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Fe3Al@Al2O3磁损耗吸收剂的制备及其吸波性能研究

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Fe3Al@Al2O3磁损耗吸收剂的制备及其吸波性能研究

作者：张凯凯西安工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着隐身技术的迅速发展,雷达探测能力和追踪能力不断提高,吸波材料成为了武器装备领域内的研究热点。FeAl磁性微粉是一种典型的磁损耗吸收剂,具有高的磁导率和居里温度,以及低的导电性和密度,是目前值得关注的热点研究方向。然... 详细信息

近年来,随着隐身技术的迅速发展,雷达探测能力和追踪能力不断提高,吸波材料成为了武器装备领域内的研究热点。FeAl磁性微粉是一种典型的磁损耗吸收剂,具有高的磁导率和居里温度,以及低的导电性和密度,是目前值得关注的热点研究方向。然而,随着服役温度的提高,FeAl磁性微粉也存在稳定性差、易被氧化,并导致吸波性能逐渐衰减的问题。因此,本文先通过机械合金化和有序化处理制备出片状FeAl磁性微粉吸收剂,再采用控制氧化的技术在FeAl微米级粉体表面构筑一层纳米级厚度的α-AlO壳层,最终制备出具有抗氧化功能的FeAl@AlO吸收剂,并对其在不同服役温度下的吸波性能进行探究。通过机械合金化和有序化处理来制备FeAl磁性微粉。首先探究了机械合金化工艺中的球磨时间和转速,制备出具有较大径厚比的片状Fe(Al)固溶体前驱粉体,继而增加材料形状的各向异性,这有利于界面极化的发生及突破Snoek极限的限制,提高吸波性能。在理想高能球磨工艺条件制备出前驱粉体,并进行有序化处理所获得的FeAl磁性微粉,实验探究了Al含量和有序化温度在有序化工艺中对FeAl磁性微粉的微观形貌、相结构、磁性能以及电磁吸波性能的影响。发现Al含量为30 at%、有序化温度为500℃的FeAl磁性微粉VSM曲线为典型的“S”曲线,饱和磁化强度最高,且电磁参数中材料的复磁导率虚部μ″中表现出了明显的共振峰,磁损耗角正切值(tanδ)说明其磁损耗性能最强。良好的阻抗匹配特性和优异的衰减特性,可通过界面极化、空间电荷极化和自然共振等吸收和损耗电磁波,在匹配厚度为1.25 mm的涂层反射损耗RL为-18.2 d B,有效吸收频带宽度f 可达6.5 GHz。采用控制氧化技术制备FeAl@AlO吸收剂,即在微米级的FeAl磁性微粉表面原位自发生成以颗粒态紧密堆积的均匀致密α-AlO保护膜。实验研究了通氧量和煅烧时间对壳层厚度的致密性和均匀性影响规律,继而得到了以FeAl为内核、α-AlO为外壳,具有纳米级核壳结构的FeAl@AlO吸收剂。研究发现通氧量和煅烧时间过低时,α-AlO颗粒分布分散,难以对FeAl形成包覆层,而通氧量和煅烧时间过高时,α-AlO颗粒异常长大,团聚现象明显,形成的壳层过厚,使材料的软磁性能降低,影响其电磁性能和吸波性能。当通氧流量为5 m L、煅烧时间为2 h时,制备出的FeAl@AlO吸收剂有着连续、均匀、致密的α-AlO包覆层,且厚度为纳米级,电磁参数中表现出的磁损耗性能最强。其中介电损耗正切值(tanδ)和磁损耗角正切值(tanδ)的相近程度,表明其良好的阻抗匹配能力,可以使电磁波传入吸收剂内部而不被反射出去,且具有的衰减系数a的值反映出其良好电磁波衰减性能,继而在匹配厚度为1.25 mm时所达到的反射损耗RL为-18.6d B,有效吸收频带宽度f 为6.0 GHz。通过在不同温度(25℃、200℃、300℃、400℃)下对具有最佳吸波性能的FeAl和FeAl@AlO吸收剂进行服役,发现FeAl吸收剂在服役温度达到400℃时,物相中出现γ-AlO相和FeO相,而FeAl@AlO吸收剂在不同服役温度下物相均未产生变化,说明FeAl@AlO吸收剂的抗氧化性能更优异。在电磁参数中,两种吸收剂在服役温度为400℃时,对比其磁损耗角正切值(tanδ)的变化可以发现,FeAl吸收剂的磁损耗性能衰减幅度远高于FeAl@AlO吸收剂,这说明AlO纳米壳层可以有效阻碍氧原子的侵入,继而防止内部的FeAl氧化,保障吸收剂的磁性能,使其具有良好的电磁波吸收性能。在匹配厚度1.50 mm条件下,对比不同服役温度的反射损耗图可以发现,在温度400℃时,FeAl吸收剂相较于室温25℃时,最大有效吸收频宽f 降低了46.8%,而FeAl@AlO吸收剂仅为19.2%。FeAl@AlO吸收剂在400℃服役后表现出更大的有效吸收频带宽度,表明AlO纳米壳层改善了FeAl吸收剂的高温抗氧化,使其能够在400℃以上服役后长期工作,拓宽了服役温度区间。

