MATLAB土木工程研发应用

Posted 2023-03-23

参考技术A

总结历来解决的问题，在土木工程科研技术领域，MATLAB主要可以解决以下几类问题：

这一方面主要用于实验数据的基本处理。获取基本的工程、实验数据之后，往往需要对原始的数据进行运算处理、统计分析、以及图形化显示，以揭示我们预期传达的信息。

上图为弯矩图的插值，采用有限元计算得到的弯矩数值仅为少数结点的弯矩，而从概念可以知道，结构的弯矩分布是连续的，因此可以采用高次曲线或样条曲线对基本数据插值，从而获得平滑的弯矩图。

一张图，基本展示了MATLAB-2D绘图的全部潜力。
高度图形化的展示揭示了桥梁的受力状况特点。

最简单，最规范的实验数据绘图。横轴、纵轴、单位、网格线、曲线、图例，一切表达要素完备。
其他软件也能绘制基本的数据图形，如Excel、Origin，相比之下，MATLAB的可操纵性最强，所想即可得。

土木工程的实验研究往往是经验性的，很难得到完全符合解析理论的结果，往往通过实验方法，测试出两个物理量的具体数值，如力-位移。
为了便于推广应用，往往拟合出形如y=a x^2+b x+c等拟合公式，以便工程实践应用。

此处缺少案例。

物理问题的精确表述往往都是微分方程，尤其偏微分方程的形式，如力学的结构振动问题、热传导问题。故而演化出了一大类数学物理方程。
然而，微分方程的解析求解非常困难，而时间问题又是复杂多变的。为了解决实际问题，往往使用数值方法（差分法）近似求解。

研究钢结构构件温度随空气温度的升高。本例与王浩合作解决。

中心差分法求解结构在地震激励下的运动方程。

方法同上，结构恢复力非线性，此时数值方法是实验以外的唯一求解手段。

物理问题在单自由度的条件下，往往以微分方程的形式表达。而实际的多自由度问题会变成 微分方程组 ，无法直接求解，往往引入多种简化假设，分离解耦，最终转化成矩阵方程的形式求解。

多自由度的结构振型求解，实质上是矩阵的特征值求解问题。

结构分析的数值方法主要为 有限元方法 ，在此基础上又演化出了一系列其他方法：边界元法、有限样条法、谱元法等等。

本例与赵诗宇合作实现。

土木工程的检测、监测技术正在兴起发展。利用仪器和设备对结构进行检测监测，首先获得的是一系列 物理量的时间序列 ，即 信号 。
所以，检测监测的关键技术之一就是————从信号中识别结构系统特征。

常用的信号处理技术有：

小波变换非常适合处理频率成分突变的非平稳信号，如超声导波检测信号。摘自Reference-free corrosion damage diagnosis in steel strands using guided ultrasonic waves。

除了以上各类具体的分析处理，为了避免直接操作MATLAB源码引入的 技术门槛 ，需要采用图形化交互界面（GUI）来封装程序技术。

大二以来通过MATLAB解决的各类技术问题汇总：

最美应用：从 Android 研发工程师的角度之“最美时光”



小编有话说

原文 http://www.jianshu.com/p/bc7a3f022854

@author ASCE1885的 Github 简书 微博 CSDN

最近发现 最美应用（http://zuimeia.com/?platform=2） 这样一个网站，它会定期推介一些很有意思的app，作为开发者，每次看到很棒的app都会从实现角度进行剖析，想着如果是自己将如何实现呢？因此，就有了这个系列的文章，旨在从技术选型和架构的角度解读一些有意思的app。

最美时光是最美应用团队出品的一个纪念日app，用于记录和分享那些重要的日子，我们就先从这个开始吧！

使用的开源函数库

1. 开源日志记录函数库JakeWharton's Timber

https://github.com/JakeWharton/timber

Timber是明星程序员 JakeWharton 开源的一个日志记录函数库，它基于Android Log类基础上， 提供了简洁可扩展的API。

日志记录行为被抽象为一颗一颗的树��，例如有打印日志到Logcat的树，有打印日志到文件的树等等，如果我们要使用某种类型的树，首选需要创建一个实例，并调用Timer.plant函数将其种植下来，之后就可以随意使用了。

