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碳纤维复合材料结构损伤声发射定位与识别方法研究

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碳纤维复合材料结构损伤声发射定位与识别方法研究

作者：鞠文卿北京化工大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料因具有质量轻、强度高、耐腐蚀性好等优异性能,被广泛应用于航空航天、轨道交通等众多领域。然而,在制造和使用过程中,材料不可避免地发生损伤,导致其力学性能降低和使用寿命缩短。因此,及时准确地检测和评估材料的损伤... 详细信息

碳纤维复合材料因具有质量轻、强度高、耐腐蚀性好等优异性能,被广泛应用于航空航天、轨道交通等众多领域。然而,在制造和使用过程中,材料不可避免地发生损伤,导致其力学性能降低和使用寿命缩短。因此,及时准确地检测和评估材料的损伤状态变得尤为关键。声发射技术作为一种无损检测手段,能够实现材料损伤的在线监测,并提供损伤的关键信息。但由于碳纤维复合材料的各向异性和损伤机制的复杂性使得损伤的精确定位和准确识别成为了一项挑战。针对上述问题,本文以碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板为研究对象,利用声发射技术对损伤定位和损伤类型识别开展研究。主要研究内容如下:(1)采用有限元仿真软件建立了声发射信号在碳纤维复合材料板中传播的三维仿真模型,分析并可视化兰姆波在其中的传播过程。仿真结果表明,对称模态(S0)的传播速度具有显著的方向依赖性,其沿纤维方向速度最快;而反对称模态(A0)受方向影响较小,但很容易与S0模态产生叠加导致难以提取。此外,根据频散曲线对仿真结果进行了验证。(2)针对碳纤维复合材料各向异性导致声波传播速度对方向敏感的问题,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法的声发射源定位方法。首先,通过赤池信息准则结合三次样条插值的方法,准确拾取声发射信号到达时间;其次,引入非线性收敛因子以及随机初始化策略提高了原始鲸鱼优化算法的稳定性和精确度;然后,将传感器之间的到达时间差作为已知条件,以声发射源坐标为优化变量,构建目标函数并应用改进鲸鱼算法使其最小化来实现定位;最后,通过仿真数据和实验数据证明所提方法的有效性。(3)针对碳纤维复合材料不同损伤模式之间易发生耦合的特性,分别探究纯环氧树脂、单向90度铺层、单向0度铺层和交叉铺层复合材料在三点弯曲加载过程中的声发射响应,间接实现损伤模式解耦。首先,通过Person相关系数、主成分分析和拉普拉斯得分对信号特征进行筛选;然后,利用模糊C均值聚类算法识别出四种典型损伤模式对应的频率范围;最后,利用哨兵函数、累积声发射计数和累积声发射能量对交叉层复合材料在弯曲加载过程中的损伤演化过程进行了阶段划分。

关键词：声发射损伤定位损伤识别碳纤维复合材料

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二阶伪线性系统观测器设计的参数化方法

二阶伪线性系统观测器设计的参数化方法

作者：王瀚卿东北电力大学

学位级别：硕士

在控制系统中,系统状态信息是评估系统性能和有效性的关键因素。但是,在出现传感器故障、技术限制或环境因素等原因时会导致系统状态信息难以获得。为解决此类问题,以确保获取尽可能多的信息,状态重构方向的研究获得了极大发展。二阶伪... 详细信息