关键词：机械合金化有序化控制氧化吸波材料 Fe3Al Fe3Al@Al2O3

基于压电阵列的主被动一体式智能阻尼器的研究

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基于压电阵列的主被动一体式智能阻尼器的研究

作者：张凯凯盐城工学院

学位级别：硕士

在精密机械系统中,微振动会对机构的运动精度、结构寿命、工作稳定性等产生重要影响,如在深空探测中,探测器会受到宇宙中太阳风、引力场及卫星内部动量轮、力矩陀螺等引起的微振动干扰,导致卫星的稳定性下降,影响其探测性能。再如在散... 详细信息

在精密机械系统中,微振动会对机构的运动精度、结构寿命、工作稳定性等产生重要影响,如在深空探测中,探测器会受到宇宙中太阳风、引力场及卫星内部动量轮、力矩陀螺等引起的微振动干扰,导致卫星的稳定性下降,影响其探测性能。再如在散射型近场扫描光学显微镜系统中,外部环境的扰动会使内部探针结构产生微振动,影响其成像质量。故对微振动实现有效的抑制能大大提高精密系统的性能。本文针对微振动具有的特点,引入了压电阵列结构,设计了基于压电阵列的主被动一体式智能阻尼器,建立了阻尼器隔振系统动力学模型,选取模糊自适应PID控制算法对阻尼器进行主动控制,搭建了实验平台,测试了阻尼器的实际性能。主要工作如下:首先针对微振动具有多自由度宽频域的特点,提出了利用压电阵列结构来代替原有的单个压电致动单元以提高阻尼器对微振动的隔振性能。通过分析被动隔振和主动隔振各自的优缺点,将被动隔振和主动隔振相结合,设计了一种基于压电阵列的主被动一体式智能阻尼器。该阻尼器具有易于拆装、结构紧凑、质量相对较小的优点。其次对阻尼器的结构进行了分析,分别建立了阻尼器内部的运动学及动力学模型。通过分析阻尼器内部结构,得到阻尼器的等效机构模型,通过使用空间几何求解了阻尼器内部各部件间的运动位移关系,通过使用拉格朗日动力学建立了阻尼器内部刚体结构的动力学模型,使用复刚度模型对橡胶被动部分进行了建模,分析了阻尼器主动阻尼部分的等效刚度,最终建立了阻尼器隔振系统总的动力学模型,通过仿真验证了模型的有效性。再次根据阻尼器的控制需求,完成了阻尼器控制系统的设计。通过分析阻尼器控制需求,建立了阻尼器的控制系统,选择使用模糊自适应PID反馈闭环控制算法,并对算法的设计及实现过程进行了详细说明,通过使用MATLAB软件对控制系统进行了仿真,验证了控制算法对本文所设计的阻尼器隔振系统的有效性。最后搭建了阻尼器的实验平台,完成了对阻尼器性能的测试。实验结果表明设计的基于压电阵列的主被动一体式智能阻尼器输出性能良好,在5-200Hz的低频段能实现对振动的有效隔离,振动衰减率平均为60%。当振动频率在150Hz以下时,主动隔振能发挥良好的隔振效果,振动频率在150Hz以上时,主动隔振效果稍有下降,但被动隔振效果提升,使得阻尼器依然保持了较好的隔振性能。

