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A Multilayered Magnetoelectric Transmitter with Suppressed Nonlinearity for Portable VLF Communication

Research 2024年第2期2023卷 553-563页

作者： Zhaoqiang Chu Zhineng Mao Kaixin Song Shizhan Jiang Shugang Min Wei Dan Chenyuan Yu Meiyu Wu yinghui ren Zhichao Lu Jie Jiao Tianxiang Nan Shuxiang Dong Qingdao Innovation and Development Base Harbin Engineering UniversityQingdao 266071China College of Underwater Acoustics Engineering Harbin Engineering UniversityHarbin 150001China Songshan Lake Materials Laboratory DongguanGuangdong 523808 China Shanghai Institute of Ceramics Chinese Academy of SciencesShanghai 201800China School of Integrated Circuits and Beijing National Research Center for Information Science and Technology(BNRist) Tsinghua UniversityBeijing 100084China College of Engineering Peking UniversityBeijing 100871China

Acoustically actuated magnetoelectric(ME)antenna based on the efficient oscillation of magnetic dipoles has recently been considered as a promising solution for portable very-low-frequency ***,the severe nonlinear dynamic behavior in the case of strong-field excitation results in insufficient radiation capability and poor communication performance for a conventional ME *** this work,we propose to suppress the nonlinearity of an ME antenna by neutralizing the spring-hardening effect in amorphous Metglas and the spring-softening effect in piezoelectric ceramics through an ME multilayered transmitter(ME-MLTx)*** a driving voltage of 50 V_(pp)at the resonance frequency of 21.2 kHz,a magnetic flux density as high as 108 fT at a distance of 100 m is produced from a single *** addition,ME-MLTx performs a decreased mechanical quality factor(Q_(m))less than 40.65,and,thus,a broadened bandwidth of 500 Hz is ***,a communication link transmitting binary American Standard Code for Information Interchange-coded message is built,which allows for an error-free communication with a distance of 18 m and a data rate of 300 bit/s in the presence of heavy environment *** communication distance can be further estimated over 100 m when using a femtotesla-class-inductive magnetic field *** obtained results are believed to bring ME antennas one step closer to being applicable in very-low-frequency communications.

关键词： closer nonlinearity inductive

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退役产品拆解车间逆向生产与物流集成调度优化

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 161-168页

作者：匡增彧谢晖任莹晖石珉滈湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

针对退役产品拆解工艺与物流存在的不确定性,提出一种逆向生产和物流集成调度拆解车间优化方法.分析退役产品拆解车间作业过程中生产与物流相互影响因素,以优化逆向生产与物流过程中的最大完工时长和提前/拖期成本为目标构建车间多目标... 详细信息

针对退役产品拆解工艺与物流存在的不确定性,提出一种逆向生产和物流集成调度拆解车间优化方法.分析退役产品拆解车间作业过程中生产与物流相互影响因素,以优化逆向生产与物流过程中的最大完工时长和提前/拖期成本为目标构建车间多目标调度模型.基于物流路径决策,设计一种带基因修复的变异算子改进NSGA-Ⅱ算法的变异准确性,提升算法的求解有效性.以某公司的手机拆解线为例,分析多尺寸的生产、物流算例.结果表明,随着自适应引导车数量的增加,大、小尺寸算例的拖期成本分别减少了57.1%和58.3%,验证了模型的有效性.

关键词：退役产品逆向生产拆解车间逆向物流调度

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考虑拆解故障的退役产品人机混流线插单调度

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 153-160页

作者：任莹晖万家伟匡增彧谢晖湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

多源异构退役3C产品服役阶段产生的结构变形可能引发自动拆解设备故障,性能漂移失效会扰动拆解工艺规划和生产调度.以退役3C产品人机混流拆解线为研究对象,研究退役产品拆解故障导致的插单调度问题.构建量化不确定性拆解序列和拆解深度... 详细信息

多源异构退役3C产品服役阶段产生的结构变形可能引发自动拆解设备故障,性能漂移失效会扰动拆解工艺规划和生产调度.以退役3C产品人机混流拆解线为研究对象,研究退役产品拆解故障导致的插单调度问题.构建量化不确定性拆解序列和拆解深度的AND/OR节点网络模型.以最大化工位利用率为优化目标,拆解故障产品缓存搬运阈值为变量,建立人机混流线插单调度模型.采用二维实数编码方式编码,选用遗传算法求解.选取58种品系退役智能手机的人机混流聚类拆解产线数据实例验证.结果表明,构建的人机混流线插单调度模型能有效制定工位利用率最大的阈值插单调度方案.实例聚类的3类混流拆解线优化后的最大工位利用率分别为80.3%、73.2%、81.3%.

