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恒定法向刚度下裂隙网络剪切-渗流特性数值模拟研究
1
作者 蔚立元 王晓琳 +2 位作者 杨瀚清 刘日成 李树忱 《工程科学与技术》 北大核心 2026年第1期31-45,共15页
为揭示裂隙网络剪切损伤演化及其对渗流行为的控制机制,明确剪切位移对裂隙网络渗透率各向异性与流体通道演化的影响规律,本研究建立了含断层的3维离散裂隙网络(DFN)模型,模拟了恒定法向刚度(CNS)边界条件下DFN内断层剪切的过程,分析了... 为揭示裂隙网络剪切损伤演化及其对渗流行为的控制机制,明确剪切位移对裂隙网络渗透率各向异性与流体通道演化的影响规律,本研究建立了含断层的3维离散裂隙网络(DFN)模型,模拟了恒定法向刚度(CNS)边界条件下DFN内断层剪切的过程,分析了开度各向异性、法向刚度及边界应力对裂隙网络的剪切损伤特性的影响机制,开展了不同流动方向的DFN内流体流动数值模拟研究,获取了断层剪切过程中含断层DFN模型的流体分布状态和渗流各向异性特性,阐明了断层剪胀“增透”与裂隙网络压缩“降透”的竞争作用机制,受剪切位移、法向刚度及边界应力共同调控。结果表明:在相同的剪切位移u_(s)下,开度标准差σ_(0)增大,DFN的损伤率逐渐降低,DFN和断层中的流体因开度空间异质性沿局部高渗透通道集中流动(沟槽流)的现象均会更加明显;边界刚度和应力σ_(y)的增加会加剧DFN的损伤过程,在断层剪切位移从0增加至40 mm时,DFN的损伤率增量最大;随着边界刚度和应力的逐渐增大,DFN和断层中的流体流动更加集中;断层的剪切会使得流体沿z轴方向的渗透系数显著升高,当u_(s)大于160 mm时,由于断层剪切产生的法向应力和剪切应力已远大于σ_(y),σ_(y)对模型渗透系数的影响已被极大地弱化;当流体沿z轴方向流动,在u_(s)=200 mm时,所有边界条件下的模型中流体在断层中的流量占比均超过了0.94,模型中流体几乎全部经断层流过。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗透率 剪切 离散裂隙网络
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含缺陷砂岩轴压能量本构关系的离散元模拟研究
2
作者 郭永成 陈冰 +1 位作者 李建林 邓华锋 《高压物理学报》 北大核心 2026年第3期61-75,共15页
为探究单轴压缩下缺陷砂岩的能量演化和力学行为,通过离散元法数值模拟,分析了不同岩桥倾角和岩桥距离对缺陷砂岩的影响,结合能量耗散建立了损伤本构方程。结果表明:岩桥倾角和岩桥距离显著影响缺陷砂岩的力学响应和破坏机制,大倾角(60&... 为探究单轴压缩下缺陷砂岩的能量演化和力学行为,通过离散元法数值模拟,分析了不同岩桥倾角和岩桥距离对缺陷砂岩的影响,结合能量耗散建立了损伤本构方程。结果表明:岩桥倾角和岩桥距离显著影响缺陷砂岩的力学响应和破坏机制,大倾角(60°、90°)促进裂纹沿最大主应力方向扩展,而小倾角(0°、30°)增加剪切裂纹比例,导致不同的破坏形态;弹性模量和抗压强度随岩桥倾角和岩桥距离的变化呈“U”形非线性特征。能量演化规律对岩桥倾角具有依赖性,总能量和耗散能量随岩桥倾角的增加先降低后升高,并在90°时达到最大。岩桥距离对能量的影响随岩桥倾角的变化而变化,当岩桥倾角小于45°时,能量随岩桥距离的增加而减少,当岩桥倾角大于45°时,能量随岩桥距离的增加先增加后减少。弹性能耗比的三阶段特征可作为缺陷砂岩失稳的预测指标。基于耗散能理论构建的能量耗散损伤本构模型能够准确地描述不同岩桥参数下缺陷砂岩的变形和破坏行为。该模型在实际工程中具有重要的应用潜力,但需要针对具体应力条件进行调整以优化预测准确性。研究结果可为岩土工程的灾害防治提供理论参考。 展开更多
关键词 单轴压缩 缺陷砂岩 离散元方法 裂纹演化 能量本构
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NOMA-UFMC中基于DFT信道估计的改进算法
3
作者 田晓燕 贾苗艺 +1 位作者 姜雨脉 陈雷 《电讯技术》 北大核心 2026年第1期87-92,共6页