在控制系统中,系统状态信息是评估系统性能和有效性的关键因素。但是,在出现传感器故障、技术限制或环境因素等原因时会导致系统状态信息难以获得。为解决此类问题,以确保获取尽可能多的信息,状态重构方向的研究获得了极大发展。二阶伪线性系统可表征许多现象的动态行为,在自然界中应用广泛。本文以二阶伪线性系统为框架,以广泛表述动态行为的二阶伪线性系统为研究对象,并且扩展至广义二阶系统,分别提出了状态观测器和函数观测器的参数化设计方法。本文主要包括以下几方面内容:首先,本文提出了二阶伪线性系统状态观测器设计的参数化方法。基于一类Sylvester矩阵方程的解,给出二阶状态观测器的参数化表达式;引入具有充足自由度的任意参数矩阵,建立了估计误差与Sylvester矩阵方程的联系,实现了误差闭环系统的Hurwitz稳定;给出针对参数矩阵的对角矩阵情形与任意矩阵情形的观测器增益参数化表达式,得到特征结构可任意配置的线性定常误差系统;通过一个数值算例以及与实际非线性观测器进行对比,验证了设计方法的有效性与优越性。其次,将二阶伪线性系统状态观测器的研究工作推广到广义二阶伪线性系统,考虑状态观测器的参数化设计方法。广义系统状态空间维数与系统动态阶数不同,表明系统运动过程中被施加了约束。针对由此类约束产生的新设计问题,观测器正常化与非正常设计提供了不同的解决方案;借助Sylvester矩阵方程,通过统一的参数化解,给出正常化设计下的观测器增益参数化形式,使估计误差趋近于零;提供了左特征向量的参数化表达式。与正常化设计相比,非正常化设计使观测器仍为广义系统,通过误差系统稳定性进行分析,引入无穷向量,给出左特征向量完全参数化形式与观测器的参数化表达式。通过数值算例,验证了两种不同设计方法的有效性,为后续控制设计或应用提供更多选择与指导意义。最后,提出一种Luenberger函数观测器解决二阶伪线性系统线性组合的状态信息重构问题。针对二阶系统与广义二阶系统,提出了统一的函数观测器形式;给出了观测器的存在条件;利用参数矩阵求解一类Sylvester矩阵方程的显式参数解;给出Luenberger函数观测器的参数化形式;显式参数化设计的函数观测器可得到线性定常误差系统,为后续控制器设计提供便利;从通过数值算例与振荡器模型分别进行了仿真,验证了设计的正确性与有效性。

关键词：二阶伪线性系统广义二阶系统状态观测器函数观测器 Sylvester矩阵方程参数化

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有限时间控制的性能分析及参数选取

控制与决策 2024年第10期39卷 3337-3346页

作者：姜博严杜文浩李传江姚文卿常州工学院电气信息工程学院哈尔滨工业大学航天学院

相比于无幂函数的传统线性控制方法,有限时间控制器(finite-time controller, FTC)因具有指数参数而能实现更优的控制性能.以一阶系统为例,定性且定量地对FTC和线性控制器(linear controller, LC)性能进行较为全面的对比,共得出11个相... 详细信息

相比于无幂函数的传统线性控制方法,有限时间控制器(finite-time controller, FTC)因具有指数参数而能实现更优的控制性能.以一阶系统为例,定性且定量地对FTC和线性控制器(linear controller, LC)性能进行较为全面的对比,共得出11个相关定理,重点研究如何选取FTC的控制参数,以获得比LC更优的控制性能.具体内容为:考虑一阶标称系统和受扰动系统,设定一系列能反映控制性能的评价指标,如最大控制量、能量消耗、收敛速度、稳态精度以及抗干扰能力等;相比于已给定的LC,通过计算求出每个指标所对应的FTC参数,并证明存在合适的参数范围使FTC在评价指标的约束下具有更优的控制性能;证明在同一评价指标约束下,相比于FTC,不存在具有更优性能的LC.该研究可为FTC优于LC提供理论支撑,也为如何选取或优化FTC参数提供理论依据.

关键词：有限时间控制非光滑控制线性控制性能对比参数选取

基于卷积神经网络的电力设备健康监测技术研究

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基于卷积神经网络的电力设备健康监测技术研究

作者：李旭卿中北大学

学位级别：硕士

通航隧洞内1000t级船舶水动力特性数值模拟研究

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通航隧洞内1000t级船舶水动力特性数值模拟研究

作者：卿正阳重庆交通大学

学位级别：硕士

为加快长江中上游水运大通道的扩能升级,确保干支流航道的畅通延伸,建设通航隧洞成为不可或缺的关键举措,这不仅有助于解决高山峡谷条件下通航设施布置的难题,还能有效提升内河运输能力。然而,国内外对通航隧洞的设计参数及航行条件缺... 详细信息

