基于卷积神经网络的时频域CT重建算法

针对采用时域滤波器解析重建后图像存在伪影和图像细节丢失等问题,提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的时频域计算机断层扫描（CT）重建算法。首先,在频域中构建了基于卷积神经网络的滤波器网络,实现投影数据的频域滤波;其次,利用反投影操作算子对频域滤波后结果进行域转换得到重建图像;接着,在图像域构建网络对来自反投影层的图像进行处理;最后,在采用最小均方误差损失函数基础上引入多尺度结构相似度损失函数组成复合损失函数,减轻神经网络对结果图像的模糊效应,保留重建图像细节。图像域网络和投影域滤波网络联合作用,最终得到重建结果。在临床数据集上验证了所提算法的有效性,相较于滤波反投影（FBP）算法、全变分（TV）算法及图像域残差编解码CNN（RED-CNN）算法,当投影数目分别为180和90时,所提算法重建结果图像信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）最高,且归一化均方根误差（NMSE）最小;当投影数目为360时,所提算法仅次于TV算法。实验结果表明,所提算法可以提高CT图像重建图像质量,是一种可行且有效的方法。     

基于PSD的非均匀激光光斑中心定位研究

激光光斑中心定位是光学检测中的关键技术,大量应用在光学通信ATP系统、光路自准直控制系统、光学非接触位移角度测量系统中。针对传统电荷耦合器件(CCD)检测方法无法精准定位非均匀、非理想圆激光光斑的问题,提出一种基于位置敏感探测器(PSD)的旋转激光光斑中心检测的新方法。该方法依据PSD能够连续检测光敏面上光斑重心位置的工作原理,设计了一种定轴心旋转且角度可控的激光实验装置,通过对该装置投射到光敏面上的光斑重心的轨迹探测,经Kasa算法处理后得到光斑的中心位置,相较于CCD无需进行图像处理。实验中搭建了PSD光斑中心检测系统,并对旋转的激光光斑模式进行了分析。结果表明,激光光斑中心定位模型的线性度为-1.036、位置分辨率为0.1 μm,精确定位了光斑中心的移动轨迹。该方法为非均匀光斑的实时高精度定位提供了一种新思路。     

一种基于生物准则的IMRT方案优化方法

针对调强放射治疗方案优化中,物理准则无法准确描述生物组织在非均匀剂量分布下的生物反应的问题,提出了基于生物准则的方案优化方法。首先根据病人各组织的剂量约束条件,建立基于生物准则的方案优化目标函数;然后采用L-BFGS-B算法求解方案优化问题。实验结果表明,在保证靶区剂量覆盖率的同时,相较于基于物理准则的方案优化方法,本文方法方案优化后的危及器官并发症概率下降6.86%;相较于采用L-BFGS算法进行方案优化,本文方法方案优化后的危及器官并发症概率下降1.30%。分析实验结果可得,将生物因子引入方案优化,能够更精确地反映组织的生物效应;采用L-BFGS-B算法能够快速、精确地求解方案优化问题。     

事故容错热导率增强型UO2核燃料的研究进展

UO_2+Zr合金燃料元件为当前轻水核反应堆应用最广泛的核燃料体系。然而,福岛"311"核事故的突发揭露了UO_2+Zr合金燃料体系在事故状态下的重大安全隐患,研发事故容错核燃料计划被提上议程。事故容错燃料是为提高核燃料元件抵抗严重事故能力而开发的新一代燃料系统。对现有核燃料形式进行设计改进,即在UO_2基体中添加一定量高热导第二相,开发热导率增强型UO_2核燃料,此方法对工业体系的改动小,为近期事故容错核燃料的主要研究方向。现阶段,在热导率增强型UO_2核燃料开发历程中,已取得应用性研究进展的候选体系主要为UO_2-SiC、UO_2-BeO、UO_2-金刚石以及UO_2-Mo。其中,在UO_2-SiC和UO_2-金刚石体系中,对SiC以及金刚石与UO_2的界面反应认识还不足,在堆内辐照条件下SiC和金刚石性质的演变对UO_2热物理性能的作用规律尚未明晰。电场辅助快速烧结技术是抑制界面反应、制备UO_2-SiC和UO_2-金刚石的有效途径。在UO_2-BeO体系中,前期大量实验研究和堆内模拟表明BeO与UO_2具有优异的化学相容性以及良好的增强效果,UO_2-BeO被视为具备工业应用前景的燃料体系,然而,铍材料作为战略资源的稀缺性和BeO的剧毒性以及对乏燃料后处理流程的变革是工业化应考量的。在UO_2-Mo体系中,Mo作为金属中最具潜力的添加材料,呈现三维网状分布,展现出优异的热导率增强作用,这种微结构还兼具持留裂变产物的优势;与其他几种添加材料相比,Mo的中子吸收截面较高,添加量应合理调控,相应的基础研究需持续跟进。目前,上述候选燃料体系尚缺乏堆内辐照考核数据。可将高通量制备、机器学习等引入UO_2系核燃料的研制中,以加快热导率增强型UO_2的工业化应用进程。本文归纳了添加第二相的热导率增强型UO_2核燃料的研究进展,分别对制备方法、微观结构、导热性能等进行介绍,分析了热导率增强型UO_2面临的问题并展望了其应用前景,以期为研发轻水堆用事故容错燃料提供参考。     

