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柔性压阻应变传感技术在结构健康监测领域的研究进展

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 242-261页

作者：翁顺张之越高珂朱宏平华中科技大学土木与水利工程学院华中科技大学控制结构湖北省重点实验室华中科技大学国家数字建造技术创新中心

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势，为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径，在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上，归纳... 详细信息

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势，为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径，在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上，归纳并总结了3种典型压阻传感原理的传感机制、传感器结构设计和制备方法以及在结构健康监测中的应用等三方面的研究现状。通过探讨材料选择、导电网络优化设计对传感性能调控的影响，发现采用复合导电填料和微观结构设计能一定程度提高传感性能；现阶段制造高性能且适应工程环境的柔性压阻应变传感器面临长期使用过程的性能下降、工程环境下的稳定性、监测系统集成维护等挑战；对于柔性压阻传感器的选择策略，建议选择碳系导电材料，选择不同主导的导电效应来满足对不同应变监测的需求；同时，展望了柔性压阻应变传感器在建筑结构智慧运维中的发展趋势。

关键词：结构健康监测应变感知柔性压阻传感器纳米复合材料

“五育并举”的光电特色专业劳动课的设计与实施——以华中科技大学光学与电子信息学院为例

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大学教育 2024年第7期 49-52页

作者：何艳艳周海党云丽朱广志华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074

针对目前部分高校大学生劳动教育被弱化,劳动教育内容专业性不强、创新性不够等问题,华中科技大学光学与电子信息学院面向光电信息科学与工程专业本科二年级学生开设了光电特色专业劳动课。该专业劳动课包括劳动目的的确定、劳动设备的... 详细信息

针对目前部分高校大学生劳动教育被弱化,劳动教育内容专业性不强、创新性不够等问题,华中科技大学光学与电子信息学院面向光电信息科学与工程专业本科二年级学生开设了光电特色专业劳动课。该专业劳动课包括劳动目的的确定、劳动设备的选择、劳动培训与示范、学生创意设计、采用专业软件设计二维和三维结构图形、采用先进设备进行结构件成型与组装及调试、线上线下答疑解惑、现场验收、劳动总结等环节。在课程设计过程中,该专业劳动课以具有实用性、趣味性的光电小制作为牵引,激发学生的劳动兴趣和劳动热情;以使用专业设备进行结构件成型、组装及调试为主导,突出光电特色。从劳动效果来看,该专业劳动课设计将德智体美劳融入其中,提高了学生的专业技能和动手能力,培养了学生的工匠精神和创新意识,提升了学生的综合素质。

关键词：光电特色光电小制作专业劳动课专业劳动课的设计与实施

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带有并联缓冲机构的三指机器人夹持器设计

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第6期52卷 148-155页

作者：宁晓黄思张禛哲杨建中华中科技大学国家智能设计与数控技术创新中心华中科技大学国家智能设计与数控技术创新中心

针对机器人抓取过程中易出现碰撞、造成夹持器或机器人损坏问题，且为了使夹持器具有自适应能力并使用尽量少的驱动，设计了一种仅有一个驱动的带有3-RRS并联缓冲机构的三指夹持器．基于螺旋理论设计了具有“一平两转”自由度的并联缓... 详细信息

针对机器人抓取过程中易出现碰撞、造成夹持器或机器人损坏问题，且为了使夹持器具有自适应能力并使用尽量少的驱动，设计了一种仅有一个驱动的带有3-RRS并联缓冲机构的三指夹持器．基于螺旋理论设计了具有“一平两转”自由度的并联缓冲机构，并基于在圆柱坐标系内推导的运动学逆解进一步设计了其结构．设计了一种同步平动三指夹持器，基于虚功原理对其进行受力分析并运用遗传算法计算了夹爪的结构参数，通过仿真模型验证和试制样机实验验证了结构设计的合理性．所提出的夹持器能够降低抓取过程中碰撞对于机器人本体的影响，且具有良好的对物体和环境的适应能力及较高的鲁棒性．

关键词：机器人夹持器自适应能力并联机构静力学分析优化设计

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“海上列车”静水及波浪中的水动力特性研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 46-52页

作者：余嘉威姚朝帮覃燕张志国华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 华中科技大学船舶和海洋水动力湖北省重点实验室湖北武汉430074