针对基于非正交多址接入的通用滤波多载波(Non-orthogonal Multiple Access Combined with a Universal Filtered Multi-carrier,NOMA-UFMC)系统应用传统离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)信道估计算法的局限性展开研究,... 针对基于非正交多址接入的通用滤波多载波(Non-orthogonal Multiple Access Combined with a Universal Filtered Multi-carrier,NOMA-UFMC)系统应用传统离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)信道估计算法的局限性展开研究,系统分析了其在噪声抑制方面存在的两个关键问题:噪声区间不连续性和信道长度内噪声残留现象。基于最小二乘(Least Square,LS)估计方法,提出一种改进型DFT信道估计算法。该算法通过时域阈值门限设计实现样本内噪声抑制,同时采用矩形窗与汉明窗的时域不对称复合加窗方法,构建了具有双重降噪机制的优化方案。仿真结果表明,改进算法显著增强了系统噪声抑制能力,相较于传统DFT算法,远端用户1与近端用户2可分别获得约5 dB和6 dB的误码性能增益。 展开更多
关键词 NOMA-UFMC 信道估计 离散傅里叶变换 不对称加窗
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金针菇离散元参数标定与试验分析
4
作者 叶大鹏 林志强 +3 位作者 赵熠威 邱恒荣 赖鸿康 谢立敏 《中国农业科技导报(中英文)》 北大核心 2026年第1期119-132,共14页
为了在设计时金针菇切割设备刀具精确结合剪切力、提高刀具设计中仿真效果和实际作业效果的准确性,以采收期的金针菇为研究对象,进行离散元仿真参数标定与分析。通过搭建测试平台,测定金针菇与白钢的碰撞恢复系数、静摩擦与动摩擦系数... 为了在设计时金针菇切割设备刀具精确结合剪切力、提高刀具设计中仿真效果和实际作业效果的准确性,以采收期的金针菇为研究对象,进行离散元仿真参数标定与分析。通过搭建测试平台,测定金针菇与白钢的碰撞恢复系数、静摩擦与动摩擦系数等接触参数;基于离散元仿真模型,通过仿真堆积角与仿真剪切试验,以金针菇之间的碰撞恢复系数、静摩擦与动摩擦系数,金针菇颗粒之间的法向、切向接触刚度与临界法向、切向应力为试验因素,以堆积角度与剪切力为评价指标,利用Box-Behnken响应面法与Central Composite Design中心组合设计响应面试验进行多目标优化仿真标定。结果表明,金针菇之间的碰撞恢复系数为0.513、静摩擦系数为0.198、动摩擦系数为0.072;法向、切向接触刚度分别为3.70×10~8和2.51×10~8 N·m^(-1),临界法向、切向应力均为9.0×10~6 Pa。最优参数组合条件下仿真与物理对比试验表明,仿真与物理试验中堆积角、剪切力的相对误差分别为0.75%、1.64%。研究结果可为金针菇之间、金针菇与农具之间的离散元仿真分析及金针菇切根机构的设计提供参考。 展开更多
关键词 金针菇 堆积角试验 剪切试验 离散元 参数标定
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鸡舍清扫机器人尘料吸附仿真研究与试验
5
作者 陈超 杨金霖 +3 位作者 周孟创 孙浩铭 王海峰 李斌 《农机化研究》 北大核心 2026年第4期189-196,205,共9页
针对鸡舍地面抖落沉积的饲料和鸡绒毛等尘料自动清洁问题,开展了基于CFD-DEM数值模拟方法的清扫机器人尘料吸附结构仿真设计与吸尘效果试验验证。以北京市平谷区某层叠笼养蛋鸡养殖场舍内通道地面采集的批量饲料颗粒和鸡绒毛尘料为研究... 针对鸡舍地面抖落沉积的饲料和鸡绒毛等尘料自动清洁问题,开展了基于CFD-DEM数值模拟方法的清扫机器人尘料吸附结构仿真设计与吸尘效果试验验证。以北京市平谷区某层叠笼养蛋鸡养殖场舍内通道地面采集的批量饲料颗粒和鸡绒毛尘料为研究对象,首先将台架测量试验与离散元仿真结合,确定了饲料颗粒间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.40、0.30、0.02;绒毛间碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.01、0.60、0.04;此外,饲料与钢板间碰撞恢复系数为0.36、静摩擦因数为0.47、滚动摩擦因数为0.046,绒毛与钢板之间碰撞恢复系数为0.01、静摩擦因数为1.07、滚动摩擦因数为0.04;其次,以出口直径、收缩角、离地高度作为试验因素,运用Fluent-EDEM软件模拟了尘料在吸尘口内部流场的运动过程,以此为依据确定了吸尘口结构参数;最后,对鸡舍清扫机器人的吸尘效果开展了试验验证。结果表明:吸尘口最优结构参数为出口直径104.279 mm、收缩角75.543°、离地高度9.29 mm;机器人吸尘平均除尘率为93.22%,与仿真预测的96.84%相差3.74%,仿真与实际结果基本一致。本研究为鸡舍地面典型尘料清扫机器人创制提供技术参考。 展开更多
