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基于单元承载力的渐进结构拓扑优化方法研究

基于单元承载力的渐进结构拓扑优化方法研究

作者：黄冰潇燕山大学

学位级别：硕士

结构拓扑优化可以在概念设计阶段根据约束、载荷及优化目标对结构的拓扑形式进行重构,是实现结构轻量化设计的重要方法。但是由于目前拓扑优化理论还不完善,在优化的过程中会出现数值不稳定等问题,使得优化结果常陷入局部最优解。如何... 详细信息

结构拓扑优化可以在概念设计阶段根据约束、载荷及优化目标对结构的拓扑形式进行重构,是实现结构轻量化设计的重要方法。但是由于目前拓扑优化理论还不完善,在优化的过程中会出现数值不稳定等问题,使得优化结果常陷入局部最优解。如何避免局部最优解是拓扑优化过程中必须解决的问题。传力路径能够单向地反映结构的承载性能,不同的拓扑结构对应着不同的传力路径。因而传力路径能够很好地引导拓扑优化的方向,避免优化结果陷入局部最优解,但其缺点是缺少一个统一的显性表达式。因此,本文针对基于传力路径的拓扑优化相关问题展开研究。主要工作如下:(1)基于现有的传力路径理论,应用单元生死技术定义单元承载力,并结合有限元理论推导单元承载力的显示计算公式,结合矢量图和RGB云图研究结构单元承载力的可视化,并在此基础上,与结构应力云图、拓扑优化密度云图相比较,分析单元承载力对结构承载性能的评价作用。(2)依据单元承载力单向反映结构承载性能这一特点,定义单元承载力的评价指标,并讨论单元承载力评价指标的可优化性;以单元承载力评价指标为目标函数建立拓扑优化模型,利用改进后的拓扑优方法对薄板结构和桁架结构进行拓扑优化,验证新方法的可行性。(3)针对本文方法优化过程中出现的数值不稳定问题,利用单元承载力灵敏度再分配法重新分配过滤单元的灵敏度,消除优化过程中出现的棋盘格,在此基础上,利用网格过滤法选用过滤半径,抑制有限元网格细分后可能出现的多分枝结构,避免优化结果陷入局部最优解。(4)以ANSYS二次开发为基础将基于单元承载力的渐进结构拓扑优化算法嵌入到ANSYS软件中,建立新型拓扑优化方法的可视化平台;基于该平台,以三角臂轻量化为具体案例,对基于单元承载力的拓扑优化方法进行实例探讨,并将其优化的结果与成熟的变密度法相比较,验证本文方法的可行性与有效性。

关键词：拓扑优化传力路径单元承载力可视化 ANSYS二次开发

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安全约束下的空间翻滚目标涡流消旋稳定控制

宇航学报 2022年第5期43卷 628-637页

作者：刘习尧常海涛黄攀峰黄冰潇翟晨萌西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 西北工业大学智能机器人研究中心西安710072

针对空间翻滚目标涡流消旋任务执行效率低和抵近安全无保证的问题,首先基于椭球包络法给出了服务星机动轨迹的直接线性凸化安全约束,以确保机动过程的安全性和最优轨迹跟踪问题的有限时间可解性;设计了垂直构型下空间消旋任务的抵近期... 详细信息

针对空间翻滚目标涡流消旋任务执行效率低和抵近安全无保证的问题,首先基于椭球包络法给出了服务星机动轨迹的直接线性凸化安全约束,以确保机动过程的安全性和最优轨迹跟踪问题的有限时间可解性;设计了垂直构型下空间消旋任务的抵近期望轨迹以增强服务星消旋力矩的作用强度,缩短任务周期。在此基础上,提出了一种反馈线性化的收缩模型预测控制(FLC-MPC)算法,有效跟踪所提出的期望轨迹,并严格保证安全约束及控制输入约束下受控系统的稳定性。最后,利用所提出的控制方法对阿丽亚娜-4火箭上面级进行消旋仿真,结果表明该方法能有效提高消旋效率,并保证服务星的安全稳定。

