有一个合理范围，超出时，结构总荷载会增大；离散元颗粒流数值模拟方法通过阻尼设置来模拟空气在落石下落过程中产生的作用，使得在评定大体积落石从较高高度下落时产生的冲击力更加合理． 展开更多

关键词 落石冲击力 回填土 离散元模型(dem) 颗粒流(PFC)

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基于扩展多面体的离散单元法及其作用于圆桩的冰载荷计算 被引量：28

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作者 刘璐 龙雪 季顺迎 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1046-1057,共12页

对于具有复杂几何形态的多面体单元,线性接触模型不能准确地计算不同接触模式下的作用力,且接触变形和作用力方向也不易判断.基于闵可夫斯基和(Minkowski sum)方法的扩展多面体单元能够准确描述非规则颗粒单元的几何形态,并可精确计算... 对于具有复杂几何形态的多面体单元,线性接触模型不能准确地计算不同接触模式下的作用力,且接触变形和作用力方向也不易判断.基于闵可夫斯基和(Minkowski sum)方法的扩展多面体单元能够准确描述非规则颗粒单元的几何形态,并可精确计算单元间的接触碰撞作用.该方法具有接触判断简单、计算效率高的特点.它将基本多面体和扩展球体相叠加以形成具有光滑棱边和角点的扩展多面体单元.考虑扩展多面体单元相互作用过程中角点、棱边和平面之间的不同接触模式,发展了相应的非线性黏弹性接触模型.该接触模型将不同接触模型下的法向刚度统一表述为单元接触中接触点处等效曲率半径的函数;黏滞力和切向弹性力接触模型则借鉴球体单元非线性接触模型的处理方法.为检验扩展多面体的可靠性,对碎冰区冰块对圆桩结构的冰载荷进行了离散元分析.采用沃洛诺伊(Voronoi)切割算法获得了碎冰的初始随机分布状态,并考虑了海冰在运动过程中的海水浮力和拖曳力.计算表明该扩展多面体单元可描述海冰在海流拖曳下的运动过程以及圆桩结构的动冰力特性.在此基础上进一步分析了冰速和冰块尺寸对圆桩冰力的影响,并确定了冰力在圆桩上的分布规律.最后,讨论了目前扩展多面体单元在计算冰载荷方面的局限性和改进方法. 展开更多

关键词 离散元方法 扩展多面体单元 闵可夫斯基和 沃洛诺伊切割算法 冰载荷

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单级有资源约束的生产批量计划问题的元算法 被引量：6

14

作者 韩毅 唐加福 +1 位作者 王立岩 周根贵 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1111-1114,共4页

为了解决生产计划系统中单级多资源约束的生产批量计划问题,采用将遗传算法广度搜索能力和局部深度搜索能力相结合的元算法(memetic algorithm,MA),对资源约束型生产批量计划模型进行了求解,并采用能力调整法和罚函数法处理不可行解.在... 为了解决生产计划系统中单级多资源约束的生产批量计划问题,采用将遗传算法广度搜索能力和局部深度搜索能力相结合的元算法(memetic algorithm,MA),对资源约束型生产批量计划模型进行了求解,并采用能力调整法和罚函数法处理不可行解.在能力调整法的实施阶段,采用"先顺序,再逆序"的处理方式进行资源能力调整.给出了元算法的运行流程图,对元算法的计算性能进行了测试,并与现有文献中的若干实例进行了比较,验证了所提算法的可行性和适用性. 展开更多

关键词 离散制造 制造资源计划 有资源约束批量计划问题 元算法

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基于RVM的配比变量排肥掺混均匀度离散元仿真及验证 被引量：9

15

作者 苑进 辛振波 +5 位作者 牛子孺 李扬 刘兴华 辛帅 王建福 汪力衡 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期37-45,共9页