关键词：回收利用退役产品拆解故障插单调度 AND/OR节点模型

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真三轴条件下延安蟠龙地区致密砂岩力学特性试验

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石油地质与工程 2024年第2期38卷 8-12,21页

作者：任颖惠韩进延安大学石油工程与环境工程学院陕西延安716000 延安市油气高效管输与流动保障工程技术研究中心陕西延安716000

为了研究不同荷载作用下延安蟠龙地区致密砂岩的强度及变形特征,对致密砂岩开展真三轴试验,研究常规三轴应力下抗压强度与围压的关系,以及真三轴应力下σ_(3)和σ_(2)对致密砂岩强度和变形的影响。研究结果表明,真三轴应力下,σ_(3)和σ... 详细信息

为了研究不同荷载作用下延安蟠龙地区致密砂岩的强度及变形特征,对致密砂岩开展真三轴试验,研究常规三轴应力下抗压强度与围压的关系,以及真三轴应力下σ_(3)和σ_(2)对致密砂岩强度和变形的影响。研究结果表明,真三轴应力下,σ_(3)和σ_(2)对致密砂岩的强度都起了一定的保护作用,使得岩石的承载能力增强;随着σ_(3)和σ_(2)的增大,岩样的弹性模量和峰值强度均不断增大,峰值应变逐渐减小。σ_(1)-ε_(1)峰值前后曲线陡升陡降,说明研究区致密砂岩具有明显的脆性特征,表明研究区在压裂过程中容易形成压裂缝,有利于非常规油气的开采。该研究对致密砂岩油气开采具有借鉴意义。

关键词：真三轴试验非常规油气致密砂岩强度变形

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退役产品性能损耗分级评价的拆解车间调度节能优化研究

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机械工程学报 2024年第14期60卷 396-408页

作者：匡增彧谢晖任莹晖卓晓军刘洋易峦湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 长沙矿冶研究院有限责任公司长沙410012

为优化回收拆解车间调度方案和车间能耗,考虑退役产品不确定的性能损耗,开展回收拆解车间调度节能优化问题研究。首先,讨论退役产品性能损耗对拆解工艺规划和车间作业调度方案的影响,分析回收拆解车间的能耗构成,构建拆解车间调度节能... 详细信息

为优化回收拆解车间调度方案和车间能耗,考虑退役产品不确定的性能损耗,开展回收拆解车间调度节能优化问题研究。首先,讨论退役产品性能损耗对拆解工艺规划和车间作业调度方案的影响,分析回收拆解车间的能耗构成,构建拆解车间调度节能优化模型。其次,设计一种性能损耗权重分级评价算子,求解退役产品拆解初始方案。在此基础上,设计基于拆解方式和产品工序结构的变邻域算子改进NSGA-II算法求解车间调度节能优化模型。最后,以某企业退役动力电池回收拆解车间为例,选取三种近似元启发算法对比,验证所提车间调度节能优化模型和改进算法的正确性和有效性。结果表明:所提算法的解空间均匀且有效性,优于所选对比算法;优化模型制定的车间调度方案的最大完工时长(降低48.4%)和车间总能耗(降低35%)均优于其他调度方案。

关键词：退役产品车间调度性能损耗分级评价节能

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视觉对人体姿势控制影响的脑功能网络连接机制

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医用生物力学 2024年第2期39卷 285-292页

作者：郭峰袁维帅王新夏雪莲董彤彤任迎慧沈阳体育学院运动健康学院沈阳110102 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

目的研究视觉对人体姿势控制影响及其脑功能网络连接机制。方法以15名健康青年为研究对象,要求受试者分别进行30 s睁眼、闭眼的双腿站立平衡,采集平衡过程中身体压力中心(center of pressure,COP)和脑电。对COP进行样本熵(SampleEn)计算... 详细信息