为加快长江中上游水运大通道的扩能升级,确保干支流航道的畅通延伸,建设通航隧洞成为不可或缺的关键举措,这不仅有助于解决高山峡谷条件下通航设施布置的难题,还能有效提升内河运输能力。然而,国内外对通航隧洞的设计参数及航行条件缺少规范依据,实际应用案例较少,亟需填补通航隧洞断面尺度与船舶航行要素关联性方面的研究。本文基于RNGκ-ε湍流模型与GMO船舶运动模型,对1000吨级船舶在通航隧洞内的运动过程开展三维数值模拟。通过深入分析船速、隧洞断面尺度、通航断面系数等关键参数对船舶阻力、下沉量、船首孤立波和隧洞横向流速的影响规律,以期为通航隧洞的设计提供科学依据。取得的主要研究结果如下:(1)船舶在隧洞中的航行阻力与隧洞宽度、航道水深、船速有密切的关联。当其他条件不变时,随着隧洞宽度从16m增加至18m,船舶阻力衰减幅度较大,而当隧洞宽度增至20m后,船舶阻力相比于隧洞宽度18m时降幅不太显著;航道水深由4.5m增至5.5m时,船舶阻力呈减小趋势,且在航道水深5.5m时阻力性能相对较好;此外,当船速大于2.0m/s时,阻力受到船速影响才有显著提高,而在2.5m/s时,阻力出现跃升现象。(2)对于船舶下沉量的分析表明,当其他条件不变时,隧洞宽度由16m增至20m,船舶下沉量快速减小;当航道水深从4.5m增至5.0m,船舶下沉量同样显著减小,但航道水深增至5.5m时,船舶下沉量相比于航道水深5.0m时无明显变化;在船速低于1.5m/s时,下沉量对船速的敏感性较低,但随着船速增加下沉量也不断增大,并在船速2.5m/s时出现激增现象。(3)船首孤立波的研究结果显示,船速增加会延长船首孤立波的衰减时间,且会使船舶两侧横向流速区的范围更大。当船速低于1.5m/s时,船首孤立波和船舶两侧横向流速区范围受船速影响较小;船速为2m/s时,船舶两侧横向流速区的长度约为1.5倍船身长度,当船速为2.5m/s时,船舶两侧横向流速区的长度约为2.0倍船身长度,且船首孤立波高度会显著增大。(4)在保持通航隧洞断面系数一致的条件下,发现航道水深相较于隧洞宽度对于船舶水动力特性的影响更为显著。基于数值模拟结果与数理统计方法,建立了适用于隧洞宽度与船宽比(B/b)为1.45～1.82、航道水深与船舶吃水比(h/T)为2.05～2.5条件下的船舶阻力和下沉量计算经验公式。

关键词：通航隧洞船舶水动力下沉量数值模拟断面系数

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网络贩毒犯罪预警指标体系研究

网络贩毒犯罪预警指标体系研究

作者：张睿卿中国人民公安大学

学位级别：硕士

近年来,随着互联网与寄递物流行业的迅速崛起,网络非法交易得以乘势而上,获得了便利的交易平台和渠道。在此背景下,网络贩毒犯罪迅速蔓延。面对这一严峻形势,我国政府对互联网禁毒工作高度重视,相继颁布实施了《关于加强互联网禁毒工作... 详细信息

近年来,随着互联网与寄递物流行业的迅速崛起,网络非法交易得以乘势而上,获得了便利的交易平台和渠道。在此背景下,网络贩毒犯罪迅速蔓延。面对这一严峻形势,我国政府对互联网禁毒工作高度重视,相继颁布实施了《关于加强互联网禁毒工作的意见》和《中国互联网禁毒公约》。通过加强网上禁毒宣传、提升监督管理效能,以及集中力量开展网络扫毒、清朗空间等专项行动,在网络贩毒犯罪的治理上取得了显著的成效。然而,不容忽视的是,网络贩毒因其高度隐蔽性和巨大收益性,仍然驱使着大量犯罪人员冒险尝试,威胁着人民的生命财产安全和社会治安稳定。本文旨在研究网络贩毒犯罪预警指标体系,以更有效地提升对网络贩毒犯罪的防控和打击能力。具体研究过程如下:本文第一部分阐述了本文的研究背景、研究意义、国内外研究现状以及研究方法和思路。第二部分主要是厘清网络贩毒犯罪及其预警概念、分析当下网络贩毒犯罪预警的必要性和可行性并介绍相关理论基础。第三部分首先梳理了网络贩毒犯罪的模式,从网络贩毒犯罪的发展历程来看,其犯罪模式包括:网络电商模式、自建网络平台模式、社交媒体软件模式、境外加密软件模式、暗网模式;其次分析了当下网络贩毒犯罪呈现的新特点,具体有:非接触式贩毒,活动隐蔽性强;安全身份验证,反侦查意识强;线上线下结合,双线交织性强;信息隔离清洗,取证审查困难。第四部分为网络贩毒预警指标体系的构建。在分析犯罪构成和提取案例特征基础上,运用层次分析法量化指标权重,借鉴国内相关法规和实践确定预警等级。第五部分为预警指标体系的应用部分。选取真实案例,通过模糊综合评价的方式验证了预警指标体系的科学性,并围绕预警指标体系运转流程提出四条应用路径,包括:完善警种协作,深化合成作战;密切警企联系,强化资源支撑;持续科技赋能,加强技术革新;加强人才培养,做好人力保障。

