基于能量统一格式的多尺度有限元法

为分析简单晶体多尺度有限元计算的能量构成,利用能量最小原理得到在统一理论框架下多尺度有限元计算的统一格式,表明有限元计算可以在微观原子尺度下和在宏观连续介质尺度下进行多尺度有限元计算.基于简单晶体变形的特点说明过渡单元设计应遵守的原则,并指出理想过渡单元应该是类似于晶体结构的单元,对于较复杂的晶体,则应该利用空间群方法充分研究具有230种空间群的过渡单元的性质.引用EIDEL等的纳米压痕计算结果作为算例,表明在计算中无虚拟插值点,多级晶胞单元具有与原单胞相同的点群操作且位移场插值受晶体中原子间键长的约束.     

应用于地下水模拟的多尺度有限体积元方法

应用多尺度有限体积元方法模拟地下水流动问题,其中地下渗透场系数采用二维对数正态随机场.与传统的有限体积元法相比,多尺度有限体积元法的基函数具有能够反映单元内参数变化的优点,所以这种方法能在大尺度上捕捉解的小尺度特征获得较精确的解.文中算例分别对均匀、各向同性和各向异性对数正态随机场的二维地下水流动问题用传统数值模拟方法和多尺度有限体积元方法进行了计算.计算结果表明多尺度有限体积元方法收敛,且与传统数值模拟方法相比,多尺度有限体积元方法既节省计算量,又有较高的精度.     

基于核稀疏分类与多尺度分块旋转扩展的鲁棒图像识别

针对在图像旋转或局部扭曲变形等复杂情况下的图像识别问题,提出一种基于核稀疏分类与多尺度分块旋转扩展的鲁棒图像识别算法。该算法首先对图像进行多尺度分块与旋转扩展,使得字典能近似测试图像局部的旋转扭曲与各种排列组合。为了增加字典类间稀疏度,改善系统效率,提出一种字典降维策略。通过核随机坐标下降方法高效求解核稀疏分类的凸优化问题,进而通过对比不同类对测试图像的重构误差完成图像识别。实验表明,与经典方法相比,文中方法具有更好的识别效果,对图像旋转或局部扭曲变形等复杂情况具有较好的鲁棒性。     

路网要素多尺度表达目标的层次关系分析

针对目前地理要素多尺度建模的热点问题,剖析构建多尺度空间数据模型的关键技术,以路网要素为例,挖掘地理要素多尺度抽象表达的机理,利用多尺度扩展E-R方法,提炼多尺度抽象表达目标间的各种尺度、层次、语义、映射等层次语义关系,实现GIS中地理要素多尺度概念模型的设计。     

扩展的多尺度模糊边缘检测

文章提出了一种扩展的多尺度模糊边缘检测方法(IFED)。凭借小波多尺度理论去噪和准确定位的优势,算法将像素的邻域由8邻域扩展到了16邻域,有效地利用了多尺度滤波以及模糊竞争分类法则,较好地保留了图像的细节部分,提高了抗噪性。实验结果表明,与传统的边缘提取算法和模糊竞争算法相比,扩展的多尺度模糊边缘检测方法(IFED)能得到更满意的效果,尤其在抗噪性能上的结果是相当的理想。     

多尺度集值决策信息系统

集值信息系统中的对象的属性值多值化,可以实现对复杂信息更全面的刻画.在传统的集值信息系统中,每个属性只有一个尺度.但在具体应用中,人们往往需要在不同的尺度上处理和分析数据.为此,将多尺度信息系统的粒度转换函数引入集值信息系统中,建立多尺度集值信息系统的理论框架,并讨论该系统的不同尺度间信息粒、粗糙集的关系.在此基础上,...     

基于粒计算的多尺度聚类尺度上推算法*

多尺度科学在数据挖掘领域的研究多见于图像和空间数据挖掘,对一般数据的多尺度特性研究较少。传统聚类算法只在单一尺度上进行,无法充分挖掘蕴藏在数据中的知识。引入粒计算思想,进行普适的多尺度聚类方法研究,对数据进行多层次、多角度分析,实现一次挖掘,多次应用。首先,介绍粒计算相关知识;然后,提出多尺度聚类尺度上推算法UAMC（Upscaling Algorithm of Multi-scale Clustering）,以簇为粒子,簇心为粒子特征进行尺度转换,利用斑块模型得到大尺度知识,避免二次挖掘带来的资源浪费;最后,利用UCI公用数据集和H省全员人口真实数据集对算法性能进行实验验证,结果表明算法在准确性上优于K-Means等基准算法,是有效可行的。     

一种多分辨多尺度的Retinex彩色图像增强算法

针对Retinex算法的缺点与不足,提出了一种改进的中心/环绕函数,以及图像增强分辨度概念。利用Retinex算法中图像增强分辨度与尺度之间对图像增强效果的互补特性,提出了多分辨多尺度的Retinex（Multi-Resolution and Multi-Scale Retinex,MRMSR）彩色图像增强算法。实验过程中,采用图像质量主观评价法和图像质量客观评价法相结合的方式,对多幅彩色图像进行了算法验证,并与MSR、MSRCR等算法进行比较。实验表明,MRMSR算法具有较好的图像增强效果,其图像增强效果明显优于其他算法,并能够有效地降低尺度对图像增强的影响。     

自适应多尺度边缘检测

提出了自适应多尺度边缘检测算法及其快速实现办法.算法通过自适应确定边缘像元的最佳滤波尺度来检测边缘,计算量较小.同时提出了一种自适应确定一幅图像边缘的尺度范围的方法,并为描述边缘特性增加了一个边缘尺度参数.用于检测实际图像边缘的实验结果是令人满意的.     