关键词 鸡舍清扫机器人 尘料吸附 离散元仿真 流体仿真 Fluent-EDEM
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临近基坑开挖条件下有限土体主动土压力分析
6
作者 房凯 王硕 刘念武 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期161-169,共9页
目的临近基坑同时开挖时,坑间有限土体双侧的基坑变形均会对土压力的分布产生影响,合理分析并确定其有限土压力特性已成为工程面临的重要问题。方法为了表征临近基坑开挖条件下有限土体土压力,利用离散元分析临近基坑同时开挖条件下有... 目的临近基坑同时开挖时,坑间有限土体双侧的基坑变形均会对土压力的分布产生影响,合理分析并确定其有限土压力特性已成为工程面临的重要问题。方法为了表征临近基坑开挖条件下有限土体土压力,利用离散元分析临近基坑同时开挖条件下有限土体的变形规律和临近基坑开挖对土压力发展的影响机理,通过不同区域土体单元的受力分析构建临近基坑开挖过程中有限土体主动土压力的分析模型,并对不同挡墙位移条件下有限土体土压力的发挥特性进行分析。结果结果表明,临近基坑开挖时,与单侧基坑开挖情况相比,临近基坑两侧同时开挖条件下挡墙所受有限土体土压力更小,两种情况下的土压力差值受有限土体宽高比和挡墙位移影响,有限土体宽高比越小,压力差值越大;随着挡墙位移的增加,两者土压力差值先增大后减小,当挡墙位移达到土体整体主动状极限态所需位移量的1/2时,土压力差达到最大值。结论所提方法可以较好表征临近基坑同时开挖条件下的土压力分布特征,为受两侧挡墙位移影响条件下的有限土体主动土压力计算提供理论支撑。 展开更多
关键词 主动土压力 有限土体 临近基坑 离散元方法
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基于离散元法的玉米秸秆球磨预处理放大仿真研究
7
作者 肖卫华 刘烙阳 +3 位作者 谭玉凤 林昊 张慧 贾惜文 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期378-385,共8页
为了更好地推动秸秆球磨预处理技术应用,评估球磨预处理工艺实现放大生产的可行性,通过离散元法仿真模拟预测规模放大的秸秆球磨预处理中的能耗,并验证球磨规模放大后的预处理效果。将实验室规模的CJM-SY-B型振动球磨机筒体尺寸按容积放... 为了更好地推动秸秆球磨预处理技术应用,评估球磨预处理工艺实现放大生产的可行性,通过离散元法仿真模拟预测规模放大的秸秆球磨预处理中的能耗,并验证球磨规模放大后的预处理效果。将实验室规模的CJM-SY-B型振动球磨机筒体尺寸按容积放大24倍后建立三维几何模型,导入EDEM软件,通过输入玉米秸秆初始和球磨后的物理属性参数仿真模拟得到球磨机内部的碰撞能量耗散情况,来估算放大后的球磨能耗;同时,对比了两种规模下仅球磨预处理的玉米秸秆粒径及酶解产糖浓度,验证了秸秆球磨工艺放大后的预处理效果。结果表明仿真预测能耗为1.48 kW·h/kg,实际能耗为1.65 kW·h/kg,预测相对误差为10.3%,实验室规模与规模放大后的球磨玉米秸秆粒径跨度仅相差0.8%,酶解产生的总单糖质量浓度分别为85.5 g/L和88.5 g/L,表明玉米秸秆的酶解效果未因球磨规模放大而发生明显变化。本研究证明利用离散元法对玉米秸秆球磨进行放大仿真是可行的,为实现秸秆球磨工艺放大应用提供一定的理论参考和技术支持。 展开更多
关键词 玉米秸秆 球磨 离散元法
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基于离散元法的残膜伸缩齿式滚筒捡拾装置设计与试验
8
作者 胡国玉 赵艺涵 +3 位作者 李昆 章明星 王海宁 张伟杰 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期81-89,共9页
