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增材制造钛酸钡压电陶瓷的高温烧结与极化工艺研究

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硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1772-1783页

作者：刘凯鲁超贺俊超李天杨沈春华闫春泽史玉升孙华君武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学材料分析与测试中心武汉430070 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

为提高增材制造BaTiO_(3)压电陶瓷的综合性能,本文研究了BaTiO_(3)压电陶瓷的浆料剪切变稀特性及数字光处理(DLP)成型特性,揭示了DLP成型BaTiO_(3)压电陶瓷坯体在不同烧结温度条件下的致密化机制,探索了极化方向对DLP成型BaTiO_(3)陶瓷... 详细信息

为提高增材制造BaTiO_(3)压电陶瓷的综合性能,本文研究了BaTiO_(3)压电陶瓷的浆料剪切变稀特性及数字光处理(DLP)成型特性,揭示了DLP成型BaTiO_(3)压电陶瓷坯体在不同烧结温度条件下的致密化机制,探索了极化方向对DLP成型BaTiO_(3)陶瓷压电性能的影响规律。结果表明,调节高温烧结与极化工艺,可以在一定程度上改善DLP增材制造BaTiO_(3)压电陶瓷的电学性能。当烧结温度为1420℃、保温时间为2 h时,压电系数d_(33)最大,为163.4 pC/N,样品层间结合紧密,晶粒尺寸均匀。当Z轴与极化方向夹角由0°变为90°时,相对介电常数εr和d_(33)分别提高了29.37%和27.01%。当固含量为80%(质量分数)、烧结温度为1420℃、Z轴与极化方向夹角为90°时,样品d_(33)最大,达到182.4 pC/N。

关键词：压电陶瓷钛酸钡增材制造数字光处理烧结极化

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二维水下声辐射问题的改进径向基点插值法研究

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计算力学学报 2024年第2期41卷 344-351页

作者：桂强孙磊游翔宇柴应彬李威华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 华中科技大学船舶与海洋水动力湖北省重点实验室武汉430074 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

径向基点插值法是一种典型的无网格数值计算方法,在分析声学问题时,相比于传统有限元法能更好地抑制频散误差,且在相同的节点分布下通常可以得到更精确的数值解。本文提出一种改进的节点选取方案用于构造插值形函数,即改进径向基点插值... 详细信息

径向基点插值法是一种典型的无网格数值计算方法,在分析声学问题时,相比于传统有限元法能更好地抑制频散误差,且在相同的节点分布下通常可以得到更精确的数值解。本文提出一种改进的节点选取方案用于构造插值形函数,即改进径向基点插值法。该方案采取一个简单而直接的格式,可确保在进行数值积分时同一背景积分单元中的被积函数是连续可微的,从而减小数值积分误差,得到比原始径向基点插值法更精确的数值解。同时,为了处理外声场问题,本文采用DtN映射技术将无限域截断为有界计算域,满足索默菲尔德辐射条件。数值试验表明,相比于传统有限元法和原始径向基点插值法,本文改进方法具有更高的计算精度和计算效率,在研究水下声辐射问题时具有良好的应用前景。

关键词：径向基点插值法水下声辐射 DtN映射无界域无网格技术

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考虑宏观结构性能的多材料微结构拓扑优化设计

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振动与冲击 2024年第11期43卷 185-193页

作者：张磊倪绍豪蒋国璋张严宫逸文武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于... 详细信息

多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于差集的多材料水平集描述模型和交替活动相算法,提出了基于参数化水平集的多材料微结构拓扑优化设计方法。首先,构建了基于差集的多材料水平集描述模型,利用N个水平集函数实现N+1相材料拓扑的精确描述。然后,引入交替活动相算法,将原始N+1相多材料优化问题分解为N(N+1)/2个双相材料优化子问题,以减少设计变量与约束条件,提高计算效率。最后,采用均匀化方法计算多材料微结构的等效弹性张量,以宏观结构柔度最小化为优化目标,各相材料用量为约束条件,构建多材料微结构拓扑优化模型,并利用优化准则法实现上述优化模型的高效求解。数值算例结果表明,所提方法可有效实现多材料微结构的拓扑优化设计,所设计微结构均具有光滑的结构边界和清晰的材料界面。

关键词：拓扑优化多材料微结构水平集方法均匀化方法交替活动相算法

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人工智能使设计重返“意义”