2. 轻量级的ORM框架ActiveAndroid

https://github.com/pardom/ActiveAndroid

ActiveAndroid是目前常见的几个ORM框架之一（除此之外，比较有名的开源解决方案还有 GreenDAO 和 ORMLite ），可以极大的简化数据库的使用，使用面向对象的方式管理数据库，告别手写SQL的历史。每一个数据库表都可以被映射为一个类，开发者只需使用类似save()或者delete()这样的函数即可。

参考文档：

官方文档（http://www.activeandroid.com/）

3. JSON解析函数库GSON

https://github.com/google/gson

GSON是Google出品的函数库，可以将JSON字符串反序列化为对应的Java对象，或者反过来将Java对象序列化为对应的JSON字符串。免去了开发者手动通过JSONObject和JSONArray逐个JSON字段进行解析的烦恼，也减少了出错的可能性，增强了代码的质量。

参考文档：

官方的用户指南http://sites.google.com/site/gson/gson-user-guide

第三方的用户指南http://www.studytrails.com/java/json/java-google-json-introduction.jsp

4. 点击涟漪效果控件RippleView

https://github.com/siriscac/RippleView

这个控件是在Android 2.3及以上平台实现的兼容Android L平台引入的View点击涟漪效果。

5. 现代的HTTP函数库OkHttp

https://github.com/square/okhttp

OkHttp是一个高效的HTTP客户端，具有如下特性：

• 支持HTTP/2和SPDY，对同一台主机的所有请求共享同一个socket

• 当SPDY不可用时，使用连接池减少请求的延迟

• 透明的GZIP压缩减少下载的数据大小

• 缓存响应避免重复的网络请求

更详细的使用方法参见 文档 。

6. 滚轮选择器控件android-wheel

https://github.com/maarek/android-wheel

android-wheel是Android平台上使用广泛的滚轮选择器，可用于实现日期时间选择器，省市区三级选择菜单等等。在最美时光这个app里面是作为日期时间选择器使用，效果如下所示：

7. 现代的I/O操作函数库okio

https://github.com/square/okio

okio作为java.io和java.nio的补充，是由square公司开发的一个函数库，使得开发者可以更方便的访问，存储和处理数据。一开始是作为okhttp的一个组件存在的，当然我们也可以单独使用它。

8. 类型安全的REST客户端Retrofit

https://github.com/square/retrofit

Retrofit是将REST API转换成Java接口的一个开源函数库，它要求服务器API接口遵循REST规范。它基于注解使得代码变得很简洁，Retrofit默认情况下使用GSON作为JSON解析器，使用OkHttp实现网络请求，三者通常配合使用，当然我们也可以将这两者替换成其他解析函数库。