结构参数对三相异步电机电磁力的影响仿真研究

三相异步电机在运行过程中产生的电磁振动噪声会影响到电机的运行品质,带来诸多不利因素。基于有限元法理论,首先通过仿真计算获得三相异步电机径向气隙磁密随空间和时间的分布情况,再根据麦克斯韦定律得到径向电磁力随时间与空间的分布并进行谐波分析,发现谐波分量是引起电机电磁振动的主要因素,最后对比不同结构参数对径向电磁力的分布及各阶次谐波幅值的影响,据此对电机的振动噪声情况进行推测。研究结果不仅为进一步的电磁振动与噪声研究建立了基础,还可为电机的优化设计提供参考。     

内部预埋空腔的混凝土厚板温度效应试验研究与计算模拟

连续整浇混凝土厚板的非荷载原因开裂一直是工程设计与施工的一个较难处理的问题,从水化热温控和扩大混凝土可散热表面积的思路出发,通过在厚度为300 mm的钢筋混凝土厚板内部均匀设置封闭园管空腔,试验研究了其内外温度变化过程,并通过有限元数值模拟分析,探索这一方法在混凝土连续厚板中用以减小温度效应的有效性.结论认为在混凝土厚板内部设置均匀分布的空腔,不但可以减少混凝土用量,控制水化热总量,而且可以改善内部传热环境,控制内部温升,可以显著减小大体积混凝土的温度变形和温度应力.     

炭黑/白炭黑复合填料网络在天然橡胶屈挠疲劳过程中的作用分析

通过改变填料体系中炭黑/白炭黑的用量比,制备出具有不同填料网络结构的硫化胶,通过胶料的硫化特性、交联密度、结合胶含量、Payne效应、损耗特性对填料网络结构进行表征并建立填料网络结构模型,最后通过各种性能测试考察了填料网络对橡胶动静态力学性能和屈挠疲劳性能的影响,建立了复合填料网络结构和屈挠疲劳性能的相关性。结果表明,白炭黑-白炭黑相互作用强于炭黑-炭黑相互作用,但白炭黑与橡胶基体的结合作用差;复合填料网络在屈挠疲劳过程中产生的内耗小,白炭黑/炭黑质量比为20/20时,硫化胶的疲劳性能最好。     

矩形布局设计中的两种可行域定位策略

基于构造启发式算法,针对可行域法求解矩形布局问题的可行域选择策略,提出采用按可行域的面积和可行域位置两种不同的可行域选择方法,结合定位和定序方法,最终实现了矩形的优化布局。利用测试数据对两种方法进行测试和比较,结果表明两种方法皆能快速的完成矩形布局问题的求解,且简单、高效。     

基于混合云的虚拟学习环境初探

为了更好地支持教师教学和学生学习,教育机构需要不断优化IT基础设施、资源和业务流程。一种新兴的计算范式"云计算(cloud computing)"是最佳的解决方案,它通过提供基础设施、平台和教育服务,改变IT资源的利用和消费模式,将对教育领域产生巨大影响。文章构建一种基于混合云的虚拟学习环境,探讨实现该学习环境面临的挑战,从而提高应用程序及服务的可扩展性和可靠性,削减教育机构软硬件资源的开销,减少软件更新和数据中心维护的费用。     

数值模拟技术在薄板多次拉深成形中的应用

数值模拟技术作为现代制造业的辅助工具,是通过虚拟制造来反映模具与板材之间的相互作用以及板材实际变形的 全过程,它对于推动生产的快速化和设计的智能化已经起到了越来越重要的作用。在多工步拉深技术已经在复杂零件的加 工过程中得到广泛应用的背景下,本文应用动态显示有限元软件LS-DYNA对低碳铝镇静钢薄板的多次拉深过程进行了 有限元仿真,并在现场试验的帮助下就仿真结果分析了加工过程中的金属流动规律。