采用试验测量或现有的间接标定方法很难实现配比变量排肥离散元仿真的参数标定,针对此标定难题,该文提出一种基于肥料掺混均匀度-仿真参数相关向量机模型主动寻优的标定方法。将配比变量离散元排肥过程看作特定的非线性系统,采用相关向... 采用试验测量或现有的间接标定方法很难实现配比变量排肥离散元仿真的参数标定,针对此标定难题,该文提出一种基于肥料掺混均匀度-仿真参数相关向量机模型主动寻优的标定方法。将配比变量离散元排肥过程看作特定的非线性系统,采用相关向量机机器学习方法揭示模型参数与肥料掺混均匀度之间的映射关系,建立回归元模型;基于最优模型参数值对应的肥料掺混均匀度值应与试验值一致,采用建立的元模型结合试验统计结果构建适应度函数;基于约束最优的数学思想建立数学模型,通过最优参数值遗传算法迭代计算,得到最优值。5种排肥转速下(30、40、50、60、70 r/min),排肥器采用碰撞边缘为外凸曲线形的A型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为6.4%,磷肥为4.1%,钾肥为5.9%;标定前氮肥为26.8%,磷肥为28.9%,钾肥为36.1%。采用碰撞边缘为直线形的B型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.8%,磷肥为5.6%,钾肥为4.9%;标定前氮肥为21.9%,磷肥为32.5%,钾肥为28.9%;采用碰撞边缘为内凹曲线形的C型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.0%,磷肥为3.7%,钾肥为8.7%;标定前氮肥为36.2%,磷肥为31.6%,钾肥为24.4%,该方法能够实现配比变量排肥离散元仿真参数准确有效的标定。 展开更多

关键词 肥料 标定 离散元方法 配比变量排肥 相关向量机 遗传算法

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元胞微粒群算法及其在多维背包问题中的应用 被引量：14

16

作者 刘勇 马良 《管理科学学报》 CSSCI 北大核心 2011年第1期86-96,共11页

针对离散微粒群算法早熟收敛问题,基于元胞自动机的原理和离散微粒群算法,提出一种元胞微粒群算法.将元胞及其邻居引入到算法中来保持种群的多样性,利用元胞的演化规则进行局部优化,避免算法陷入局部极值.通过对典型多维背包问题的仿真... 针对离散微粒群算法早熟收敛问题,基于元胞自动机的原理和离散微粒群算法,提出一种元胞微粒群算法.将元胞及其邻居引入到算法中来保持种群的多样性,利用元胞的演化规则进行局部优化,避免算法陷入局部极值.通过对典型多维背包问题的仿真实验和与其他算法的比较,表明本算法可行有效,有良好的全局优化能力. 展开更多

关键词 元胞自动机 离散微粒群算法 多维背包问题 优化

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船舶与海洋平台结构冰载荷的高性能扩展多面体离散元方法 被引量：33

17

作者 刘璐 尹振宇 季顺迎 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1720-1739,共20页

船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段.本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程.其中,构造扩展多面体的近... 船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段.本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程.其中,构造扩展多面体的近似包络函数并建立了基于优化模型的快速接触搜索算法;考虑单元间粘结作用的刚度软化过程建立了单元间的粘结-破碎模型.同时,发展了CPU-GPU协同异构环境下的高性能并行算法.为分析海冰与海洋结构作用中的冰载荷,采用ISO标准验证了扩展多面体离散元分析结构冰载荷的准确性.采用离散元方法计算了船舶结构的冰载荷,研究了船舶结构表明的线载荷分布特点,并采用船舶结构冰阻力经验公式验证了计算结果的合理性.采用离散元方法计算了平整冰区与多桩腿平台结构的相互作用,分析各桩腿上的冰载荷特点.针对碎冰区的海冰管理过程,采用离散元方法分析了船舶结构绕行过程中的船舶和海洋平台结构冰载荷.本文方法可有效应用于海洋结构冰载荷分析,能为极地船舶与海洋平台结构的设计和安全运行提供科学的分析手段. 展开更多

关键词 扩展多面体 离散元 船舶与海洋平台结构 冰载荷 高性能算法

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基于QGA-SVM的堆石料离散元细观参数标定模型 被引量：6

18

作者 杨杰 马春辉 +2 位作者 程琳 冉蠡 黄志鸿 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2018年第5期53-58,75,共7页