参考文档：

Retrofit官方文档

http://square.github.io/retrofit/

快速Android开发系列网络篇之Retrofit

http://www.cnblogs.com/angeldevil/p/3757335.html

Retrofit – Java(Android) 的REST 接口封装类库

http://blog.chengyunfeng.com/?p=491&utm_source=tuicool

再谈RESTAPI最佳实践

http://blog.jobbole.com/70511/

使用Android API最佳实践

http://blog.jobbole.com/65170/

深入剖析Android网络开发库-part1: OkHttp, Volley and Gson

http://www.devtf.cn/?p=985

9. 下拉刷新组件Android-PullToRefresh

https://github.com/chrisbanes/Android-PullToRefresh

Android平台上广泛使用的下拉刷新组件，Github上star五千多，目前不再维护。支持的下拉刷新控件有：

• ListView

• ExpandableListView

• GridView

• WebView

• ScrollView

• HorizontalScrollView

• ViewPager

• 
  

10. 图片异步加载缓存函数库Android-Universal-Image-Loader

https://github.com/nostra13/Android-Universal-Image-Loader

这个函数库简称UIL，是一个功能强大灵活且高度可自定义的用于加载，缓存和显示图片的开源函数库，它提供一系列配置选项，并能很好的控制图片加载和缓存的过程。

主要特性有：

• 同步或者异步的多线程图片加载

• 高度可自定义：线程池，下载器，解码器，内存和磁盘缓存，图片显示选项等等

• 每张图片的显示支持多种自定义选项：默认存根图片，缓存切换，解码选项，Bitmap处理和显示等

• 图片可缓存在内存或者磁盘（设备的文件系统或者SD卡）上

• 可实时监听图片加载流程，包括下载进度。

• 
  

参考文档：

Android-Universal-Image-Loader 图片异步加载类库的使用（超详细配置）

http://blog.csdn.net/vipzjyno1/article/details/23206387

Android 开源框架Universal-Image-Loader完全解析

http://blog.csdn.net/xiaanming/article/details/26810303

Android Universal Image Loader 源码分析

http://codekk.com/open-source-project-analysis/detail/Android/huxian99/Android%2520Universal%2520Image%2520Loader%2520%25E6%25BA%2590%25E7%25A0%2581%25E5%2588%2586%25E6%259E%2590

使用的第三方SDK

1. 小米推送(MiPush)

http://dev.xiaomi.com/doc/?page_id=1670

小米推送(MiPush)是小米公司为开发者提供的消息推送服务，通过在云端和客户端之间建立一条稳定、可靠的长连接，为开发者提供向客户端应用推送实时消息的服务，帮助开发者有效地拉动用户活跃。

2. 友盟统计分析SDK

http://dev.umeng.com/analytics/android-doc/integration

友盟统计分析平台是国内最大的移动应用统计分析平台。我们帮助移动应用开发商统计和分析流量来源、内容使用、用户属性和行为数据，以便开发商利用数据进行产品、运营、推广策略的决策。

3. 友盟用户反馈SDK

http://dev.umeng.com/feedback/android/integration

友盟用户反馈SDK两行代码实现开发者和用户轻松高效沟通。收集用户建议，了解用户需求，解决用户问题，全在应用之内。

4. 新浪微博SDK

https://github.com/sinaweibosdk/weibo_android_sdk

微博 Android 平台 SDK 为第三方应用提供了简单易用的微博API调用服务，使第三方客户端无需了解复杂的验证机制即可进行授权登陆，并提供微博分享功能，可直接通过微博官方客户端分享微博。

分析与总结

最美时光app用到的底层函数库基本上遵循 Android开发者必知的5个开源库http://www.csdn.net/article/2014-06-16/2820224-top-5-android-libraries 这篇文章介绍的函数库进行搭建。技术选型中规中矩，都是一些成熟稳定且常见的函数库，避免了开发人员流动造成的代码熟悉成本，团队新成员能够较快上手，而且也避免了开源库隐藏的bug可能造成的版本delay，因为越是成熟的开源库社区越成熟，bug也越少，就算出现新的bug，也能很快得到解决。

对于规模较小的团队，我们建议技术选型时尽量选择成熟的框架，特别是对初创公司。当公司和团队发展到一定阶段后，可以适时的引入新技术或者新框架，激活团队成员的技术敏感度。在大公司中，一般存在基础架构组这样一个团队，他们服务于全公司各个产品线，为其提供基础能力建设。当然对于团队成员整体技术水平都很高的团队来说，就算是初创公司，也有很多抛弃成熟稳定的技术或框架，转而选择新崛起的技术或者框架，因为往往新技术或框架相比成熟的技术或者框架而言更优，虽然可能存在更多的隐藏bug。说到底，技术选型是公司规模和团队素质的一个综合选择。

国外开发者对新技术的接受度和敏感度远高于国内开发者，这一点是毋庸置疑的，下一篇文章我们将来看看德国出品的一款厨房故事app，可以很容易看到技术选型上面的差异化。

文末摄影鉴赏

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