对称网络结构（精选12篇）
对称网络结构 篇1
1 引言
对于复杂结构在进行有限元分析时常常因为单元过多造成计算时间过长,尤其进行优化计算时这种现象更为突出,本文针对对称结构给出了一种利用对称和反对称原理的载荷分解方法,即将一般性载荷分解为对称载荷和反对称载荷两部分,然后利用结构对称性取一半模型进行对称和反对称计算,最后将两部分结果进行叠加,得到全模型的计算结果。该方法大大缩减了计算规模,节省了计算时间。
2 结构对称性的利用
设待分析的某空间结构具有面对称性。不失一般性,可以假定它是具有XOY为对称面的左右对称结构。显然,对于其它对称面,可以类推。
2.1 对称载荷情况
当载荷相对于对称面是对称的,如图1,则在结构的对应节点上,对称载荷大小相等,方向相同(XR=XL、YR=YL、MZR=MZL,见图1中A和A′点);反对称载荷则大小相等,方向相反(ZR=-ZL、MXR=-MXL、MYR=-MYL,见图1中B和B′点)。根据对称性原理,受载后结构的变形必然也是对称的,即对称位移大小相等,方向相同(uR=uL、vR=vL、θZR=θZL);反对称位移则大小相等,方向相反(wR=-wL,θYR=-θYL、θXR=-θXL)。基于变形协调,在对称面上,必然有反对称位移为0(w=θY=θZ=0),这就是对称载荷作用下,在对称面上应施加的对称位移边界条件。据此,在有限元计算中,可取半模进行计算,在对称面上的各节点,取上述对称位移边界条件,即可得到全部计算结果。
注意,当对称载荷作用点正好处于对称面上,则应将该载荷分作左右各半(如图2),仍然构成对称载荷。
2.2 反对称载荷情况
当载荷相对于对称面是反对称的(以上标′表示),如图3,则在结构的对应节点上,对称载荷大小相等,方向相反(XR′=-XL′、YR′=-YL′、MZR′=MZL′,见图3中A和A′点);反对称载荷则大小相等,方向相同(ZR′=ZL′、MXR′=MXL′、MYR′=MYL′,见图3中B和B′点)。显然,受载后结构的变形必然也是反对称的,即对称位移大小相等,方向相反(uR′=-uL′、vR′=-vL′、θZR′=-θZL′);反对称位移则大小相等,方向相同(wR′=wL′,θYR′=θYL′、θXR′=θXL′)。因此,在这种情况下,对称面上的对称位移必然为0(u′=v′=θx′=0),这就是反对称载荷作用下,在对称面上应施加的反对称位移边界条件。据此,在有限元计算中,也可取半模进行计算,在对称面上的各节点取上述反对称载荷的位移边界条件,即可得到全部计算结果。
当反对称载荷作用点正好处于对称面上,则应将该反对称载荷分作左右各半(如图4),仍然构成反对称载荷。
3 一般性载荷的对称分解方法
在一般情况下,外载荷是不具备上述的对称性或反对称性的非对称载荷。可以利用线弹性范围内力的可叠加性原理,将一般性载荷化作对称载荷和反对称载荷,然后分别按对称性进行计算,再进行叠加,即可求得全结构在一般性载荷作用下的位移及应力分布。
设上述对称结构在对应点作用有一般性载荷PXR、PXL、PYR、PYL、PZR、PZL(3个力矩分量原理相同,为简明一些,这里暂时略去,见图5)。
可以将一般性载荷按以下方式分解为对称和反对称载荷两个部分。
其中,对称载荷左、右两侧的各分量见图6(a):
反对称载荷左、右两侧的各分量见图6(b):
显然,上述对称载荷与反对称载荷相叠加,即是原来的一般性载荷。即:
总和则有:
4 载荷对称分解后计算结果的叠加方法
按力的可叠加原理,将图6所示分解后的两组载荷分别进行有限元计算,然后将计算结果(位移及应力)进行叠加,即可得到原结构在一般性载荷作用下的最终结果。
由于分解后的载荷分别具有对称性和反对称性,因此可按对称结构取半模进行计算(注意,应在半模的对称边界上分别施加对称和非对称位移边界条件)。
按通常的惯例,半模的计算模型选在右侧,则将分别按对称及非对称载荷的两次计算结果进行叠加,即可直接求得原结构右侧半边的位移和应力计算结果。
左侧半边的位移和应力值计算方法如下:
由于按对称性,只取了右侧半边进行计算,另一半的位移和应力,按对称性原理,已知为:
对于对称载荷uR=uL、vR=vL、wR=-wL、θXR=-θXL、θYR=-θYL、θZR=θZL;
对于反对称载荷uR=-uL、vR=-vL、wR=wL、θXR=θXL、θYR=θYL、θZR=-θZL。
于是,当上述对称结果加上反对称结果,即可得到右侧的位移结果,对称结果减去反对称结果便可得到左侧半模的位移结果。但是,应注意,这里给出的左侧结果是按对称性原理给出的,即其对称性位移u、v、θZ则与其真实方向相差一个负号。
由于对称及反对称位移具有上述性质,从而使左侧半边的内力也具有上述性质,即对称内力Nx、Ny、Mz是真实的,反对称内力Nz、Mx、My均相差一个负号。
由于应变是由位移对坐标的导数求得,所以,左侧半边的应变和应力中,3个正应变εx、εy、εz,正应力σx、σy、σz均为其真实结果,3个剪应变和γxy、γyz、γzx和3个剪应力τxy、τyz、τzx中,只有γxy、τxy是真实结果,其余均相差一个负号。
5 结语
机载导弹发射装置的大梁是一种左右对称的零件,具有特征多、传力复杂、截面形状复杂且变化多的特点,为了计算准确,在强度计算时运用多种形式的单元,如八节点任意六面体等参元、六节点任意三棱柱单元、平面应力元、薄壳类单元、虚杆元、钉元以及螺栓杆元等,因此单元数目巨大且计算复杂。为了提高计算效率,我们运用了以上的载荷分解方法在半模上施加载荷进行计算,然后用程序将有限元计算后的结果进行叠加处理,得到了比较理想的计算结果,节省了时间,保证了计算任务的按时完成。
摘要：介绍了一种对称结构中载荷的对称分解方法。即将一般性载荷分解为对称载荷和反对称载荷两部分,施加于对称结构的一半模型上进行有限元计算,得出对称载荷和反对称载荷的计算结果,然后用程序将计算结果按一定的方法进行叠加,得出真实载荷的计算结果。该载荷处理方法对于结构复杂、传力复杂、单元类型多和数目多的对称结构的有限元计算可以缩短其计算时间,提高计算效率。
关键词：有限元,对称,载荷
参考文献
[1]姜晋庆,张铎.结构弹塑性有限元分析法[M].北京:宇航出版社出版,1990.
[2]陆明万,张雄,葛东云.工程弹性力学与有限元法[M].北京:清华大学出版社,2005.
[3]Chanddrupatia T R.工程中的有限元方法[M].北京:清华大学出版社,2006.
对称网络结构 篇2
以FLUENT6.1软件为工具,利用湍流k-ε模型,求解二维稳态可压缩N-S方程,模拟了微喷管内的超音速流动,分析了喷管喉部结构不对称对喷管流场与喷管出口推力的`影响.这种喉部结构不对称由于喉部上下顶点在x方向上偏离一定距离所造成.数值计算结果表明,喷管喉部上下顶点在流体流动方向的不对称,将导致喷管内部流体流场不平衡性,诱导喷管内部产生康达效应,使得喷管出口的x方向推力减小,y方向产生了多余的推力.