针对堆石料离散元三轴试验中存在的细观参数标定影响因素多、耗时严重等问题,在总结分析堆石料细观模型现状的基础上,建立基于量子遗传算法(QGA)和支持向量机(SVM)的细观参数标定模型。模型采用拉丁超立方抽样生成细观参数组,并使用离... 针对堆石料离散元三轴试验中存在的细观参数标定影响因素多、耗时严重等问题,在总结分析堆石料细观模型现状的基础上,建立基于量子遗传算法(QGA)和支持向量机(SVM)的细观参数标定模型。模型采用拉丁超立方抽样生成细观参数组,并使用离散元计算其应力-应变曲线;采用QGA对SVM进行训练,使其达到最佳学习效果,以模拟细观参数与应力-应变曲线间复杂的非线性关系;依据堆石料室内三轴试验成果,发挥SVM计算速度优势,采用QGA搜索堆石料细观参数,实现堆石料的离散元细观参数标定。堆石料细观参数实例标定结果表明,所建立的模型可快速、精确地标定离散元细观参数,具有工程应用价值。 展开更多

关键词 堆石料 离散元 细观参数标定 量子遗传算法 支持向量机 三轴试验

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基于多目标元胞遗传算法的桁架结构优化设计 被引量：2

19

作者 朱大林 张灯皇 +1 位作者 郑晓东 王进学 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第3期16-20,共5页

为了使桁架结构的设计更符合工程实际情况,建立了同时最小化结构总质量和节点位移的多目标优化模型。采用离散实数编码方式,使多目标元胞遗传算法适用于优化模型的求解,同时改进了算法的交叉变异算子,使算法保持较好的全局探索和局部寻... 为了使桁架结构的设计更符合工程实际情况,建立了同时最小化结构总质量和节点位移的多目标优化模型。采用离散实数编码方式,使多目标元胞遗传算法适用于优化模型的求解,同时改进了算法的交叉变异算子,使算法保持较好的全局探索和局部寻优能力。运用该算法对经典空间桁架优化问题进行求解,并与NSGA-II的优化结果进行对比分析,结果表明该算法获得的Pareto前端更加均匀,解的精度更高,极端点值域更广,是解决此类离散优化问题的有效算法。 展开更多

关键词 桁架结构 多目标优化 离散实数编码 元胞遗传算法

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基于子像元交换算法和地形数据的土地覆盖亚像元制图研究 被引量：1

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作者 虞舟鲁 王文超 +1 位作者 戎奕 沈掌泉 《国土资源遥感》 CSCD 北大核心 2017年第4期88-97,共10页

在将遥感影像应用于土地覆盖制图的过程中,混合像元会产生负面影响,尤其是在空间分辨率较低的情况下。软分类和超分辨率(亚像元/子像元)制图技术可以解决上述问题。子像元交换算法是一种简单而有效的亚像元制图技术,但也存在计算效率不... 在将遥感影像应用于土地覆盖制图的过程中,混合像元会产生负面影响,尤其是在空间分辨率较低的情况下。软分类和超分辨率(亚像元/子像元)制图技术可以解决上述问题。子像元交换算法是一种简单而有效的亚像元制图技术,但也存在计算效率不够高和在超分辨率制图因子(scale factor,S)较大时制图精度较差的问题,其原因可能是亚像元制图只是从软分类结果中获得信息。因此,将数字高程模型(digital elevation model,DEM)及其衍生的数据作为子像元交换算法的辅助信息,研究提高其制图精度的有效性。研究结果表明:(1)在DEM信息的辅助下,亚像元制图的精度得到了改善,即使在S较大时也是有效的;(2)同时使用高程和坡度信息时的效果要好于单独应用高程或坡度信息;(3)在S较大的情况下,制图精度对邻域范围大小的敏感性要低于S较小时;(4)在DEM信息的辅助下,计算效率得到提高。实验结果表明,将DEM作为辅助信息进行亚像元制图是有效和可行的。 展开更多

关键词 亚像元制图 超分辨率制图 子像元交换算法 遥感 数字高程模型(dem) 土地覆盖制图

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