关键词：公安情报网络贩毒犯罪预警指标体系

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面向开闭集问题的多源深度域自适应方法研究

面向开闭集问题的多源深度域自适应方法研究

作者：黄珂卿西安理工大学

学位级别：硕士

深度领域自适应方法是一类应用于解决领域间分布差异问题的机器学习技术,其主要目标是提高模型在目标领域上的泛化性能。这些方法通过利用源领域的数据和标签信息,将模型的知识迁移到目标领域,以减少领域之间的差异。初始阶段,研究人员... 详细信息

深度领域自适应方法是一类应用于解决领域间分布差异问题的机器学习技术,其主要目标是提高模型在目标领域上的泛化性能。这些方法通过利用源领域的数据和标签信息,将模型的知识迁移到目标领域,以减少领域之间的差异。初始阶段,研究人员主要关注单源域自适应方法,这些方法通过学习源域到目标域之间的映射关系,以最小化领域之间的差异。然而,单源域自适应方法在处理多源领域和目标域之间的复杂关系时存在局限性,因此逐渐引入了多源域自适应方法。多源域自适应方法旨在从多个源领域中获取知识,以更好地适应目标领域的特征分布。这种方法通过同时利用多个源领域的数据和标签信息,使得模型更加全面地理解各个领域之间的关系,从而提高了模型的泛化能力和鲁棒性,但现有的多源领域自适应方法大多关注于多个源域与目标域进行整体特征分布对齐或使用多个分类器进行加权,而忽略了源域中不同类别样本距离决策边界的距离及目标域中重要样本对网络模型的影响。此外,随着对领域自适应技术实际应用的不断探索,研究者开始关注开放集领域自适应方法。开放集领域自适应方法与传统的闭集领域自适应方法有所不同,它不再假设目标领域与任何源领域具有相同的类别空间。相反,开放集领域自适应方法允许目标领域包含源领域中未见过的新类别。这种方法更贴近实际应用场景,因为在现实生活中,目标领域往往会出现新的类别,而传统的闭集领域自适应方法无法处理这种情况,开放集领域自适应方法旨在处理这种更加开放和实际的领域自适应场景,提高模型在应对新领域时的适应能力。因此,本文面向闭集和开集数据设定,构建多源深度领域自适应网络模型分别针对上述两种数据设定展开研究,本文的主要研究内容可分为以下两个方面:(1)本文面向闭集问题提出了多源主动领域自适应方法。在多个源域和目标域共享相同标签空间的前提下,先前的经典多源域自适应方法只考虑将有标签的源域数据正确分类,而忽略了待分类样本与决策边界之间的距离,这很大程度上影响了网络模型的鲁棒性,同时虽然目标域无标注,但选择部分重要的目标域样本对网络参数进行优化是可行的。为解决上述问题,本文提出了动态边界损失函数,通过该损失函数加大源域中不同类别样本之间距离决策边界的距离,并根据动态边界损失函数设计查询函数,通过查询函数对目标域中的无标注样本进行重要性排序,选择排名靠前的部分样本对网络参数进行优化,进而提高领域自适应网络模型的泛化能力。(2)本文提出了多源域不变特征开集领域自适应网络模型。在现实世界的许多应用场景中,各领域之间的标签空间并不一定完全重叠,该模型从领域间和领域内样本类别层面出发,首先通过统计学准则对源域和目标域数据分布进行整体对齐,其次通过网络分类器对目标域中的高置信度样本进行选择,使用高置信度样本分别与多个源域数据取交集,通过统计交集部分类别数量并排序,选择排序靠前的类别样本对网络参数进行更新。从而在获得多个源域和目标域特征的基础上优化网络模型,确保网络模型能够准确识别当前目标域中的全部类别样本。此外,本文对面向开闭集问题的多源深度领域自适应方法中涵盖的数据设定、数学公式等进行了解释,并梳理了属于本文研究范畴内相关方法的进展。同时在针对闭集和开集数据设定下的多源领域自适应方法展开研究时,对当前已有方法的问题设定、具体实现以及可能存在的疏漏进行深入分析。构建不同数据设定下的实验环境,同时针对现有方法在分别闭集和开集数据设定下进行指标评估,进而与本文方法进行性能比较。为验证本文方法的效果,本文通过使用多个数据集进行实验,同时与现有的多源域自适应实验方案进行对比分析,通过对实验数据进行定量和定性分析来验证本文方法的有效性。除此之外,本文为证明网络模型中参数及模块的重要性,进行消融实验对网络模型进行进一步分析。