作 者：童军杰 谢爱霞 岑继文 TONG Jun-jie XIE Ai-xia CEN Ji-wen 作者单位：童军杰,TONG Jun-jie(广东海洋大学工程学院,广东,湛江,524006;中国科学院广州能源研究所微能源系统实验室,广东,广州,510640)谢爱霞,XIE Ai-xia(广东海洋大学工程学院,广东,湛江,524006)
岑继文,CEN Ji-wen(中国科学院广州能源研究所微能源系统实验室,广东,广州,510640)
刊 名：广东海洋大学学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF GUANGDONG OCEAN UNIVERSITY 年，卷(期)：2010 30(1) 分类号：V430 关键词：数值计算 不对称 推力 微喷管★ 气动塞式喷管实验与数值模拟研究
★ 标枪气动力数值模拟
★ 多喷管火箭发动机尾流场流动与辐射特性的数值模拟分析
★ 风雪流灾害数值模拟研究进展
★ 旋成体超声速底压特性的并行数值研究
★ 直升机旋翼机身流动特性数值模拟
★ 一次强对流过程的三维数值模拟
★ 基于Van Leer+AUSM混合格式超声速流场的并行数值算法研究
★ 湍球塔气体流动的数值模拟
对称网络结构 篇3
关键词:对称结构;Antithesis;对比
1.汉语对称结构的界定
1.1 汉语对称结构的定义
在现代汉语中有一种特殊的结构格式,从结构上看,它们多由两个并列的语法单位(包括词和短语)组成,这两个并列的语法单位结构相同,字数相等。从意义上看,大部分对称结构至少有一对可构成近义、反义或类义的语素或词,它们彼此间关系密切,必须同时出现。还有少部分对称结构是转折、顺承或因果等关系。我们把这类特殊的格式称为对称结构。如:
千叮咛万嘱咐、深一脚浅一脚、耳听八方眼观六路、挂羊头卖狗肉、若要人不知除非己莫为。
1.2 汉语对称结构和对举结构的辨析
从字面上看,这两个词的差别在于“称”和“举”。事实上,“对称”是两部分形式完全对应,在各级语言单位中大量普遍地存在。“对举”是两部分相对列举,但可以不对称,如:“大了不好,小了也不行”、“你有理,我也有理”等。有些学者把“A不AB”看成正反对举式,它本质上是“AB不AB”格式的省略,从形式上看就是 “AB”和“不AB”的并列对举,前后两部分并不对称;大部分学者在“对举结构”或“对举格式”的定义中,对字数的要求一般是“字数相等或相近”,例如:“鼻子是鼻子眼是眼”,“鼻子不是鼻子,脸不是脸”,这两例前后两部分音节数并不统一,只能算是对举而不是对称。可见,“对举”包含一部分前后对称的结构,但是在形式上没有“对称”要求严格。
1.3 汉语对称结构和并列结构的辨析
在我国“并列结构”一词最早见于赵元任(1948)的《国语入门》,在后来的研究中,逐渐用并列短语代替了并列结构。很少有语法著作直接对并列短语的界定进行理论阐述,多是在与其他概念相提并论时来突显其特征。通过对比我们发现,从结构上看,对称结构和并列短语非常相似,但是从意义上看,两者有区别。并列短语各部分意义之间只存在近义、反义或类义的关系,而对称结构除了包含近义、反义和类义,还包括因果、顺承、转折、假设等意义关系。
并列短语的项数没有限制,即可以扩展,项数之间也可以调换顺序或者单独拆开来使用。大多数对称结构限于两项,不能扩展,一般不能掉换项数之间的顺序,并且两项不能拆开使用,否则句意将不完整。例如:可以说“又高兴又激动”,也可以说“又激动又兴奋”,可以把它扩展成“又高兴又激动又兴奋”,扩展后仍是并列短语;但是对称结构,例如“兴高采烈”是对称结构,虽然它也是并列短语,但是它不能再随意扩展,更不能把它说成“采烈兴高”。这是因为,并列短语每一项都是实指的,而且各有其独立的意义,整个并列短语的意义等于各项意义的总和,所以它能调换顺序;而对称结构的意义是一个整体,整个结构的意义不是各项组成成分意义机械的总和。而且对称结构多是一些约定俗成的成语习语惯用语,所以它不能随意更改。
并列短语语法功能跟它的组成部分的语法功能基本上一致,而对称结构语法功能跟它的组成部分往往并不一致。例如:“有血有肉有思想”由三个动宾短语构成,它的语法功能也表现为谓词性,例如它在句子“我也有血有肉有思想”中充当谓语;而对称结构“经一事长一智”,由两个动宾短语构成,它的语法功能却可以表现为名词性,如“经一事长一智是千真万确的道理”。
2.Antithesis的界定
2.1Antithesis的定义
根据韦伯斯特《新大学词典》的释义,“Antithesis”是指修辞上把意义相反相对的单词,从句或句子平行并置地进行对比。这就从定义上明确了“Antithesis”的两大特点:结构上的平行并列和意义上的相反相对。例如:They promised freedom and provided slavery.(他们承诺自由却施行奴役)。
关于Antithesis在汉语中的对应辞格有不同的说法,有的人认为是“对照”,有的却说是“对偶”,虽然汉语修辞格“对偶”与“对照”的确有相同或相似之处,特别是结构上的相似,但它们毕竟是两种辞格,不能等同。
2.2 Antithesis和对偶的比较
汉语里的“对偶”是指将结构相同或基本相同、字数相等、意义上密切相关联的两个短语或句子进行对称排列的修辞格。从意义上讲,对偶可以分为正对、反对和串对3种。由此可见,Antithesis与“对偶”,主要是结构上的相似,虽然“反对”的结构和意义都与Antithesis相同或相似,但它只是“对偶”中三种之一;从意义上讲,对偶只要求密切相关,而Antithesis却强调相反、相对。而且,对偶还有平仄相间声韵协调的要求,而Antithesis却没有明显的规定。
2.3 Antithesis和对照的比较
“对照”源于希腊语,也叫“相反”或“对比”,意思是把截然不同的对立物或有极大差异的思想放在一起,鲜明对照,给人以深刻的印象。对照的分句,词组或句子,长短要大致相等,邻接的语法结构要保持平衡。“对照”是把“两种不同事物或者同一事物的的两个方面,放在一起相互比较的一种辞格”。“对照”是从语义的角度划分出来的辞格,只要求语义的相反或相对,并不要求结构形式上的并列或对称。当然“对照”辞格可以包含“对偶”里的“反对”,如“满招损,谦受益”之类的结构,这是辞格的兼用:从语义来看,是对照,从结构来看,是对偶。
以上对比结果说明:从结构和意义两个方面看,“对照”比“对偶”更接近Antithesis,准确地说,Antithesis在汉语中的对应修辞格应是“对照”而不是“对偶”。
3. 汉语对称结构和英语Antithesis修辞格的比较
3.1汉语对称结构的分类
根据结合方式,可以把对称结构分为粘合对称和组合对称:
3.1.1粘合对称:是指一个词组内部两部分之间对举,两部分之间没有停顿。粘合对称结构有很强的熟语性,大多是四言结构,可以分为两类:
成语。粘合对称的绝大部分是四言对举成语。成语的前后两部分结构相同,语义上又有相近、相反、相对或相关等的关系,这是汉语里一种典型的对称结构。如:七折八扣、千变万化、伤风败俗、避实就虚舍近求远承前启后、金枝玉叶单枪匹马暴风骤雨
模式结构。除了一般对称成语,还有一些固定模式的内部对称结构,具有相当的能产性。例如:不X不Y:不冷不热、不清不白;大X大Y:大恩大德、大手大脚;大X小Y:大同小异、大惊小怪
3.1.2组合对称。是指词组和词组之间的对称,两部分之间可以有停顿。组合对称主要是一些熟语性质的结构,大部分是六言熟语,一些八字结构、十字结构和多字格结构也很常见。
六字结构。挂羊卖狗肉、亲帮亲邻帮邻、冤有头债有主
八字结构。有难同当有福同享、成则为王败则为寇
十字结构。公说公有理婆说婆有理、人善被人欺,马善被人骑
多字格结构。灯不亮要人剔人不明要人提、招来一个女婿,气跑一群儿子、没有不散的筵席,没有不塌的房屋。
模式结构。如:A一量,B一量:深一脚浅一脚、 东一堆西一堆;一量A,一量B:一脚重一脚浅、一阵青,一阵黄
3.2 Antithesis的分类
3.2.1字词的并列。如:
1) The day has eyes, the night has ears.(名词)日有眼,夜有耳。
2) Art is long, life is short.(形容词) 人生有涯,学问无边。
3) A man is always nearest to his good when at home, and farthest from it when away.(名词短语)在家千日好,出外一时难。
3.2.2短语的并列。如:
4) An honorable death is preferable to a degraded life. 宁为玉碎,不为瓦全。
5) United we stand, divided we fall. 单者易折,众则难摧。
6) An idle youth, a needy age. 少时懒,老来穷。
3.2.3句子或分句的并列
7) For every thing you have missed , you have gained something else;and for every thing you gain, you lose something. 有失必有得,有得必有失。
8) A miser grows rich by seeming poor. An extravagant man grows poor by seeming rich. 吝啬装穷变富,奢侈者装富变穷。
9)Speech is silver;silence is gold.雄辩是银,沉默是金。