针对当前残膜回收机存在表层拾净率低、脱膜困难等问题,本文对现有的一款残膜捡拾打包机捡拾装置进行改进,设计了凸轮控制伸缩齿式滚筒捡拾装置。阐述了伸缩齿式滚筒捡拾装置整体结构和工作原理,通过对残膜捡拾过程进行受力分析,确定了... 针对当前残膜回收机存在表层拾净率低、脱膜困难等问题,本文对现有的一款残膜捡拾打包机捡拾装置进行改进,设计了凸轮控制伸缩齿式滚筒捡拾装置。阐述了伸缩齿式滚筒捡拾装置整体结构和工作原理,通过对残膜捡拾过程进行受力分析,确定了伸缩齿弯曲角、转速以及排列,分析了凸轮盘轮廓曲线方程,并通过反转法得到实际凸轮轮廓曲线。采用离散元法建立膜土秆多相离散元模型,以滚筒转速、前进速度和作业深度为试验因素,以残膜表层拾净率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,分析了各试验因素对残膜表层拾净率的影响规律,确定了捡拾装置最优参数组合为滚筒转速57 r/min、前进速度7 km/h、作业深度47 mm,此时残膜表层拾净率达90.8%。对比田间验证试验结果表明,残膜表层拾净率为87.78%,相对误差为3.33%,且改进后设备表层拾净率提升16.02个百分点,满足作业标准要求。研究结果可为残膜回收机设计提供理论依据,对农田“白色污染”治理具有应用价值。 展开更多
关键词 残膜回收机 捡拾装置 离散元法
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基于离散元数值模拟的TBM滚刀贯入破岩过程影响因素分析
9
作者 梁峰 裴成元 +2 位作者 罗纬邦 尤明龙 谭飞 《安全与环境工程》 北大核心 2026年第1期124-130,139,共8页
复杂的隧道掘进环境会导致隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工受阻,从而引发工程事故。为提升TBM破岩效率,基于离散元数值模拟方法,研究了滚刀形状、滚刀数目、滚刀间距和围压等因素对TBM滚刀贯入破岩过程的影响。结果表明:①... 复杂的隧道掘进环境会导致隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工受阻,从而引发工程事故。为提升TBM破岩效率,基于离散元数值模拟方法,研究了滚刀形状、滚刀数目、滚刀间距和围压等因素对TBM滚刀贯入破岩过程的影响。结果表明:①常截面滚刀与V形滚刀的破岩机理存在差异;从破岩比功角度分析,常截面滚刀的破岩效率高于V形滚刀。②在掘进凝灰岩地层时,常截面双滚刀的破岩效果和效率均优于单滚刀。③当双滚刀的滚刀间距为4~6倍刃宽(d)时,破岩效果较好。④围压对破岩过程的影响可分为应力增强、应力损伤和应力破碎3个阶段。研究结果可为不同掘进环境下的TBM刀具选型提供参考:硬岩地层宜选用常截面滚刀;软岩地层宜选用V型滚刀;常截面双滚刀的滚刀间距宜取6d。 展开更多
关键词 隧道掘进机(TBM) 滚刀 破岩 围压 离散元数值模拟
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深部矿柱渐进失效机制与锚杆支护效应连续-非连续数值研究
10
作者 邱士利 张世瑞 +3 位作者 江权 黄青富 张合作 向天兵 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期281-295,共15页
为了研究深部矿柱破坏机制与锚杆加固效应,在有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM)的基础上提出了一种可破Voronoi块体模型(Voronoi breakable block model,简称VBBM)用来表征矿柱岩体。通过开展实验室尺度和现场... 为了研究深部矿柱破坏机制与锚杆加固效应,在有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM)的基础上提出了一种可破Voronoi块体模型(Voronoi breakable block model,简称VBBM)用来表征矿柱岩体。通过开展实验室尺度和现场尺度矿柱单轴压缩试验,探讨模型参数标定方法以及验证模型有效性,结合全长黏结锚杆模型,探讨矿柱渐进损伤机制与锚杆支护效应。研究结果表明:提出的参数标定方法能有效利用实验室数据获得不同尺度岩柱模型参数设置,基于合理的参数设置并开展模拟研究发现,该模型能有效捕捉从柱角初始剥落到矿柱浅表层剥落和深层共轭剪切破坏的宏观破坏机制,矿柱宽高比(W/H)是其应变软化行为到伪延性行为转变以及核心区域变形差异性的根本因素。全长黏结式锚杆产生的被动围压只有在矿柱产生足够的体胀时才会激活,锚杆产生的约束显著影响矿柱峰后变形行为。矿柱变形由浅表层到核心区存在梯度特征,裂纹张开度和动能释放率与锚杆支护压力呈负相关,且存在较强的幂指数关系,说明支护压力存在一个过渡区间,锚杆密度存在最优值。研究成果为深部岩体渐进破裂机制提供了一个有力的分析工具,为深部采矿灾害风险评估和支护可靠性评价提供理论支撑。 展开更多
