检索结果-南通市图书馆

基于多人工神经网络的超材料微带天线智能设计

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湖北汽车工业学院学报 2022年第2期36卷 45-48,54页

作者：王永刚董焱章湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北十堰442002 汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室湖北十堰442002

依据超材料微带天线的增益、E面半功率波瓣宽度和H面半功率波瓣宽度建立3个人工神经网络,得到卦线长度、断口间距、卦线宽度、卦线间距和覆层高度,建立统一的多人工神经网络。对超材料微带天线进行智能设计,并对核心尺寸设计结果进行结... 详细信息

依据超材料微带天线的增益、E面半功率波瓣宽度和H面半功率波瓣宽度建立3个人工神经网络,得到卦线长度、断口间距、卦线宽度、卦线间距和覆层高度,建立统一的多人工神经网络。对超材料微带天线进行智能设计,并对核心尺寸设计结果进行结构重分析。结果表明:基于多网络的训练集、验证集和测试集均方误差均小于1‰,相比于常规的单人工神经网络,其预测精度有了明显提升;设计的3个天线性能指标的绝对误差达标。

关键词：超材料微带天线人工神经网络增益半功率波瓣宽度

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结构电磁有限元分析的网格依赖性研究

计算力学学报 2013年第3期30卷 325-330页

作者：刘书田董焱章大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

分析了基于有限元方法的超材料电磁性能仿真分析结果对有限元网格的依赖性。通过对仿真结果的分析,发现基于S参数的材料性能参数反演结果对S参数的计算准确度的依赖性巨大,特别是处在谐振频域的S参数误差会导致等效电磁参数的性态误差... 详细信息

分析了基于有限元方法的超材料电磁性能仿真分析结果对有限元网格的依赖性。通过对仿真结果的分析,发现基于S参数的材料性能参数反演结果对S参数的计算准确度的依赖性巨大,特别是处在谐振频域的S参数误差会导致等效电磁参数的性态误差。针对基于求解频率的网格自适应技术对远离求解频率的谐振频域的分析结果的准确度改善不够这个问题,需要确定合适的求解频率来执行网格自适应。提出了一种改进电磁性能仿真分析准确度的方法,其基本思想是首先给定一个初始的求解频率值,根据Kramers-Kronig关系反演等效电磁参数,进而获得谐振频率的近似值,并把此值作为求解频率来实现网格自适应以获得合适的网格剖分,最后经扫频获得S参数并进行等效电磁参数的反演。数值结果表明,该方法可有效提高仿真分析和参数反演的准确度。

关键词：电磁性能仿真 S参数网格依赖性参数反演超材料

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考虑超材料胞元间电磁耦合影响的五层模型

计算力学学报 2017年第3期34卷 297-302页

作者：董焱章刘书田湖北汽车工业学院汽车工程系汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室十堰442002 大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

研究了胞元间电磁耦合对多周期超材料结构散射参数的影响,阐明了电磁耦合影响的关键因素是超材料结构的均匀性。基于中间胞层的非均匀性构建了预测复杂胞元超材料结构散射参数的五层模型,其核心工作是对边胞、中间胞和核心胞的电磁本构... 详细信息

研究了胞元间电磁耦合对多周期超材料结构散射参数的影响,阐明了电磁耦合影响的关键因素是超材料结构的均匀性。基于中间胞层的非均匀性构建了预测复杂胞元超材料结构散射参数的五层模型,其核心工作是对边胞、中间胞和核心胞的电磁本构参数实施剥洋葱式的解耦推算;数值仿真算例验证了五层模型的预测准确度及其高效性能。

关键词：电磁性能仿真 S参数电磁耦合非均质模型超材料

24GHz高增益超材料覆层型微带天线的拓扑优化设计

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重庆大学学报（自然科学版） 2020年第6期43卷 50-57页

作者：董焱章周精浩汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室湖北十堰442002 湖北汽车工业学院汽车工程系湖北十堰442002

提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立... 详细信息

提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立了24 GHz超材料覆层型微带天线的拓扑优化模型。并采用贴片方格子的冗余设计方法来消除拓扑优化中的单点连接,进而通过合适的遗传算法求解策略对10×10方格子规模的优化设计问题进行求解,获得了一种不含单点连接的新型超材料覆层型微带天线。结果表明,与普通微带天线相比,创新构型的超材料覆层型微带天线具有更佳的工作频率匹配性能,微带天线的增益性能和方向性得到明显提升,其最大增益性能从7.51 dB提升到11.54 dB,提升了53.66%。最后对比研究了12×12和14×14等两种不同方格子规模的超材料微带天线拓扑优化设计问题,结果显示得到的创新构型优化设计结果是趋于收敛的,考虑到制备性价比,10×10方格子规模下的创新构型是制备最佳选择。

关键词：超材料微带天线增益拓扑优化

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多型负泊松比材料-结构协同设计

湖北汽车工业学院学报 2023年第4期37卷 64-69,75页

作者：崔飞蝶董焱章李青峰湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北十堰442002 汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室湖北十堰442002

为提高负泊松比材料的刚度性能,同时保证负泊松比材料的冲击吸能特性,提出材料-结构协同优化设计,以泊松比最小为目标,微观材料设计区域各单元的相对密度为设计变量,优化得到多种体分比下的最优微结构,同时基于刚度最大的优化目标得到... 详细信息

为提高负泊松比材料的刚度性能,同时保证负泊松比材料的冲击吸能特性,提出材料-结构协同优化设计,以泊松比最小为目标,微观材料设计区域各单元的相对密度为设计变量,优化得到多种体分比下的最优微结构,同时基于刚度最大的优化目标得到宏观结构的材料分布,根据宏观最佳材料分布来指导各微结构间的排列组合,建立多型微结构负泊松比材料模型。仿真结果表明:与单一型负泊松比材料相比,多型负泊松比材料有较好的刚度增强效果和更好的能量吸收能力。