从以上分析可以知道,英语Antithesis修辞格和汉语中的“对照”修辞格相对应,而对称结构中只有组成部分意义相反相对的那一部分运用了“对照”的修辞格。但是,通过以上例子我们发现,并非所有的英语Antithesis修辞格都是对称结构。有的是句子之间的对照,它们不是对称结构,如例(7)(8)(9);有的看似对称结构,但结构内部并没有严格对称,只是运用了Antithesis修辞格。如:例(3)从意义上看对称,但when at home和when away从结构上看并没有严格对称;再如例(7)中的have missed和gain,时态上并不一致;有的从结构上看似乎是对称结构,但是译成汉语后却不是对称结构,如例(5)United we stand, divided we fall中,United和divided是两个副词,意义相反, we stand和 we fall 是两个主谓短语,意义相反,前后两部分非常对称,但是译成中文后,“单者易折,众则难摧”尽管字数相近,但在结构上,“单者易折”是一个主语+状语+谓语的结构,“众则难摧”是一个主语+状+状+谓语的结构。当然大部分的实例既运用了英语Antithesis修辞格,在结构上严格对称,译成汉语后又是典型的对称结构,从这个角度看,两者有很大的相似性。
4. 小结
从结构形式上看,汉语对称结构和Antithesis修辞格非常相似,都是有两个或几个并列的语法单位构成,这几个并列的语法单位字数相等或相近,每个并列单位的构成部分词性和语法功能基本相同。但是,对称结构一般只包括词、短语的平行并列,而“对照”除了词、短语上的对比,还包括句子甚至语篇的平行并列;对称结构的一般由前后两部分构成,极少数可以扩展为三部分,而“对照”修辞格在构成部分数量上没有限制。
从意义上来看,对称结构的两个组成部分之间至少有一对可构成近义、反义或类义的语素或词,或者前后两个语法单位存在相关的语义关系,它们彼此间关系密切,必须同时出现。而“对照”结构平行并列的几个部分之间,只能是反义的关系。
在英汉翻译的过程中,汉语对称结构和英语Antithesis修辞格也不是完全对应,也有相对不平衡的地方。
参考文献:
[1]刘金铃. Antithesis与“对照”辞格异同初探[J].湖南师范大学社会科学学报.2000(4)
[2] 黎昌报.“平行对照”的Antithesis. [J].科技英语学习.2002(9)
[3]王春晖.浅论“一脚深(,)一脚浅”类并列短语[J]柳州职业技术学院学报.2005(12)
[4]彭汝寿.顾秀英.“结构对称的习惯语”•成语•并列短语[J]玉溪师专学报,1990(4)
[5]文海霖.Antithesis:对偶[J].科技英语学习,2004,(12)
[6]马迎春.英语中的对照和对偶修辞格初探[J].伊犁教育学院学报.2004,(1)
[7]北大中文系现代汉语教研室.现代汉语[M].商务印书馆.1993
对称网络结构 篇4
1.1 对称加密体制
对称加密与密钥体制的加密技术主要的特征是加密与解密采用的是同一个密钥, 需要通信的双方共同保存其密钥, 各个方面应保证不会泄露密钥这样才能实现对称加密的效果。对于具有n个用户的网络, 就需要相应的 (n-1) /2数量的密钥, 在用户群不是很大的情况下可以利用此种加密技术, 而如果用户数量较多且分布较广的时候对称密钥的保存与分配会十分复杂, 因此对称加密技术也分为序列加密与分组加密。
1.2 非对称加密体制
非对称的密码体制就是利用不同的密封进行加密与解密。在非对称密码与密钥体制中两个不同的密钥区分为公共密钥与私有密钥。两个密钥之间有一定的联系, 即任意一个加密信息只能由另一个密钥进行解读。设定A向B发出一个加密信息M, 如A需要找到对应B的公开密钥, 即可以对M进行加密, 并将其发送至B, 而接收信息后B就会利用自身的私有密钥对密文进行解密, 得到原有信息M。非对称密钥加密技术与对称密钥不同, 不需要对密码、密钥进行分配与保存, 即对n个用户而言, 仅仅需要2n个密钥。非对称密钥算法有很多种, 如:RSA、椭圆曲线、EIGamal算法等, 其中RSA算法较为突出。其依据的是数学问题中的欧拉定理, 密钥的选择的关键问题是确定欧拉函数的两个基本参数。
2 无线传感器网络加密的特点
无线传感器网络通常都是在无人值守的范围内进行工作, 传感器节点之间都是利用无线通信链路进行传输的, 然而在无线传感器网络中, 计算、存储、通信、能量等资源十分有限。同时无线传感网络节点具有分布性、移动性、相对独立性等, 使得无线传感器网络又容易受到外部干扰与各种入侵行为的攻击。这样就形成了矛盾, 即一方面无线传感器网络的用途不断推广, 一方面是网络设备资源有限不能负担大量计算。因此在对传感器网络数据进行加密的时候如果简单地将网络加密措施移植到无线传感器网络中就会出现矛盾, 而影响网络的正常工作。所以在实际的加密过程中技术人员对对称加密与非对称加密中的典型算法进行了相关的研究, 并以此作为对无线传感器网络加密的参考依据, 使其更适应传感器网络的特征。
3 对称与非对称加密算法的实际比对
3.1 对算法时间的比对
对称加密的体制之所以应用广泛, 就是因为其加密和解密的算法处理速度更快且效率高, 同时算法的安全性也比较突出, 结合硬件设备对称的加密方式可以适应大批量节点、实时化、高安全性的网络环境中。而对于非对称加密体制而言, 如椭圆形曲线加密算法的ECC, 在无线传感器网络中应用需要进行相当多的前期数据处理, 如系统的初始化、椭圆形曲线的参数分析与选择、私钥与公钥的生成与传递等, 其加密与解密算法实现过程较为复杂, 同时还需要发送公钥与密文和消息鉴别等内容, 从而影响了该算法应用的速度与效率。
这两种算法在同等条件下的无线传感器网络中进行执行时间分析得出, 对称算法加密与解密仅仅为毫秒级, 椭圆形曲线加密则需要耗时数秒。所以就网络而言需要采集大量数据信息时, 如在医疗领域对人体心跳进行采集的时候, 其数据传输在每秒中就多达数十个数据包, 即使采用数据处理、过滤冗余等手段后, 其每秒传递的数据包也要超过4个。如果采用椭圆曲线密码体制进行加密, 不仅仅单个数据节点的数据不能及时传输, 且作为解密端的基站节点虽然比数据采集点有着更高的计算与存储资源, 但是也无法处理来自整个网络的数万个节点加密包。这样就可以看出, 椭圆曲线密码算法在传感器网络中应用必然会受到此种情况的限制。因此对实时性要求较高的无线传感器网络在进行加密的时候采用对称加密中的DES算法更加的实用。而传输数据发送周期较长的应用环境中, 无线传感器网络则可采用椭圆曲线密码算法进行加密, 以此获得较好的安全性, 同时增加了加密系统中密钥管理的便捷性。
3.2 空间占用的比对
在试验系统上分别对对称与非对称密码体制进行运行, 并对占用的空间进行比对, 其典型算法为DES与ECIES, 实践证明DES的性能要好于ECIES算法。在RAM占用分析中, 二者大致是相同的。在ROM的占用比较中, ECIES在计算中其整个加密的过程需要占用较多的存储空间。而DES算法只需要进行有限制的置换、替换等简单的代数操作, 从而占用的代码空间较小。从分析中可知ROM占用中椭圆曲线密码算法比DES算法要多出2倍多。与前面的情况相似, 不同的应用平台, 两种算法的空间占用也是不同的, 如MICAz与Imote2中, 前者采用DES密码算法比采用ECIES密码体制要承载更多的应用程序。后者作为一种性能优异的传感器平台, 采用性能更高的处理器, 节点资源丰富且性能高, 可以不考虑两者在代码空间上的占用差异。
3.3 算法的能耗比对
因为无线传感器网络的能源有限, 因此在分析加密算法对网络的适应性时也应当考虑其发送数据时对能耗的影响。按照功率计算公式分析, 其能耗的大小u当前节点的电压、节点关闭无线模块但是仍处于激活状态下的工作电流, 加密或者解密操作需要消耗的时间。参考相关的研究成果, 如:MICAz平台的电压通常为3v, 关闭无线模块而处在激活状态时的最大电流为8mA。在试验中分别DES和ECIES算法进行了能耗的比对。DES因为在计算时仅仅需要进行置换、替代等基本操作, 即可完成加密与解密, 处理器存储指令和数据处理操作需要的指令较少, 因此程序执行的时间短, 所以其能耗也就低。而在ECIES算法实现中, 初始化、椭圆曲线和参数计算、生成公钥私钥、加密数据和生产鉴别码等需要消耗的时间较长, 需要进行数量较大的数据存储与数据分析, 从而增加了算法的能量消耗, 执行因此加密与解密需要的能耗要大大高出对称算法, 在这里仅仅依靠两节电池进行供电的无线传感器网络必须对能耗问题进行充分考虑。
4 结语
对称与非对称是两种思路不同的加密算法, 各自具备优势。如果在实时性要求较高的场合, 对无线传感器网络的加密就成为了重要的安全措施, 试验证明对称加密算法的计算速度快、效率高、计算简单等, 都可以适应此种场合的加密;如在非实时性应用环境, 则需要考虑密钥分配简单、系统密钥量方便管理, 系统开放性需求高、可以方便地实现数字签名、抗抵赖性好的非对称算法则更加的适用。另外, 对于不同的平台与数据量而言, 安全性和密钥管理的需要也不尽相同, 可以灵活地对两种加密算法进行选择, 或者针对不同的环节而选择综合两种算法优点进行混合管理, 以此充分地利用对称加密算法的高效率性能和非对称算法的安全性能, 提高整个系统的加密效果, 保证网络的运行。
摘要：从对称与非对称两种密码加密算法出发, 分析了二者在无线传感器网络中的适用性, 其各自的优势使之在不同的场合下都可获得较好的效果, 因此应视网络情况选择具体的加密算法。
关键词：无线传感器网络,对称加密,非对称加密,算法比对
参考文献
[1]孙玉贵, 赵保华.无线传感器网络安全加密方法研究[J].小型微型计算机系统, 2009 (9) .
[2]杨跃, 王福豹, 段渭军.无线传感器网络安全定位研究[J].信息安全与通信保密, 2008 (9) .
对称网络结构 篇5
采用薄壁梁理论将非对称变截面船体梁离散为n段均质有限梁,针对其自由振动为垂向弯曲、水平弯曲及扭转耦合振动的特点,应用迁移矩阵法推导出船体结构的固有频率和固有振型求解公式. 把公式系统编制成计算机程序,并通过实船算例及开口薄壁直梁模型计算了其固有频率及固有振型,分析了翘曲变形对其固有特性的影响.计算结果表明:考虑翘曲刚度后,结构的.固有频率比同尺寸不计翘曲时有所升高,尤其在扭转振型为主要振型时,频率升高得更多.
