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大数据热潮中被冷落的“第三数据”:以制造业为例

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管理科学学报 2024年第09期 1-10页

作者：党延忠胡德强徐照光大连理工大学系统工程研究所

在大数据研究风起云涌的当下，有一类非常重要、非常有价值的数据却被冷落了，这就是本研究提出的“第三数据”.第三数据是在问题处理过程中，由问题处理人员产生的具有主观特性的数据，其中蕴含着密度极大的问题处理的经验性知识，是... 详细信息

在大数据研究风起云涌的当下，有一类非常重要、非常有价值的数据却被冷落了，这就是本研究提出的“第三数据”.第三数据是在问题处理过程中，由问题处理人员产生的具有主观特性的数据，其中蕴含着密度极大的问题处理的经验性知识，是明确问题、分析问题和解决问题不可或缺的重要知识资源.本研究界定了第三数据的概念，讨论了第三数据的特点、来源.解析了从实践到经验再到数据的第三数据生成过程，提出了第三数据的五星螺旋模型.实际案例分析表明，第三数据的开发利用具有降低成本、提高效益的巨大价值.本文还提出了针对第三数据进行深入研究所涉及的十个方面的课题.第三数据具有改造世界的内在属性，还具有问题驱动的普遍性，凡是存在问题的任何领域都以某种方式存在着第三数据.因此，第三数据的理论成果具有更为一般的普遍意义，不仅适用于制造业，也适用于服务业，即使在社会经济领域也具有普遍的适用性.

关键词：大数据第三数据智能制造

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一种轻量化的运载火箭载荷计算方法

哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：王檑刘晖曾耀祥张普卓马英北京宇航系统工程研究所

随着运载火箭智能化水平的逐步提高，为实现运载火箭飞行状态的载荷监测以及故障诊断和处置，需要对箭体危险截面载荷进行快速实时计算，即载荷的轻量化计算。首先，采用理论公式与代理模型相结合的方式，提出一种轻量化计算方法，在保... 详细信息

随着运载火箭智能化水平的逐步提高，为实现运载火箭飞行状态的载荷监测以及故障诊断和处置，需要对箭体危险截面载荷进行快速实时计算，即载荷的轻量化计算。首先，采用理论公式与代理模型相结合的方式，提出一种轻量化计算方法，在保证计算精度的同时提高计算效率。其次，按照计算量大小对计算流程进行了重新规划，并对箭体截面进行分类。然后，对于气动、操纵载荷，基于达朗贝尔原理，推导了载荷计算公式，通过预先计算构型相关常值参数降低计算量，并能够保证计算的准确性。最后，对于占比较小的晃动载荷，利用打靶仿真数据构建了多项式代理模型，通过代理模型对晃动载荷进行预测，以进一步降低计算量。研究结果表明，提出的轻量化方法可以大幅提升计算效率，结合不同飞行时间段载荷变化规律，合理选取计算截面数量，可以将计算时间控制在毫秒级，与有限元方法相比，不同类型箭体截面计算偏差均小于5%，对于总体多专业联合仿真以及飞行载荷的实时计算具有重要的应用价值。

关键词：运载火箭载荷计算实时轻量化代理模型

液氧/液甲烷零蒸发共底贮存系统冷屏热均匀性能分析

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2215-2222页

作者：张武杰许安易蒋文兵孙培杰李鹏苗蕊娇黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特... 详细信息

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特性,提出了温度离散系数,其相比不均匀系数更适用于评价非稳态流动传热过程中冷屏的热均匀特性。结果表明,采用蛇形盘管的冷屏在非稳态过程中具有良好的热均匀性,冷屏最大温度离散系数为3.85%。

关键词：低温推进剂共底贮箱热均匀性温度离散系数

大型游乐设施多姿态假人下肢省力驱动设计研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 352-360页

作者：李永辉卢文秀清华大学机械工程系北京100084 北京宇航系统工程研究所北京100076

为解决大型游乐设施传统检测方法可靠性低,进口假人与测试场景不匹配的问题,基于我国人体特征设计了多姿态假人下肢模型,以准确评估危险运行区间。对不同驱动模型进行运动学和动力学分析,基于Lagrange方程和动态静力分析法建立了驱动力... 详细信息