目的研究视觉对人体姿势控制影响及其脑功能网络连接机制。方法以15名健康青年为研究对象,要求受试者分别进行30 s睁眼、闭眼的双腿站立平衡,采集平衡过程中身体压力中心(center of pressure,COP)和脑电。对COP进行样本熵(SampleEn)计算;对脑电θ、α和β频段,计算相位滞后指数(phase lag index,PLI)构建大脑功能网络,并基于图论计算集聚系数(C)、特征路径长度(L)及小世界网络属性(σ)。结果人体在双腿站立平衡过程中,闭眼COPY样本熵显著高于睁眼(P<0.05)。闭眼α频段PLI平均值显著高于睁眼(P<0.05);闭眼α频段C、σ显著高于睁眼,L显著低于睁眼(P<0.05)。闭眼时α频段额区-中央区-顶区之间的网络连接以及中央区和顶区内连接强度显著高于睁眼(P<0.05)。闭眼时α频段PLI平均值以及C值与COPY样本熵中度呈中度负相关(P<0.05)。睁眼时左前额区、左顶区、左枕区α频段PLI平均值与COPY样本熵呈中度负相关;闭眼时左中央区、右枕区α频段PLI平均值则与COPY样本熵呈中度负相关。结论人体在站立平衡时,当没有视觉信息输入时,身体平衡稳定性下降,同时伴随着脑电α频段的脑网络连接增强以及大脑处理信息的效率需提升。人体在不同的视觉条件下进行姿势控制时,大脑会采用不同的神经策略。

关键词：静态平衡视觉大脑功能网络图论脑电

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基于GA-BP神经网络的微磨具磨损预测研究

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第3期44卷 363-373页

作者：田苗于康宁任莹晖佘程熙易峦湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 长沙矿冶研究院有限责任公司长沙410012

为提高硬脆材料微结构的加工效率和精度,需要预测微磨具的不确定性磨损。基于微磨具在位视觉磨损检测和聚类分析,提出基于遗传算法的反向神经网络(genetic algorithm back propagation,GA-BP)模型。选取微磨具磨头截面面积损失量为指标... 详细信息

为提高硬脆材料微结构的加工效率和精度,需要预测微磨具的不确定性磨损。基于微磨具在位视觉磨损检测和聚类分析,提出基于遗传算法的反向神经网络(genetic algorithm back propagation,GA-BP)模型。选取微磨具磨头截面面积损失量为指标,以表征微磨具不确定性磨损特征。利用K-均值聚类算法划分微磨具磨损状态阶段。最后构建以主轴转速、进给率、微槽深度、磨削长度和微磨具初始截面面积为输入层神经元,以磨头截面面积损失量预测值为输出层的GA-BP神经网络模型。设计不同工艺参数条件下的单晶硅微槽微细磨削实验,基于自搭建的机器视觉系统在位测量微磨具的磨头截面面积磨损量。将实验测得的微磨具磨损量作为训练数据,与传统高斯过程回归预测模型对比,验证GA-BP神经网络模型的有效性和准确性。结果表明,GA-BP神经网络模型能够实现不同工艺参数和不同磨削长度下的微磨具磨损预测,比传统高斯过程回归预测模型具有更高预测精度,平均误差精度达到5%,可以实现微磨具磨损阶段状态预测。

关键词：微磨具磨损预测 GA-BP神经网络聚类分析

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A hybrid chemical modification strategy for monocrystalline silicon micro-grinding:Experimental investigation and synergistic mechanism

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Chinese Journal of Aeronautics 2023年第7期36卷 147-159页

作者： yinghui ren Kexin LI Wei LI Xiangming HUANG Xiaoman LIU Genyu CHEN Toshiro DOI College of Mechanical and Vehicle Engineering Hunan UniversityChangsha 410082China Laser Research Institute Hunan UniversityChangsha 410082China Kyushu University Fukuoka 814-0001Japan