作 者：李鸿 韩广才 聂武 作者单位：李鸿,韩广才(哈尔滨工程大学,建筑工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001)
聂武(哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001)
对称网络结构 篇6
关键词：大 小 不对称 感情色彩
一、引言
“大”和“小”是一对常用的互为反义的形容词，在日常语言的运用中意义非常概括，语义非常活跃，使用范围非常广。《现代汉语频率词典·汉字频率表（1986）》收录的4577个汉字中，“大”的使用频率居第17位，“小”的使用频率居第50位，可见其使用频率相当高。
《现代汉语词典》（第6版）中，“大”的词条有427条，“小”词条的有256条，可以发现“大”和“小”在构词上有着明显的不对称性。前人关于“大”和“小”的对称性和不对称性的研究颇多，主要集中在结构上，如“大”和“小”在构词分布上的差异，哪些词可以用“大”和“小”修饰，哪些只可以用“大”修饰，哪些只可以用“小”修饰，“大”和“小”的语义演变，“大”和“小”的一些特殊结构等[1]，而对“大”和“小”的语义色彩上的不对称性进行研究的文献很少。
本文将从“大/小”与一般名词、地点名词和称谓名词搭配这几个方面入手，对“大”和“小”在构词和语义色彩上的不对称性进行具体分析。
二、“大/小+一般名词”的不对称性及感情色彩差别
虽然“大”和“小”在作形容词，表示面积、体积、数量、力量、强度等方面的对比时，具有对称性，但其在一些特定的语言环境中是不对称的，其表现的感情色彩也是不对称的。如：
（1）你睡得像个小猪似的。[2]
（2）那女孩长得清丽俊美，很有点小鸟依人的味道。
例（1）中，“猪”用“小”来修饰，表现了说话人对受话人的爱怜，也表现了受话人睡得很香甜，很可爱。如果我们把“小”去掉，“你睡得像个猪似的”只能表现出受话人睡觉时睡得很沉，不但不能表达出说话人的爱意，以及受话人睡觉时的可爱，反而表现了说话人对受话人的厌恶。
例（1）中的“小”不能用“大”替换，因为猪在人们心中是一种大型的动物，用“小”修饰可表现猪的可爱，而用“大”修饰则只表现出“猪”的形态，如：
（3）大猪吃得快，吃得多，而小猪吃得少。
“大猪”就是从它的形态和年龄上说的，相对于小猪而言的，并没有语义色彩。
例（2）中的“小鸟依人”是指像小鸟那样依傍着人，形容少女娇小可爱的样子，也表现了少女亲昵依偎的情状。这里把女性比作“小鸟”，用“小鸟依人”来形容的女性身材必定是娇小的。因此，“小”不能替换成“大”，“鸟”在人们意识中本来就是娇小可爱的动物，用“大”修饰则是体现鸟的形态，而不能体现少女像小鸟那样可爱，也不能体现出少女依偎的情态。
从例（1）和（2）中可以发现“大”和“小”在一定语境下的不对称性，以及语义色彩上的差别。
三、“大/小+地点名词”的不对称性及感情色彩差别
“大”和“小”在修饰地点名词时，感情色彩不对称。
（5）平遥在19世纪初号称“小北京”，相当于当时山西的经济、文化中心。
（6）这两位作家执着于文艺事业，放着大北京不住，偏偏要去钻穷山洼。
（7）涵江一度成为福建对外贸易重镇，有“小上海”之誉。
（8）为了保住大上海，蒋介石曾导演了一出上海“国际化”的闹剧。
“小北京”和“大北京”，“小上海”和“大上海”，虽然分布上是对称的，都是“大/小+地名”的形式，但意义上是不对称的，其感情色彩也有着很大的差别。例（5）中的平遥有着“小北京”的美称，例（6）中的涵江有着“小上海”的美誉，说明“小北京”“小上海”与“大北京”“大上海”一样，都是真实存在的，但意义不同。
“小北京”“小上海”与北京、上海在地理方面没有任何关系，这一说法的成立，说明这个地方有北京、上海的特色，和北京、上海有着某些相似的地方，只是规模较小。虽然“小+地名”表示的是美称，但我们认为这里的“小”只具有理性意义，表示对比关系，并不具有感情色彩。“小+地名”的地方往往不只一个，具有不确定性，并且“小+地名”中的“地名”必定是大的，有特色的，而且是众所周知的地方，比如我们在北大语料库中搜索含有“小锦州”的语料，就一条也没有，说明“锦州”这个地方并没有自己的特色，也不是众所周知的地方。
“大北京”“大上海”在理性意义上并没有发生变化，仍然指北京、上海，同时也附加上了感情色彩意义，表现了说话人的骄傲与自豪，而且具有确定性，只能表示原来的那个地名，如“大上海”就是指上海，“大北京”就是指北京。“大上海”说起来要比单说“上海”更有气势，外地人说“大上海”，表现了他们对上海的羡慕和向往，而本地人说“大上海”，则表现了他们对自己家乡的骄傲和自豪。
但其中的“大”在意义和用法已经发生了变化，我们认为“大+地名”中的“大”并不是表示对比关系的形容词，而是作为名词，表示大小的程度，与后面所接的地名构成名词短语，仍然指后面所接的地名所表示的地方，并且附加了感情色彩意义。
四、“大/小+称谓名词”的不对称性及语义色彩差别
“大”和“小”在亲属称谓名词之前，主要体现了“大”和“小”的对称性，因为亲属称谓名词所表示的对象可能不是唯一的（除了父母之外），比如姐姐可能有两个、三个甚至更多，对这些人的称呼就会用到“大”和“小”，如：大姐姐—小姐姐，而这里的“大”和“小”是对称的，只有理性意义，表示年纪上的差别，没有感情色彩意义。
值得注意的是，社会在不断发展变化，我们的语言也在变化，在我们的日常生活中出现了“小妈”的称呼，如：
（12）我爸爸给我找了个小妈。
例（12）中的“小妈”与“大妈”虽然在分布上对称，但在意义上不对称。“大妈”在方言中使用，意思是父亲的兄长的妻子。而“小妈”有两层意思：一层是指父亲在离异或丧偶之后再娶的妻子，“小妈”与说话人并没有血缘关系;第二层是指父亲再娶的妻子年龄小。那么，这时“小妈”具有了感情色彩意义，从孩子的口中说出，表达了孩子对父亲再娶妻子的厌恶。
还要注意的是，“小妈”与“小妈妈”也是不同的，如：
（13）90后的小妈妈、小爸爸们哪会照顾孩子啊！
例（13）中的“小妈妈”和“小爸爸”是一样的，表示妈妈和爸爸年纪小，不但有理性意义，也附加了感情色彩意义。这时的“小”与“大”是不对称的，没有“大妈妈”和“大爸爸”的说法，而与“小”相对的是“老”，表现父母年纪大。
“大”和“小”在官职称谓名词、职称及学位称谓名词、职业称谓名词前面也是不对称的，感情色彩方面也存在差异。
（14）这个村子叫珠里村，是两岸人民共同尊崇的大作家林语堂先生的故里。
（15）让你拜读一下我的大作！
（16）吓得关耀连忙央告道：“苏大哥，小店本钱短小，哪里赔得起？”
（17）儿子冲父亲喊：“爸，你瞧人家李叔叔当局长，你怎么才当小科长？”
例句中“大”和“小”的理性意义发生变化，而且具有感情色彩意义。例（14）中，如果仅仅是指称林语堂先生，可以直接用“作家”而不用“大”，但是这样不能准确地表达出对林语堂先生的尊敬与仰慕之情，所以，这里的“大”是敬辞。而且，表达这种感情色彩意义的“大”要用于别人，不能用于自己，如果称自己，表达的则是骄傲自满之情，如例（15）。相反，例（17）中的“小”表达的是轻视蔑视之情。儿子因为李叔叔是局长，而爸爸是科长，局长比科长大，所以瞧不起爸爸，如果直接用“科长”而不用“小”修饰，则表达不出轻视的感情色彩。但是将“小”用于称自己，则表现了自身的谦逊，如例（16），所以这里的“小”是谦辞。从这两组例句中可以看出，“大”和“小”有时分布对称，感情色彩意义也对称。
（18）优美的旋律从指尖流出来，让我感觉到他真的是一位小钢琴家。
（19）这首曲子是大钢琴家贝多芬创作的。
例句中与“小钢琴家”相对的“大钢琴家”，虽然在结构分布上对称，但是其感情色彩意义并不对称。“大”仍然表示尊敬、仰慕之情，但是“小”却不是轻视的意思，而是表示在某些方面有特殊才能的少年儿童，“小钢琴家”并不是真正的钢琴家，“小”具有理性意义，指年纪小，感情色彩意义则是表达了对少年儿童在某方面的认可，有赞美、欣赏的语气，有褒扬的意思。
五、结语
综上，我们分别分析了“大”和“小”在作性质形容词、互为反义时，后接具体名词、抽象名词、地点名词、称谓名词以及时间名词的不对称性，并探讨了“大”和“小”在这些情况下，所表达的感情色彩意义的差异，现总结归纳如下表：
大 小
表达怜爱，娇小可爱（例1、2、3）
表示骄傲和自豪（例6、8、10）
表示尊敬，仰慕（例14） 表示谦逊，谦虚（例16）
表示自满，骄傲（例15） 表示轻视，蔑视（例17）
表示赞美，欣赏（例18）
从上述论述中，我们发现“大”和“小”虽然是一对互为反义的形容词，但是也有着不对称性和特殊性，其感情色彩意义既有对称性，也有不对称性。希望我们的研究有助于对外汉语教学，也希望汉语学习者能都更好地学习和运用这一对形容词。
注释：
[1]请参见肖菲（2003）、邓欢（2011）、李庆（2012）和盛山女（2013）等。
[2]本文所涉及的语料来自北京大学语料库、语料库在线和日常用语汇总。
参考文献：
[1]肖菲.“大”与“小”语法功能上的差异性[J].兵团教育学院学报，2003，（1）：18-20.
[2]邓欢.“大”及“大”族副词的意义及其演变[D].广州：暨南大学硕士学位论文，2011.
[3]李庆.“小”的语义演变及其搭配组合[D].广州：暨南大学硕士学位论文，2012.
[4]盛山女.“小X一下”构式研究[D].武汉：华中师范大学硕士学位论文，2013.
