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西部素质教育 2024年第3期10卷 119-123页

作者：李锟付卓张高峰张干清长沙学院机电工程学院湖南长沙410022

为了更好地适应新工科背景下智能制造专业人才培养需求,文章首先分析了新工科背景下智能制造专业人才培养存在的问题,然后提出了新工科背景下智能制造专业人才培养对策。

关键词：人才培养智能制造专业新工科

非正态变量情况下基于杂交SAPSO-SFLA的多目标稳健协同优化

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工程力学 2013年第5期30卷 24-35页

作者：张干清龚宪生重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆大学机械工程学院重庆400044

为解决非正态变量空间中复杂多变的隐式非线性功能函数的可靠性及灵敏度的问题,融合鞍点估计与线抽样法的优点,结合二分法的特点与黄金分割法的求解效率,提出基于黄金分割二分法的鞍点线抽样法,即可沿重要线抽样方向利用黄金分割点的二... 详细信息

为解决非正态变量空间中复杂多变的隐式非线性功能函数的可靠性及灵敏度的问题,融合鞍点估计与线抽样法的优点,结合二分法的特点与黄金分割法的求解效率,提出基于黄金分割二分法的鞍点线抽样法,即可沿重要线抽样方向利用黄金分割点的二分法快速找到各样本点对应于功能函数的零点,将结构失效概率转化为一系列线性功能函数失效概率的平均值,求出相关变量的可靠性灵敏度,从而导出失效概率对变量均值与方差的可靠性灵敏度及结构轻量化的多目标优化问题,并阐明了多目标协同优化的思想。同时,针对可靠性灵敏度作为目标函数因误差导致多目标协同优化难以收敛的问题,提出了利用误差的思想与方法;为提高算法的收敛性,对粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法与混合蛙跳算法(Shuffled Frog-Leaping Algorithm,SFLA)进行改进以后,再将两者进行杂交,提出杂交自适应粒子群优化-混合蛙跳算法(Self-Adaptive PSO-SFLA,SAPSO-SFLA),并用来求解上述多目标优化问题。算例表明:1)基于黄金分割二分法的鞍点线抽样法在求解复杂非线性功能函数的可靠性及灵敏度时精度高,速度快;2)与粒子群优化和混合蛙跳算法相比,所提杂交SAPSO-SFLA不仅具有更快的收敛速度,其鲁棒性还能使盾构行星减速器箱体体积减小8.42%。

关键词：粒子群优化算法混合蛙跳算法鞍点估计线抽样法二分法可靠性灵敏度协同优化

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高校新工科创客教育的实然困境与突围路径

高教探索 2023年第4期 53-60页

作者：张干清庞小兵张高峰长沙学院机电工程学院长沙410022

新工科创客教育是当前高等工程教育面临的重大挑战。分析了在其教育过程中存在的创客空间基础性不牢、创新动力驱动性不足、创客运动开展性不当的现实困境,为此探索突围路径。首先,采用因果推断法,把新工科内涵充分耦合于创客教育的各... 详细信息

新工科创客教育是当前高等工程教育面临的重大挑战。分析了在其教育过程中存在的创客空间基础性不牢、创新动力驱动性不足、创客运动开展性不当的现实困境,为此探索突围路径。首先,采用因果推断法,把新工科内涵充分耦合于创客教育的各个要素后再将其重构为创客空间、创新动力、创客运动,提出了创客运动的开展是学生借助于创客空间在创新动力的驱使下产生的因果运动过程;其次,对于创客空间,又提出目标导向合成法,将其依据目标导向所构建的分类式与主体式再合成分类主体式,为学生开展创客运动提供了易孵化创新的实验田;其三,践行探究法,通过探究将创新师资与超科课程分别表示成可充分激发学生求知欲的四重转变式与耦合交融式后,再将其并成能驱使学生维系创客运动的创新动力,并又通过探究将新工科的三大任务也耦合于创客运动而实现其任务耦合式;最后,让学生借助于分类主体式创客空间,在创新动力的持续驱使下发展任务耦合式创客运动,从而实现新工科创客教育,为高校拔尖创新人才的培养提供新模式。

关键词：新工科创客教育实然困境突围路径创客空间创新动力创客运动

变量相关情况下基于杂交GA-PSO算法的结构协同优化

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机械工程学报 2012年第15期48卷 113-125页

作者：张干清龚宪生重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 长沙学院机电工程系长沙410003 重庆大学机械工程学院重庆400044

为解答实际工程中变量相关情况下的高维小概率失效问题,将子集模拟与重要抽样法结合起来,根据重要抽样的概率密度函数获取的相关变量的样本点来构造中间失效事件,从而将小失效概率问题转化为一条由一系列易于求解的较大条件失效概率的... 详细信息

