The replacement of animal testing: ethical issues and practical realities

Increasing expectation that products and materials of many kinds should be 'safe' is leading to demands for more toxicity testing. At the same time, there is mounting pressure to reduce, refine and replace laboratory animal experimentation. The testing of cosmetics is particularly controversial. The only way out of this dilemma is the development, validation, acceptance and use of non-animal test procedures, i.e. replacement alternative methods. Given realism and determination, more funding, better science and good strategic planning, the future for replacement alternatives, and thus for human and animal welfare, could be a very bright one.     

改进核密度估计的空间点密度算法

针对常用的核密度估计在计算离散点密度上存在的诸多局限,提出了空间点密度算法。该算法在保持点离散属性与初始空间位置的基础上,设定分箱规则,获取离散点最近的格网点坐标;通过遍历,统计并计算每个搜索邻域内点的数量,以离散点初始坐标与点密度值为输出结果。以USGS的美国大陆地下水资源数据集展开实验研究,采用可视化输出与时间复杂度为验证指标,与核密度估计算法进行对比验证。实验结果表明,该算法提高了点密度的识别性,获取了离散点真实的密度值,可视化效果与精度方面均优于ArcGIS 10.4.1与kde2d核密度分析的结果、运算效率优于kde2d算法。     

低消耗免查找表CORDIC算法

为减少传统流水线型CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的硬件资源消耗和输出时延,在包含查找表的三阶段CORDIC算法实现基础上,提出一种免去查找表环节的CORDIC算法实现方法.提出的改进算法直接使用四次移位相加的迭代运算替换查找表结构从而显著降低寄存器消耗,同时通过合并迭代降低迭代次数进而有效减少最大输出时延,并综合运用角度二极化重编码(Binary To Bipolar Recoding,BBR)方法和角度区间折叠技术保证了输出精度.使用Verilog HDL语言在ISE14.2软件平台上对三种算法进行具体实现,利用XST工具对其进行综合,并通过MATLAB建模计算得到算法的正余弦值输出误差.仿真实验结果表明:在输出位宽均设置为16位的情况下,免查找表CORDIC算法能够有效地输出正余弦值;与传统流水线型算法相比,免查找表算法的寄存器资源消耗减少大约74.42%,计算所需的时钟周期降低68.75%,其输出精度也有明显改善;与三阶段算法相比,免查找表算法的寄存器消耗减少大约43.3%.本文提出的免查找表CORDIC算法具有实时性强、输出精度高、硬件资源消耗少等优势,更适用于高速实时的现代数字通信系统应用.     

椭圆形钢铅耗能器性能及振动台试验

针对工字型钢铅组合耗能器直角区域容易应力集中、过早屈服断裂退出工作的问题,提出一种由钢和铅两种材料组成的椭圆形钢铅耗能器,这种耗能器加工简便且水平两个方向都具有良好耗能性能.首先,对椭圆形钢铅耗能器中钢板的平面应力进行分析.其次,对椭圆形钢铅耗能器进行力学性能试验;利用有限元分析软件ANSYS建立椭圆形钢铅耗能器的非线性计算模型进行数值分析并与性能试验结果进行对比.最后,对一个安装和不安装椭圆形钢铅耗能器的六层钢框架结构模型进行振动台对比试验.研究结果表明:数值分析结果与性能试验结果吻合良好,本文建立椭圆形钢铅耗能器数值计算模型的方法正确;椭圆形钢铅耗能器滞回曲线饱满,具有良好耗能能力;椭圆形钢铅耗能器对多层结构的地震反应具有较好减震效果.     

一种改进DA算法的成型滤波器设计

针对高速、高阶成型滤波器的实现问题,在传统分布式DA算法的基础上,提出一种改进算法.利用升采样过程中内插零的结构特点,使用逻辑单元LUT代替存储ROM,减少了有效地址位数,提高了寻址速度;利用表分割算法和滤波器系数的对称性,并通过增加流水线结构,进一步节约了存储资源的消耗,提升了运算速度.通过与商用FIR IP核(DA算法)的实测对比,所提算法最大实现速率有所提高,且在高阶滤波器设计时不受硬件ROM大小和数量的限制,有效改善了逻辑资源的使用情况.     