非对称结构单摆的理论与试验研究 篇7
振动现象广泛存在于人类的生活和生产实际中。振动可根据不同的特征分为不同的种类[1]。近年来, 国内外科研工作者从非对称的视角出发,已经开展了许多非对称振动的基础研究工作[2,3]。在精密驱动领域,压电惯性驱动器利用压电元件的非对称振动来驱使机构运动[4,5,6]。这类压电元件非对称振动的成因,从广义上说,主要可以归纳为激励信号、振子结构和外部约束的非对称设计。例如,在激励信号非对称设计方面,Dalius Mazeika,Piotr Vasiljev[7]提出非对称三角波的电控方式,研制了一种直线型压电惯性驱动器,最大输出速度和负载可达20 mm/s,8 g。W. M. Chen等人[8]以非对称占空比的矩形波作为驱动信号,开发研制了新型二自由度压电惯性驱动器,直线和旋转速度分别可达21 mm/s,3. 72 rad /s。在振子结构非对称设计方面,Ping Zeng等人[9]提出以非对称夹持结构的压电双晶片振子为动力元件,利用振子非对称振动产生惯性力差的机理研制了一种新型压电马达,最小分辨率和最大线速度可达0. 02μm和16. 87 mm/s。在外部约束的非对称设计方面,Jianming Wen等人[10]研制了一种新型压电旋转驱动器,该驱动器在顺逆时针运动时通过改变正压力来产生非对称的摩擦力矩,从而实现驱动器的定向转动,最小分辨率可达10μrad。Xiaotao Li等人[11]研制了一种基于非对称摩擦力与惯性力匹配的压电直线驱动器,最大速度和输出力分别可达5 mm/s和10 N。虽然,学者们已利用非对称振动研制了多种压电惯性驱动器,其驱动机理仍需进一步深入研究和分析。因此,本研究提出一种非对称结构的单摆,尝试用以探讨和解释该类驱动器的致动原理。
作为物理学中的经典模型,单摆是研究和讨论振动机理的理想角色[12,13]。因此,本研究提出以一种非对称单摆为研究对象,将从能量特性和周期特性角度出发,对该单摆在周期运动中所表现出的非对称振动特性进行理论分析,从而为非对称驱动的机理分析提供一种新思路。
1非对称单摆模型结构和边界条件
本研究所提出的非对称单摆是一种通过在单摆圆心垂直位置向下点设置固定支点的方法,使左、右摆动半径产生变化的新型单摆结构装置。非对称单摆模型主要由摆球、摆线和钢钉3个部分组成。其中,假设模型中摆线为不可伸缩的轻质细绳,摆球半径远小于摆线长度,布置在中心线上的钢钉不产生变形与位移。
非对称单摆运动原理如图1所示。球在微小扰动下从中心线一侧自由释放,在重力作用下周期性来回摆动。
每当摆球经过中心线时,钢钉对摆线产生阻挡作用,摆动中心将在O1和O2间交替变换,摆长L1和L2 也随之产生更替,其中R为O1和O2的中心距。换而言之,在一个运动周期中,摆动中心和摆长条件将改变两次。为了方便研究与讨论,可将非对称单摆的运动过程以中心线为界,分为左、右两个部分,任意时刻的摆角分别为θ1,θ2。
2理论分析
2. 1 非对称单摆动力学方程
为了探讨所提出的非对称单摆的动力学方程,本研究首先分析长度为l,摆球质量为m的对称单摆运动原理。在摆线长度远大于摆球半径和忽略摆线质量的条件下,且考虑阻尼影响因素,根据牛顿第二定律, 对称单摆在周期性驱动力作用下的动力学方程为:
式中: θ—角位移,c—阻尼系数,g—重力加速 度, Fcos Dt—周期性驱动力。
令
由于铅垂平面内钢钉的存在,非对称单摆在振动过程中每次通过中心线时,将同时改变摆动中心和摆长。在不考虑空气阻力和悬挂点摩擦的条件下,非对称单摆在中心线左、右两侧的振动微分方程可以表述为:
式中:
2. 2 非对称单摆的能量分析
若不考虑能量耗散,非对称单摆在运动过程中只受到摆球重力做功,所组成的保守系统机械能守恒,系统总能量为:
若将摆球运动轨迹的最低点作为零势能点,非对称单摆在运动过程中左右两部分的动能和势能可以分别表示为:
实际操作中,可以选择中心线两侧选择满足边界条件的任意一点,作为自由释放的起始位置。以起始位置为右侧为例,运动初始条件为θ1max= θ0,摆球在释放瞬间的动能、势能和总能量分别为:
根据三角函数诱导公式2sin2( θ/2) = 1 - cosθ,当非对称单摆在两侧来回摆动时,系统任意时刻的总能量和势能可以表示为:
由式得,动能是总能量与势能的差值,即Eki= Em- Epi,系统在两侧的动能可以表示为:
若起始位置为左侧,运动初始条件为θ2max= θ0,根据上述相同推导过程,可得到任意时刻系统的总能量、势能和动能分别为:
由式( 12 ~ 14) 的理论推导可知,非对称单摆从左侧和右侧自由释放的运动过程具有相似的能量特性。根据上述推导,本研究用Matlab软件绘制了系统机械能、动能、势能与摆球所处位置的关系曲线如图2所示。
图 2 非对称单摆运动过程中的机械能、动能和势能
图2表明,在铅垂方向,非对称单摆具有能量守恒特性,即系统机械能总量始终保持不变; 在水平方向上,由于非对称单摆的运动不对称性,动能和势能也表现出左右两侧不对称的特点,且两者在摆长L1侧的平均变化率均大于摆长L2侧。
2. 3 非对称单摆的周期分析
周期是单摆研究中的热点问题。国内外学者已利用椭圆积分法[14]、算数几何平均法[15]、超几何法[16]等方法,提出了大量关于单摆周期问题的精确解和近似解。本研究将根据已建立的动力学方程,采用中心线左、右两侧运动时间叠加的方式,在大摆角情况下研究非对称单摆的周期影响因素。
当摆角较大时,非对称单摆的运动不再是简谐振动,而是非线性振动。根据机械能守恒定律,无阻尼单摆运动的精确周期公式实际上可以用第一类椭圆积分表达[17]:
式中: L—摆长,θ0—初始释放角度,θ—摆角。
根据上式,可获得非对称单摆在两侧的运动时间分别为:
式中: L1,L2—两侧摆长; θ1max,θ2max—左、右两侧最大摆角; θ1,θ2—左、右两侧摆角。
将上述左、右两侧的运动时间叠加,得出大摆角非对称单摆的精确周期公式为:
上述所得的精确周期公式属于第一类椭圆积分, 须查积分表才可得出周期值,计算时较为繁琐。为了方便理论研究和仿真,故本研究引用F. M. S. Lima[18]所提出的准确度较高的近似周期计算公式:
式中:
根据式( 18) ,可获得非对称单摆在两侧的近似运动时间分别为:
将两侧的运动时间叠加后,得到大摆角非对称单摆准确度较高的近似周期公式:
由于L2= L1- R,式( 20) 可以转换为:
式中: θ1max,θ2max—两侧最大摆角由摆球初始释放位置和释放角度θ0确定。
式( 21) 表明,此时非对称单摆的周期与摆长L1、中心距R和初始释放角度θ0有关,且在左右两侧同一高度释放时具有相同的周期特性。
为了从理论上分析3种因素与周期的关系,根据上式,笔者用Matlab软件绘制三者对周期的影响趋势图如图3所示。
图 3 非对称单摆运动周期与摆长 L1、 中心距 R 和初始释放角度 θ0的关系
图3表明,在大摆角情况下( θ≥10°) ,非对称单摆的周期随着摆长L1和初始释放角度θ0的增大而增大,随着中心距R的增大而减小。此外,上式也表明, 由于左、右两侧摆长和最大摆角条件不同,非对称单摆具有左、右两侧半周期运动时间不同的特点。
3试验结果与讨论
为了检验非对称单摆周期振动的理论分析,探究初始释放角度θ0、摆长L1和中心距R 3个因素对周期的影响,本研究设计和制作了非对称单摆模型,并组建了非对称单摆周期振动测试系统。
3. 1 试验系统
非对称单摆模型 和周期振 动测试系 统如图4所示。
图 4 非对称单摆周期特性测试系统
非对称单摆模型主要由摆球、轻质细绳和两个钢钉组成。摆球质量为0. 03 kg,直径为0. 02 m。摆长L1为摆球球心至右侧摆动中心点O1的距离,L2为摆球球心至左侧摆动中心点O2的距离。非对称单摆周期特性测试系统主要部件有非对称单摆模型、3D动态分析摄像仪、支撑板和定位网格纸。3D动态分析摄像仪由KEYENCE公司生产,包括控制器与镜头两个部分, 分辨率可达微秒级,在试验中用于精密测量摆球的运动轨迹和记录摆球周期运动的时间。
3. 2 周期振动试验
由理论分析可知,在左、右两侧同一高度释放摆球时,非对称单摆具有相同的周期特性,其中,摆长L1、中心距R和初始释放角度θ0是非对称单摆运动周期的主要影响因素。试验时,在上述3种影响因素的不同初始条件下,笔者利用所组建的测试系统对非对称单摆的周期振动进行了测试与记录。为了使得试验更易控制,结果更为准确,摆球初始释放位置均选在中心线右侧。
3. 2. 1 周期振动试验周期与初始释放角度 θ0的关系
在摆长L1和中心距R相同条件下,非对称单摆运动周期随初始释放角度θ0变化的仿真与试验结果如图5所示。
图5中,摆长为0. 4 m,中心距为0. 1 m,0. 15 m和0. 2 m,分别计算和测试了初始释放角度从10° ~ 50°的运动周期。
图5曲线表明,非对称单摆的周期随着初始释放角度的增大而非线性增大,增长速率逐渐提高。
3. 2. 2 周期与摆长 L1的关系
在中心距R和初始释放角度θ0相同条件下,非对称单摆运动周期随摆长L1变化的仿真与试验结果如图6所示。
图6中,中心距为0. 1 m,初始释放角度为20°,40°和60°,本研究分别计算和测试了摆长L1从0. 3 m ~ 0. 5 m的运动周期。
图6曲线表明,非对称单摆的周期随着摆长L1的增大而非线性增大,增长速率逐渐降低。
3. 2. 3 试验系统周期与中心距 R 的关系
在初始释放角度θ0和摆长L1相同条件下,非对称单摆运动周期随中心距R变化的仿真与试验结果如图7所示。
图7中,初始释放角度为20°,摆长为0. 3 m, 0. 35 m和0. 4 m,分别计算 和测试了 中心距R从0. 05 m ~ 0. 25 m的运动周期。
图7曲线表明,非对称单摆的周期随着中心距R的增大而非线性减小,减小速率逐渐提高。