为解决大型游乐设施传统检测方法可靠性低,进口假人与测试场景不匹配的问题,基于我国人体特征设计了多姿态假人下肢模型,以准确评估危险运行区间。对不同驱动模型进行运动学和动力学分析,基于Lagrange方程和动态静力分析法建立了驱动力矩与腿部转动角度之间的关系,确定了下肢仿人1:1模型的低力矩驱动方案;利用传感器获取角度数据,分析了人体姿态调整规律,从而确定了下肢模型的运动参数,进一步通过微控制单元实时获取和调整模型姿态数据,实现了假人站姿和坐姿的转变。实验结果表明:间接驱动机构的驱动力矩约为直接驱动力矩的1/4,实现了低力矩电机驱动大力矩下肢模型;间接驱动模型主动构件运动非线性,通过轨迹规划结合PID控制实现了姿态调整过程的非线性驱动和平滑启停。

关键词：假人下肢模型力矩动态静力分析仿生机构轨迹规划

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碳纤维水泥土压电性及传感器性能研究

岩土力学 2024年第7期45卷 2105-2116页

作者：林江源童立元李洪江马海洋刘文源闫鑫东南大学岩土工程研究所江苏南京210096

国内外研究表明,在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络,可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害,并提高混凝土强度和耐久性。鉴于碳纤维的自感知特性,提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料,通过无侧限抗压强度... 详细信息

国内外研究表明,在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络,可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害,并提高混凝土强度和耐久性。鉴于碳纤维的自感知特性,提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料,通过无侧限抗压强度试验、电阻率试验、微观试验和模型试验,研究纤维掺量和纤维长度对碳纤维水泥土无侧限抗压强度和电阻率变化率的影响规律,并按最优配比制作碳纤维水泥土“传感器”,将此种传感器植入水泥土构件,建立传感器电阻率变化率与水泥土构件应力的函数关系,从而实现传感器对水泥土构件的应力监测。结果表明:在碳纤维水泥土材料的强度研究方面,碳纤维掺量和碳纤维长度均对碳纤维水泥土的无侧限抗压强度有影响,抗压强度随二者的增大均呈现先增大后减小的趋势。在试验范围内,2%为最优碳纤维掺量,6 mm为最优碳纤维长度;在碳纤维水泥土的电阻率变化率研究方面,碳纤维掺量为1%,纤维长度为3 mm时,试件破坏时的电阻率变化率最大,碳纤维水泥土的受压自感应灵敏度最好;埋入构件的传感器电阻率变化率与水泥土构件的应力之间存在明显的指数关系,通过建立基于电阻率变化率的应力预测公式,从而可以实现水泥土结构的受力状态监测。

关键词：碳纤维水泥土无侧限抗压强度电阻率变化率自感传感器

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带气囊结构航行体入水回收动力学特性研究

力学学报 2024年第4期56卷 943-959页

作者：职明洋燕国军孙龙泉王鹏霄哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并... 详细信息

针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并给出了模型具体的设计参数.同时基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法建立了带气囊结构入水回收的数值计算模型,结合相关球体入水以及AUV头段入水试验结果,验证了数值方法的有效性并选取了本模型的无关性网格尺度.在此基础上,开展了不同气囊体积下航行体垂直入水回收的计算,选取了该结构对应的最佳气囊体积.随后,针对不同入水参数(入水速度、攻角以及气囊固定位置)进行了带气囊结构航行体入水回收过程的对比分析.研究结果表明,气囊体积对回收效率的提升具有正相关作用,且在体积的选取中应兼顾回收效率与气囊内压响应;入水速度的增加诱导系统运动规模同步增加,不利于回收的进行;入水攻角以及气囊固定位置的不同造成不同阶段航行体偏转运动的差异,气囊固定在航行体中部且较大的入水攻角有利于航行体模型的入水回收.