为解答实际工程中变量相关情况下的高维小概率失效问题,将子集模拟与重要抽样法结合起来,根据重要抽样的概率密度函数获取的相关变量的样本点来构造中间失效事件,从而将小失效概率问题转化为一条由一系列易于求解的较大条件失效概率的连乘积组成的马尔可夫链(Markov chain,MC),并直接抽取相关样本点来高效模拟结构的可靠性灵敏度。由此创建失效概率对各变量均值、方差(包含相关系数)的可靠性灵敏度最低以及体积最小的多目标优化问题,并提出多目标协同优化的思想,同时,针对可靠性灵敏度作为目标函数因误差导致多目标协同优化难以收敛的问题,提出利用误差的思想与方法;为加速遗传算法(Genetic algorithm,GA)与粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法的收敛,提出克隆与进化同时并举的精英策略及相似交配的思想,并用此GA得到的个体与PSO算法杂交,以进一步提高其收敛性;最后,以盾构三级行星减速器的三个行星架为例,运用上述算法对所建数学模型进行求解,结果表明:①所提直接抽取相关样本的MC能很好地模拟出相关变量的可靠性及灵敏度,免除了变量独立化过程反复转换的繁琐;②提出的杂交GA-PSO协同算法较GA与PSO算法有更快的收敛速度,当相关系数为0.7时,可使该行星架的总体积减小7.06%;③证实将可靠性灵敏度作为目标函数时所提利用误差的思想与方法的可行性与正确性。

关键词：马尔可夫链杂交遗传粒子群算法相关变量协同优化可靠性灵敏度子集模拟重要抽样

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基于改进免疫遗传算法的机械零件的结构优化

中南大学学报（自然科学版） 2011年第11期42卷 3359-3369页

作者：张干清龚宪生重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆大学机械工程学院重庆400044

鉴于现有免疫遗传算法其收敛差的问题,剖析其理论体系本身存在的6大弊端,提出6条全新的免疫策略,以加快算法的收敛速度并提高其收敛精度。同时,对实码抗体与变量向量之间的关系进行阐述,将复杂的算法机理用图形直观地描述出来,以便于对... 详细信息

鉴于现有免疫遗传算法其收敛差的问题,剖析其理论体系本身存在的6大弊端,提出6条全新的免疫策略,以加快算法的收敛速度并提高其收敛精度。同时,对实码抗体与变量向量之间的关系进行阐述,将复杂的算法机理用图形直观地描述出来,以便于对免疫遗传算法的理解与实际操作;将可靠性分析的随机摄动法与其灵敏度分析相结合,对随机参数的概率分布为任意形状的机械零件计算其可靠度及其灵敏度的函数表达式,并创建可靠度对设计变量的灵敏度最低与体积最小的两目标数学模型;提出实现目标函数值之间保持动态平衡的全新模型,以实现上述两目标函数与像集法的对接;最后,以盾构机三级行星减速器轴为例,按照上述思想建立数学模型,编写改进的免疫遗传算法的MATLAB程序对其进行优化。研究结果表明:该算法的鲁棒性使行星减速器轴的总体积减小13.65%,与改进前相比,所提出的免疫遗传算法具有更快的收敛速度与更高的收敛精度。

关键词：免疫遗传算法可靠性设计灵敏度分析结构优化

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行星齿轮轮齿本体温度场与闪温研究

农业机械学报 2011年第10期42卷 209-216页

作者：龚宪生王欢欢张干清王红霞重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

利用齿轮啮合、摩擦学、传热学、赫兹接触等理论,研究了啮合过程中行星齿轮轮齿接触面的相对滑动速度及齿面摩擦因数的变化规律,推导了行星齿轮轮齿齿面接触应力模型。精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿端面、轮齿齿面... 详细信息

利用齿轮啮合、摩擦学、传热学、赫兹接触等理论,研究了啮合过程中行星齿轮轮齿接触面的相对滑动速度及齿面摩擦因数的变化规律,推导了行星齿轮轮齿齿面接触应力模型。精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿端面、轮齿齿面等区域的对流换热系数。建立了轮齿本体温度场有限元分析模型,获得了行星齿轮轮齿稳态温度场。分析了标准齿廓和修形齿廓对接触应力及温度场的影响。在稳态热分析的基础上,采用有限元法进行瞬态热分析,得到了啮合过程中轮齿齿面瞬时温度分布。

关键词：行星齿轮热流密度本体温度闪温有限元

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多分类SVM的代价敏感加权故障诊断方法

振动．测试与诊断 2015年第6期35卷 1116-1122,1202-1203页

作者：向阳辉张干清庞佑霞郭振华长沙学院机电工程系长沙410003 宁波高博科技有限公司宁波315400

为了在支持向量机(support vector machine,简称SVM)中合理引入代价敏感机制来降低故障误诊断的代价,提出一种多分类SVM的代价敏感加权故障诊断方法。该方法通过对多分类SVM的硬判决得票矩阵进行代价敏感加权,将故障误诊断的代价作为权... 详细信息