以上结果表明: 大摆角非对称单摆的运动周期随着摆长L1和初始释放角度θ0的增大而增大,随着中心距R的增大而减小,且3种因素影响下周期增大或减小速率的变化规律各不相同; 另一方面,摆长L1、初始释放角度θ0和中心距R不同条件下,非对称单摆周期在的试验与仿真结果变化趋势一致,具有较好的重合性。
观察发现,周期的试验测试值总体略小于仿真计算值,其原因是仿真时的周期理论计算忽略了空气阻尼和摩擦的影响。
4结束语
本研究提出一种非对称单摆,通过理论和试验相结合的方式,对非对称振动现象的机理进行了初步探讨。总体研究结果表明,中心线两侧的摆长差异引起了单摆的运动不对称性,最终使其在能量和半周期运动时间上分别表现出了不对称的特点。
本研究所提出的运用非对称单摆研究非对称振动机理的策略,以及在研究工作中所获得的规律和结论, 为非对称驱动的机理分析提供了新的思路。
最后,有关非对称单摆的理论研究还有待学者们作进一步的完善与补充。
摘要：针对惯性式压电精密驱动器的非对称振动驱动机理难以分析的问题,提出了一种非对称结构的单摆,探讨了模型结构和运动原理。建立了非线性动力学方程,从能量转换和运动周期两个方面,分析了非对称单摆的工作特性。在此基础之上,设计、研制了实物模型;以初始释放角度θ0、中心距R和摆长L1为影响因素,对非对称单摆进行了周期特性试验。研究结果表明,非对称单摆具有两侧摆长、最大摆角和两侧半周期运动时间均不相同的特点;大摆角运动周期随初始释放角度θ0和摆长L1的增大而增大,随中心距R的增大而减小,周期理论计算结果和试验测试结果具有较好的重合性。非对称结构单摆工作特性的研究结果可为后续的惯性式压电精密驱动器的研发和设计打下坚实的基础。
网络传播中的信息不对称现象分析 篇8
1 网络传播中信息不对称现象分析
信息不对称理论常常用来分析市场交易行为中由于参与者所掌握的相关信息不对称而致使在交易的过程中出现逆向选择和败德行为。如在电脑市场,电脑销售者较电脑购买者对所出售电脑的信息掌握多,这样就很容易在这场交易中造成信息的不对称,使得电脑销售者很可能利用自己的这种便利从购买者那里获得额外的利益,而此种情况购买者却所知甚少,这属于经济学意义的信息不对称现象。其实这种信息不对称的现象在网络中普遍存在,而且表现得十分明显。主要由于以下原因致使信息在网络传播中出现不对称现象。
1.1 信息接受者的因素
由于信息接受者的原因而致使出现信息不对称现象,主要可以从一个国家内部和世界全局的网络使用者这两个方面进行分析。
1.1.1 国家内部
信息在网络传播中所出现的信息不对称现象在每一个国家内部都普遍存在,所不同的是由于各国的具体情况不同而所显现出信息不对称的程度也不同。以我国为例,加以分析之后,就不难发现这一现象的存在。在中国互联网信息中心2005年7月公布的中国互联网发展状况的统计报告(http://www.cnnic.cn)中,可以发现这种状况的存在。
从表1可以看出,目前中国的因特网是一个“青年网”,35岁以下的占65.5%,未婚者占59%;同时又是一个汇集各路英豪的“高学历网”,本科以上的占52%;从男女性别的分布状况来看它又是一个“男性世界”,男性占59.6%;从网络使用者职业分布来看又以学生和专业技术人员为主。这样以来,那些未上网的人则很难获得网络中的信息,这样在二者之间就形成了严重的信息不对称,而由于网络本身的优势所在,人们在网络中传播的信息越来越多,而且可以预见将来这种趋势会扩大,很有可能会成为未来信息传播的主渠道。
1.1.2 世界全局
通过对世界全局的网络使用者的比较发现,网络传播中的信息不对称现象严重存在。根据联合国的资料,全球收入最高、总人口占世界人口五分之一的这些国家的网络用户数占世界网络用户总数的93%,而全球收入最低、总人口占世界人口五分之一的这些国家的网络用户总数则只占全球因特网用户总数的0.2%,二者网络用户比例差距极其悬殊。这些低收入国家则主要是第三世界的国家,由于历史的原因,第三世界国家的信息基础设施严重匮乏。就世界最贫穷的国家之一———海地来说,人均年收入250美元,电话拥有率不到1线/每百人,电力设施十分落后,乡村根本不通电,城市里每天也只供几个小时的电。在这样的国家,人们就很难享用到网络所承载的信息,因而在信息的获取中就很难与那些发达国家相比。
1.2 文字因素
《数字化生存》的作者尼古拉斯·尼葛洛庞帝说“在互联网上没有地域性和民族性,英语将成为标准”,而现在的事实似乎也印证了这个“狂人”的预言,英语是互联网上的绝对“标准语言”。以英语为母语的主要是以美国为首的西方发达国家,非英语国家主要是第三世界的国家,正是基于这一原因,以美国为首的西方国家在网络中就占有了发布信息的绝对优势,而非英语国家则只能主要以接受信息为主,在接受这些信息的过程中,就会潜移默化地接受这些信息中所隐含的价值观念和生活方式,故而对这些国家文化的侵蚀是显而易见的。这种信息不对称的结果很可能就使“文化帝国主义”(Cultural Imperialism)势力抬头。据联合国统计,截止目前,全世界网民中很大的一部分则是美国人,美国在1993年加入因特网的用户每月就以约10%的速度增长,1994年则达到每月15%,在1994年底已连到全世界150个国家和地区,连接38 000个计算机网络的320万台计算机,拥有3 200万个用户。这样就有人预测,未来因特网将有50%在美国、40%在欧洲、5%在日本和韩国,另外剩下的5%在世界的其他地方[4]。因而,对非英语国家来说,如何采取有效措施保护本国文化的责任就显得意义十分重大。
1.3 文化因素
网络的发展为世界文化的大融合提供了可能,就如一个大熔炉,它可以容纳任何一个国家和地区的文化,在这个充满民主气息的“土地”上,文化的传播呈现出一片前所未有的繁荣局面,文化的统一性和共通性得到加强,从而使得网络传播的信息由不对称向对称靠拢,但这只是一个长远的发展趋势,而在短期内,这种发展局面很可能直接导致以英语为载体的“强势文化”对非英语的“弱势文化”的文化霸权(Cultural Hegemony)现象的出现,从而在以英语为文化载体的西方文化与非英语为载体的其他文化之间的信息出现不对称现象,因为这二者之间在网络中所承载的信息是严重不对称的。这样,网络使用者在获取信息的时候,由于母语的差异而导致在获取的过程中出现信息的不对称,而要缩小这种信息不对称状况就需要这些非英语国家的网民学习英语,在学习英语的过程中则会造成西方文化对学习者的潜移默化的影响,从而也会影响学习者价值观和生活态度以及对本国文化的感情。
2 网络传播中信息不对称现象的干预策略
尽管在网络传播中信息不对称现象存在,而且有愈演愈烈的趋势,但如果我们面对这种局面不闻不问的话,当有一天醒来的时候就会发现,网络中再也找不到自己的足迹,再也听不到自己的声音了。那么,为避免这种可怕状况的出现,在我国应如何采取有效措施积极应对呢?
2.1 大力发展信息产业,提高国民的信息网络传播意识
正是由于种种客观条件的限制,我国的信息产业发展相对滞后,使得在应对网络界所掀起的“第三次浪潮”时显得有些仓促。为了在这次信息革命中不落后,在我国大力发展信息产业为网络的发展提供必要的硬件设施是一项意义十分重大的事情。如果我们稍有疏忽,就会在这场网络信息革命中,离发达国家更远,差距更大,引起信息不对称的状况进一步扩大化。在网络信息的竞争中,我国和发达国家相比仍然处在劣势地位,只能说是别人“标准语言”的一种陪衬。因而,改变信息的严重不对称状况是在这次信息革命中取得胜利的关键所在,只有这样才不至于被发达国家远远地抛在后面。
2.2 取其精华,弃其糟粕
网络的出现使世界在一夜之间变得很小,地球变成了村落,世界上的人们一下子感觉到离得很近。网络传播对中国的传媒界是一种挑战,也是一种机遇,在挑战和机遇的双重矛盾中,我们的明智做法只能是“取其精华,弃其糟粕”。尽管信息在网络传播中存在着严重的不对称状况,而且西方文化对我国本土文化的冲击依然存在,但我们只能迎着困难上,从外国的“强势文化”中不断地汲取营养,为我所用,在网络这块阵地上抢占一块地盘,从而在一定程度上改变在网络中的这种信息不对称局面。
2.3 采取必要的文化保护措施
随着国家与国家的联系不断紧密,西方国家利用自己的强大经济和传播优势,以及自己的语言优势积极营造信息不对称的局面,极力向其他国家利用网络推行以西方文化为标准的文化价值观念和价值标准。而一个国家的文化是这个国家赖以存在的根本,是一个国家的精神支柱,是一个国家的灵魂,是这个国家区别与他国的根本标志,只有保持这种文化的独特性,才能在这个竞争日益激烈的世界中找到自己国家的立身之地,在世界的历史中找到一份属于自己的地位。
3 结束语
尽管在信息的网络化传播时代,信息不对称现象依然存在,以上这些措施在根本上也不可能消除彻底我国目前所存在的信息不对称局面,只有不断地加强国民自身的信息网络传播的意识,在实行文化保护的同时不断地从西方文化中汲取养料为我所用,网络中信息不对称局面就有可能减弱,在与西方发达国家进行市场交易的时候,就不至于由于掌握的相关信息较少的缘故而蒙受损失。
摘要：在信息时代,网络成为信息传播的新媒介,网络的出现对信息的传播更是如虎添翼。但信息在网络传播中所出现的信息不对称现象在每一个国家内都普遍存在,所不同的是由于各国的具体情况不同而所显现出信息不对称的程度也不尽相同。本论述通过对信息不对称理论的介绍,分析了在网络传播由于信息接受者的因素、文化氛围的因素、不同文字的因素、国家的政治因素等造成的不对称现象,以及当前我国应对网络传播中信息不对称所采取的策略。确保我们这个时代的每个人都拥有“资源共享”的权利,使每个人都具备和享受这种权利。
关键词：网络传播,信息不对称,干预策略
参考文献
[1]蔡宁,蒋景楠.信息不对称理论在房地产市场上的应用[J].价值工程,2003(01).
[2]江潜.数字家园——网络传播与文化[M].上海:复旦大学出版社,2001.
[3]张召忠.网络战争[M].北京:解放军文艺出版社,2001.
[4]路小红.信息不对称理论与实例[J].情报理论与实践,2000(05).