关键词：微振动压电阵列阻尼器动力学模型模糊自适应PID

直肠癌根治术后早期小肠梗阻危险因素分析及预测模型构建

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直肠癌根治术后早期小肠梗阻危险因素分析及预测模型构建

作者：张凯凯青岛大学

学位级别：硕士

目的:探讨直肠癌根治术后早期小肠梗阻(Early postoperative small bowel obstruction,EPSBO)的发生率及独立危险因素,并构建个体化预测模型(Nomogram)。方法:本研究采用回顾性研究的方法,选取2018年1月至2019年12月在青岛大学普外科诊... 详细信息

目的:探讨直肠癌根治术后早期小肠梗阻(Early postoperative small bowel obstruction,EPSBO)的发生率及独立危险因素,并构建个体化预测模型(Nomogram)。方法:本研究采用回顾性研究的方法,选取2018年1月至2019年12月在青岛大学普外科诊疗中心收治的直肠癌患者共579例,根据术后是否出现早期小肠梗阻分为EPSBO组和非EPSBO组,收集两组患者的相关临床资料进行对比分析。采用SPSS25.0软件完成统计学分析,计量资料采用独立样本t检验或Kruskall-Wallis检验;计数资料采用卡方检验或Fisher确切概率法检验;P<0.05为差异有统计学意义。将单因素分析有意义的因素纳入多因素Logistic回归分析,应用R软件基于多因素Logistic回归分析结果构建直肠癌根治术后早期小肠梗阻的预测模型。随机选取2020年1月至2020年12月于我院收治的直肠癌患者109例,作为外部数据对预测模型进行验证,绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线,得出敏感度、特异度以及曲线下面积(area under the receiver operating characteristic curve,AUC),判断模型的区分度,绘制校正曲线(Calibration curve)判断模型正确估计风险的能力;绘制决策曲线(Decision curve analysis,DCA)评估预测模型的临床效用,判断预测模型是否满足临床决策的实际需求。结果:579例行直肠癌根治术的患者中,55(9.5%)例发生EPSBO,52例经保守治疗缓解,3例保守无效行手术治疗;EPSBO组(21.93±24.91d)住院时间明显高于非EPSBO组(11.96±4.03);两组患者在年龄(P=0.716)、腹部手术史(P=0.573)、高血压(P=0.772)、糖尿病(P=0.565)、冠心病(P=0.611)、饮酒史(P=0.097)、ASA分级(P=0.135)、BMI(P=0.473)、体重下降(P=0.874)、肿瘤距肛缘距离(P=0.096)、p TNM分期(P=0.156)的组间差异无统计学意义;而在性别(P=0.038)、术前总蛋白水平(P=0.005)、术前新辅助治疗(P=0.003)、吸烟史(P=0.003)、术前血清白蛋白水平(P<0.001)、手术时间(P<0.001)、术前前白蛋白水平(P<0.001)、术中出血量(P=0.013)、手术方式(P=0.022)、是否回肠造口(P=0.004)、术中是否联合其他脏器切除(P<0.001)的组间差异有统计学意义;将上述有意义的因素纳入多因素分析,结果显示,术前低血清白蛋白水平(OR=0.891,95%CI=0.809～0.982)、开放手术(OR=3.085,95%CI=1.427～6.669)、手术时间延长(OR=1.009,95%CI=1.004～1.014)、回肠造口(OR=2.737,95%CI=1.312～5.709)是直肠癌根治术后EPSBO的独立危险因素;构建预测直肠癌根治术EPSBO发生风险的列线图模型,根据预测模型绘制ROC曲线显示,模型具有良好的区分度(内部验证AUC=0.788,外部验证AUC=0.891),校准曲线显示模型具备正确评估直肠癌根治术EPSBO发生风险的能力,DCA曲线显示模型具有良好的临床效用。结论:术前血清白蛋白低、手术时间延长、回肠造口、开放手术是直肠癌根治术后EEPSBO的独立危险因素。本研究所构建的预测模型具有良好的区分度、校准度及临床效用,可个体化的预测直肠癌患者EPSBO的发生风险,对预测风险较高的患者及时临床干预或有助于降低直肠癌根治术后小肠梗阻的发病率。

