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Multi-Material Topology Optimization of 2D Structures Using Convolutional Neural Networks

Computer Modeling in Engineering & Sciences 2024年第8期140卷 1919-1947页

作者： Jiaxiang Luo Weien Zhou Bingxiao Du daokui li Wen Yao College of Aerospace Science and Engineering National University of Defense TechnologyChangsha410073China Defense Innovation Institute Chinese Academy of Military ScienceBeijing100071China Intelligent Game and Decision Laboratory Chinese Academy of Military ScienceBeijing100071China

In recent years,there has been significant research on the application of deep learning(DL)in topology optimization(TO)to accelerate structural ***,these methods have primarily focused on solving binary TO problems,and effective solutions for multi-material topology optimization(MMTO)which requires a lot of computing resources are still ***,this paper proposes the framework of multiphase topology optimization using deep learning to accelerate MMTO *** framework employs convolutional neural network(CNN)to construct a surrogate model for solving MMTO,and the obtained surrogate model can rapidly generate multi-material structure topologies in negligible time without any *** performance evaluation results show that the proposed method not only outputs multi-material topologies with clear material boundary but also reduces the calculation cost with high prediction ***,in order to find a more reasonable modeling method for MMTO,this paper studies the characteristics of surrogate modeling as regression task and classification *** the training of 297 models,our findings show that the regression task yields slightly better results than the classification task in most ***,The results indicate that the prediction accuracy is primarily influenced by factors such as the TO problem,material category,and data ***,factors such as the domain size and the material property have minimal impact on the accuracy.

关键词： Multi-material topology optimization convolutional neural networks deep learning finite element analysis

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教育回报率显著高于资本回报率的实证分析——基于1978年以来我国宏观教育回报率的测算

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教育研究 2024年第3期45卷 111-124页

作者：吴舒钰李稻葵厉克奥博清华大学中国经济思想与实践研究院北京100084

教育是人口高质量发展的核心推动力,投资教育就是投资未来。我国数十年持续增加的教育投资究竟带来了多高的经济回报,教育投资的回报是否比基础设施、设备投资等物质资本投资显著更高,这是关乎教育事业长远发展亟待回答的重大问题。通... 详细信息

教育是人口高质量发展的核心推动力,投资教育就是投资未来。我国数十年持续增加的教育投资究竟带来了多高的经济回报,教育投资的回报是否比基础设施、设备投资等物质资本投资显著更高,这是关乎教育事业长远发展亟待回答的重大问题。通过把教育投资类比于宏观经济的固定资产投资,探析全社会每增加一单位教育投资带来的长期经济增长回报的宏观教育回报率发现,1978—2020年,我国宏观教育回报率为20.7%,取得了较高的投资收益。当前,我国高中、大学和研究生阶段的宏观教育回报率分别为27.1%、20.9%和21.6%,显著高于2019年国际货币基金组织测算的中国经济5%的物质资本投资回报率。实证研究结果表明,我国的教育投资有效对冲了人口结构变化对经济造成的负面冲击。得益于人力资本和物质资本的互补性,宏观教育回报率没有出现边际递减现象,并显著高于物质资本投资回报率。相较于高等教育的发展,推动基础教育普及所产生的宏观经济增长效应最为显著。未来,我国应持续增加教育投资,提高教育投资占国内生产总值的比重,尤其关注基础教育阶段的普及,推动高中阶段教育全面普及,通过引导社会压缩一部分低效的物质资本投资,促进政府投资向教育领域转移,使教育投资更好地贡献于人的发展、经济的增长和社会的进步。

关键词：教育投资宏观教育回报率经济增长经济高质量发展

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Motion Planning for Vibration Reducing of Free-floating Redundant Manipulators Based on Hybrid Optimization Approach

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Chinese Journal of Aeronautics 2011年第4期24卷 533-540页

作者： liAO Yihuan li daokui TANG Guojin College of Aerospace and Materials Engineering National University of Defense Technology Changsha 410073 China

This paper is concerned with optimal motion planning for vibration reducing of free-floating flexible redundant manipulators. Firstly, dynamic model of the system is established based on Lagrange method, and the motion planning model for vibration reducing is proposed. Secondly, a hybrid optimization approach employing Gauss pseudospectral method （GPM） and direct shooting method （DSM）, is proposed to solve the motion planning problem. In this approach, the motion planning problem is transformed into a non-linear parameter optimization problem using GPM, and genetic algorithm （GA） is employed to locate the approximate solution. Subsequently, an optimization model is formulated based on DSM, and sequential quadratic programming （SQP） algorithm is used to obtain the accurate solution, with the approximate solution as an initial reference solution. Finally, several numerical simulations are investigated, and the global vibration or residual vibration of flexible link is obviously reduced by the joint trajectory which is obtained by the hybrid optimization approach. The numerical simulation results indicate that the approach is effective and stable to the motion planning problem of vibration reducing.