对称网络结构 篇9
地震作用下, 结构的扭转效应可以使建筑物破坏或倒塌。利用隔振技术积极调控, 不仅显著减小了建筑结构的整体振动, 也有效地抑制了其扭转振动, 有效提高结构抗震性能。对非对称隔振结构进行分析, 有助于提高结构抗震性能, 并合理设计隔振结构。
1 计算模型及运动方程
如图1所示结构, 利用达朗贝尔原理可得其运动方程为:
其中, M, K, C分别为质量阵、刚度阵、阻尼阵;{u}=[ux, uy, uθ]T为楼层的位移向量;Mb为底层质量阵;Kb为隔振层的刚度阵;{ub}=[ubx, uby, ubθ]T为底层的位移向量;为地震加速度向量, 为X, Y向的地震加速度。
若定义Kit为第i个隔振支座的切线刚度, 在任意时刻有Kit=Kie-Kis, 其中, Kie为第i个隔振支座的初始刚度矩阵, Kie=dig[kixb, kiyb], kixbkiyb假设足够大使得支座无滑移。Kis为支座滑移时刻的刚度, 为零矩阵。可用下式确定:
其中, Fix, Fiy分别为第i个摩擦支座为X, Y向的摩擦力;Fi L为第i个摩擦支座的静摩擦力;Fi L=μmig, μ为静摩擦系数, mi为第i个隔振支座的质量。
耦合曲线见图2。
2 结构的计算分析
假设ωx=ωy=2π, b=d=6 m (见图1) ;总共9个隔振支座, 刚度为kixb=kθb=10 000Kx, 上部结构为9层阻尼比ξ=0.05, 地震参数wg=15 rads-1;ξg=0.5;S0=0.05 m2·s-3。输入加速度反应谱 (见图3) 。分别对非对称结构模型和对称结构模型 (二者具有相同的振动周期) 进行分析, 得到了如图4~图7所示的分析结果。
3 影响参数分析
为了研究隔振支座和扭转耦合效应。定义R为隔振同普通结构地震响应峰值比值。
3.1 ex/d, ey/d的影响
图4a) 给出了R随着偏心率ex/d的变化, ux响应比值Rux随ex/d变化不明显。然而, uy响应比值Ruy, uθ响应比值Ruθ受ey/d影响显著。由此可见, 随着偏心距的增大, 隔振效果会下降。然而, R随着偏心率ex/d的变化不受是否考虑两个方向相互作用的影响。从图4b) 中可以看出, 结构底部位移Db受偏心率ex/d影响较大, 当考虑两个方向的相互作用, 结构底部位移增大。对于偏心距为零且不考虑耦合作用将高估结构的抗震性能。
3.2 频率比值ωθ/ωx影响
如图5所示, Rux受ωθ/ωx的影响不明显, 当0<ωθ/ωx≤1时, 随着ωθ/ωx值的增大, Ruθ明显下降。由于扭转耦合, 随着ωθ/ωx增加, Ruy增大。当1<ωθ/ωx≤2时, 随着ωθ/ωx增大, Ruy减小。Ruθ随着ωθ/ωx增大而增加。当2<ωθ/ωx时, Rux, Ruy, Ruθ趋于相同。当ωθ/ωx1时, 结构底部扭转耦合效应很小, 而且结构Db受ωθ/ωx的影响不大。
3.3 质量比值mb/m影响
图6给出了反应比值R同质量比mb/m的关系曲线, 从图中可得, 反应比值R随质量比mb/m增加而增大;由于随着质量m的增大, 静摩擦力FL增大, 结构的滑移减小, 导致结构耗散地震的能量降低, 因此随着mb/m降低, 反应比值R降低。结构Db受质量比值mb/m影响不大。
3.4 摩擦系数μ的影响
随着摩擦系数μ的增加, 上部结构反应比值R增大, 这是由于通过支座传递给上部结构的地震荷载增大。但是随着摩擦系数μ的加大, 结构底部平动反应下降, 扭转反应略有增强。
4 结论
通过对非对称摩擦隔振结构非线性分析, 得出了影响结构平扭耦合的参数, 通过对这些参数的研究分析得到了以下结论。摩擦隔振装置两个方向摩擦力耦合, 增加了结构的隔振效果。忽略结构偏心, 导致过高估计摩擦隔振的效果。随着结构偏心增大, 隔振效果降低。当0<ωθ/ωx≤1时, 随着ωθ/ωx增加, 隔振对降低结构扭转响应作用提高。随着mb/m及μ增大, 摩擦隔振效果降低。结构底部位移受ex/d, ωθ/ωx, mb/m等参数影响小, 但是若忽略摩擦力双向耦合, 分析得到的底部位移较实际值偏低。
摘要：采用弹塑性模型模拟了摩擦隔振力与变形关系, 对非对称摩擦隔振结构进行了分析, 得到了影响隔振效果参数e x/d, ωθ/ωx, m b/m, μ等, 同时分析了双向摩擦力耦合与非耦合情况, 结果表明双向摩擦力耦合对隔振结构扭转影响较大, 忽略了双向摩擦力耦合, 低估了结构扭转响应, 在实际设计中应给予考虑。
关键词：摩擦隔震结构,双向地震,摩擦力耦合,扭转响应
参考文献
[1]张延年, 李宏男.双向耦合地震作用下滑移隔震结构振动控制及其优化研究[J].地震工程与工程振动, 2007, 27 (1) :141-146.
[2]杜勇峰, 林治丹.双向作用下串联隔震结构的振动控制[J].抗震加固与加固改造, 2010, 32 (4) :32-37.
[3]王建强, 姚谦峰, 李大望.基础滑移隔震结构双向地震反应分析[J].振动与冲击, 2005 (4) :87-91.
对称网络结构 篇10
结构力学是土木工程类专业非常重要的专业基础课。结构力学中超静定结构最后内力图 (这里主要指弯矩图) 的校核, 除平衡条件的校核外, 更重要的是按位移条件进行校核。只有既满足平衡条件又满足已知位移条件的内力图, 才是唯一正确的解答。国内绝大部分结构力学教材 (这里只列举了部分教材) 在讨论位移条件的校核时也都提到, 当结构只受荷载作用时, 对于任一无铰封闭框格, 弯矩图的面积除以相应杆件的抗弯刚度后的代数和应等于零[1,2,3,4,5]。
一般情况下, 这个结论是成立的, 但对于对称结构受反对称荷载作用下的最后弯矩图而言则不然。即当结构的弯矩图为反对称时, 这个结论只是必要条件, 而非充分条件。
2 问题实例
图1为对称超静定刚架, 承受水平荷载2F作用, 图2为其弯矩图 (其中α, β可为任一常数, 为满足平衡条件, 须使α+β=1) , 图3为其相应基本结构的单位弯矩图。显然, 其M图是反对称的, 当用图3来进行图乘校核时, 必有:
其中, 珚M为单位弯矩图的弯矩方程;M为荷载作用下原超静定结构的弯矩方程;EI为杆件的弯曲刚度;ω为M图中弯矩图的面积。
亦即在α, β为任一常数的情况下, 均满足无铰封闭框格弯矩图的面积除以相应杆件抗弯刚度后的代数和等于零。由于静力解答只有一个, 这显然达不到校核的目的。
3 结语
1) 当对称结构作用反对称荷载, 其弯矩图为反对称时, 不可选用单位弯矩图为正对称的基本结构来进行位移条件的校核。
2) 当对称结构作用对称荷载, 其弯矩图为正对称时, 不可选用单位弯矩图为反对称的基本结构来进行位移条件的校核。
参考文献
[1]朱慈勉, 张伟平.结构力学[M].北京:高等教育出版社, 2009.
[2]龙驭球, 包世华.结构力学教程 (Ⅰ) [M].北京:高等教育出版社, 2000.
[3]李廉锟.结构力学 (上册) [M].北京:高等教育出版社, 2009.
[4]刘蓉华.结构力学[M].成都:西南交通大学出版社, 2007.
人体的对称与不对称 篇11
最明显的例子是左右手。多数人右手比左手有力，但右手却没有左手温度高，且春季温差比秋季大。大多数人习惯用右手写字、拿餐具等，被称为右利手；也有少数人偏爱用左手，即左利手或俗称左撇子。无论什么民族，人群中右利手均约占66％，左右手混用的占30％，左利手只不过4％。但即使是左右手混用的人，两只手也不完全一样，手的长度不一样，指纹不一样，力气也不完全一样。
科学家们做过试验；把人的两眼蒙住，他无法走出100米以上的直线来。这说明人的两只脚也是长短不一的。其实从生命伊始，在新生婴儿脚底上搔痒一下，大多右脚有反应，左脚却无反应。20－50岁时，男女左脚接触地面的面积均大于右脚；左脚主要起支撑作用，而右脚却用来做各种动作，有“右脚艺术家，左脚工作者”之喻。例如演员就经常用右脚来表演动作，多数人攻击时也使用右脚。
对于人的面部表情，左边则比右边表现强烈。无论哪种性格的人，面部表情都是从左侧开始。左脸如同心灵的明镜，常表露人们的真实感情；右脸则更像一副假面具，在假笑、假作悲伤、做鬼脸时，将人们喜怒哀乐的真实感情隐藏起来。看一个人，左半边脸总比右半边脸漂亮!