关键词 硬岩矿柱 有限元/离散元方法(FDEM) 可破Voronoi块体 锚杆 破坏机制
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颗粒细长比对粗颗粒土剪胀行为的影响试验及模拟研究
11
作者 陈晓斌 王密 +2 位作者 杨宁宇 吕鑫龙 刘媛媛 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期234-245,共12页
颗粒细长比对粗颗粒土剪胀行为影响明显,但目前针对颗粒细长比影响下的剪胀行为及其细观机理的定量分析较少,导致粗颗粒土剪切剪胀行为出现偏差,为此,进行了固结排水三轴试验及数值真三轴试验,研究颗粒细长比对粗颗粒土剪胀行为的影响... 颗粒细长比对粗颗粒土剪胀行为影响明显,但目前针对颗粒细长比影响下的剪胀行为及其细观机理的定量分析较少,导致粗颗粒土剪切剪胀行为出现偏差,为此,进行了固结排水三轴试验及数值真三轴试验,研究颗粒细长比对粗颗粒土剪胀行为的影响。基于试验结果,分析了细长比对宏观力学特性(包括应力-应变关系、体积变化、内摩擦角、剪胀角)的影响,总结了内摩擦角和最大剪胀角随细长比的变化规律;通过细观参数分析,量化了剪切过程中内部结构演化规律以及颗粒自身和相对运动规律,解释了粗颗粒土强度及剪胀随细长比的演化规律。所得结论有助于加深对土体剪切行为的理解。 展开更多
关键词 粗颗粒土 三轴试验 剪胀 离散元
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橡胶颗粒形状及掺量对橡胶砂剪切特性的影响
12
作者 王培 吴盛辉 +2 位作者 程安 庄海洋 徐长节 《建筑材料学报》 北大核心 2026年第1期121-128,共8页
通过室内直剪试验,研究方形、扁平橡胶颗粒掺量对橡胶砂剪切特性的影响,并建立离散元(DEM)模型,采用真实河砂扫描数据文件、颗粒簇方法分别对砂粒、橡胶颗粒进行模拟,揭示橡胶砂的宏微观力学响应。结果表明:两种橡胶砂内摩擦角均随橡胶... 通过室内直剪试验,研究方形、扁平橡胶颗粒掺量对橡胶砂剪切特性的影响,并建立离散元(DEM)模型,采用真实河砂扫描数据文件、颗粒簇方法分别对砂粒、橡胶颗粒进行模拟,揭示橡胶砂的宏微观力学响应。结果表明:两种橡胶砂内摩擦角均随橡胶颗粒掺量增加而减小,5%掺量时达最大值;相同橡胶颗粒掺量下,方形橡胶砂抗剪强度更高,扁平橡胶砂剪胀抑制效果更显著;橡胶砂力链网络以“砂-砂”接触为主,其承担主要应力;与扁平橡胶砂相比,方形橡胶砂“砂-砂”接触比例更高,宏观表现为剪切强度更高。 展开更多
关键词 橡胶砂 橡胶颗粒形状 离散元 颗粒接触 力链网络
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基于CFD—DEM耦合仿真的烟草移栽机锥形浇水喷嘴优化设计
13
作者 郑文鑫 罗浩 +3 位作者 陈献勇 王居飞 武新慧 翁武雄 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第4期7-14,共8页
针对移栽机作业时水流冲击过大可能导致烟苗倒伏的问题,设计一种锥形浇水喷嘴。通过建立喷嘴Fluent流体模型、烟苗及土壤EDEM离散元模型,以孔直径、孔数目与孔角度为试验因素,以烟苗直立度为评价指标,利用Fluent流体与EDEM离散元耦合仿... 针对移栽机作业时水流冲击过大可能导致烟苗倒伏的问题,设计一种锥形浇水喷嘴。通过建立喷嘴Fluent流体模型、烟苗及土壤EDEM离散元模型,以孔直径、孔数目与孔角度为试验因素,以烟苗直立度为评价指标,利用Fluent流体与EDEM离散元耦合仿真进行单因素与多因素仿真试验,获得浇水喷嘴的最优参数组合:孔直径为12.4 mm、孔数目为20个、孔角度为61.6°,此时烟苗直立度为71.2°。进一步进行仿真与台架验证试验,结果显示,在最优参数组合下烟苗直立度分别为66.4°、64.9°,绝对误差分别为6.74%、8.85%,表明模型拟合结果可靠。研究结果可为移栽机浇水装置的仿真与优化设计提供一定的借鉴参考。 展开更多
关键词 烟草移栽机 锥形浇水喷嘴 耦合仿真 烟苗直立度 流体分析 离散元分析
