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考虑材料参数不确定性结构动力学稳健性拓扑优化设计

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振动工程学报 2024年第1期37卷 95-103页

作者：王诗雨王栋西北工业大学航空学院陕西西安710072

本文在考虑材料参数不确定性的条件下,对连续体结构动力学稳健性拓扑优化设计进行研究。在使结构的第一阶固有频率最大化的同时,显著减小其对材料性能不确定性的影响。基于非概率凸集模型,将材料参数的不确定性用有界区间变量表示;建立... 详细信息

本文在考虑材料参数不确定性的条件下,对连续体结构动力学稳健性拓扑优化设计进行研究。在使结构的第一阶固有频率最大化的同时,显著减小其对材料性能不确定性的影响。基于非概率凸集模型,将材料参数的不确定性用有界区间变量表示;建立了能够抑制频率改变的结构动力学拓扑优化模型,用单层优化策略求解稳健性优化设计问题。通过对材料参数的导数分析,获得了在材料性能不确定情形下结构第一阶固有频率的二阶泰勒展开式,并推导出了频率对拓扑变量的一阶灵敏度显性表达式。基于变密度法,开展了结构动力学稳健性拓扑优化设计,并与确定性优化结果进行对比,验证了用本文方法获得的结构第一阶固有频率稳健性更高,受材料参数不确定性扰动影响更小,展示了考虑材料参数不确定性的重要性。

关键词：材料参数不确定性稳健性动力拓扑优化结构固有频率有界区间变量

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基于SAC的无人机自主导航方法研究

西北工业大学学报 2024年第2期42卷 310-318页

作者：寇凯杨刚张文启刘心成姚远周兴社西北工业大学计算机学院陕西西安710072

针对现有深度强化学习算法在无人机自主导航任务中面临环境局部可观且感知信息不足问题,基于非确定性策略SAC(soft actor-critic)强化学习算法对未知环境下的端到端无人机自主导航任务展开研究。具体而言,提出了一种基于记忆增强机制的... 详细信息

针对现有深度强化学习算法在无人机自主导航任务中面临环境局部可观且感知信息不足问题,基于非确定性策略SAC(soft actor-critic)强化学习算法对未知环境下的端到端无人机自主导航任务展开研究。具体而言,提出了一种基于记忆增强机制的策略网络,通过对历史记忆信息与当前的观测整合处理,提取观测数据的时序依赖关系,从而增强局部可观条件下的状态估计能力,避免算法陷入局部最优解;设计了非稀疏奖励函数以缓解强化学习策略在稀疏奖励条件下难以收敛的问题;在Airsim+UE4仿真平台进行了多个复杂场景的训练验证。实验结果表明,所提方法导航成功率比基准算法提高10%,平均飞行距离缩短21%,有效增强了无人机自主导航算法稳定性和收敛性。

关键词：强化学习 SAC 无人机自主导航

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一种先进超声速民机低声爆高效气动布局设计

航空学报 2024年第6期45卷 115-133页

作者：李军府陈晴王伟韩忠华谭玉婷丁玉临谢露乔建领宋科艾俊强西北工业大学航空学院西安710072 航空工业第一飞机设计研究院西安710089 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072 西北工业大学航空学院气动与多学科优化设计研究所西安710072

低声爆高效气动布局设计是超声速民机研究的重点和关键技术之一。采用基于声爆最小化理论反设计方法、波系有益干扰后体设计方法、参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法,提出了一种先进超声速民机低声爆气动布局,对每一步降低声爆... 详细信息

低声爆高效气动布局设计是超声速民机研究的重点和关键技术之一。采用基于声爆最小化理论反设计方法、波系有益干扰后体设计方法、参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法,提出了一种先进超声速民机低声爆气动布局,对每一步降低声爆的效果进行了分析并研究了该布局的全声爆毯特性;采用CFD数值求解近场声爆信号并通过Burgers方程传播到远场,研究了飞行高度、飞行马赫数等参数对该气动布局地面声爆响度的影响;采用CFD数值模拟方法研究了飞行高度、马赫数等参数对该气动布局气动特性的影响。研究表明,采用基于声爆最小化理论反设计方法降低了基准气动布局的地面声爆响度约6.54 PLdB,采用波系有益干扰后体设计方法进一步使地面声爆响度降低了约0.97 PLdB,采用参数化近场超压信号的混合可信度反设计方法使气动布局地面声爆响度进一步降低了约4.04 PLdB;合理地设计飞行高度、飞行马赫数,可以有效地降低地面声爆响度;合理地选择巡航飞行高度和巡航飞行马赫数,可以有效地提高巡航效率。研究工作对超声速民机气动布局设计具有一定的工程指导价值,对超声速民机总体气动方案设计亦具有一定的工程借鉴意义。