设计 2024年第2期37卷 30-35页

作者：李杰蔡新元华中科技大学建筑与城市规划学院华中科技大学光影交互服务技术文化和旅游部重点实验室华中科技大学数字光影技术湖北省工程研究中心

设计教育及设计专业的教师和学生需要对人工智能时代下的设计学科有着更全面的认知,有针对性地提升培养专业性的素养力、设计学的跨学科力、后人类式的社会力三层关键能力。在科技迅速发展的时代,亟须结合人工智能新背景、新生产力、新... 详细信息

设计教育及设计专业的教师和学生需要对人工智能时代下的设计学科有着更全面的认知,有针对性地提升培养专业性的素养力、设计学的跨学科力、后人类式的社会力三层关键能力。在科技迅速发展的时代,亟须结合人工智能新背景、新生产力、新应用场景进行人才培养目标调整,要培养创新型、应用型、复合型人才,面向国家创新需求,培养集‘交叉知识背景、创新实践能力、学科专业素养’于一体的艺术设计专业拔尖人才。

关键词：智能设计素养力跨学科力社会力

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铸件X射线检测虚拟探伤图像生成方法

铸造 2024年第6期73卷 835-842页

作者：董淏侯明君计效园李沁阳吴楚澔李硕宏郄喜望陈强李宁周建新高亮华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室湖北武汉430074 中国航发北京航空材料研究院北京100095 中国兵器工业第五九研究所重庆710100 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

随着国防核心装备对零件的要求不断提高,铸件向结构复杂化方向发展,如大壁厚差、多交叉结构等,致使铸件内部缺陷的无损检测更困难。X射线探伤过程中,拍片依赖人工反复调整成像部位和参数,存在探伤部位易漏检、成像质量波动大等问题,亟... 详细信息

随着国防核心装备对零件的要求不断提高,铸件向结构复杂化方向发展,如大壁厚差、多交叉结构等,致使铸件内部缺陷的无损检测更困难。X射线探伤过程中,拍片依赖人工反复调整成像部位和参数,存在探伤部位易漏检、成像质量波动大等问题,亟需发展智能分区调参拍片技术。为此,本文提出了铸件X射线检测虚拟探伤图像生成方法。首先,建立了铸件坐标降维映射模型,实现了铸件三维坐标降维映射到成像板平面二维坐标。其次,建立了仿真成像参数拟合模型,生成了点光源式虚拟射线对铸件三维模型的仿真探伤图像。最后,开发了铸件X射线检测虚拟成像系统。该方法可为实际探伤提供优化的成像姿态和成像参数信息,为智能分区调参拍片技术提供理论支撑。

关键词： X射线探伤铸件三维模型点光源成像虚拟探伤图像

基于运行效率分布差异的水电机组劣化状态趋势预测

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水电能源科学 2024年第3期42卷 176-180页

作者：谭卫林刘颉袁晓辉张勇传时有松高华华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 华中科技大学数字流域科学与技术湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂四川凉山615400

为解决水电机组劣化状态难以刻画及预测精度低的问题,需深入探究不同机组状态下运行效率的分布差异特性,提出了一种基于运行效率分布差异的水电机组劣化状态趋势预测方法。首先,综合考虑水电机组工况(水头、流量)与效率之间映射关系和... 详细信息

为解决水电机组劣化状态难以刻画及预测精度低的问题,需深入探究不同机组状态下运行效率的分布差异特性,提出了一种基于运行效率分布差异的水电机组劣化状态趋势预测方法。首先,综合考虑水电机组工况(水头、流量)与效率之间映射关系和状态监测数据随机性,利用高斯混合模型拟合多工况下机组健康状态运行效率的概率分布特性;在此基础上,计算观测样本在机组健康状态分布下的负对数似然概率,并以此作为水电机组劣化状态指标,表征观测样本与机组健康状态标准分布之间的偏差;进一步采用非因果原理和高斯误差线性单元,分别改进时间卷积网络(TCN)的膨胀卷积模块和残差模块,并融合门控循环单元(GRU),设计并构建水电机组劣化状态预测模型;最后,利用某水电站#6机组实际运行监测数据开展方法验证。结果表明,所提方法能有效提升机组劣化状态趋势预测精度。

关键词：水电机组机组效率劣化状态指标趋势预测时间卷积网络门控循环单元

基于模糊数学理论的岩土工程课程群实验教学体系优化的评价与分析

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实验科学与技术 2024年

作者：袁艺宸苗雨周博华中科技大学土木与水利工程学院湖北省数字化纺织装备重点实验室(武汉纺织大学)