For high performance manufacturing of micro parts and features,a hybrid chemical modification strategy is proposed to decrease critical energy barrier of mechanical removal of hard and brittle crystal material by refining localized machining *** strategy,namely UVlight and IR-laser hybrid chemical modification(UVIR-CM)strategy,includes two steps,an ultraviolet light(UV-light)catalytic advanced oxidation and an infrared laser(IR-laser)assisted selective modification based on Fenton liquid–solid reaction for monocrystalline *** modification effects of UVIR-CM strategy were investigated by surface morphology micro-observation,crosssection transmission electron microscopy(TEM)observation,Raman spectroscopy analysis and nanoindentation *** results demonstrated that varied degrees of laser texturing appeared on different strategy samples’IR-laser scanned *** the IR-laser thermal damage has been successfully inhibited due to the refraction and reflection of energy by bubbles in liquid *** for the UVIR-CM strategy,a uniform and amorphous silicate layer is detected in a certain *** UV-light promotes oxidation cycle ability of the chemical solution and ensures sufficient oxide modified layer for subsequent *** to synergism of photochemical,photothermal and kinetic effects induced by IR-laser,the modified layer displays layered structure with about 600 nm thickness,(2.7±0.60)GPa nanohardness,and(93.7±22.9)GPa indentation *** the layered structure is amorphous layer,nanocrystal and micro-twins layer from the surface to the interior of ***,it reveals that the subsequent mechanical removal will become easy due to decreasing energy barrier of monocrystalline silicon in selective ***,its original excellent mechanical properties also are maintained under a certain *** results contribute to develop a novel combined micro-machining technology to achieve collaborative manufacturin

关键词： Modification strategy Monocrystalline silicon Multi-energy fields Selective surface modification

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Cutting Behavior of Cortical Bone in Different Bone Osteon Cutting Angles and Depths of Cut

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2022年第3期35卷 80-91页

作者： Yuanqiang Luo yinghui ren Yang Shu Cong Mao Zhixiong Zhou Z.M.Bi College of Mechanical and Vehicle Engineering Hunan UniversityChangsha 410082China Hunan Provincial Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology for High-performance Mechanical Equipment Changsha University of Science and TechnologyChangsha 410114China Department of Civil and Mechanical Engineering Purdue University Fort WayneFort WayneIN 46805USA

Cortical bone is semi-brittle and anisotropic,that brings a challenge to suppress vibration and avoid undesired fracture in precise cutting process in *** this paper,a novel analytical model is proposed to represent cortical bone cutting *** model is utilized to predict the chip formations,material removal behavior and cracks propagation under varying bone osteon cutting angles and *** of orthogonal cutting experiments were conducted on cortical bone to investigate the impact of bone osteon cutting angle and depth of cut on cutting force,crack initialization and *** observed chip morphology highly agreed with the prediction of chip formation based on the analytical *** curly,serrated,grainy and powdery chips formed when the cutting angle was set as 0°,60°,90°,and 120°,*** bone were removed dominantly by shearing at a small depth of cut from 10 to 50μm,and by a mixture of pealing,shearing,fracture and crushing at a large depth of cut over 100μm at different bone osteon ***,its fracture toughness was calculated based on measured cutting *** is found that the fluctuation of cutting force is suppressed and the bone material becomes easy to remove,which attributes to lower fracture toughness at bone osteon cutting angle 0°.When the cutting direction develops a certain angle to bone osteon,the fracture toughness increases then the crack propagation is inhibited to some extent and the fluctuation of cutting force comparatively *** is a theoretical and practical significance for tools design and operational parameters choice in surgeries.

关键词： Bone cutting surgery Orthogonal cutting models Anisotropic materials Chip formation Crack initialization and propagation Fracture toughness

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新质生产力背景下工业工程专业毕业设计指导探索

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当代教育理论与实践 2024年第4期16卷 36-40页

作者：任莹晖熊德红夏百战黄向明湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

推动形成新质生产力需要完善科技创新体系,培养科技创新人才。为实现专业培养适应国家战略发展的创新人才目标,通过毕业设计实践环节达成对专业培养目标支撑,是在新质生产力背景下本科人才培养的重要课题。以湖南大学工业工程专业为例,... 详细信息

推动形成新质生产力需要完善科技创新体系,培养科技创新人才。为实现专业培养适应国家战略发展的创新人才目标,通过毕业设计实践环节达成对专业培养目标支撑,是在新质生产力背景下本科人才培养的重要课题。以湖南大学工业工程专业为例,基于成果导向教育理念,阐述毕业设计与专业培养目标的支撑关系,以及毕业设计各环节对毕业要求评价的支撑。最后例证毕业设计中学生解决各类生产和服务系统复杂问题的成果,以及实践过程对专业培养目标的支撑达成。

关键词：毕业设计新质生产力创新能力成果导向教育

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