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基于轻量化卷积神经网络的桥梁斜拉索PE护套损伤识别方法

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 167-178页

作者：刘啸宇黄永徐峰李惠上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

深度神经网络和计算机视觉技术近年来在结构健康监测中发挥了越来越重要的作用。利用无人机航拍采集的桥梁斜拉索损伤图像数据,研究基于深度学习技术的斜拉索PE护套损伤识别方法。为实现在较低运算能力设备上对大跨度桥梁斜拉索表面局... 详细信息

深度神经网络和计算机视觉技术近年来在结构健康监测中发挥了越来越重要的作用。利用无人机航拍采集的桥梁斜拉索损伤图像数据,研究基于深度学习技术的斜拉索PE护套损伤识别方法。为实现在较低运算能力设备上对大跨度桥梁斜拉索表面局部损伤的智能快速识别,解决传统深度卷积神经网络的运算效率相对较低、模型参数规模较大的问题,提出轻量化处理的区域推荐型卷积神经网络模型。介绍区域推荐网络与其轻量化改进方法的理论基础,分析轻量化模型处理的必要性,其能在保证识别精度的前提下降低模型训练与预测的设备性能需求,达到节约计算资源与时间的目的;通过数据增广等多手段解决损伤样本数据量不足的问题,设置对比试验,统计分析结果,验证了轻量化神经网络模型的优越性。结果表明,轻量化网络在牺牲少量识别准确度的前提下,能够在较大程度上实现对模型复杂度与计算量的改进,在工程应用中能有效拓展神经网络的实用性。

关键词：桥梁斜拉索智能损伤识别轻量化神经网络计算机视觉深度学习

基于人工神经网络的超材料声吸收体参量预测及逆向设计

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声学学报 2025年

作者：朱远舟龚纯顾页龙厚友程营刘晓峻南京大学声学研究所上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院美的集团中央研究院

超材料声吸收体由于深度亚波长特性广受关注，但目前其设计及性能优化主要基于参数化扫描方法，该方法依赖人工物理直觉及设计因子，在多参数优化过程中存在计算资源占用量大、优化耗时且无法保证得到全局最优解等问题。为此，基于人工... 详细信息

超材料声吸收体由于深度亚波长特性广受关注，但目前其设计及性能优化主要基于参数化扫描方法，该方法依赖人工物理直觉及设计因子，在多参数优化过程中存在计算资源占用量大、优化耗时且无法保证得到全局最优解等问题。为此，基于人工神经网络算法，提出了一种便捷高效的超材料声吸收体设计和优化方案，包括根据基元几何参量正向预测声吸收体的整体声学特性，以及根据目标声学频谱逆向设计所需的基元几何结构。同时，通过耦合由该神经网络优化得到的吸收元胞，设计了一种深度亚波长的宽带声吸收体，可在300～400 Hz范围内实现92.6%的平均声吸收，其结构总厚度仅为36.2 mm。所提优化方案可多参量同步优化，计算速度快，适用度广。

关键词：声学超材料声吸收体人工神经网络逆向设计

用近场声学测量信息可视化多个三维障碍物的一种快速算法

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物理学报 2001年第6期50卷 1103-1109页

作者：尤云祥缪国平刘应中上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

提出了用点声源散射场的近场信息来可视化多个三维障碍物的一种简单快速算法 ,它是通过利用一个线性方程组的解的三维等值线图来实现这种可视化的 .这个算法的一个特别吸引人的性质是 ,它避开了迭代技术的应用 ,而且不需要关于障碍物的... 详细信息

提出了用点声源散射场的近场信息来可视化多个三维障碍物的一种简单快速算法 ,它是通过利用一个线性方程组的解的三维等值线图来实现这种可视化的 .这个算法的一个特别吸引人的性质是 ,它避开了迭代技术的应用 ,而且不需要关于障碍物的任何几何和物理的先验信息 .此外 ,它只需要散射场在测量表面的某个有限范围中若干个观测点处的近场测量信息 ,就能得到障碍物的一个很理想的可视化 .

关键词：反问题物形反演点声源散射场有限孔径近场信息三维等值线图可视化算法三维障碍物线性方程组

三维可穿透目标远场声波反演的一种指示器样本方法

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物理学报 2002年第9期51卷 2038-2051页

作者：尤云祥缪国平上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

提出了用时谐声散射场的远场信息来可视化三维可穿透目标的一种指示器样本方法 ,它是通过析取一个指示器函数在包含可穿透目标的某个样本区域中的支集来实现这种可视化的 ,其中 ,这个指示器函数在可穿透目标的内部和外部有显著不同的取... 详细信息

提出了用时谐声散射场的远场信息来可视化三维可穿透目标的一种指示器样本方法 ,它是通过析取一个指示器函数在包含可穿透目标的某个样本区域中的支集来实现这种可视化的 ,其中 ,这个指示器函数在可穿透目标的内部和外部有显著不同的取值 .这个算法的一个特别吸引人的性质是不需要关于障碍物的任何几何和物理的先验信息 ,并且只需要散射场在某个有限孔径中若干个入射和测量方向上的远场信息 ,即可得到可穿透目标的一个很理想的可视化 .