基于ABAQUS和正交试验法的基坑支护桩优化

针对目前深基坑支护桩设计过于保守的问题,通过正交试验法,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟分析,优化内支撑排桩支护方案.选择支护桩桩径、桩间距和桩长为研究因素,以支护结构最大水平位移为评价指标,通过正交分析,确定对支护桩稳定性影响最大的因素,并得到最优的支护方案.结果表明,对支护桩设计影响最大的因素是桩径,其次是桩长,再次是桩间距,基于ABAQUS和正交试验法的基坑支护桩优化方法,可以定量判定支护桩的优劣,相比于经验法有了较大的提升.     

Stability analyses of vertically exposed cemented backfill:A revisit to Mitchell's physical model tests

Mitchell's solution is commonly used to determine the required strength of vertically exposed cemented backfill in mines. Developed for drained backfill, Mitchell model assumed a zero friction angle for the backfill. Physical model tests were performed. Good agreements were obtained between the required strengths predicted by the analytical solution and experimental results. However, it is well-known that zero friction angle can only be possible in terms of total stresses when geomaterials are submitted to unconsolidated and undrained conditions. A revisit to Mitchell's physical model tests reveals that both the laboratory tests performed for obtaining the shear strength parameters of the cemented backfill and the box stability tests were conducted under a condition close to undrained condition. This explains well the good agreement between Mitchell's solution and experimental results. Good agreements are equally obtained between Mitchell's experimental results and FLAC3 D numerical modeling of shortterm stability analyses of exposed cemented backfill.     

考虑土-高层建筑群动力相互作用的振动台试验研究

为揭示高层建筑群间相邻结构动力相互作用机理和结构行为变化,设计2个土-结构体系对照模型,在场地土条件相同的情况下,一个仅有单独的上部结构、另一个则包含5个上部结构,并分别进行振动台试验,获取上部结构关键部位在地震动激励下的反应.试验结果显示:在地震作用下,高层建筑群内结构存在明显的相互作用,群体建筑的沉降和倾斜较单独建筑增大;相邻建筑的存在会使上部结构频率降低;相邻建筑的相互作用使上部结构加速度反应和位移反应有时增大,有时减小,此变化取决于输入地震波的频谱特性;建筑群内中部建筑的加速度和位移反应强于周围建筑.     

一种机场场面MLAT监视系统的目标状态检验方法

由于GDOP(Geometric Dilution of Precision)的影响,MLAT系统的定位噪声与目标几何位置有关,这将造成传统检验方法的性能下降。针对该问题,本文提出了一种应用于机场场面MLAT监视系统的目标静止/运动状态检验方法。通过所构造的归一化检验量,该方法可消除GDOP对检验性能的影响。所提方法的检验原理如下：当目标处于静止状态时,所构造的归一化检验量是中心化的Chi分布;当目标处于运动状态时,所构造的归一化检验量为非中心化的Chi分布。一种对应的滑动窗口检验方法被同时提出以便满足不同的性能要求。本文所提出方法经过了严格的理论推导和性能分析,并通过仿真实验证明了其有效性和合理性。该方法已在某机场实现了工程应用。     

降雨入渗路基湿度场演变规律

为研究受地下水位高度差异的影响降雨入渗路基湿度场的分布与变化状态,基于饱和-非饱和土渗流理论,构建了5种具备不同初始地下水位的路基数值试验模型.通过分析两种降雨强度情况下的试验结果,总结了湿度场变化的主要规律,并阐述其根本机理.结果表明:降雨雨强越大,地下水受到扰动抬升越显著,路基层位越低,其湿度和扰动区扩距受地下水影响越显著;随着初始水位降低,路堤湿度极差的增幅呈二次曲线增大并至稳定值,扰动区水平扩距呈二次曲线减小并至稳定值;工况一定,则对应存在一个平衡水位线,当初始水位在其之下时,对路基湿度演变影响甚微,反之,随着初始水位的增高,路基湿度增幅呈对数递增.处于平衡水位之上时,初始地下水位高度对降雨入渗路基引发湿度场的分布与变化状态影响显著.