數(shù)據(jù)技術研究綜述

劉智慧，張泉靈

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的迅猛發(fā)展、數(shù)據(jù)庫技術的廣泛應用、大容量存儲設備的迅速更新，人們在日常的生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量正以指數(shù)形式飛速增長，“大數(shù)據(jù)”的概念隨之產(chǎn)生。在“大數(shù)據(jù)時代”，數(shù)據(jù)已經(jīng)不僅僅是需要分析處理的內(nèi)容，更重要的是人們需要借助專用的思想和手段從大量看似雜亂、繁復的數(shù)據(jù)中，收集、整理和分析數(shù)據(jù)足跡（data print），以支撐社會生活的預測、規(guī)劃和商業(yè)領域的決策支持等。從大數(shù)據(jù)的概念特征、一般處理流程、關鍵技術3 個方面進行綜述?？偨Y了大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生背景，對近幾年國內(nèi)外大數(shù)據(jù)的相關研究成果進行較為全面的總結和介紹。大數(shù)據(jù)有著4“V”特征，即volume（容量大），variety（種類多），velocity（速度快）和最重要的value（價值密度低）。概括出了大數(shù)據(jù)的一般處理流程，重點描述了典型的云計算技術在大數(shù)據(jù)分析過程中的基礎性作用。大數(shù)據(jù)的處理流程基本可劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與集成、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)解釋4 個階段。在分析大數(shù)據(jù)處理流程的基礎上，對大數(shù)據(jù)分析過程中所用到的關鍵技術，如MapReduce、GFS、BigTable、Hadoop 以及數(shù)據(jù)可視化技術等作基本介紹。分布式文件系統(tǒng)為整個大數(shù)據(jù)提供了底層的數(shù)據(jù)貯存支撐架構；為了方便數(shù)據(jù)管理，在分布式文件系統(tǒng)的基礎上建立分布式數(shù)據(jù)庫，提高數(shù)據(jù)訪問速度；在一個開源的數(shù)據(jù)實現(xiàn)平臺上利用各種大數(shù)據(jù)分析技術可以對不同種類不同需求的數(shù)據(jù)進行分析整理得出有益信息，最終利用各種可視化技術形象地顯示給數(shù)據(jù)用戶，滿足用戶的各種需求。歸納總結出大數(shù)據(jù)時代面臨的新挑戰(zhàn)及其相應的研究成果和應對措施，包括大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)隱私問題、集成與管理問題、IT 技術架構問題、生態(tài)環(huán)境問題等。目前對于大數(shù)據(jù)的研究尚屬起步階段，還有很多問題亟待解決。大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨，如何從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識、獲取信息，尋找隱藏在大數(shù)據(jù)中的模式、趨勢和相關性，揭示社會運行和發(fā)展規(guī)律，以及可能的科研、商業(yè)、工業(yè)等應用前景，都需要更加深入地了解大數(shù)據(jù)，具有更加深刻的數(shù)據(jù)洞察力。

來源出版物：浙江大學學報工學版, 2014, 48(6)：957-972

入選年份：2017

基于DIC 技術的銹蝕鋼筋混凝土表面開裂

童晶，金賢玉，田野，等

摘要：為研究鋼筋混凝土梁混凝土保護層銹脹開裂的全過程，基于數(shù)字圖像相關（DIC）技術，采用數(shù)字散斑圖像的匹配追蹤分析方法，揭示氯鹽環(huán)境中外加電流加速銹蝕條件下鋼筋混凝土梁表面廣義主應變場的時變演化規(guī)律。結果表明：混凝土梁內(nèi)縱筋與箍筋的銹蝕均對試件表面的廣義主應變分布場產(chǎn)生影響，并且銹蝕混凝土梁表面縱向初裂位置附近的廣義主應變分布具有圣維南特性；使用DIC 技術可以準確判斷混凝土梁表面初始開裂的時間、位置以及裂紋的走向。研究方法與成果對于量化表征鋼筋混凝土結構的銹蝕開裂全過程具有重要意義。采用DIC 技術研究銹蝕鋼筋混凝土表面損傷場時變規(guī)律，可以得出以下幾點結論。（1）通過DIC技術測得試件表面廣義主應變云圖，可以直觀的觀察到由于鋼筋銹蝕導致混凝土表面損傷開裂的全過程，可以精確的判斷混凝土表面初裂的位置和裂紋的走向。（2）當廣義主拉應變達到500 με 左右，混凝土表面初裂，此時結構表面未出現(xiàn)肉眼可見裂縫，使用DIC 技術可以在混凝土結構表面出現(xiàn)肉眼可見裂縫前，準確判斷初裂的時間和位置。（3）箍筋銹蝕產(chǎn)生銹脹應力使箍筋處混凝土表面出現(xiàn)廣義主拉應變。由于箍筋上方的混凝土已產(chǎn)生肉眼無法觀測到的橫向裂縫，箍筋銹蝕產(chǎn)生銹脹應力得到部分或全部的釋放，即箍筋銹蝕產(chǎn)生的拉應力隨著裂縫的產(chǎn)生而降低或消失?？v筋、箍筋銹蝕導致保護層開裂后剛度降低，試件產(chǎn)生向下的撓度，導致混凝土上表面受壓，從而箍筋處試件上表面最終呈現(xiàn)廣義主壓應變。（4）DIC 技術可以獲得混凝土試件表面產(chǎn)生廣義主拉應變的范圍。根據(jù)廣義主拉應變的范圍確定試件表面開裂可能性最大區(qū)域，對于混凝土結構的監(jiān)測以及修復具有重要意義。