关键词：直肠肿瘤直肠癌根治术术后早期小肠梗阻危险因素列线图

从物理视角解读冬奥会冰雪运动——以冰壶运动为例

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物理教师 2022年第6期43卷 72-75页

作者：张凯凯曹海霞苏州大学物理科学与技术学院江苏苏州215006 苏州大学东吴学院江苏苏州215006

情境化的物理问题有利于培养学生的物理学科核心素养.本文从物理视角解读冬奥会传统项目之一——冰壶运动,充分挖掘其蕴含的丰富的力学原理,赏析一道以冰壶运动为素材命制的情境化试题,以期为高中物理概念、规律教学,以及习题教学提供... 详细信息

情境化的物理问题有利于培养学生的物理学科核心素养.本文从物理视角解读冬奥会传统项目之一——冰壶运动,充分挖掘其蕴含的丰富的力学原理,赏析一道以冰壶运动为素材命制的情境化试题,以期为高中物理概念、规律教学,以及习题教学提供可借鉴的情境教学素材.

关键词：冬奥会冰壶力学原理问题情境

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你离我是近还是远?——张凯的书画艺术观

翠苑(民族美术) 2017年第5期 57-62页

作者：张凯郑州工程技术学院(原中州大学)艺术设计学院基础教研室郑州市教育书画学会

随着我国社会经济的快速发展和物质生活水平的不断提高,人们的精神文化需求日益增长,对美和艺术的追求越来越强烈。越来越多的艺术品"飞入寻常百姓家",将成为一个不争的事实。然而当前中国艺术品市场鱼龙混杂,缺乏合理有效的鉴定和定价... 详细信息

随着我国社会经济的快速发展和物质生活水平的不断提高,人们的精神文化需求日益增长,对美和艺术的追求越来越强烈。越来越多的艺术品"飞入寻常百姓家",将成为一个不争的事实。然而当前中国艺术品市场鱼龙混杂,缺乏合理有效的鉴定和定价机制,比如在中低端艺术品市场,到处充溢着良莠不齐、真假不明的艺术品,让人虚实难辨,捉摸不定其价格高低,可以说是"乱花渐欲迷人眼"。很多时候,非艺术专业的普通民众并没有什么艺术权威机

关键词：艺术品价值艺术价值历史价值物理价值

向日葵秸秆生物炭强化Fe(Ⅲ)/S2O82-体系降解苯甲酸

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环境科学 2020年第5期41卷 2301-2309页

作者：孙鹏张凯凯张玉张延荣华中科技大学环境科学与工程学院武汉430074 内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010

二价铁离子活化过硫酸盐(PS)产生自由基可降解有机污染物,但体系中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环速率较慢,成为制约降解效率的关键因素之一.为提高反应体系效率,制备向日葵秸秆生物炭(SFBC),以苯甲酸(BA)为目标污染物,探究SFBC强化Fe(Ⅲ)/S2O8^2-... 详细信息

二价铁离子活化过硫酸盐(PS)产生自由基可降解有机污染物,但体系中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环速率较慢,成为制约降解效率的关键因素之一.为提高反应体系效率,制备向日葵秸秆生物炭(SFBC),以苯甲酸(BA)为目标污染物,探究SFBC强化Fe(Ⅲ)/S2O8^2-体系降解BA的效果.SFBC表征结果说明其具有孔隙结构,由无定形炭组成,表面有丰富的官能团及持久性自由基(PFRs).考察了反应条件(pH、PS浓度和SFBC投加量)对降解的影响,结果表明,SFBC/Fe(Ⅲ)/S2O8^2-体系对BA降解效率明显高于Fe(Ⅲ)/S2O8^2-及SFBC体系,在SFBC=2.0 g·L^-1、BA=10.0mg·L^-1、PS=2.0mmol·L^-1、Fe(Ⅲ)=1.0mmol·L^-1和pH=3.0条件下, 90 min时BA降解率达100.00%;自由基猝灭实验及电子顺磁共振光谱(EPR)实验表明,SO4^-·和·OH共同参与BA降解并以SO4^-·为主导;循环实验及实际水体影响说明SFBC具有较好地循环稳定性及实际应用性.机制分析阐明PFRs和-OH给出电子还原Fe(Ⅲ)生成Fe(Ⅱ),进而由Fe(Ⅱ)活化PS高效降解BA.