关键词：空间翻滚目标涡流消旋安全约束反馈线性化模型预测控制

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氧中心自由基

大学化学 2024年

作者：胡雨潇黄冰冰常文举沈杰福州大学化学学院

自由基在有机化学中扮演着至关重要的角色，与碳正离子、碳负离子、卡宾等高能活性中间体共同构筑了有机化学的基石。氧中心自由基，作为自由基家族中一类特殊且重要的活性中间体，其独特性质不仅赋予其引发一系列有机反应的能力，更在... 详细信息

自由基在有机化学中扮演着至关重要的角色，与碳正离子、碳负离子、卡宾等高能活性中间体共同构筑了有机化学的基石。氧中心自由基，作为自由基家族中一类特殊且重要的活性中间体，其独特性质不仅赋予其引发一系列有机反应的能力，更在医疗健康与环境保护等领域引发了广泛而深入的研究。本文旨在深入剖析并重点介绍四种氧中心自由基——三重态氧气(·O2·)、羟基自由基（HO·）、超氧自由基阴离子(O2-·)以及烷氧类自由基（RO·）的物理化学本质特性和多样化的合成策略，并进一步阐述其在有机合成领域中的具体应用实例与广泛影响。

关键词：自由基氧中心自由基活性中间体绿色化学

基于项目式学习的高中化学单元教学设计与实践 ——以“铁及其化合物”为例

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基于项目式学习的高中化学单元教学设计与实践 ——以“铁及其化...

作者：黄冰内蒙古师范大学

学位级别：硕士

少数民族学生文化适应能力提升的朋辈小组实务研究 ——以S大学藏族大学生为例

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少数民族学生文化适应能力提升的朋辈小组实务研究 ——以S大学藏...

作者：黄冰黑龙江大学

学位级别：硕士

近年来,随着国家对少数民族教育倾斜政策的出台,越来越多的少数民族学生到内地求学,然而,少数民族地区文化环境具有独特性,当少数民族学生进入到以汉文化为主流的文化环境时,由于文化背景、生活习惯等差异使得少数民族学生出现了文化适... 详细信息

近年来,随着国家对少数民族教育倾斜政策的出台,越来越多的少数民族学生到内地求学,然而,少数民族地区文化环境具有独特性,当少数民族学生进入到以汉文化为主流的文化环境时,由于文化背景、生活习惯等差异使得少数民族学生出现了文化适应问题。文化适应问题不仅影响着少数民族学生学业和人际交往,而且不利于学生在学校的健康发展。因此,本文选取S大学G学院有文化适应问题的藏族学生为研究对象,以文化适应理论和社会支持网络理论为基础,分析藏族大学生在内地求学期间的文化适应现状、原因和需求,通过评估其社会支持网络资源以及存在的问题,使用小组社会工作方法,开展朋辈支持小组活动,完善藏族学生的社会支持网络,构建以朋辈支持网络为主,个人支持网络和学校支持网络为辅的社会支持网络系统帮助藏族学生克服文化适应问题,更好的适应学校生活。并根据目标达成情况法对实务效果进行评估分析,依托社会支持网络理论,提出“朋辈+个人+学校”支持模式,期望减少少数民族学生在文化适应中遇到的问题,度过美好的校园生活。

关键词：少数民族学生文化适应朋辈小组

高中化学微项目教学设计与实践 ——以“科学补铁”为例

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高中化学微项目教学设计与实践 ——以“科学补铁”为例

作者：黄冰云广州大学

学位级别：硕士

自2001年以来,新课改的理念逐渐深入人心,2017年颁布的普通高中各学科新课程标准,提出了教师要开展“素养为本”的教学。项目式教学是一种融合素养发展的有效途径,但实施周期长、任务重。微项目教学具有微型化、灵活轻便等优点,更适合... 详细信息