Modeling crack in viscoelastic media using the extended finite element method

In this paper,the problem of modeling crack in 2D viscoelastic media is studied using the extended finite element method.The paper focuses on the definition of enrichment functions suitable for cracks assessment in viscoelastic media and the generalized domain integrals used in the determination of crack tip parameters.The opening mode and mixed mode solutions of crack tip fracture problems in viscoelastic media are also undertaken.The results obtained by the proposed method show good agreement with the ana...     

基于扩展有限元法的黏聚性裂缝模型的混凝土梁断裂过程模拟

为研究混凝土梁的断裂过程,提出用基于二维扩展有限元法（eXtended Finite ElementMethod,XFEM）的黏聚性裂缝模型模拟混凝土简支梁在集中载荷作用下的断裂过程.推导考虑近裂尖奇异性的基于XFEM的黏聚性裂缝模型,得出裂缝开度随裂缝长度的变化曲线;对上述模型与相关文献用有限元结合节点释放技术对相同时间的裂缝扩展的计算结果进行比较,二者结果吻合良好,并与实际裂缝扩展过程相符.计算结果证实基于XFEM的黏聚性裂缝模型能有效进行混凝土梁的断裂过程模拟.     

A multiscale extended finite element method for crack propagation

In this paper, we propose a multiscale strategy for crack propagation which enables one to use a refined mesh only in the crack’s vicinity where it is required. Two techniques are used in synergy: a multiscale strategy based on a domain decomposition method to account for the crack’s global and local effects efficiently, and a local enrichment technique (the X-FEM) to describe the geometry of the crack independently of the mesh. The focus of this study is the avoidance of meshing difficulties and the choice of an appropriate scale separation to make the strategy efficient. We show that the introduction of the crack’s discontinuity both on the microscale and on the macroscale is essential for the numerical scalability of the domain decomposition method to remain unaffected by the presence of a crack. Thus, the convergence rate of the iterative solver is the same throughout the crack’s propagation.     

基于扩展有限元法及虚拟裂缝模型的混凝土断裂过程区分析

提出一种利用扩展有限元法（eXtended Finite Element Method,XFEM）和虚拟裂缝模型对混凝土断裂过程区（Fracture Process Zone, FPZ)进行研究的方法.利用该方法可以求出裂缝扩展过程中混凝土FPZ的长度及位移和应力分布.利用该方法对一个三点弯曲混凝土梁进行研究,考察骨料粒径、不同软化律和不同初始裂缝长度对FPZ的影响.     

Coupling volume-of-fluid based interface reconstructions with the extended finite element method

We examine the coupling of the patterned-interface-reconstruction (PIR) algorithm with the extended finite element method (X-FEM) for general multi-material problems over structured and unstructured meshes. The coupled method offers the advantages of allowing for local, element-based reconstructions of the interface, and facilitates the imposition of discrete conservation laws. Of particular note is the use of an interface representation that is volume-of-fluid based, giving rise to a segmented interface representation that is not continuous across element boundaries. In conjunction with such a representation, we employ enrichment with the ridge function for treating material interfaces and an analog to Heaviside enrichment for treating free surfaces. We examine a series of benchmark problems that quantify the convergence aspects of the coupled method and examine the sensitivity to noise in the interface reconstruction. The fidelity of a remapping strategy is also examined for a moving interface problem.     

Generalized perturbation-based stochastic finite element method in elastostatics

Generalised nth order stochastic perturbation technique that can be applied to solve some boundary value or boundary initial problems in computational physics and/or engineering with random coefficients is presented here. This technique is implemented in conjunction with the finite element method (FEM) to model 1D linear elastostatics problem with a single random variable. Main motivation of this work is to improve essentially the accuracy of the stochastic perturbation technique, which in its second order realization was ineffective for large variations of the input random fields. The nth order approach makes it possible to specify the accuracy of the computations a priori for the expected values and variances separately. The symbolic computer program is employed to perform computational studies on convergence of the first two probabilistic moments for simple unidirectional tension of the bar. These numerical studies verify the influence of coefficient of variation of the random input and, in the same time, of the perturbation parameter on the first four probabilistic moments of the final solution vector.     

有限元GPU加速计算的实现方法

研究基于GPU的有限元求解中的总刚矩阵生成和线性方程组求解问题.通过对单元着色和分组完成总刚矩阵的生成,并以行压缩存储(Compressed Sparse Row,CSR)格式存储,用预处理共轭梯度法求解所生成的大规模线性稀疏方程组.在CUDA(Compute Unified Device Architecture)平台上完成程序设计,并用GT430 GPU对弹性力学的平面问题和空间问题进行试验.结果表明,总刚矩阵生成和方程组求解分别得到最高11.7和8的计算加速比.     

基于边光滑有限元法的剪切变形板几何非线性分析

为改善在计算板的几何非线性问题时有限元法系统过硬的数值缺陷,提高计算精度,在考虑剪切变形的yon Karman假设下,基于全拉格朗日描述方法,将边光滑有限元法应用于板的几何非线性分析.计算公式基于1阶剪切变形理论,并采用离散剪切间隙有效地消除剪切自锁.在三角形单元的基础上进一步形成边界光滑域,在每个光滑域内对应变进行光...