关键词：向日葵秸秆生物炭 Fe(Ⅲ)/S2O8^2-体系 Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环降解苯甲酸

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散光多焦点人工晶体的临床应用研究

散光多焦点人工晶体的临床应用研究

作者：张凯凯吉林大学

学位级别：硕士

目的:探讨Acrysof IQ Restor Toric(ART)人工晶体的临床应用价值。方法:回顾性分析。收集2015年1月到2020年10月在我院行白内障手术且角膜散光≥0.75D的患者共79例(85眼)。将患者分成两组:ART组进行白内障超声乳化吸除联合ART人工晶体... 详细信息

目的:探讨Acrysof IQ Restor Toric(ART)人工晶体的临床应用价值。方法:回顾性分析。收集2015年1月到2020年10月在我院行白内障手术且角膜散光≥0.75D的患者共79例(85眼)。将患者分成两组:ART组进行白内障超声乳化吸除联合ART人工晶体植入术;Toric组进行白内障超声乳化吸除联合Toric人工晶体植入术。所有患者均由同一位有经验的医生进行手术。收集患者术前资料:性别、年龄、眼别、角膜散光、眼压、轴长、基础泪液分泌量、晶体度数、UDVA、CDVA;术后资料:裸眼远中近视力、矫正远中近视力、绘制离焦曲线、残余散光、OPD-ScanⅢ波前像差仪测量晶体旋转轴位、总像差、高阶像差、球差、彗差、三叶草差、MTF、SR;采用问卷的形式调查患者术后视功能相关生存质量、满意度、脱镜率。结果:1、ART组术后的UNVA和UIVA优于Toric组(近:P0.05)。2、ART组与Toric组术前角膜散光和术后残余散光组内比较具有统计学意义(P0.05)。7、ART组术后视中和视近裸眼脱镜优于Toric组(中:P=0.026;近:P<0.01),而视远裸眼脱镜率比较无统计学意义(P=0.358)。8、ART组视中和视近满意度优于Toric组(中:P=0.027;近:P<0.01),而视远满意度比较无统计学意义(P=0.54)。9、ART组术后的VF-14量表评分优于Toric组(P<0.01)。结论:1、ART人工晶体在不增高术后像差的基础上,可以有效矫正散光,同时提供术后远中近全程视力。2、ART人工晶体脱镜率高、满意度好、生存质量高。3、ART与Toric人工晶体均具有良好的晶体稳定性。

关键词：白内障散光超声乳化术波前像差晶体稳定性散光多焦点人工晶体

基于运动目标探测概率的多站无源雷达布站方法研究

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基于运动目标探测概率的多站无源雷达布站方法研究

作者：张凯凯南昌大学

学位级别：硕士

无源雷达无需自配辐射源,仅靠间接地利用第三方发射的电磁波信号探测和识别目标,具有反隐能力强、系统成本低和易于部署等比较突出的优势,可极便利地组建多站无源雷达以提高雷达的综合性能。然而,多站无源雷达系统良好的性能优势很大程... 详细信息