为了研究新型多船航行概念“海上列车”在波浪中的运动特性和阻力性能,开发了一种基于功能分解的势黏流耦合方法.选取了Blunt Wigley船型为研究对象,三艘Blunt Wigley以0.1L(L为模型船长)的纵向间距串列组成多船系统.采用自主研发的势... 详细信息

为了研究新型多船航行概念“海上列车”在波浪中的运动特性和阻力性能,开发了一种基于功能分解的势黏流耦合方法.选取了Blunt Wigley船型为研究对象,三艘Blunt Wigley以0.1L(L为模型船长)的纵向间距串列组成多船系统.采用自主研发的势黏流耦合求解器HUST-SWENSE与结构化动态重叠网格代码HUST-Overset耦合求解船舶在波浪中的运动.静水中单船和多船系统阻力性能对比发现:串列式“海上列车”中引导船减阻效果明显,而后续单船均有不同程度的增阻,位于最尾部位置的单船阻力增加最大.通过对波浪中单船和多船系统的运动响应、波浪增阻和不同成分波系的对比分析发现:当参数τ>0.25时,引导船的运动特性与波浪增阻特征和单船几乎相同,须根据具体航行海况调整船间纵向距离以达到减阻的目的.

关键词：海上列车功能分解势黏流耦合方法减阻动态重叠网格

燃料预喷注与释热对高马赫数进气道性能影响的数值研究

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推进技术 2024年第7期 38-52页

作者：渠镇铭李海涛罗飞腾陈文娟华中科技大学航空航天学院

为掌握高马赫数条件下燃料预喷注与释热对进气道性能的影响，以来流马赫数Ma_∞=10为设计点进行了典型二元构型进气道设计与基准流场仿真，开展了Ma_∞=7～10进气道氢燃料预喷注、反应流场仿真研究。结果表明：预喷注引起局部压缩激波... 详细信息

为掌握高马赫数条件下燃料预喷注与释热对进气道性能的影响，以来流马赫数Ma_∞=10为设计点进行了典型二元构型进气道设计与基准流场仿真，开展了Ma_∞=7～10进气道氢燃料预喷注、反应流场仿真研究。结果表明：预喷注引起局部压缩激波系变化、改变下游流动特性、从而影响进气道性能，主要会导致总压恢复系数、喉部马赫数减小；同时预喷注动作具有一定的激波系调节、压缩循环调控的作用，且与预喷注位置密切相关，外压缩喷注会诱导外部斜激波向亚额定偏移，导致流量溢流增加、流量系数减小；内压缩喷注可以避免流量溢流，对进气道性能影响相对较小，且双侧组合喷注的预混效率可达0.60以上。反应流场仿真显示，燃烧反应主要发生在近壁面区域，流向上主要释热区在内压缩段，反应释热进一步降低总压恢复系数、减小喉部马赫数，外压缩喷注时会增加流量溢流，而循环静压比、静温比均相对增大，阻力系数基本保持不变，整体上预喷注及释热影响效应具有可控性。

关键词：高马赫数超燃发动机高超声速进气道进气道预喷注释热效应激波调整数值模拟

面向新型电力系统的时序生产模拟应用与求解技术综述

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 170-184页

作者：魏利屾艾小猛方家琨朱邦显文劲宇强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

在建设新型电力系统背景下,时序生产模拟技术依托电网数字化转型赋能,成为了新型电力系统运行评估与规划决策的重要工具。文中总结了国内外对于时序生产模拟相关问题的研究成果,以及时序生产模拟在新型电力系统中的应用与求解技术。首先... 详细信息

在建设新型电力系统背景下,时序生产模拟技术依托电网数字化转型赋能,成为了新型电力系统运行评估与规划决策的重要工具。文中总结了国内外对于时序生产模拟相关问题的研究成果,以及时序生产模拟在新型电力系统中的应用与求解技术。首先,介绍了时序生产模拟的结构及特点,从电力电量平衡测算、“双碳”措施量化分析、未来电网形态与演化路径等方面综述了时序生产模拟的应用场景。然后,根据现有时序生产模拟求解技术特点将其分类介绍,并讨论了不同求解技术的局限性。最后,对新型电力系统时序生产模拟研究进行了展望。