为了在支持向量机(support vector machine,简称SVM)中合理引入代价敏感机制来降低故障误诊断的代价,提出一种多分类SVM的代价敏感加权故障诊断方法。该方法通过对多分类SVM的硬判决得票矩阵进行代价敏感加权,将故障误诊断的代价作为权重融入SVM的硬判决,并分析硬判决的得票数和得票权重,从而构造出各故障的概率分配,最终实现多分类故障的SVM代价敏感加权诊断及概率输出。实验结果表明,多分类SVM代价敏感加权处理的诊断结果更趋向于高代价故障,所提方法能够有效降低故障误诊断的代价。

关键词：代价敏感支持向量机故障诊断代价矩阵加权

提升机主轴装置结构应力应变场数值模拟及优化分析方法

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中国机械工程 2009年第21期20卷 2575-2580页

作者：龚宪生曹静陈器张干清重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 中冶北方工程技术有限公司鞍山114002

针对现役单绳缠绕式矿井提升机主轴装置的人孔周边、主轴和卷筒上不时有裂纹产生的问题,提出了综合利用Pro/E、HyperMesh、ANSYS等软件来构建其三维实体模型、分析其应力应变场,将OptiStruct软件用于主轴装置人孔结构的优化设计中,以解... 详细信息

针对现役单绳缠绕式矿井提升机主轴装置的人孔周边、主轴和卷筒上不时有裂纹产生的问题,提出了综合利用Pro/E、HyperMesh、ANSYS等软件来构建其三维实体模型、分析其应力应变场,将OptiStruct软件用于主轴装置人孔结构的优化设计中,以解决其薄弱环节问题,确保其在正常工况下安全运行的现代设计方法。研究结果表明:计算结果与主轴装置常见故障基本一致;人孔周边应力减小约26.7%。该研究成果已被企业设计部门成功应用于JK型提升机主轴装置的人孔结构和主轴轴承台阶处的设计,在实际运行过程中取得了较为满意的效果。

关键词：提升机主轴装置有限元数值模拟结构优化

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刺绣机针杆机构运动精度的灵敏度分析

纺织学报 2019年第1期40卷 142-146页

作者：郭惠昕张干清长沙学院机电工程学院湖南长沙410003

为提高刺绣机针杆机构的运动精度及其稳健性,采用Sobol'方法对该机构的运动精度进行全局灵敏度分析,并在此基础上对针杆机构进行优化设计。首先,同时考虑杆长的制造误差和运动副间隙对针杆位移的影响,建立了针杆机构运动精度的数序模型... 详细信息

为提高刺绣机针杆机构的运动精度及其稳健性,采用Sobol'方法对该机构的运动精度进行全局灵敏度分析,并在此基础上对针杆机构进行优化设计。首先,同时考虑杆长的制造误差和运动副间隙对针杆位移的影响,建立了针杆机构运动精度的数序模型。然后,采用Sobol'方法求出该模型中14个随机变量的总灵敏度,并根据灵敏度的排序确定出4个重要因素和1个关键因素,其中连杆长度是关键因素。通过减少关键因素的制造误差,进一步优化针杆机构的运动精度。结果表明,优化后针杆机构位移误差的均方差明显降低,运动精度的稳健性得到了提高。

关键词：刺绣机针杆机构运动精度灵敏度数序模型

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复杂系统中的人误屏障分析

科技进步与对策 2009年第16期26卷 23-27页

作者：张干清广西工学院管理系广西柳州545006

从预防与保护两方面阐述了复杂系统中屏障的概念;从性质的角度将屏障分为实体屏障、功能性屏障、象征性屏障及非物质屏障。同时也说明了屏障的起源、位置、目的等不能作为分类基础的原因。在此基础上,创造性地将屏障的概念延伸到人与社... 详细信息

从预防与保护两方面阐述了复杂系统中屏障的概念;从性质的角度将屏障分为实体屏障、功能性屏障、象征性屏障及非物质屏障。同时也说明了屏障的起源、位置、目的等不能作为分类基础的原因。在此基础上,创造性地将屏障的概念延伸到人与社会系统之中,即把人与社会也分别看成一类综合性的特殊屏障,并将其剖析成上述四类性质的屏障;然后,集中讨论如何使用屏障分类进行事故分析,以找出能预防或减少失误的各类屏障;最后,剖析了屏障与失误模式之间的关系,以阐明屏障分析的方法。

关键词：人误实体屏障功能性屏障象征性屏障非物质屏障