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基于自动微分的桁架结构材料非线性分析

广西大学学报（自然科学版） 2024年第2期49卷 269-279页

作者：邓天牧黄钟民彭林欣广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

基于深度学习技术,提出一种基于自动微分技术的桁架结构材料非线性问题求解方案。以各杆件的位移参数作为优化变量,采用随机算法初始化杆件位移,并对结构荷载分段。在每个荷载段中,先通过几何关系由位移参数求得杆件的应变,并由材料的... 详细信息

基于深度学习技术,提出一种基于自动微分技术的桁架结构材料非线性问题求解方案。以各杆件的位移参数作为优化变量,采用随机算法初始化杆件位移,并对结构荷载分段。在每个荷载段中,先通过几何关系由位移参数求得杆件的应变,并由材料的本构关系计算出各杆件的应力,由节点力平衡方程构建损失函数。为了使得损失函数最小,再结合自动微分技术,构建损失函数与节点位移的计算图,以快速求解损失函数关于结点位移的梯度。最后,根据梯度下降法对杆件位移进行迭代优化,直至满足收敛条件。以桁架结构作为研究对象,基于线性强化模型,求解了不同桁架的材料非线性问题,并将计算结果与有限元解进行对比。结果表明,此方案在弹塑性问题分析中的可行性,且求解结果具备较高的精度。

关键词：深度学习自动微分梯度下降法桁架结构材料非线性

基于无网格法的Timoshenko曲梁动力分析

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固体力学学报 2022年第5期43卷 603-613页

作者：谢臻黄钟民陈思亚彭林欣广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西大学南宁530004

曲梁具有外形美观、受力性能良好的优点,故在工程中得到广泛应用.论文基于移动最小二乘近似和一阶剪切变形理论,提出一种对Timoshenko曲梁自由振动和受迫振动进行分析的无网格方法.通过一系列离散点离散曲梁,建立曲梁无网格模型,然后推... 详细信息

曲梁具有外形美观、受力性能良好的优点,故在工程中得到广泛应用.论文基于移动最小二乘近似和一阶剪切变形理论,提出一种对Timoshenko曲梁自由振动和受迫振动进行分析的无网格方法.通过一系列离散点离散曲梁,建立曲梁无网格模型,然后推导曲梁势能和动能方程,通过哈密顿原理给出曲梁自由振动和受迫振动的控制方程,因为论文方法不能直接施加边界条件,所以使用完全转换法处理本质边界条件,最后求解方程得到频率和振动模态.文末通过算例验证了论文方法的有效性,且通过收敛性分析表明论文方法具有较好的收敛性,并进一步分析了不同边界条件、跨高比和变截面变曲率对曲梁自由振动和受迫振动的影响,将计算结果与文献解或ABAQUS解进行对比分析,表明论文方法具有较高的精度,且适用于实际工程情况.

关键词：曲梁自由振动受迫振动无网格法

基于深度学习技术的薄板非线性弯曲多项式级数解法

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应用力学学报 2023年

作者：彭林欣孙建坤韦冬炎黄钟民广西机电职业技术学院广西大学土木建筑工程学院广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西大学

基于弹性力学理论，结合深度学习技术，发展了一种求解薄板几何非线性弯曲分析的多项式解法。为满足边界条件并实现快速求导，首先基于符号微分计算并搭建好位移试函数模型，该模型的输入为求解域内任意一点的坐标，并输出与之对应的位... 详细信息

基于弹性力学理论，结合深度学习技术，发展了一种求解薄板几何非线性弯曲分析的多项式解法。为满足边界条件并实现快速求导，首先基于符号微分计算并搭建好位移试函数模型，该模型的输入为求解域内任意一点的坐标，并输出与之对应的位移，再考虑基于变分原理的几何非线性弯曲理论，以薄板的系统势能构造目标函数，最后结合自动微分计算目标函数的梯度，并结合Adam优化算法进行参数优化，直至得到最优的参数向量，进而得到薄板位移显式的多项式级数解答。两种微分技术的结合提高了程序的易用性与准确性，本文求解了不同形状、边界下薄板的几何非线性弯曲问题，分析了不同阶次下多项式级数解答的收敛性，并将本文解与Abaqus有限元解及文献解进行对比，证明了本文方法的有效性和适用性。