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基于变分量子的离散对数求解算法
14
作者 张兴兰 容潇军 《计算机科学》 北大核心 2026年第1期353-362,共10页
离散对数问题是数论中的一个重要问题,因其求解困难,经典计算机没有高效的算法可以解决这一难题,故离散对数问题被广泛用于公钥密码体系中,而一旦离散对数问题被破解,将直接威胁密码系统的安全。但随着量子计算理论的引入,人们开始考虑... 离散对数问题是数论中的一个重要问题,因其求解困难,经典计算机没有高效的算法可以解决这一难题,故离散对数问题被广泛用于公钥密码体系中,而一旦离散对数问题被破解,将直接威胁密码系统的安全。但随着量子计算理论的引入,人们开始考虑采用量子计算机解决离散对数问题。目前求解离散对数问题的量子算法基本都基于Shor算法,但Shor算法由于自身的局限性,大多存在量子线路深度过大、使用量子比特数过多、后处理步骤复杂等问题,Shor算法难以在有噪声的中等规模量子(Noisy Intermediate-scale Quantum,NISQ)计算机上实现。为了解决这些问题,提出了基于变分量子的离散对数求解算法。首先,利用量子计算的并行性来计算参数化量子态的模幂,并设计标记解线路,将符合离散对数问题的解映射到辅助位上。然后,通过经典优化器不断对含参量子线路中的参数进行调整,使设计好的损失函数不断降低。最后,将经典优化器调整后的参数提出,并放入测量线路中进行测量,即可以较高的概率得到离散对数问题的解。与Shor算法相比,基于变分量子的离散对数求解算法减少了所需量子比特,同时将量子线路的深度减小了近一半。此外,还给出了详细的量子线路设计并用Python中的Qiskit包验证了所提算法的正确性。 展开更多
关键词 量子计算 变分量子算法 离散对数问题 Shor算法 Qiskit
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基于BP神经网络的成都砂卵石离散元模型细观参数标定研究
15
作者 袁胜洋 练小莲 +3 位作者 周伟星 李城栋 谷耀 刘先峰 《铁道学报》 北大核心 2026年第1期140-150,共11页
砂卵石土广泛分布于成都地区,受颗粒粒径限制,采用常规试验手段研究其力学特性时,耗时长且成本高。离散元数值试验是研究砂卵石力学特性的一有效手段,但颗粒间细观参数难以确定。基于砂卵石三轴试验,通过统计真实颗粒圆度和纵横比,采用... 砂卵石土广泛分布于成都地区,受颗粒粒径限制,采用常规试验手段研究其力学特性时,耗时长且成本高。离散元数值试验是研究砂卵石力学特性的一有效手段,但颗粒间细观参数难以确定。基于砂卵石三轴试验,通过统计真实颗粒圆度和纵横比,采用凸包法生成不规则颗粒,利用三维离散元软件构建考虑砂卵石颗粒形貌特征的数值模型。基于不同细观参数试算得到的25组数据建立神经网络,采用BP神经网络反演方式标定模型参数,分别采用莱文贝格-马夸特方法、贝叶斯正则化方法和量化共轭梯度法对数据进行训练。使用后验差分析法评估3种方法预测的模型数据精度。结果表明:使用贝叶斯正则化方法得出的预测参数精度最高,确定的砂卵石土颗粒法切向刚度比k、摩擦系数f分别为1.633、0.831;基于该细观参数,对不同细粒含量的砂卵石三轴试验进行模拟,模型数据和试验数据误差基本都在±10%以内,表明BP神经网络可用于砂卵石模型颗粒法切向刚度比和摩擦系数标定。 展开更多
关键词 砂卵石 不规则颗粒 三维离散元 BP神经网络 细观参数标定
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基于K-means++算法划分车辆状态的直接横摆力矩控制
16
作者 潘公宇 李桐 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第1期1-9,共9页