关键词：超声速民机低声爆气动布局地面声爆响度巡航效率马赫数飞行高度机翼后掠角

行业特色研究型大学工科硕士研究生课程质量影响因素与保障策略

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学位与研究生教育 2024年第2期 30-39页

作者：田芬李春林西北工业大学高等教育研究所西安710072 西北工业大学继续教育学院西安710072

运用扎根理论方法,探究行业特色研究型大学工科硕士研究生课程质量的影响因素,研究发现课程对人才培养目标支撑度的高低决定师生课程投入意愿大小,课程供给方永无止境的科研追求影响课程投入力度,课程需求方的实用思维影响课程兴趣,奉... 详细信息

运用扎根理论方法,探究行业特色研究型大学工科硕士研究生课程质量的影响因素,研究发现课程对人才培养目标支撑度的高低决定师生课程投入意愿大小,课程供给方永无止境的科研追求影响课程投入力度,课程需求方的实用思维影响课程兴趣,奉行追逐绝对平衡的课程管理思路引发隐性冲突,进而对课程质量产生综合影响。据此提出建议:以“意义共享”的课程理念推动研究生培养目标重塑,以整体性治理哲学重新整合不同课程主体利益,协调“在当下”的专精与“在彼处”的广博的课程设置思路推动高质量课程供给,平衡“授人以渔”与“授人以鱼”的关系满足课程需求范式的迭代更新。

关键词：工科硕士研究生课程质量影响因素研究生教育

基于改进连续小波变换增强非凸正则项稀疏分解的滚动轴承变转速故障冲击特征提取方法

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机械工程学报 2024年

作者：张春林吴允恒蔡克燊冯亚东万方义张安西北工业大学航空学院南京电子设备研究所

针对变转速工况下滚动轴承非周期性故障冲击特征信号高保真提取问题，提出改进Morlet连续小波变换增强的非凸正则项稀疏分解方法。通过引入波形调节因子构造的改进Morlet小波基函数具有振荡属性可调的特性，能够匹配具有不同波形特征的... 详细信息

针对变转速工况下滚动轴承非周期性故障冲击特征信号高保真提取问题，提出改进Morlet连续小波变换增强的非凸正则项稀疏分解方法。通过引入波形调节因子构造的改进Morlet小波基函数具有振荡属性可调的特性，能够匹配具有不同波形特征的故障冲击信号。将定转速下采用的包络谐噪比引入变转速工况，提出角度域包络谐噪比指标，实现对波形调节因子及阈值参数的优化。在此基础上，将改进Morlet连续小波变换与广义最小最大非凸正则项相结合形成稀疏分解模型；相较于离散小波变换，改进Morlet连续小波变换更容易将非周期性冲击型故障信号映射到时频稀疏域，进而通过稀疏模型求解实现非周期性故障冲击信号的提取。通过仿真信号及实验数据对该方法的有效性进行了验证，并与传统阈值降噪、频带滤波、基于品质因子可调小波稀疏分解等方法进行了比较。结果表明，所提方法能够有效提取出变转速工况下滚动轴承非周期性故障冲击特征信号。

关键词：轴承变转速工况非周期性故障冲击改进Morlet连续小波变换非凸正则项稀疏分解角度域包络谐噪比

静电悬浮条件下液态Zr_(60)Ni_(25)Al_(15)合金的热物理性质与快速凝固机制

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物理学报 2024年第8期73卷 287-295页

作者：金英捷耿德路林茂杰胡亮魏炳波西北工业大学物理科学与技术学院西安710072

采用静电悬浮实验技术测定了液态Zr_(60)Ni_(25)Al_(15)合金的热物理性质,并研究了其深过冷快速凝固过程.实验发现,液态合金所获得的最大过冷度可达316 K(0.25TL),其密度和表面张力与温度呈线性关系,而黏度则随温度呈指数变化.当过冷度... 详细信息

采用静电悬浮实验技术测定了液态Zr_(60)Ni_(25)Al_(15)合金的热物理性质,并研究了其深过冷快速凝固过程.实验发现,液态合金所获得的最大过冷度可达316 K(0.25TL),其密度和表面张力与温度呈线性关系,而黏度则随温度呈指数变化.当过冷度小于259 K时,凝固过程中发生两次再辉现象,分别对应着二相(Zr_(6)Al_(2)Ni+Zr_(5)Ni_(4)Al)共晶和三元(Zr_(6)Al_(2)Ni+Zr_(5)Ni_(4)Al+Zr_(2)Ni)共晶的快速生长.若过冷度超过259 K,凝固过程只发生一次再辉,3个化合物相均可从合金熔体中独立形核,形成三元不规则共晶组织.理论计算和实验表明,小过冷时Zr_(6)Al_(2)Ni相优先形核,而当过冷度足够大时,三相能够同时形核.