关键词：几何非线性符号微分自动微分多项式级数深度学习

面内变刚度薄板弯曲问题的挠度−弯矩耦合神经网络方法

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力学学报 2021年第9期53卷 2541-2553页

作者：黄钟民谢臻张易申彭林欣广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

发展了一种求解面内变刚度功能梯度薄板弯曲问题的神经网络方法.面内变刚度薄板弯曲问题的偏微分控制方程为一复杂的4阶偏微分方程,传统的基于强形式的神经网络解法在求解该偏微分方程时可能会遇到难以收敛、边界条件难以处理的情况.本... 详细信息

发展了一种求解面内变刚度功能梯度薄板弯曲问题的神经网络方法.面内变刚度薄板弯曲问题的偏微分控制方程为一复杂的4阶偏微分方程,传统的基于强形式的神经网络解法在求解该偏微分方程时可能会遇到难以收敛、边界条件难以处理的情况.本文基于Kirchhoff薄板弯曲理论,提出了一种直角坐标系下任意面内变刚度薄板弯曲问题的神经网络解法.神经网络模型包含挠度网络与弯矩网络,分别用于预测薄板的挠度与弯矩,从而将求解4阶偏微分方程转换为求解一系列二阶偏微分方程组,通过对挠度、弯矩试函数的构造可使得神经网络计算结果严格满足边界条件.在误差的反向传播中,根据本文提出的误差函数公式计算训练误差并结合Adam优化算法更新模型的内部参数.求解了不同边界条件、形状的面内变刚度薄板弯曲问题,并将所得计算结果与理论解、有限元解进行对比.研究表明,本文模型对于求解面内变刚度薄板弯曲问题具备适应性,虽然模型中的弯矩网络收敛较挠度网络要慢,但本文方法在试函数的构造上更为简单、适应性更强.

关键词：神经网络深度学习面内变刚度薄板弯曲偏微分方程

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薄板弯曲问题的神经网络方法

固体力学学报 2021年第6期42卷 697-706页

作者：黄钟民陈思亚陈卫彭林欣广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西大学南宁530004

为发展神经网络方法在求解薄板弯曲问题中的应用,基于Kirchhoff板理论,提出一种采用全连接层求解薄板弯曲四阶偏微分控制方程的神经网络方法.首先在求解域、边界中随机生成数据点作为神经网络输入层的参数,由前向传播系统求出预测解;其... 详细信息

为发展神经网络方法在求解薄板弯曲问题中的应用,基于Kirchhoff板理论,提出一种采用全连接层求解薄板弯曲四阶偏微分控制方程的神经网络方法.首先在求解域、边界中随机生成数据点作为神经网络输入层的参数,由前向传播系统求出预测解;其次计算预测解在域内及边界处的误差,利用反向传播系统优化神经网络系统的计算参数;最后,不断训练神经网络使误差收敛,从而得到薄板弯曲的挠度精确解.以不同边界、荷载条件的三角形、椭圆形、矩形薄板为例,利用所提方法求解其偏微分方程,与理论解或有限元解对比,讨论了影响神经网络方法收敛的因素.研究表明,论文方法对求解薄板弯曲问题的四阶偏微分控制方程具有一定的适应性,其收敛性受多种条件影响.相比有限元,该方法收敛速度较慢,在复杂的边界条件下收敛性不佳,然而其不基于变分原理,无需计算刚度矩阵,便可获得较高的计算精度.

关键词：神经网络深度学习 Kirchhoff板薄板弯曲偏微分方程

弹性地基加肋功能梯度板自由振动分析的无网格法

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计算力学学报 2022年第6期39卷 691-698页

作者：陈思亚陈卫黄钟民彭林欣广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

基于一阶剪切变形理论和移动最小二乘近似研究Winkler弹性地基上加肋功能梯度板的固有频率。假设功能梯度板的材料性质沿厚度方向按幂函数连续变化,基于物理中面和移动最小二乘近似分别推导功能梯度板和肋条的动能和势能,再通过引入位... 详细信息

基于一阶剪切变形理论和移动最小二乘近似研究Winkler弹性地基上加肋功能梯度板的固有频率。假设功能梯度板的材料性质沿厚度方向按幂函数连续变化,基于物理中面和移动最小二乘近似分别推导功能梯度板和肋条的动能和势能,再通过引入位移协调条件,建立板和肋条节点参数转换关系,叠加两者的总能量,然后利用Hamilton原理推导加肋功能梯度板自由振动控制方程。采用完全转换法施加边界条件。通过将本文的计算结果与有限元以及文献的结果对比,验证方法的收敛性以及准确性。