关键词：领域自适应闭集开集领域对抗领域对齐

基于可聚合咪唑型低共熔溶剂的多功能导电弹性体的制备及应用研究

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基于可聚合咪唑型低共熔溶剂的多功能导电弹性体的制备及应用研究

作者：孙雯卿曲阜师范大学

学位级别：硕士

随着社会的不断发展,柔性导电材料因其独特性能而受到广泛的关注。然而,现有的柔性导电材料仍存在一定缺陷,如水凝胶的使用温度受水的沸点和凝固点的限制,易导致高温失水、低温冻结,进而限制水凝胶的应用;离子凝胶则存在离子液体泄露的... 详细信息

随着社会的不断发展,柔性导电材料因其独特性能而受到广泛的关注。然而,现有的柔性导电材料仍存在一定缺陷,如水凝胶的使用温度受水的沸点和凝固点的限制,易导致高温失水、低温冻结,进而限制水凝胶的应用;离子凝胶则存在离子液体泄露的风险,对人体或环境产生潜在的威胁。可聚合的低共熔溶剂因其具有可聚合单体,能在光引发剂作用下经紫外光照射固化成导电弹性体。该导电弹性体弥补了水凝胶和离子凝胶的不足。然而,大多数已经报道的导电弹性体功能单一。因此,基于简洁的设计和高效的制造,开发一种多功能的导电弹性体仍然是一个迫切的需求。鉴于此,本文采用可聚合低共熔溶剂(Polymerizable Deep Eutectic Solvent,PDES)的原位光聚合方法,制备了兼具高机械强度、优异的自修复性能、导电性能、良好的粘附性能和抗冻性能的透明多功能导电弹性体,并将其应用于柔性应变传感器和电致发光器件。具体研究内容如下:(1)在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐/丙烯酸(BminCl/AA)低共熔溶剂中引入不同含量的单宁酸(TA),制备了一系列多功能导电弹性体。所制备的导电弹性体具有高透明度(平均透光率为94.3%)、高拉伸性(拉伸应变为1250%)、良好的自修复能力(24h自修复效率为87.5%)、导电性(1.3 × 10-2 mS/cm)和耐温性(-20℃至120℃)。同时,导电弹性体表现出良好的粘附性和较高的灵敏度,可作为柔性应变传感器来监测肢体运动、喉咙振动等人体活动。此外,poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体可用于制备柔性可图案化的电致发光器件。(2)将含有三个醇羟基的甘油引入到BminCl/AA PDES中,形成三元BminCl/Gly/AAPDES体系,经过原位光聚合制备了 poly(BminCl/Gly/AA)导电弹性体。甘油的引入为体系提供了更多的动态氢键交联点,进而调控了聚合物网络中的交联密度。制备得到的poly(BminCl/Gly/AA)导电弹性体呈现出超高的柔韧性(拉伸应变高达7540%),同时具有较好的自修复性能(72 h自修复效率为80.4%)、良好的导电性能(6.39 mS/cm)、优异的光学性能(平均透光率为91.4%)和抗冻性能(Tg<-60℃),并且制备的透明导电弹性体可回收。基于该导电弹性体的传感器能够灵敏地监测手指、手腕关节的运动,具有良好的稳定性和重复性。BminCl/Gly/AA PDES还可作为光聚合型3D打印材料实现物品的个性化打印。本论文的研究为可聚合咪唑型低共熔溶剂基多功能导电弹性体的制备提供了新的策略,在柔性可穿戴电子器件领域具有广阔的应用前景。

关键词：可聚合咪唑型低共熔溶剂导电弹性体多功能柔性应变传感器电致发光

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基于智能协同的资源管控技术研究

基于智能协同的资源管控技术研究

作者：王元卿电子科技大学

学位级别：硕士