关键词：负泊松比冲击吸能拓扑优化微结构设计

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K波段高增益超材料微带天线的拓扑优化设计

微波学报 2019年第5期35卷 1-7页

作者：董焱章周精浩汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室十堰442002 湖北汽车工业学院汽车工程系十堰442002

超材料微带天线的设计通常依赖经验,其中超材料基元的设计多以尺寸优化和形状优化为主。研究了常规超材料对微带天线增益性能的影响,发现其对增益性能的提升效果有限。提出了一种基于遗传算法的高增益超材料微带天线拓扑优化设计方法,... 详细信息

超材料微带天线的设计通常依赖经验,其中超材料基元的设计多以尺寸优化和形状优化为主。研究了常规超材料对微带天线增益性能的影响,发现其对增益性能的提升效果有限。提出了一种基于遗传算法的高增益超材料微带天线拓扑优化设计方法,对超材料基元采用整体设计的方法,以天线增益最大化为设计目标,以覆铜贴片方格子的有无为设计变量,建立了K波段(24 GHz)超材料微带天线的拓扑优化模型。进而基于遗传算法的求解策略,获得了一种新颖的超材料微带天线构型。仿真结果表明优化后的超材料微带天线侧向辐射得以抑制,其最大增益提升到10.5 dB,与普通微带天线相比性能提升了35%。同时通过改变覆铜贴片格子的布置规模对优化设计结果的收敛性进行分析,分析结果显示创新构型超材料微带天线设计结果是收敛的,且10×10方格子规模下的创新构型制备性价比最高。最后研究了超材料基元单独设计与整体设计的天线工作频率匹配对比,对比结果证实了超材料基元采用整体设计对于超材料微带天线拓扑优化是非常必要的。

关键词：超材料微带天线拓扑优化增益遗传算法

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开口金属环的磁谐振理论修正模型

微波学报 2016年第4期32卷 10-14页

研究了开口金属环周期性阵列的磁谐振特性,推导了开口谐振环周期性阵列电磁特性分析的理论模型,提出了一个金属内外环的有效间对面积因子,并基于该因子修正了Pendry模型中磁谐振频率的表达式;数值算例表明改良的理论模型具有更高的预测... 详细信息

研究了开口金属环周期性阵列的磁谐振特性,推导了开口谐振环周期性阵列电磁特性分析的理论模型,提出了一个金属内外环的有效间对面积因子,并基于该因子修正了Pendry模型中磁谐振频率的表达式;数值算例表明改良的理论模型具有更高的预测准确度。本文提出的有效间对面积因子X=3,对于开口谐振环阵列这一典型的电磁结构的性能分析来说,其修正模型的指导性是可靠的。

关键词：磁谐振频率有效间对面积因子负磁导率开口谐振环超材料

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扭转变形下铜电导率的影响关系模型及机理

合肥工业大学学报（自然科学版） 2021年第7期44卷 1004-1008页

作者：董焱章李鑫王峰湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北十堰442002 汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室湖北十堰442002 东风小康汽车有限公司湖北十堰442002

在左手超材料电磁传输性能的稳健性设计中,变形对其组分材料铜电导率的影响必须予以考虑,文章基于该基本变形形式展开研究,从把控材料源头着手,通过扭转变形实验制备了纯铜扭转试棒,并按照直流双臂电桥测试方案对纯铜扭转试棒进行了纯... 详细信息

在左手超材料电磁传输性能的稳健性设计中,变形对其组分材料铜电导率的影响必须予以考虑,文章基于该基本变形形式展开研究,从把控材料源头着手,通过扭转变形实验制备了纯铜扭转试棒,并按照直流双臂电桥测试方案对纯铜扭转试棒进行了纯铜电导率的测定实验,结果表明纯铜电导率随扭转角的增大而减小,且减小的幅度随扭转角的增大而趋缓;基于实验测得的关系曲线使用数据拟合的方式建立了纯铜电导率关于扭转角的影响模型(幂函数);借助试棒扭转变形的金相实验结果,从固体能带理论探讨了扭转变形对纯铜电导率影响模型的内在机理,发现随着扭转角的增大,纯铜扭转试棒的金相组织晶粒度同步增大,变形初期晶格内部位错增殖且晶界显著增加,从而导致纯铜导电性能的降低,但随着变形的累加,材料晶格缺陷的分布趋于均匀,在一定程度上减缓了纯铜扭转电导率的下降速率。

关键词：超材料铜电导率扭转角晶粒度

基于拓扑优化的高增益毫米波微带阵列天线设计

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湖北汽车工业学院学报 2023年第2期37卷 57-60页

作者：陆海斌董焱章刘启鑫王永刚湖北汽车工业学院汽车工程学院湖北十堰442002 汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室湖北十堰442002

基于微带天线理论设计了77 GHz微带单辐射贴片天线的基准结构,提出了包含13个微带辐射贴片的基板型十字形阵列天线,对该阵列天线添加超材料覆层结构,利用拓扑优化完成覆层型十字形微带阵列天线设计,并探讨了其高增益机理。仿真结果表明... 详细信息

基于微带天线理论设计了77 GHz微带单辐射贴片天线的基准结构,提出了包含13个微带辐射贴片的基板型十字形阵列天线,对该阵列天线添加超材料覆层结构,利用拓扑优化完成覆层型十字形微带阵列天线设计,并探讨了其高增益机理。仿真结果表明:相比于基板型十字形阵列天线,覆层型十字形微带阵列天线的增益性能提升了35.0%。

关键词：卦型基元超材料微带阵列天线高增益拓扑优化