來源出版物：浙江大學學報工學版, 2015, 49(2)：193-199

入選年份：2017

混凝土梁側錨固鋼板受壓屈曲特性的數(shù)值模擬

陸洲導，徐曉亮，杭啟兵，等

摘要：目的：目前在鋼筋混凝土梁中應用最廣泛的梁底粘鋼和粘碳纖維法僅對低配筋梁具有較好的加固效果，對配筋率較大的梁將導致超筋破壞，而且在鋼板或碳纖維片材端部極易發(fā)生脆性剝離。采用螺栓將鋼板錨固在梁側的方法（bolted-side-plating，BSP 法），則可同時增加受拉和受壓縱筋，從而在提高梁抗彎承載力的同時保持梁的變形性能，而且螺栓作為剪力鍵能有效避免剝離破壞。然而在BSP 梁中，梁側鋼板上部區(qū)域處于受壓狀態(tài)，當荷載較大時可能發(fā)生受壓屈曲，而此時鋼板受拉區(qū)依舊能正常工作，從而使梁的受力模式發(fā)生改變，發(fā)生類似于超筋梁的脆性破壞。目前設計規(guī)范尚無有關BSP 法加固設計、特別是梁側鋼板屈曲限制措施的條文規(guī)定，因而本文擬對螺栓錨固的受壓屈曲特性進行深入分析，探討其隨各種因素變化的規(guī)律。方法：根據(jù)前期試驗研究中試件的實際尺寸，采用ABAQUS 軟件建立 有限元模型。其中混凝土、螺桿、螺帽、墊片采有C3D8R實體單元模擬，受壓鋼板、加勁肋、加載墊板等采用S4R殼單元類型，鋼材材料本構模型根據(jù)試驗結果取用。建模過程中考慮模型材料、邊界、幾何等非線性，通過自接觸、摩擦單元的定義和對螺桿設置預緊力，有效模擬鋼板、墊片、螺桿之間的相對連接關系。通過設置Buckle分析步獲得模型的第一階模態(tài)，將其作為初始變形缺陷。在通過設置Static General 分析步進行位移加載分析。從破壞模式、荷載—位移曲線、屈曲承載力對試驗和數(shù)值模擬結果進行對比，以論證該數(shù)值模型的可靠性。再進一步進行參數(shù)分析，考察BSP 梁中鋼板屈曲特性隨鋼板厚度、螺栓間距、加勁肋布置、初始缺陷等變化的規(guī)律。然后將縱向加勁肋帶來的屈曲承載力提高分為兩部分：加勁肋自身的屈服承載力和其對鋼板受壓區(qū)屈曲的約束作用，并分別進行參數(shù)分析及采用最小二乘法擬合關鍵控制參數(shù)，從而得出配置加勁肋的螺栓錨固的屈曲承載力。并用試驗及有限元模擬結果驗證擬合公式的有效性。結果：ABAQUS 有限元模擬和試驗觀測均可發(fā)現(xiàn)，當荷載增大到一定數(shù)值時鋼板受壓側逐漸發(fā)生側向起拱，起拱區(qū)域隨屈曲約束措施的不同而不同，且模擬和試驗所得的破壞模式及荷載—位移曲線均吻合良好。增大鋼板厚度能提高試件屈曲承載力，但對鋼板屈曲起拱所取的約束作用有限。減小鋼板受壓區(qū)螺栓間距和配置截面更大的縱向加勁肋不僅能有效提高屈曲承載力，還能使鋼板屈曲起拱部位發(fā)生轉移，從而更有效地約束側向起拱。配置橫向加勁肋對受壓鋼板的屈曲承載力無明顯提高效果，主要起約束鋼板中部區(qū)域起拱的作用。不同初始缺陷下，螺栓錨固鋼板的屈曲承載力和側向起拱發(fā)展大體一致，側向起拱對初始缺陷并不敏感?？v向加勁肋對屈曲承載力的加強效果可分解為加勁肋自身屈服承載力及其對受壓鋼板的屈曲約束兩部分，并可通過擬合公式較準確地進行計算。結論：梁側螺栓固定鋼板的受壓屈曲屬于一種僅可遠離混凝土梁的單向屈曲問題，加上螺栓約束為一種分散的點約束，該問題難以得出理論上的解析解。采用基于ABAQUS 有限元模擬的參數(shù)分析，可較為直觀全面地得出其屈曲特性隨各參數(shù)變化的規(guī)律，并通過曲線擬合出經(jīng)驗公式從而較準確地預估螺栓錨固鋼板的屈曲承載力。

來源出版物：同濟大學學報自然科學版, 2017, 45(1)：1-8

入選年份：2017