自2001年以来,新课改的理念逐渐深入人心,2017年颁布的普通高中各学科新课程标准,提出了教师要开展“素养为本”的教学。项目式教学是一种融合素养发展的有效途径,但实施周期长、任务重。微项目教学具有微型化、灵活轻便等优点,更适合在常态化教学中开展。本文旨在通过微项目教学的理论指导“铁及其化合物”的微项目案例实践,为一线教师开展微项目教学提供一些参考。本文以建构主义学习理论、杜威的实用主义理论以及加德纳的多元智能理论为理论依据,主要采用了文献研究法、访谈法、问卷调查法、教育实践法。通过教师访谈,发现一线教师对微项目教学持积极的态度,但对微项目的设计和微项目教学的开展存在一定的困惑。通过学生问卷,调查发现普通中学高一学生化学学习兴趣一般,知识迁移应用能力层次不齐,希望通过合作开展实验探究的方式学习化学,对微项目教学有较好的接受意愿,从而验证了在高一化学开展微项目教学的可行性。在前期调查的基础上,阐述了真实性、可行性、整体性的微项目设计原则,提出了微项目教学实施策略,即以发展核心素养为目标导向、以真实情境为教学载体、以项目作品为学生活动导向、以主体多元和方式多样为评价理念。基于设计原则和实施策略,开发涵盖微项目准备阶段、微项目实施阶段、微项目评价阶段的微项目教学流程,根据流程设计案例并实践。通过微项目教学效果问卷调查、学生测试、听课教师反馈等多种形式结合,分析微项目教学的效果,发现微项目教学能提升学生的化学核心素养,提高学业成绩、化学学习兴趣和课堂参与度,促进学生语言表达能力、团队合作能力、实验探究能力的发展。同时,根据实施效果,结合自我反思,提出了实施微项目教学的建议,即循序渐进开展微项目活动、做好突发事件的应急处理预案、组建化学微项目教学团队和加大力度提供微项目教学资源。

关键词：学科素养微项目教学铁及其化合物

用于机器人自动装配的长圆孔视觉分割定位算法

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清华大学学报(自然科学版) 2024年第10期64卷 1677-1685页

作者：蒋潇王松吴丹清华大学机械工程系

长圆孔应用于工业生产可以提高装配容错，增加装配调整量，但其难以解析描述的特点显著增加了工业应用中视觉检测定位算法的难度，限制了长圆孔在自动化装配结构中的应用。该文探索出一种具有鲁棒性的高精度长圆孔视觉分割定位算法，首... 详细信息

长圆孔应用于工业生产可以提高装配容错，增加装配调整量，但其难以解析描述的特点显著增加了工业应用中视觉检测定位算法的难度，限制了长圆孔在自动化装配结构中的应用。该文探索出一种具有鲁棒性的高精度长圆孔视觉分割定位算法，首先分析了长圆孔几何特征，将其描述为一种具有对称性、缺少简单解析表达的封闭图形；进而提出了一种基于语义分割网络和长圆孔区域退化的视觉分割定位算法，该算法结合深度学习和传统图像处理算法，首先构建YOLO和全卷积神经网络串联架构依次实现目标检测、感兴趣区域提取和语义分割，然后利用中轴变换骨架提取方法完成长圆形区域退化定位，有效避免了语义分割输出区域形状误差对定位精度的影响，最终得到了亚像素精度的精准检测结果。在某机器人自动装配系统中开展实验验证，得出所提算法具备精度高、鲁棒性好的特点，因此具有较广阔的工业应用前景。

关键词：视觉检测长圆孔自动装配深度学习

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聚丙烯基3D打印材料的设计及制备研究进展

合成树脂及塑料 2024年第2期41卷 66-71页

作者：陈雨潇郑州商学院河南巩义451200

综述了3D打印用聚丙烯(PP)专利技术最新进展。通过多种改性途径,可以将PP改性为3D打印用免喷涂材料、低收缩材料、防翘曲材料、高韧性材料、荧光材料、交联材料、超低密度材料、增韧材料、耐辐照材料、可低温打印材料、中子屏蔽材料、... 详细信息

综述了3D打印用聚丙烯(PP)专利技术最新进展。通过多种改性途径,可以将PP改性为3D打印用免喷涂材料、低收缩材料、防翘曲材料、高韧性材料、荧光材料、交联材料、超低密度材料、增韧材料、耐辐照材料、可低温打印材料、中子屏蔽材料、纳米材料、丙烯酸树脂改性材料、超高相对分子质量聚乙烯改性材料及溶剂法材料,进而得到具有不同性能、满足不同行业需求的3D打印材料。

关键词： 3D打印聚丙烯熔融沉积成型专利

人脐带间充质干细胞对大鼠薄型子宫内膜再生修复作用的研究

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人脐带间充质干细胞对大鼠薄型子宫内膜再生修复作用的研究

作者：黄冰雪甘肃中医药大学

学位级别：硕士