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关键词： 城市科学   现代化城市   数学模型   基本路线图  

摘要： 我国正处于建设中国式现代化的新发展阶段,建设现代化城市在现代化进程中具有引领作用。城市科学是城市研究者一直探求的重要方向,建设现代化城市需要城市科学理论指导。文章在总结城市科学基本特点的基础上,借鉴国内外城市科学研究前沿进展,界定了中国城市科学的基本内涵,构建了以思想指导、理论循证、实践行动、数字技术4个维度为核心的发展理论框架;围绕现代化城市发展目标,结合城市实践亟待解决的问题,提出了中国城市科学建设的基本路线图,以期完善中国城市科学理论架构和方法体系。

关键词： 集装箱接驳运输   半自动卡车队列   数学模型   模拟退火   疲劳驾驶  

摘要： 针对半自动卡车队列模式下的集装箱接驳运输问题，考虑驾驶员疲劳驾驶和驾驶员数量有限等因素对于安全驾驶和提高运输效率具有重要作用。优化目标是最小化物流公司的运输总成本，包括卡车部署成本和驾驶员工作时间成本。首先，基于图论建立一个混合整数非线性数学规划模型；其次，通过引入辅助决策变量对原模型进行线性化处理；然后，设计了一个改进的模拟退火算法；最后，基于大量仿真算例进行求解分析。实验结果表明，对于小规模算例，CPLEX优化软件可以在较短时间求得最优解；对于中大规模算例，改进的模拟退火算法在求解质量和求解速度方面均优于CPLEX。实验结果验证了所设计模型和算法的有效性。

关键词： 硅橡胶   剥离力   数学模型   黏附能   接触角法  

摘要： 选用室温硫化硅橡胶作为修复材料,分别与4种基底黏合制备成剥离试样,通过构建的材料表面剥离力计算数学模型预测了材料间的剥离力理论值,同时通过剥离力测试获取了不同材料间的剥离力实验值。结果表明,所有试样中剥离力理论值与实验值的相对大小关系一致,并且单一试样的剥离力理论值与实验值的绝对偏差均在1 N以下。该数学模型计算结果能很好地反映不同材料间剥离强度的相对强弱。

关键词： 百山祖冷杉   TTC染色   形态特征   物理特征   单粒重   种子活力   数学模型  

摘要： 【目的】探究百山祖冷杉种子的形态特征和物理指标与种子活力之间的关系,为研究该濒危物种种群更新、保护及解释其濒危机制和其种子生物学提供理论依据。【方法】以极度濒危植物百山祖冷杉为材料,测定百山祖冷杉种子长度、宽度、厚度、单粒重、RGB值等特征常数,用TTC染色法测定其种子活力,并建立数学模型。【结果】百山祖冷杉有活力和无活力种子的R、B值和单粒重存在显著差异,单因素线性回归分析表明,百山祖冷杉种子活力与种子单粒重显著相关,R2为0.839;双因素线性回归分析表明,种子活力与种子单粒重和宽度显著相关,R2为0.895;多因素线性回归分析,R2为0.978;但其有活力种子和无活力种子长度、宽度、厚度和G值不存在显著差异。【结论】用百山祖冷杉种子的R、B值和单粒重等指标可筛选具有较高种子活力的种子,用多因素线性回归分析可更精确分析其种子活力。

关键词： 列车   MATLAB/Simulink   数学模型   制动性能计算   试验验证  

摘要： 介绍了国内外相关制动标准规定的制动性能评价方法,并以CR200J型动力集中动车组和CR400AF型动力分散动车组为例,根据列车制动减速特性和运动学相关理论对列车制动过程进行了数学建模,对列车运行阻力、坡道力和车辆自身制动力等参数进行计算。利用MATLAB/Simulink软件分别进行了列车制动距离、制动时间和黏着校核等仿真计算,并对CR200J型动力集中动车组紧急制动时各作用力随速度的变化规律进行仿真。针对提出的列车制动计算方法,文章对列车制动距离和制动时间进行了试验验证,结果显示,计算结果与试验结果具有良好的一致性,表明了制动计算方法满足设计要求。文章为列车制动计算提供了一种新思路,为制动系统设计优化、状态监控、性能预测、虚拟验证等制动系统数字孪生仿真技术研究进行了技术储备。

关键词： 注采气井   管柱渗漏   A环空带压   数学模型   井屏障  

摘要： 注采气井存在井下管柱渗漏导致A环空带压的现象,影响日常正常运行,测井工具可定位井下管柱漏点位置,但操作繁琐、成本高,有必要开展基于数值模拟的漏点参数诊断研究,定量化剖析环空带压规律。将A环空带压过程划分为气体渗漏、“气泡”膨胀、气柱聚并三个阶段,采用微元分析的思想,基于压力平衡、气液体积耦合等理论,创新建立了“气泡”膨胀阶段的数学模型。结合小孔模型形成A环空带压模拟方法,编制形成注采气井A环空带压计算模拟分析软件,通过参数假设、拟合对比可反向确定渗漏点的数量、深度、当量直径等参数。同时对渗漏点参数进行敏感性分析,研究表明渗漏点深度主要影响A环空的稳定带压值,渗漏点数量与当量直径主要影响A环空压力变化速率。现场注采气井实际运行中,若井下管柱在浅部产生多个大尺寸的渗漏点,A环空会快速产生较大的井口压力,应优先处理最上部渗漏点,避免环空压力过大导致井屏障失效。该研究为注采气井的管柱完整性评价提供了新的技术手段。