关键词：时序生产模拟新型电力系统数字化转型应用场景求解技术

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就是这么走过来的

生理科学进展 2024年第1期55卷 1-4页

作者：王迪浔华中科技大学同济医学院

王迪浔教授是我国著名的病理生理学专家,1930年出生于南昌,华中科技大学同济医学院病理生理学教授,从事病理生理学教学与科研半个多世纪。主编《人体病理生理学》,曾任中国病理生理学会常务理事,湖北省墍武汉市病理生理学会理事长,卫生... 详细信息

王迪浔教授是我国著名的病理生理学专家,1930年出生于南昌,华中科技大学同济医学院病理生理学教授,从事病理生理学教学与科研半个多世纪。主编《人体病理生理学》,曾任中国病理生理学会常务理事,湖北省墍武汉市病理生理学会理事长,卫生部呼吸系疾病重点实验室首任主任。一生致力于缺氧性肺动脉高压机制的探讨研究和中国病理生理学科的建设。如今已93岁高龄仍坚持执笔撰文,文中他还提出的一些独到的想法,字字珠玑启人深思。高山仰止,他对科研的执着热爱以及谦逊的精神值得后辈们学习和景仰。

关键词：病理生理学华中科技大学呼吸系疾病王迪同济医学院重点实验室字字珠玑探讨研究

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基于模式识别的结构健康监测异常数据诊断

建筑结构学报 2024年第3期45卷 113-122页

作者：高珂翁顺陈志丹朱宏平夏勇华中科技大学土木与水利学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074 香港理工大学土木与环境工程系中国香港999077

实际结构监测中不可避免出现异常数据,干扰结构的安全评估并引起误判。针对实际监测中多类型异常数据检测效率低和检测结果不准确的问题,提出一种基于特征提取和模式识别神经网络(PRNN)的多类型异常数据识别方法。针对不同类型异常数据... 详细信息

实际结构监测中不可避免出现异常数据,干扰结构的安全评估并引起误判。针对实际监测中多类型异常数据检测效率低和检测结果不准确的问题,提出一种基于特征提取和模式识别神经网络(PRNN)的多类型异常数据识别方法。针对不同类型异常数据的特点建立特征指标集合,通过特征提取将冗长原始样本转化为简短特征向量,显著提高了数据处理和异常检测的效率;进一步引入极坐标化AUCs曲线对多种异常的识别效果进行精确描述,提高了特征指标选取和网络参数调节的优化效率。建立武汉长江航运中心(335 m)健康监测系统,采用该超高层建筑的监测数据对所提方法的精度和效率予以验征。结果表明,基于特征提取和PRNN的多类型异常数据识别方法对6种数据异常的识别准确率达到99.7%,且运算时长仅为深度学习方法的数十分之一。

关键词：结构健康监测异常数据检测模式识别神经网络特征提取极坐标化AUCs曲线

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面向软体机械臂抓取的单目深度估计方法

控制工程 2024年第2期31卷 352-358页

作者：张竞豪邓礼楠沈逸华中科技大学人工智能与自动化学院湖北武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

软体机械臂在非结构化环境中执行物体抓取任务时,具有柔顺性和安全性的优势。但由于传统的立体视觉系统难以安装在软体机械臂上,软体机械臂获取目标物体的三维位置仍存在挑战。首先,建立了描述软体机械臂运动状态和目标物体位置的协作... 详细信息

软体机械臂在非结构化环境中执行物体抓取任务时,具有柔顺性和安全性的优势。但由于传统的立体视觉系统难以安装在软体机械臂上,软体机械臂获取目标物体的三维位置仍存在挑战。首先,建立了描述软体机械臂运动状态和目标物体位置的协作坐标系模型。随后,提出了一种改进运动恢复结构的单目深度估计方法:①针对深度估计的实时性要求,提出采用主成分分析-尺度不变特征变换(principal component analysis-scale invariant feature transform,PCA-SIFT)方法对特征描述符降维;②将机械臂末端的移动距离作为约束恢复深度估计的真实尺度。最后,通过实验验证了所提出的协作坐标系和深度估计方法的有效性。实验结果表明,所提深度估计方法在多种光照和遮挡环境中,特征匹配时间缩短了16.02%,平均误差控制在5 mm以内。

关键词：软体机器人单目深度估计机器人抓取