关键词：三维可穿透目标远场声波反演指示器样本方法逆声散射反问题物形反演可视化声散射场

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阻抗障碍物声散射的反问题

物理学报 2002年第2期51卷 270-278页

作者：尤云祥缪国平上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现声阻抗障碍物形状的反问题 ,建立了求解这类反问题的一种非线性最优化模型 ,并提出了数值实现该非线性最优化模型的一种两步调整迭代算法 .两步过程的应用使在确定未知障碍物形状的非线性最优化... 详细信息

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现声阻抗障碍物形状的反问题 ,建立了求解这类反问题的一种非线性最优化模型 ,并提出了数值实现该非线性最优化模型的一种两步调整迭代算法 .两步过程的应用使在确定未知障碍物形状的非线性最优化步中未知函数的个数达到了最少 ,而在调整迭代过程中 ,通过利用前一迭代步所得重构信息 ,使重构精度得到了相当大的改进 .所建立的反演算法的一个特别吸引人的性质是 ,只需要远场分布的一个Fourier系数即可对未知声阻抗障碍物作几何物形的设别 .对大量具有各种几何形状的二维障碍物的数值算例保证了本算法是实用和有效的 .

关键词：声散射反问题物表反演声阻抗障碍物几何形状非线性最优化模型远场分布

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基于非线性数值模拟的船桥碰撞力快速估算

工程力学 2005年第3期22卷 235-240,234页

作者：胡志强顾永宁高震李雅宁上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

船舶对桥墩的最大撞击载荷是桥梁设计的重要依据之一。通过有限元仿真技术模拟了5000、10000、50000、60000吨4种不同载重吨位的船舶正撞刚性桥墩时的碰撞载荷,归纳出船桥碰撞力-撞深、能量-撞深等曲线和最大碰撞力数据。并在此基础上,... 详细信息

船舶对桥墩的最大撞击载荷是桥梁设计的重要依据之一。通过有限元仿真技术模拟了5000、10000、50000、60000吨4种不同载重吨位的船舶正撞刚性桥墩时的碰撞载荷,归纳出船桥碰撞力-撞深、能量-撞深等曲线和最大碰撞力数据。并在此基础上,得到最大碰撞力-船舶吨位曲线,可用于近似估算各种吨位船舶在不同航速时的最大撞击桥梁力。

关键词：船桥碰撞碰撞力有限元数值模拟撞深结构损伤

构形冗余概念及传感器系统冗余综合评估与配置(英文)

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自动化学报 2003年第2期29卷 181-189页

作者：葛彤上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

复杂控制系统中存在大量不同机理和作用方式的功能和硬件冗余 ,主动开发和配置这种冗余是控制系统设计的重要课题 .本文提出新的“构形冗余”概念 ,对不同的系统冗余提供了统一的理解角度和通用冗余指标 ,可以综合评价系统中蕴涵的各种... 详细信息

复杂控制系统中存在大量不同机理和作用方式的功能和硬件冗余 ,主动开发和配置这种冗余是控制系统设计的重要课题 .本文提出新的“构形冗余”概念 ,对不同的系统冗余提供了统一的理解角度和通用冗余指标 ,可以综合评价系统中蕴涵的各种冗余 ,因而指导对这些冗余的统一配置 ,提供新的系统主动生存性设计依据 .构形冗余概念被具体用于传感器系统 ,给出了其构形冗余指标的具体计算方法。

关键词：构形冗余概率传感器系统冗余综合评估

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船舶碰撞动力学过程的数值仿真研究

爆炸与冲击 2001年第1期21卷 29-34页

作者：王自力顾永宁上海交通大学船舶与海洋工程学院上海200030

在分析显式非线性有限元基本理论和关键技术的基础上 ,探讨了船舶动力学过程的数值仿真方法 ,并对碰撞过程中船体的力学性能进行了分析 ,获得并讨论了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果 ,所得结论具有一般性。碰撞仿真分析中 ,被撞... 详细信息

在分析显式非线性有限元基本理论和关键技术的基础上 ,探讨了船舶动力学过程的数值仿真方法 ,并对碰撞过程中船体的力学性能进行了分析 ,获得并讨论了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果 ,所得结论具有一般性。碰撞仿真分析中 ,被撞船的舷侧受撞区域和撞击船的首部区域作为可变形结构处理 ,而其余区域则视为刚体。被撞船周围的水划分成Euler有限体积网格 ,船体结构则划分成Lagrange有限元网格 ,并采用耦合技术将它们联系在一起。

关键词：船舶碰撞数值仿真结构耐撞性流体-结构相互作用动力学过程

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结构声传递数值计算方法的研究进展

振动与冲击 2002年第4期21卷 44-49页

作者：刘见华金咸定上海交通大学船舶及海洋工程学院上海200030

本文综述了结构声传递的四种数值计算方法 :统计能量分析、有限元法、阻抗分析法、波动分析法。阐述了不同频率范围应用不同数值计算方法研究结构声传递的特点和现状 ,为开展复杂结构中结构声传递的研究提供参考。

关键词：结构声传递数值计算方法统计能量分析有限元法阻抗分析法波动分析法船舶振动噪声控制