关键词： flexible manipulator dynamic modeling motion planning Gauss pseudospectral method direct shooting method genetic algorithm sequential quadratic programming

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Design of Multi-Coupled Laminates with Extension-Twisting Coupling for Application in Adaptive Structures

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2022年第1期130卷 415-441页

作者： Da Cui daokui li Shiming Zhou College of Aerospace Science and Engineering National University of Defense TechnologyChangsha410073China Hunan Key Laboratory of Intelligent Planning and Simulation for AerospaceMissions Changsha410073China

The multiple coupling of composite laminates has a unique advantage in improving the macro mechanical properties of composite structures.A total of three hygro-thermally stablemulti-coupled laminates with extensiontwisting coupling were presented,which were conducive to the formation of passive adaptive ***,the multi-coupled laminates were used to design the bending-twisting coupled box structure,in which the configuration of laminate and box structure could be extended to variable cross-section *** optimal design of stacking sequence was realized,the optimization objectives of which were to maximize bending-twisting coupling of box structure and extension-twisting coupling of laminate,*** effects of multiple coupling on hygro-thermal stability,coupling,failure strength,buckling load,robustness and other comprehensive mechanical properties of laminates and box structures were analyzed by parametric modeling *** results show that the extension-twisting coupling of laminate and the bending-twisting coupling of box structures can be greatly improved by 450%and 260%at maximum,***,it would have a negative impact on the failure strength and buckling load,which,however,can be minimized by a reasonable paving *** laminates have good robustness,and the bending-twisting coupling helps improve ***,the hygro-thermal stability and mechanical properties were verified by numerical simulation with finite element method.

关键词： Multi-coupled laminate passive adaptive structures optimal design mechanical properties numerical simulation

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Translational zero-disturbance curve and its application to zero-disturbance motion planning of space manipulator system

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Science China(Technological Sciences) 2011年第5期54卷 1234-1239页

作者： liAO YiHuan li daokui TANG GuoJin College of Aerospace and Materials Engineering National University of Defense Technology Changsha 410073 China

A new motion planning method is proposed for enlarging the solvable space of zero-disturbance motion planning for the space free-floating manipulator system. First, a class of translational zero-disturbance curves is put forward for the first time. The equation of translational zero-disturbance curve is deduced using the nonholonomic constraint of the manipulator system, and its characteristics are also discussed. Second, the zero-disturbance curve of the whole operating process is divided into two segments. The first one is a translational zero-disturbance curve which passes through the target point. Another one is a common zero-disturbance curve which passes through the original point and intersects with the translational zero-disturbance curve. Finally, the common zero-disturbance curve is obtained by a hybrid programming strategy based on Gauss pseudo-spectral method (GPM) and direct shooting method (DSM). The numerical simulation results indicate that the proposed method is effective, and that the solvable space of this method almost covers the whole work space of the manipulator system.

关键词： motion planning space manipulator muitibody system zero-disturbance curve

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扎实推进金融强国建设的着力点

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国际经济评论 2024年第4期 9-33,4页

作者：朱民黄益平李稻葵丁志杰管涛中国国际经济交流中心北京大学国家发展研究院清华大学中国经济思想与实践研究院国家外汇管理局外汇研究中心武汉大学董辅礽经济社会发展研究院中银证券

2023年10月底召开的中央金融工作会议强调,要加快建设金融强国,推动我国金融高质量发展,为以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业提供有力支撑,并提出做好科技金融、绿色金融、普惠金融、养老金融、数字金融五篇大文章。首先,... 详细信息

2023年10月底召开的中央金融工作会议强调,要加快建设金融强国,推动我国金融高质量发展,为以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业提供有力支撑,并提出做好科技金融、绿色金融、普惠金融、养老金融、数字金融五篇大文章。首先,以零碳金融创新为契机,积极探索人类历史中前所未有的零碳金融发展模式,推进中国零碳金融体系建设,成为构建金融强国、走中国特色金融发展道路的最佳诠释。其次,金融高水平开放是推动金融高质量发展的必由之路。国际经验表明,金融强国通常都拥有开放的金融体系、货币和国际金融中心。提升中国金融国际影响力,应努力让中国特色的金融发展道路与国际市场制度接轨,保持并增强中国香港的国际金融中心地位,服务内地的金融强国建设。此外,金融强国建设背景下的人民币国际化更具战略意义,是实现中国式现代化的强劲动力来源之一。最后,金融强国建设还须紧紧抓住困扰中国经济发展的关键问题,防范化解金融风险。通过做大做强国债市场,推动新一轮财税体制改革,释放地方经济发展积极性,扎实推进金融强国建设。

关键词：金融强国零碳金融金融开放国际影响力国债市场人民币国际化涉外金融风险

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形状记忆合金自复位减振装置研制与验证

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国防科技大学学报 2024年第3期46卷 105-115页

作者：麻越垠李道奎聂旭涛张伟高鑫宇陈万华陈振华国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所四川绵阳621000

为改善第二喉道中的可调中心体机构(简称中心体)在工作状态下的流致振动,根据形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)偏置双程驱动原理,设计制作一种能够满足中心体有限安装空间要求的SMA自复位减振装置;采用UMAT接口编制的SMA本构关系... 详细信息