关键词： 磁悬浮轴承   稳定性叶瓣图   动态铣削力   时变不平衡离心力   主动磁轴承电磁力   数学模型  

摘要： 磁悬浮电主轴铣削加工时,由时变切屑质量高速旋转产生的时变不平衡离心力,会导致加工表面形成再生颤振。针对这一问题,采用构建稳定性叶瓣图的方法,对铣削系统进行了稳定性预测。首先,分析并建立了动态铣削力、时变不平衡离心力以及主动磁轴承电磁力的数学模型,构建了磁悬浮电主轴铣削加工系统动力学模型;然后,采用全离散化方法得到了铣削加工系统的稳定性叶瓣图;最后,利用MATLAB数值计算平台对系统的切削稳定性进行了分析,得到了时变质量特性以及磁悬浮轴承电磁力对系统切削稳定性的影响规律。研究结果表明:在叶瓣1、叶瓣2、叶瓣3、叶瓣4处,时变系统的极限轴向切深对比定常系统分别下降了0.005 mm、0.010 mm、0.022 mm、0.033 mm,证明时变不平衡离心力会导致系统的切削稳定性降低,并且主轴转速越高,其影响越大;磁轴承力-位移刚度分别为k_(q)=-2×10^(5) N/m、k_(q)=-2×10^(6) N/m、k_(q)=-2×10^(7) N/m时,系统的极限轴向切深分别为0.37 mm、0.55 mm、1.45 mm,证明通过增大磁轴承的力-位移刚度可使系统的切削稳定性得到增强。

关键词： 惯性测量单元   物理特性   模型   结构   多物理场  

摘要： 针对微机电惯性测量单元物理特性的描述问题,提出了一种惯性测量单元的数学模型构建方法。通过对惯性测量单元建立有限元分析模型,进行多物理场仿真,得到其对加速度和角加速度激励的响应特性,建立传递函数模型。通过温度实验建立温度响应模型,通过热固耦合仿真得到惯性交叉敏感性的温度依赖模型,通过标定实验和线振动、角振动实验建立惯性元件的静态敏感性和动态响应模型。对所构建的数学模型进行了测试,结果表明其能够反映惯性测量单元的内部物理状态和惯性测量误差,可用于误差分析和系统仿真。

关键词： 数字图像比色法   数学模型   智能手机   胆红素检测  

摘要： 数字图像比色法的关键在于建立适合的定量参数。已有多种颜色空间和数学模型用于定量参数的建立。本文以胆红素检测为例,利用智能手机采集图像,对HSV、L^(*)a^(*)b^(*)、CMYK以及RGB颜色空间的28种数学模型进行比较和分析,并考察了各模型在灵敏度、线性相关系数、抗干扰能力、重复性方面的表现。除IB外,其他27种数学模型的决定系数R^(2)均高于0.9。不同数学模型在灵敏度方面存在差异。RGB颜色空间中,选择与反应体系颜色呈互补色的颜色通道以及该通道衍生的数学模型定量,可以获得较高的灵敏度。L^(*)a^(*)b^(*)和CMYK颜色空间中,选择与反应体系颜色接近的颜色通道定量,能获得较高的灵敏度。抗干扰研究中,引入空白样本的数学模型能够实现更好的抗光强干扰效果。其中I_(R0)-I_(R)、I_(G0)-I_(G)、(I_(0)-I)_(total)、[(I-I_(blank))_(total)^(2)]^(0.5)、-lg(Gray/Gray_(up))模型的测试结果在不同光强下的绝对偏差小于4.59%。IG及其衍生数学模型的抗色温能力较强,其中I_(G)、255-I_(G)、I_(G)/(I_(R)+I_(G)+I_(B))模型在不同色温下的测试结果的绝对偏差小于5.84%。欧氏距离模型(I_(R)^(2)+I_(G)^(2)+I_(B)^(2))0.5对光强和色温均表现出较强的抗干扰能力。对28种模型进行检出限测试,吸光度模型、L^(*)、a^(*)模型的检出限均小于1.5μM,I_(G)及其色彩通道建立的数学模型所得检出限相对其他通道低。研究结果表明,图像比色法数学模型的选择,应根据定义颜色空间的特点选择最佳的颜色通道,并优化数学模型,可以提高检测性能。为提高模型的抗干扰能力,可采用欧式距离模型,或引入空白样本信号值。

关键词： 航空零件   液压夹具   数学模型   切削力   夹具稳定性  

摘要： 以航空起落架叉架类结构件数控加工用液压夹具为研究对象,从零件装夹变形、切削受力、实际应用过程中的稳定性控制等方面开展分析研究,在工程试验的基础上,分别将两组离散的数据点通过最小二乘法进行处理,提出液压夹持系统工件稳定性数学模型,解决了起落架结构件在传统装夹过程中切削力与夹紧力不匹配的难题,提高了工艺系统的刚度,增强了系统稳定性,并在航空结构件数控加工零件装夹领域中进行了应用,提升了起落架结构件的整体制造水平,具有工程化推广价值。