岩土方向的课程普遍具有很强的理论性和实践性，理论知识抽象且理解难度大，而实验环节正是将理论与实际相互联系的主阵地。本文根据岩土工程课程群的实验教学特点建立了对应的教学评价体系，并以课程群核心课程土力学实验为例，利用模... 详细信息

岩土方向的课程普遍具有很强的理论性和实践性，理论知识抽象且理解难度大，而实验环节正是将理论与实际相互联系的主阵地。本文根据岩土工程课程群的实验教学特点建立了对应的教学评价体系，并以课程群核心课程土力学实验为例，利用模糊数学理论设计多种合成算法模型对实验教学质量进行了二级综合评价。通过对实验课程教学体系的改革优化，实验课前预习考核机制的设置，实验准备环节的落实，虚拟仿真实验项目的增设等，增强了学生的实验参与度，有效提升了实验教学质量。

关键词：模糊数学岩土工程实验教学教学体系优化

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基于生命周期法的煤电碳足迹评估

中国电力 2024年第7期57卷 227-237页

作者：刘含笑单思珂魏书洲于立元王帅刘美玲崔盈浙江菲达环保科技股份有限公司浙江省燃煤烟气净化装备研究重点实验室浙江诸暨311800 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 三河发电有限责任公司河北廊坊065201

碳足迹是量化碳排放的重要工具,能够为燃煤发电碳减排提供数据支撑。为研究燃煤机组的电力碳足迹及影响因素,基于生命周期法进行了实际案例计算及敏感性分析。碳足迹计算结果显示,300 MW燃煤发电机组的单位上网电量碳足迹为0.932 kgCO_(... 详细信息

碳足迹是量化碳排放的重要工具,能够为燃煤发电碳减排提供数据支撑。为研究燃煤机组的电力碳足迹及影响因素,基于生命周期法进行了实际案例计算及敏感性分析。碳足迹计算结果显示,300 MW燃煤发电机组的单位上网电量碳足迹为0.932 kgCO_(2)e/(kW·h),主要排放源为煤炭燃烧,占比约为79%,其次是煤炭的上游生产和加工,占比约为20%。碳足迹和碳核查的对比分析结论表明,减碳不仅应从燃煤电厂的常规减碳方式入手,降低上游的煤炭供给阶段排放仍是一种有效方案。

关键词：燃煤发电碳足迹生命周期法温室气体碳排放

基于鹈鹕优化CNN-BiLSTM的电力负荷预测

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水电能源科学 2024年第8期42卷 209-212,172页

作者：吴小涛袁晓辉毛玉鑫王祥郭乐舒卫民黄冈师范学院数学与统计学院湖北黄冈438000 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 华中科技大学数字流域科学与技术湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002

为了提高电力负荷的预测精度,基于卷积神经网络(CNN)的空间特征提取能力、双向长短时记忆(BiLSTM)网络的时序预测性能以及鹈鹕优化算法(POA)的寻优能力,提出了一种新的基于CNN、BiLSTM、POA的组合电力负荷预测模型(POA-CNN-BiLSTM)。首... 详细信息

为了提高电力负荷的预测精度,基于卷积神经网络(CNN)的空间特征提取能力、双向长短时记忆(BiLSTM)网络的时序预测性能以及鹈鹕优化算法(POA)的寻优能力,提出了一种新的基于CNN、BiLSTM、POA的组合电力负荷预测模型(POA-CNN-BiLSTM)。首先利用CNN提取电力负荷时间序列的特征向量,然后输入到BiLSTM网络进行双向循环训练,构建CNN-BiLSTM预测模型,并采用POA优化BiLSTM网络的隐藏层单元数、学习率和正则化系数等参数,最后输出电力负荷预测结果。将提出的模型应用于某区域电力负荷预测,结果表明,BiLSTM、LSTM模型预测精度优于最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;BiLSTM模型预测精度优于LSTM模型;POA的寻优精度优于粒子群优化算法(PSO);CNN-LSTM、CNN-BiLSTM组合预测模型预测精度优于LSTM、BiLSTM模型;POA-CNN-BiLSTM模型预测精度优于POA-LSSVM、PSO-LSTM、POA-LSTM、POA-BiLSTM和POA-CNN-LSTM模型,能更好地追踪电力负荷的变化趋势。

关键词：电力负荷预测鹈鹕优化算法卷积神经网络双向长短时记忆网络