关键词：加肋功能梯度板无网格物理中面 Winkler弹性地基自由振动

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基于多尺度分区有向时空图的步态情绪识别

电子与信息学报 2024年第3期46卷 1069-1078页

作者：张家波高洁黄钟玉徐光辉重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

为了有效获取节点之间在多尺度、远距离以及在时间和空间位置上的依赖关系,以提高对步态情绪识别精度,本文首先提出一种构建分区有向时空图的方法:使用所有帧节点进行构图,然后按区域有向连接。其次,提出一种多尺度分区聚合与分区融合... 详细信息

为了有效获取节点之间在多尺度、远距离以及在时间和空间位置上的依赖关系,以提高对步态情绪识别精度,本文首先提出一种构建分区有向时空图的方法:使用所有帧节点进行构图,然后按区域有向连接。其次,提出一种多尺度分区聚合与分区融合的方法。通过图深度学习对图节点进行更新。并对相似节点特征进行融合。最后,提出一个多尺度分区有向自适应时空图卷积神经网络(MPDAST-GCN)方法。网络通过在时间维度上构建图,获取远距离帧节点特征,并自适应地学习每帧上的特征数据。MPDAST-GCN将输入数据分类成高兴、伤心、愤怒和平常4种情绪类型。并在发布的Emotion-Gait数据集上,相比于目前最先进的方法实现6%的精度提升。

关键词：步态情绪识别情绪识别图深度学习

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基于时频分析的SAR目标微波视觉特性智能感知方法与应用

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雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 331-344页

作者：黄钟泠吴冲姚西文王立鹏韩军伟西北工业大学自动化学院西安710072 北京机电工程研究所北京100074

合成孔径雷达(SAR)目标识别智能算法目前仍面临缺少鲁棒性、泛化性和可解释性的挑战,理解SAR目标微波特性并将其结合先进的深度学习算法,实现高效鲁棒的SAR目标识别,是目前领域较为关注的研究重点。SAR目标特性反演方法通常计算复杂度较... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)目标识别智能算法目前仍面临缺少鲁棒性、泛化性和可解释性的挑战,理解SAR目标微波特性并将其结合先进的深度学习算法,实现高效鲁棒的SAR目标识别,是目前领域较为关注的研究重点。SAR目标特性反演方法通常计算复杂度较高,难以结合深度神经网络实现端到端的实时预测。为促进SAR目标物理特性在智能识别任务中的应用,发展高效、智能、可解释的微波物理特性感知方法至关重要。该文将高分辨SAR目标的非平稳特性作为一种典型的微波视觉特性,提出一种改进的基于时频分析的目标特性智能感知方法,优化了处理流程和计算效率,使之更适用于SAR目标识别场景,并进一步将其应用到SAR目标智能识别算法中,实现了稳定的性能提升。该方法泛化性强、计算效率高,能得到物理可解释的SAR目标特性分类结果,对目标识别算法的性能提升与属性散射中心模型相当。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 目标识别目标特性微波视觉时频分析(TFA)

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看见与被看见:短片电影节展对艺术电影的影响

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当代电影 2024年第7期 27-32页

作者：黄钟军肖家豪浙江师范大学艺术学院浙江师范大学人文学院

近些年,短片电影节展的多元发展,对于当代中国艺术电影的发展具有重要意义。本文拟从人才培育、艺术品格、文化生态三个维度揭示短片电影节展对艺术电影创作的价值意义和生产性力量:人才培育层面,国内新晋艺术电影创作往往通过短片电影... 详细信息

近些年,短片电影节展的多元发展,对于当代中国艺术电影的发展具有重要意义。本文拟从人才培育、艺术品格、文化生态三个维度揭示短片电影节展对艺术电影创作的价值意义和生产性力量:人才培育层面,国内新晋艺术电影创作往往通过短片电影节展而引发关注,并且获得宝贵的建设性意见或是经济与政策支持;艺术品格层面,短片电影节展所鼓励的创作实践和意义生产,有助于建构一套区别于商业主流和长片正统的价值评判标准、促进“作者性”以及本土“新浪潮”的生成和延展;在文化生态层面,短片电影节展鲜明的节庆经济、社会交往和电影教育融合的优势使其成为艺术电影生态结构里一个非常重要的交流场。

关键词：短片电影节展艺术电影人才培育艺术品格文化生态