针对分布式驱动电动汽车在转向变道过程中低附着、高速等极限工况下的失稳问题,提出一种基于K-means++算法划分车辆状态区域的分层协同控制策略。基于Carsim车辆模型构建离线训练数据集,提取横摆角速度、质心侧偏角等9维车辆稳定性特征... 针对分布式驱动电动汽车在转向变道过程中低附着、高速等极限工况下的失稳问题,提出一种基于K-means++算法划分车辆状态区域的分层协同控制策略。基于Carsim车辆模型构建离线训练数据集,提取横摆角速度、质心侧偏角等9维车辆稳定性特征参数,利用K-means++算法将车辆当前状态划分为稳定域、协调域与控制域,并设计动态权重协调模块。在上层控制器中,采用离散滑模控制算法结合粒子群优化趋近律系数,生成目标附加横摆力矩,以跟踪理想横摆动力学特性;同时通过对比积分滑模算法,验证离散滑模控制器在抑制峰值误差与跟踪精度上的优势。在下层控制器中,以稳定性裕度建立目标函数,构建二次规划模型,优化四轮扭矩分配,确保纵向力与侧向力矢量位于摩擦椭圆内。Carsim/Simulink联合仿真验证表明:该策略在中速、低附着(60 km/h,μ=0.3)工况下,相较于由积分滑模算法所搭建的控制策略而言,横摆角速度、质心侧偏角的峰值误差分别降低了77.2%、11.64%,而在跟踪精度方面分别优化了63.13%、15.19%;在高速、高附着(95 km/h,μ=0.85)工况下,其横摆角速度、质心侧偏角的峰值误差分别降低了27.48%、40.1%,而在跟踪精度方面分别优化了20.67%、45.94%。研究结果表明:基于K-means++算法的状态区域划分与离散滑模分层动态控制机制显著提升了车辆横向稳定性与控制鲁棒性,为分布式驱动电动汽车的极限工况稳定性优化提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 分布式驱动汽车 K-means++算法 车辆状态区域 离散滑模算法
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弱胶结砂土强度特性的微观机理离散元分析
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作者 李涛 李澳 李海潮 《工程力学》 北大核心 2026年第2期223-233,共11页
天然土体颗粒间通常存在胶结物质,可称为胶结土,弱胶结土在常见平均应力下的强度特性及其机理表现出明显的平均应力相关性。另外,低平均应力下胶结土的强度对边坡顶部拉裂、基坑浅部稳定等问题起到关键作用,其呈现明显的非线性,且不易... 天然土体颗粒间通常存在胶结物质,可称为胶结土,弱胶结土在常见平均应力下的强度特性及其机理表现出明显的平均应力相关性。另外,低平均应力下胶结土的强度对边坡顶部拉裂、基坑浅部稳定等问题起到关键作用,其呈现明显的非线性,且不易通过试验测得。针对弱胶结砂土,采用离散单元法通过在颗粒间施加胶结模型建立了胶结砂土数值试样,开展了等向拉伸/压缩、等p三轴试验(含p<0和p>0)和等p真三轴试验离散元分析。结果表明:胶结砂土三轴试验的应力-应变关系可以分为三种情况:低围压下(p<σ_(y)),胶结砂土强度包线超越临界状态线q=Mp,应力-应变关系呈现应变软化,微观上伴随胶结接触较快退出承力而摩擦接触承力增长缓慢;中围压下(σ_(y)<p<(p_(c)-p_(t))),应力-应变关系在起始段表现出比重塑砂土更高的模量,总体呈现应变硬化,微观上胶结接触退出承力而摩擦接触承力增长较快;高围压下(p>(p_(c)-p_(t))),应力-应变关系接近相应重塑砂土,微观上在剪切之前即有大量胶结接触退出承力而摩擦接触承力增长更快。三种情况下,胶结砂土和重塑砂土具有接近相同的临界状态强度。在p-q平面上,弱胶结砂土的强度包线在p<σ_(y)时符合扩展椭圆面,并在p>σ_(y)时融入临界状态强度线;在π平面上,临界强度和峰值强度均符合Lade-Duncan准则。 展开更多
关键词 岩土工程 弱胶结砂土 离散单元法 强度包线 三轴试验
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川南茅口组碳酸盐岩井壁裂缝摩擦特性与结构失稳模拟研究
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作者 马勇 冉航 +4 位作者 汪洋松 杨华建 徐伟宁 黄桃 余文帅 《钻井液与完井液》 北大核心 2026年第1期9-17,共9页
为揭示川南地区茅口组碳酸盐岩地层井壁失稳机制,针对该地层系统性地开展了裂缝面摩擦特性测试与离散元数值模拟研究。现场数据分析证实,井壁失稳主要发生在茅口组地层裂缝发育、岩体破碎地带,钻遇该层位后井壁掉块频发,局部扩径严重,... 为揭示川南地区茅口组碳酸盐岩地层井壁失稳机制,针对该地层系统性地开展了裂缝面摩擦特性测试与离散元数值模拟研究。现场数据分析证实,井壁失稳主要发生在茅口组地层裂缝发育、岩体破碎地带,钻遇该层位后井壁掉块频发,局部扩径严重,威胁钻井安全。实验研究表明:茅口组灰岩中天然/人工裂缝面的摩擦系数分别为0.691~0.743和0.501~0.588;钻井液作用后,受到流体对裂缝面力学强度的弱化和润滑作用,裂缝面摩擦系数平均降幅16.9%~31.8%;高应力条件下由于裂缝面微凸体的软化与破坏,部分充填裂缝的摩擦系数可降至0.2~0.3;采用离散元方法进行含复杂结构面的茅口组井眼井壁失稳模拟发现,当裂缝走向与最大水平主应力夹角为45°~60°时,井周裂缝最易被激活;裂缝面摩擦系数降低显著增加岩体剪切滑移风险,诱发井壁掉块与扩径等失稳现象。基于以上认识,针对基质强度高、天然裂缝发育的碳酸盐岩地层,准确评价天然裂缝的摩擦强度,使用强封堵防塌钻井液体系,可有效封堵裂缝、抑制润滑效应,提升裂缝面摩擦强度,从而保证井壁稳定与钻井安全。 展开更多