关键词：静电悬浮液态金属快速凝固共晶生长

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基于残差混合监督网络的无人机目标阴影检测

航空学报 2024年

作者：王潇刘贞报史忠科西北工业大学民航学院西北工业大学自动化学院

无人机在检测和跟踪目标过程中受到目标伪装、目标遮挡、移动躲避以及假目标等因素的干扰，而无人机目标附近的阴影区域加剧了这些因素对目标检测和跟踪性能的影响，因此检测无人机目标阴影区域是无人机领域的重要研究任务之一。现有无... 详细信息

无人机在检测和跟踪目标过程中受到目标伪装、目标遮挡、移动躲避以及假目标等因素的干扰，而无人机目标附近的阴影区域加剧了这些因素对目标检测和跟踪性能的影响，因此检测无人机目标阴影区域是无人机领域的重要研究任务之一。现有无人机目标阴影检测方法面临训练数据数量有限、数据收集标注困难以及无人机目标中存在大量尺寸较小的细碎阴影区域等问题，针对这些问题，本文提出一种基于残差混合监督网络的无人机目标阴影检测算法。首先针对无人机目标阴影检测任务的特点设计分辨率注意力网络，在结合底层纹理特征和高层语义特征的过程中，更准确地保留底层纹理特征；然后设计混合监督网络扩充训练数据集，结合普通阴影检测数据集和无人机目标阴影检测数据集训练教师网络，使用无人机阴影检测数据集和教师网络的参数训练学生网络；同时设计残差图像，利用教师网络检测结果和标准结果之间的残差图像扩充训练数据集，使阴影检测网络更加关注细碎阴影区域。最后，在两个公开实验数据集上和已有方法进行对比实验，在各个评价参数上取得了最多41.6%的提升效果，证明所提无人机目标阴影检测算法较好的解决了现有方法存在的问题，具有较高的准确性。

关键词：无人机目标阴影检测混合监督网络残差图像

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正交时频空间调制移动水声通信方法

声学学报 2024年第2期49卷 308-317页

作者：景连友薛哲凯何成兵史文涛殷洪玺西北工业大学海洋研究院太仓215400 大连理工大学信息与通信工程学院大连116024 西北工业大学航海学院西安710072

为提高移动水声通信可靠性,提出了一种基于正交时频空间(OTFS)调制的移动水声通信方法。针对水声信道长时延扩展的特点,设计了一种低复杂度交叉域Turbo迭代均衡算法,先在时域内对接收信号进行最小均方误差(MMSE)均衡,将均衡后的外部信... 详细信息

为提高移动水声通信可靠性,提出了一种基于正交时频空间(OTFS)调制的移动水声通信方法。针对水声信道长时延扩展的特点,设计了一种低复杂度交叉域Turbo迭代均衡算法,先在时域内对接收信号进行最小均方误差(MMSE)均衡,将均衡后的外部信息传递到时延-多普勒域进行软译码;再将译码后的软信息反馈回时域,作为下一次时域均衡的先验信息,实现均衡与译码的迭代检测。此外,针对OTFS水声通信中OTFS符号维度过大导致MMSE均衡复杂度过高的问题,采用了一种低复杂度MMSE算法,先利用矩阵对角线元素得到一组初始估计值,再将矩阵求逆问题转换为求解初始估计值与准确求解值之间的误差,继而通过对误差向量的不断迭代估计来实现低复杂度计算。湖试数据处理结果表明,所提方法可在最大移动速度4 kn的情况下实现OTFS信号的可靠检测。

关键词：移动水声通信正交时频空间调制迭代检测 Turbo均衡

钆含量对Fe-B-Nb-Gd非晶合金磁学性能和氧化机制的影响规律

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物理学报 2024年第9期73卷 254-262页

作者：糜晓磊胡亮武博文龙强魏炳波西北工业大学物理科学与技术学院西安710072

研究了Gd含量对(Fe_(73)B_(22)Nb_(5))_(100–x)Gd_(x)(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金非晶形成能力、热稳定性和磁学性能的影响规律,并对比分析了非晶氧化机制.通过添加Gd元素,合金的原子尺寸差超过13%,构型熵增大了30%,提升了合金的非晶形... 详细信息

研究了Gd含量对(Fe_(73)B_(22)Nb_(5))_(100–x)Gd_(x)(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金非晶形成能力、热稳定性和磁学性能的影响规律,并对比分析了非晶氧化机制.通过添加Gd元素,合金的原子尺寸差超过13%,构型熵增大了30%,提升了合金的非晶形成能力.随着Gd含量的增大,过冷液相区范围达到73 K,热稳定性得到明显增强.Gd元素导致合金局部各向异性受到限制,准位错偶极子型缺陷密度降低.这有效减少了阻碍磁畴壁旋转的钉扎位点,提高合金软磁性能.此外,Gd元素使得非晶在氧化过程中对温度的变化更为敏感,达到最大氧化速率的温度降低了15 K,但是并未恶化其抗氧化性能.Gd原子受结合能影响向表层迁移,形成的富Gd氧化物填充了表层缺陷,占据了大量顶部空间,合金表面附近的结构更加致密.这种结构减少了氧原子通过微观组织界面进行扩散的通道,有助于增强抗氧化性能.

关键词：稀土元素非晶合金快速凝固氧化机制

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