无源雷达无需自配辐射源,仅靠间接地利用第三方发射的电磁波信号探测和识别目标,具有反隐能力强、系统成本低和易于部署等比较突出的优势,可极便利地组建多站无源雷达以提高雷达的综合性能。然而,多站无源雷达系统良好的性能优势很大程度上取决于系统的布站结构,由于雷达发射站不受控制,故接收站的优化部署是影响该雷达性能的关键问题。本文围绕多站无源雷达优化布站问题,针对雷达目标的运动特性,研究了基于非起伏和起伏目标探测概率的雷达系统优化布站方法,对提升雷达系统性能具有重要的指导意义。本文主要研究内容如下:（1）从多站无源雷达探测系统的工作原理入手,分析了运动目标起伏模型以及目标检测处理流程的相关理论,在此基础上建立了无源雷达优化布站模型和基于运动目标探测概率的评价指标,推导了基于经验公式法与无源相干处理两种目标探测概率的理论模型,为基于非起伏和起伏目标探测概率的多站无源雷达系统布站方法的提出作铺垫。（2）针对探测非起伏目标的多站无源雷达系统优化布站问题,结合雷达作用距离与经验公式推导了非起伏目标的探测概率模型,以此为准则构造了新型覆盖效能布站优化模型,并利用粒子群算法对优化模型进行求解。通过仿真实现了所提出的多站无源系统优化部署方法,并将最优布站求解结果与多组随机布站效果进行比较,从重点区域内目标平均探测概率分布结果分析证明了该布站方法的优越性。（3）针对探测起伏目标的多站无源雷达系统优化布站问题,基于无源相干处理推导了起伏目标的无源雷达探测概率模型,并提出了以最大化平均探测概率为指标的布站方法,通过遍历法求得最优解。通过仿真实现了所提出的多站无源雷达系统的优化部署方法,并通过与多组随机布站效果进行对比,分析了不同布站形式下系统对监测区域的有效覆盖率,验证了该布站方法的有效性与适用性。

关键词：多站无源雷达布站运动目标平均探测概率粒子群算法

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面向车辆路径问题的智能优化算法研究

面向车辆路径问题的智能优化算法研究

作者：张凯凯华侨大学

学位级别：硕士

随着人工智能的发展,物流配送与车辆路径问题在大型商场,快递等领域有广泛的应用前景。因此,对车辆路径问题的深入研究,有较高的科学意义和工程应用价值。从已有的研究发现,面向车辆路径问题的智能优化算法研究中存在以下几个方面的不足... 详细信息

随着人工智能的发展,物流配送与车辆路径问题在大型商场,快递等领域有广泛的应用前景。因此,对车辆路径问题的深入研究,有较高的科学意义和工程应用价值。从已有的研究发现,面向车辆路径问题的智能优化算法研究中存在以下几个方面的不足:（1）优化算法未能充分利用局部搜索信息来指导算法的求解过程,从而影响算法的求解效率;（2）问题的相似性特征未能有效地通过知识的迁移机制来实现优化问题之间的协同效应;（3）智能优化算法求解现实生活中车辆路径问题的有效性还未得到充分的验证。针对以上不足,本文的具体研究工作有以下三个方面:（1）为了有效地使用局部搜索信息,提出了求解带时间窗车辆路径问题的多目标模因算法。在该算法中,一方面,使用多方向局部搜索策略,根据特定的问题知识下的局部搜索来执行面向多个方向的搜索。另一方面,利用增强的局部搜索链技术,将进化过程中得到的有潜力的解自适应地选择给后续的局部搜索算子。这样,多目标模因算法不仅可以有效地从多个方向探索解空间,而且通过基于链的方式充分利用有潜力的解决方案。（2）为了有效地迁移问题的相似性特征,提出了一种求解带路径平衡车辆路径问题的进化多任务算法。在该算法中,一方面,使用多任务优化策略来实现任务间沿搜索过程的知识转移;另一方面,使用多目标优化策略对种群中非占优的解进行后续的优化。这样,进化多任务算法不仅能够通过相似任务之间的信息迁移来增强算法性能,而且始终保持优化过程中种群的多样性。（3）为了解决实际车辆路径问题,提出了用于城际网约出行的智能订单分配算法,该算法使用订单的时空信息来构造初始的订单分配方案集合,然后采用局部搜索来优化订单分配方案,同时对新出现的订单根据预约时间进行动态分配,最后为决策者提供不同的订单分配方案。通过一边构造订单分配方案,一边优化订单分配方案的方式,算法可以在短时间内获得高质量的解。综上所述,本文从解的产生机制,到算法的搜索框架,再到实际工程应用,从三个不同的层次对车辆路径问题的求解方法和应用场景进行了探索和研究。同时通过大量的实验评估,验证了所提出的算法具有良好的优化性能,为科学研究与工程领域提供有效的参考。

关键词：车辆路径问题局部搜索链多任务优化多目标优化订单分配