关键词 茅口组 碳酸盐岩 天然裂缝 摩擦系数 井壁失稳 离散元
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基于颗粒阻尼器的电梯曳引机制动降噪
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作者 陈忠 刘琦 +4 位作者 吴红兵 肖佳锋 徐杨 詹晓宇 申爽 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期115-123,共9页
为克服电梯曳引机在制动过程中产生的较高声压级噪声,该文提出了一种基于颗粒阻尼器的减振降噪方案。首先,通过有限元仿真模态分析对制动轮及刹车片进行振动特性研究,并结合整机振动噪声测试结果得到的重点振动频率来确定关键振动模态... 为克服电梯曳引机在制动过程中产生的较高声压级噪声,该文提出了一种基于颗粒阻尼器的减振降噪方案。首先,通过有限元仿真模态分析对制动轮及刹车片进行振动特性研究,并结合整机振动噪声测试结果得到的重点振动频率来确定关键振动模态。在此基础上,结合制动轮结构的对称性和空间布局特点,创新性地在制动轮内部设计可安装颗粒阻尼器的空腔结构。然后,通过EDEM-ADAMS联合仿真对固体粒子参数进行优化,重点解决3个关键技术问题:①粒子材料的选择(考虑到需规避磁场干扰,最终选用纯铝作为阻尼颗粒);②颗粒阻尼器在空腔结构内的能量耗散过程分析(采用离散元分析法进行仿真);③阻尼器粒子半径和填充率的优化(通过结合离散元分析法和多体动力学仿真实现)。在半消声室环境下对所提出的制动降噪策略进行实验验证,设置周期为5 s的定时制动控制策略,采用加速度传感器阵列采集振动信号,同步记录声压级数据。结果表明,安装颗粒阻尼器后曳引机制动过程的平均声压级降低20.7%,验证了所提方案的有效性。该研究为电磁制动系统的噪声控制提供了一条新的技术路径,具有较大的工程应用价值。 展开更多
关键词 电梯曳引机 颗粒阻尼器 有限元分析 离散元分析 振动 噪声
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毫米波非球形冰晶粒子双偏振散射特性研究
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作者 王金虎 孙孟奇 +1 位作者 严逸帆 武宸宇 《强激光与粒子束》 北大核心 2026年第2期65-72,共8页
传统Mie散射理论基于球形粒子假设,难以精准描述大气非球形冰晶的散射行为,现有研究多局限于94 GHz单频率,缺乏毫米波/亚毫米波宽频段双偏振参数量化,制约偏振雷达气象探测精度。探究六角棱柱、六角平板等六种典型非球形冰晶在35、94、... 传统Mie散射理论基于球形粒子假设,难以精准描述大气非球形冰晶的散射行为,现有研究多局限于94 GHz单频率,缺乏毫米波/亚毫米波宽频段双偏振参数量化,制约偏振雷达气象探测精度。探究六角棱柱、六角平板等六种典型非球形冰晶在35、94、140、220 GHz的双偏振散射特性,量化差分反射率因子(ZDR)、线性退极化比(LDR)对粒子形状与取向的响应。采用离散偶极子近似法(DDA)、时域有限差分法(FDTD),结合XFDTD、HFSS验证。结果显示:除聚合体外,DDA计算后向散射截面与商用软件误差≤1.5 dB;小粒子(等效半径<100μm)反射率对波长不敏感,大粒子呈形状相关共振且共振位置随波长右移;六角平板ZDR变化最广(9 dB至–9 dB),轴对称粒子LDR集中于–40 dB至–50 dB。双偏振参数可降低对粒子尺寸的依赖,提升宽频段冰晶识别精度,为毫米波/亚毫米波偏振雷达云微物理探测提供理论支撑。 展开更多
关键词 非球形冰晶粒子 双偏振散射 离散偶极子近似 毫米波 差分反射率因子
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