人的两只眼的大小也不完全一样，一般都是右眼大于左眼，而且右眼的使用率比左眼要高得多。人群中约65％的入主用右眼，32％的人主用左眼，只有3％的人双眼不分主次。主用眼在平时要担负起90％的视觉任务，另一只眼则只起辅助作用。
在任何音频中，左耳的听力均较右耳要强，而且对带有感情色彩的音响，其辨识能力也较右耳要强。然而，用右耳听东西却比左耳记得牢。因为用右耳听到的信息转入大脑的左半部，而随着年龄的增长，大脑左半部的记忆功能比右半部要强。
鼻翼两侧的沟纹大多深浅不一，且绝大多数人的鼻尖偏向左侧。人在情绪波动时多半是用右侧的鼻孔呼吸，而安静微困时则多依赖左侧鼻孔。
此外，人的乳房常可见到一大一小的现象；脊柱在胸部多弯向右侧，而在腰部常向左侧弯曲；在左右两侧支气管中，左支气管较细长，约4－5厘米，右支气管则短而粗，长约3厘米，走向较为垂直，当有异物进入气管后，大多易坠入右支气管内。
被称为中枢“司令部”的大脑，有左右两个半球，左脑是语言脑，具有语言、逻辑、写作、数字计算等功能：右脑是音乐脑，具有音乐、美术、识别图像和面容、快速阅读等功能。而人的才能也有“右脑型，和“左脑型”之分。近年来的研究表明，加强左侧肢体活动和双侧肢体运动技能的协调发展，有利于开发右脑潜能和培养“全脑型人”，促进青少年智力的全面发展和学习成绩的提高。
了解和研究人体不对称的现象，并不是为了猎奇，它可为大夫诊断疾病提供可靠的依据。美术家在绘画、雕塑时，人类学家在进行人像复原时，也离不开这方面的知识，否则就不可能塑造出自然逼真、栩栩如生的人物形象来。
对称网络结构 篇12
关键词：交通分配,容量约束,变分不等式,仿真算法
交通分配可分为均衡分配与随机均衡分配两类,Beckman最早研究了离散网络路段无容量约束的交通分配问题,提出了满足Wardrop用户均衡的分配模型,Frank-Wolfe算法是求解这个模型的最有效方法。但这个模型常使很多路段的流量异常高,这不符合实际情形,当对每条路段加一个容量约束时,又会导致Frank-Wolfe算法的优势丧失。许多学者采用内罚函数法、外罚函数法或广义拉格朗日乘子法将路段容量约束问题转化为一系列无容量约束子问题[1,2,3],通过对惩罚因子的不断调节,反复采用Frank-Wolfe算法求解,由于Frank-Wolfe算法收敛速度慢,妨碍了容量约束模型在大型路网上的应用。随后Dagazno和Sheffi给出了随机用户均衡(SUE)概念[4],此后许多学者对随机用户均衡问题也进行了深入研究[5,6,7,8],在随机均衡交通分配模型中,Logit分配模型是最重要的模型之一,但该分配模型需要首先对各O-D对之间的所有路径进行枚举,这同样导致了其在复杂大型路网上应用的困难。文献[9]提出一种拟Frank-Wolfe迭代算法,提高了分配效率。以上算法主要针对离散网络,而对于非对称网络中的交通分配问题,对应算法却比较少见[8]。
首先通过图表分析了实际路段行驶时间与无路段容量约束的函数近似行驶时间的差异,指出后者低估了实际路段行驶时间,从而可以通过不断校正排队延误因子和误差因子来模拟实际路段行驶时间。基于仿真思想,对非对称网络,提出了一种带路段容易约束的用户均衡交通分配仿真算法,它基于O-D对间最短路的动态生成,不需要路径枚举,在每轮迭代中,将按全有全无方法进行流量分配,并与前一轮迭代所得到的流量进行加权得到新一轮的路径流量,而各O-D对的加权系数则依据Logit模型来确定,通过不断自适应调节排队延误因子和误差因子,使路段流量逐步低于路段容量,最终达到广义用户均衡。一方面该算法不需要在每轮迭代中求解无约束交通分配模型,另一方面,它又避免了随机均衡分配法在各O-D对之间进行路径枚举。随后证明了算法的收敛性。通过一个交通分配问题算例,说明了算法的可行性。
1容量约束交通均衡分配问题
给定一个交通网络G=(N,A),N为节点集,A为路段集,R为起点集,S为终点集,R与S可以有公共元素;网络中共有|A|条路段;(r,s)是以r为起点,s为终点的O-D对;Prs为O-D对(r,s)间所有路径集合。容量约束交通均衡问题考虑了路段的容量,使该问题更加符合实际路网情形,在非对称网络,容量约束交通均衡模型具有如下变分不等式形式:
t(x*)T(x-x*)≥0; ∀x∈Ω (1)
式(1)中:
式(2)中:x*为均衡路段流量解;f
模型式(1)—式(2)的均衡条件为:
式(3)中:
2路段容量约束用户均衡交通分配仿真算法
模型式(1)—式(2)是一个约束变分不等式问题,因具有容量约束,相应算法比较少见,因此现设计仿真算法来求解该模型。
2.1算法的迭代步骤
STEP0:输入O-D表及网络信息;设O-D对个数为N,令i表示第i 个O-D对;置各路段初始流量为0,置迭代次数k=1,第i个O-D对最短路径集Ai=∅;取允许误差ε>0,在0流下求各O-D对最短路p,(i=1,2,…,N),按全有全无分配各O-D对流量并计算路段行驶时间tk,令,随机产生Δd>0,∀a∈A;将产生的最短路归入各O-D对的最短路径集A(i=1,2,…,N)中,置mpki=1。
STEP1:确定各路段行驶时间t
STEP2:计算输出路段流量xk+1及路行驶时间t
STEP3:令延误因子:
;误差因子:,置k:=k+1,转STEP1。
2.2α
由于现实路网中各个O-D对的路径集和交通需求都存在一定差异,不同于Frank-Wolfe算法中各O-D对共用一个加权系数,本算法在迭代过程中各O-D对可选取不同的加权系数。选取方式如下:
计算第k次迭代时新产生的路径p
式(4)中,θ>0为Logit模型中的分布参数;A为第k次迭代后,已经求出的第i个O-D对的最短路集合;tqi是路径qi的初始行驶时间;mqi表示到目前为止,路径qi作为最短路而被重复选中的次数。式(4)中ζi是一个与算法迭代误差ε有关的充分小的正数,其作用是既要保证算法能够收敛,又要使每一步迭代路径流量都有适当的调整。
2.3算法的收敛性
定理:当Ω≠∅且qi<∞(i=1,2,…,N)时,则对任意给定的迭代误差ε>0,适当选取ζi(i=1,2,…,N),上述迭代算法是有限终止的。
证明:由于路网中只有有限条路段,要证明上述定理,只需证明对路网中任意一条路段a,有
先证。
考察第i个O-D对,取:
及
其中P为各O-D对所有可能路径的集合。 有:
知
其中:qi第i个O-D对的交通需求量。 由于交通网络中每个O-D对路径是有限的,即当k→∞时Ai中路径不再产生变化,从而对路网中任意一条路段a,其路段流量为
再证。
既有
本算法是通过最短路算法来产生新路径,且总是在最短路上进行流量分配,而一些较差路径不能被选择或分配交通流量,这符合用户均衡交通分配的原则。随着迭代次数的增加,算法将不会产生新路径,并且通过流量的不断调节,最终达到广义的用户均衡。在STEP1与STEP3中,路段行驶时间采用仿真形式得到,因此该算法为仿真算法。 在STEP3中,误差因子更新方式和Lagrange乘子更新方式相似,但算法不需要在每次迭代中进行无约束交通分配运算,并且每次迭代都更新已产生的所有路径流量,更重要的是算法可以求解非对称网络。由于算法虽然不能直接得到准确延误因子,但却是非对称网络交通分配的快速算法。由均衡条件式(3)可知延误因子可在多面体式(5)中得到。
虽然多面体式(5)中只含有一组变量da,∀a,但da并不唯一,这与Lagrange乘子的不唯一性是一致的。
3计算实例
下面通过一个实例来检验本文提出的分配算法,采用文献[12]的初始数据和道路交通网络:
在如图2所示的网络中有4个O-D对:1-12、 9-4、12-1、4-9,O-D需求量分别为q1,12=460、q9,4=400、q12,1=440、q4,9=420,网络共有34条路段; 路段旁数字表示路段流量为0时的行驶时间, 设每条路段的容量均为300,采用非对称路段行驶时间函数:
x
从表1可以发现,算法所得的结果中,最高路段流量仅为300.06,是允许范围内的误差,意味着该路段达到饱和。图3给出了算法的收敛曲线,可以看出本算法收敛的速度非常快;
图4、图5分别给出了路段(3,2)与路段(7,6)在算法迭代过程中流量的变化趋势,在100次迭代以后趋于稳定。
4结论
对非对称网络,提出了一种带路段容量约束的用户均衡交通分配仿真迭代算法,通过不断修正排队延误因子和误差因子来模拟实际路段行驶时间,再利用最短路算法产生有效路径,在当前迭代过程中,将全有全无分配法得到的各路径流量与上一轮迭代后各路径分配流量进行加权组合,得到新的路径分配流量,各O-D对加权组合系数通过Logit模型得到,随后给出了算法的基本思想与迭代步骤,并证明了算法的收敛性。计算实例还显示:该算法所得分配结果在误差范围内均不超过路段容量,收敛速度非常快,各路段流量在有限次迭代后便趋于稳定。由于分配流量的路径均是各O-D当前迭代下的最优路径,而未被选中的路径(相对较差的路径)不分配流量,这恰好符合用户均衡交通分
配原则,因此算法收敛时可达到广义用户均衡。本算法不需要路径枚举,而比求解容量约束下均衡交通分配模型计算量又小得多。因而它是一个有效的容量约束交通分配算法,适合在非对称道路交通网络中应用。
参考文献
[1] Larsson T,Patriksson M.An augmented lagrangian dual algorithm forlink capacity side constrained traffic assignment problems.Transpor-tation Research,1995;29:433—455
[2] Nie Y,Zhang H M.Models and algorithms for the traffic assignmentProblem with link capacity constraints.Transportation Research,2004;38:285—312
[3] Xu Y D,Li S J,Teo K L.Vector network equilibrium problems withcapacity constraints of arcs.Transportation Research Part E,2012;48:567—577
[4] Sheffi Y.Urban transportation networks:Equilibrium analysis withmathematical program methods.New Jersey,Prentice-Hall,INC,En-glewood Cliffs,1985
[5] Chiou Suh-wen.A novel algorithm for area traffic capacity control withelastic travel demands.Applied Mathematical Model,2011;35:650—666
[6] Meng Qiang,Khoo Hooiling.A computational model for the probit-based dynamic stochastic user optimal traffic assignment problem.JAdv Transp,2012;46:80—94
[7] Szeto W Y,Solayappan M,Yu Jiang.Reliability-Based transit as-signment for congested stochastic transit networks.Computer-AidedCivil and Infrastructure Engineering,2011;26:311—326
[8] D’Acierno L,Gallo M,Montella B.An ant colony optimisation algo-rithm for solving the asymmetric traffic assignment problem.EuropeanJournal of Operational Research,2012;217:459—469
[9]黄崇超,刘炳全.非平衡交通分配的Frank-Wolfe迭代算法.数学的实践与认识,2009;39(8):19—26