关键词：航行体回收结构入水气囊姿态偏转耦合欧拉-拉格朗日方法

拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1821-1836页

作者：肖鹏缪林昌郑海忠雷利剑东南大学交通学院岩土工程研究所南京211189

超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料,但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制.首先,本文基于局域共振理论,提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型,据此研发出拟声子晶... 详细信息

超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料,但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制.首先,本文基于局域共振理论,提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型,据此研发出拟声子晶体超材料混凝土.其次,计算和分析了拟声子晶体超材料混凝土的能带结构、带隙机理和频率响应函数,并开展了拟声子晶体超材料混凝土的室内试验.最后,用研发出的拟声子晶体超材料混凝土制备了拟声子晶体超材料混凝土地铁道床,并应用到实际地铁工程中以解决地铁运营过程中产生的低频振动问题.结果表明,拟声子晶体超材料混凝土在200 Hz频段内打开了6个低频带隙,在带隙频率范围内,衰减值大多都在10 dB以上,衰减效果较好;拟声子晶体超材料混凝土地铁道床在200 Hz频段内具有显著的低频减振效果,隧道壁三分之一倍频程插入损失的最大值为13.22 dB,隧道壁铅垂向最大Z振级差值为5.052 dB,隧道壁铅垂向最大分频振级差值为5.926 dB,4~200 Hz频段内铅垂向分频振级差值平均值为5.74 dB,低频减振效果明显.本文的相关研究成果为地铁工程和其他工程建设中解决低频振动难题提供了新的技术途径,突破了土木工程结构的传统减振控制技术.

关键词：拟声子晶体模型拟声子晶体超材料混凝土局域共振理论低频带隙地铁道床减振性能

一种6-DOF小行星着陆轨迹序列凸优化方法

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宇航学报 2024年第3期45卷 341-351页

作者：初彦峰穆荣军梁浩崔乃刚哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度... 详细信息

针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度更高。为了在凸约束下解决小行星着陆过程燃料消耗最优问题,通过对探测器动力学模型及其约束进行线性化和离散化,将原来的非凸连续时间优化问题转化为凸化的子问题,即二阶锥规划问题(SOCP);然后引入了虚拟控制项和信赖域,以增强算法的鲁棒性。通过在形状不规则小行星上的着陆模拟,验证了所提出算法的有效性,仿真结果满足各项约束条件,可实现高精度着陆和燃料消耗最优的目标。

关键词：小行星着陆多面体引力场模型 6自由度序列凸优化

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炭铁材料修复三氯乙烯污染地下水的性能

中国环境科学 2024年第2期44卷 825-831页

作者：严芳敏郭明帅王菲东南大学交通学院岩土工程研究所江苏南京211189

采用生物炭(BC)为载体的纳米零价铁复合材料作为可渗透反应墙系统(PRB)中的反应介质,通过柱实验和渗透实验,研究了生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI)对三氯乙烯(TCE)的去除效果和炭铁复合材料在长期水流作用下的渗透性能.结果表明:炭铁复... 详细信息

采用生物炭(BC)为载体的纳米零价铁复合材料作为可渗透反应墙系统(PRB)中的反应介质,通过柱实验和渗透实验,研究了生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI)对三氯乙烯(TCE)的去除效果和炭铁复合材料在长期水流作用下的渗透性能.结果表明:炭铁复合材料对TCE的去除率在2h内可达到90%以上,10h时接近100%,随着炭铁复合材料的消耗,去除率逐渐降低,但在24h内仍能保持显著的修复效果,去除率保持在90%以上,72h后降为73.96%.PRB系统中反应介质材料在长期水流作用下出现明显的迁移,炭铁复合材料的稳定性随着炭铁比的减小而降低.5BC-1nZVI材料在持续3d的渗流作用下,其迁移流失率最低,相比纯BC材料的迁移流失情况具有明显的改善效果.微观结果表明球磨法可成功合成炭铁复合材料,合成后的nZVI颗粒存在一定程度的氧化,与TCE接触反应后的炭铁复合材料由于降解产物的附着,炭铁复合材料的表面会形成一层白色薄膜,孔径变小,进而炭铁复合材料对TCE的去除性能降低.

关键词：生物炭/纳米零价铁三氯乙烯可渗透反应墙地下水