为改善第二喉道中的可调中心体机构(简称中心体)在工作状态下的流致振动,根据形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)偏置双程驱动原理,设计制作一种能够满足中心体有限安装空间要求的SMA自复位减振装置;采用UMAT接口编制的SMA本构关系子程序实现减振装置最大压紧力的数值分析,数值分析与静态调试试验结果误差约为2.58%;搭建地面减振试验平台,测试SMA自复位减振装置分离和闭合状态下的中心体零部件振动响应。减振试验结果显示:SMA自复位减振装置闭合后,中心体振动响应明显降低,在0~100 Hz频带内,均有明显的减振效果,低频至55 Hz范围内,减振率均大于50%。

关键词：形状记忆合金自复位减振装置中心体机构风洞数值分析减振试验

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香溪河库湾沉积物-水界面的氮磷赋存特征及磷释放风险

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武汉大学学报（理学版） 2024年第1期70卷 7-16页

作者：陈雪李道奎邱霖萱黄应平甘龙胥焘席颖罗玉红三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心湖北宜昌443002 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡大学生物与制药学院湖北宜昌443002

为研究三峡库区支流营养盐动态分布特征,于2016年6月—2022年6月调查了香溪河库湾沉积物、间隙水、上覆水中总氮(TN)、总磷(TP)的时空分布规律,并分析了磷的释放风险。结果表明:在完整的淹水-落干周期(2016-06—2017-03),春夏季沉积物... 详细信息

为研究三峡库区支流营养盐动态分布特征,于2016年6月—2022年6月调查了香溪河库湾沉积物、间隙水、上覆水中总氮(TN)、总磷(TP)的时空分布规律,并分析了磷的释放风险。结果表明:在完整的淹水-落干周期(2016-06—2017-03),春夏季沉积物中TN、TP含量大于秋冬季,中上游沉积物中TP含量高于下游;沉积物中TN和TP含量随着深度的增加而降低;上覆水与间隙水中TN、TP浓度(指质量浓度)均值差异性显著,TN 2.32 mg/L(上覆水)和11.41 mg/L(间隙水),TP 0.19mg/L(上覆水)和0.45 mg/L(间隙水)。年度变化(2016-06、2019-06和2022-06)结果显示:沉积物中TN和TP含量年度变化不显著;上覆水中TN浓度随时间下降趋势明显;上游采样点S1上覆水与沉积物TP含量的年度变化趋势一致,逐年下降。沉积物TP释放通量变化范围为0.024~0.140 mg·m^(-2)·d^(-1),说明沉积物中的磷可能充当“源”的角色,有向水体释放的风险。

关键词：三峡库区香溪河库湾沉积物氮磷释放通量

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内压作用下U形波纹管轴向补偿能力研究

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强度与环境 2024年第3期51卷 12-17页

作者：黄瀚林周仕明李道奎廖崇庆徐亮国防科技大学空天科学学院长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073 中国人民解放军77680部队山南856000

为研究内压作用下波纹管的轴向补偿能力,论文将U形波纹管简化为梁模型推导了内压作用下波纹管轴向补偿能力计算公式,并基于有限元建模方法计算了U形波纹管的轴向补偿能力数值,得到了内压作用下U形波纹管轴向补偿能力数值会随压力增大而... 详细信息

为研究内压作用下波纹管的轴向补偿能力,论文将U形波纹管简化为梁模型推导了内压作用下波纹管轴向补偿能力计算公式,并基于有限元建模方法计算了U形波纹管的轴向补偿能力数值,得到了内压作用下U形波纹管轴向补偿能力数值会随压力增大而呈线性增大的结论,分析了各结构参数变化对带压状态下U形波纹管轴向的补偿能力数值的影响程度,对U形波纹管带压设计提供了参考。

关键词： U形波纹管内压轴向补偿能力带压设计有限元

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How Did China Maintain Macroeconomic Stability During 1978-2018?

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China & World Economy 2021年第3期29卷 55-82页

作者： Ming Feng David daokui li Shuyu Wu National Academy of Economic Strategy Chinese Academy of Social SciencesChina Academic Center for Chinese Economic Practice and Thinking(ACCEPT) Tsinghua UniversityChina School of Economics and Resource Management Beijing Normal UniversityChina

In this paper,we analyze the role of macroeconomic management in developing countries'economic take-off and structural *** argue that developing countries face three leading challenges:market immaturity,lack of a developed financial system,and severe information asymmetry between international investors and domestic *** not properly dealt with,these challenges can lead to macroeconomic volatility and fragility in economic ***,the government must intervene appropriately to address these *** analyzing China s experiences in the era of reform and opening up(1978-2018),we find three important lessons:(i)It is important for the government to facilitate the entry and exit of enterprises in macroeconomic cycles,relying not only on market signals but also on administrative orders and measures of institutional reform;(ii)Financial reforms should be implemented in order to promote financial deepening and channel savings into investment;and(iii)The government should carefully manage capital account liberalization in order to preserve financial stability while promoting foreign investment,international trade,and industrial upgrading.

关键词： capital account liberalization China’s macroeconomic management financial deepening macroeconomic stability

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