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抗8000kJ能级落石冲击被动柔性防护网设计

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爆炸与冲击 2024年

作者：吴昊吴逸凡马亮亮同济大学土木工程学院

常用抗落石冲击被动柔性防护网防护能级和国内标准检验能级均不高于5000kJ，而山区桥梁等重要交通基础设施面临更高冲击能级落石灾害的威胁，采用数值仿真方法开展8000kJ能级被动柔性防护网的抗落石冲击分析与设计工作。首先基于显式动... 详细信息

常用抗落石冲击被动柔性防护网防护能级和国内标准检验能级均不高于5000kJ，而山区桥梁等重要交通基础设施面临更高冲击能级落石灾害的威胁，采用数值仿真方法开展8000kJ能级被动柔性防护网的抗落石冲击分析与设计工作。首先基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对典型被动柔性防护网单环和三环环链拉伸试验、网片顶破试验以及2000kJ能级落石冲击足尺防护网试验进行数值仿真复现，通过与网环最大破断力、破断位移和破坏特征、落石冲击全过程以及防护网钢丝绳内力时程等试验数据对比，充分验证了所采用数值仿真方法的可靠性。进一步分析了钢柱倾角、跨距、高度以及消能装置规格等参数对落石冲击下防护网动力行为的影响。结果表明：消能装置规格是控制防护网内力与位移的关键参数；钢柱倾角建议取10°；钢柱跨距增加会减小结构的面内刚度，而对横向锚固力影响较小；钢柱高度增加会显著提升柱底支反力；钢柱高度和跨距改变需同时合理调整各钢丝绳的锚固位置。最后，通过调整防护网几何尺寸、消能装置规格和添加横向辅助支撑绳等措施给出了两种8000kJ能级防护网设计方案，均通过EAD 340059-00-0106标准检验。

关键词：被动柔性防护网落石冲击数值仿真参数影响结构设计

基于高阶非厄密物理的磁共振无线电能传输研究进展

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物理学报 2024年

作者：王利凯王宇倩郭志伟江海涛李云辉羊亚平陈鸿同济大学物理科学与工程学院教育部先进微结构材料重点实验室同济大学电子与信息工程学院

近年来，基于宇称-时间（Parity-time， PT）对称的非厄密物理机制在磁谐振式无线电能传输（Wireless power transfer， WPT）领域取得了显著进展．非厄密物理不仅有效地解释了当前WPT领域基于电路理论分析的主要实验结果，而且为进一... 详细信息

近年来，基于宇称-时间（Parity-time， PT）对称的非厄密物理机制在磁谐振式无线电能传输（Wireless power transfer， WPT）领域取得了显著进展．非厄密物理不仅有效地解释了当前WPT领域基于电路理论分析的主要实验结果，而且为进一步提升WPT器件的传输效率、距径比、鲁棒性等方面提供了全新的原理支撑．本文主要综述了基于PT对称、高阶PT对称、高阶Anti-PT对称等条件下的高效稳定磁谐振式WPT的研究进展，揭示了非厄密物理在该领域的独特作用机制及重要应用．最后对非厄密物理在WPT领域的应用前景进行了展望．

关键词：无线电能传输非厄密物理宇称-时间对称近场调控及应用

弱旋预混火焰中热声振荡多模态转换的实验与模拟研究

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推进技术 2024年

作者：陆世康季晨振王萌铭潘登朱彤同济大学机械与能源工程学院

为研究弱旋预混火焰在当量比变化过程中热声不稳定的频率迁移、模态转换特征及内在机理，通过傅里叶变换、相空间重构、OH*时序及平均火焰图像等方法对实验中出现的极限环、拍振、间歇性振荡等典型燃烧不稳定状态进行分析；并结合低阶... 详细信息

为研究弱旋预混火焰在当量比变化过程中热声不稳定的频率迁移、模态转换特征及内在机理，通过傅里叶变换、相空间重构、OH*时序及平均火焰图像等方法对实验中出现的极限环、拍振、间歇性振荡等典型燃烧不稳定状态进行分析；并结合低阶热声网络与n-τ模型，对热声振荡过程中发生的模态转换现象进行模拟，其中延迟时间τ使用了对流延迟时间进行近似，其基于未燃混合物长度计算得到。实验结果表明，在当量比φ = 0.5～0.7内，随着当量比的增加，一阶振荡频率向更高频率迁移；在φ=0.8时，振荡主频从一阶模态转换到二阶模态；φ = 0.9～1.2内，一阶振荡频率降低，变化幅度最高达41.48%；并且当φ = 1.1时，振荡主频从二阶模态转换回一阶模态；在整个当量比区间内，二阶振荡频率变化幅度小于5%。计算结果显示，振荡频率的预测值与实验值整体吻合良好，尤其是当φ= 0.8时，二阶频率的增长率大于一阶频率的增长率，对应实验中发生的一阶模态到二阶模态的转换。同时在部分工况下，预测的振荡频率与实验值也有偏移，其原因是增益的增加导致使得偏离增大，一阶频率的最大误差为26.4%，二阶频率的最大误差小于12%。本研究表明，对流延迟时间与振荡主频的分布存在反比关系，对流延迟时间的缩短会使得一阶频率向高频迁移，过程中振荡模态会由一阶转换到二阶模态。

关键词：燃气轮机燃烧室燃烧不稳定热声振荡热声耦合对流延迟时间低阶热声网络模态转换

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飞机总装混流脉动生产线循环调度建模

控制理论与应用 2024年

作者：陆志强苑江姗同济大学机械与能源工程学院

以飞机总装脉动生产线为背景,采取混流生产的方式,提出基于项目拆分的资源受限项目循环调度问题.为进一步加快生产效率,采用两种机型按照一定配比交替生产的方式,以最小化瓶颈节拍为目标建立了数学模型,并设计双层迭代算法进行求解.上... 详细信息

以飞机总装脉动生产线为背景,采取混流生产的方式,提出基于项目拆分的资源受限项目循环调度问题.为进一步加快生产效率,采用两种机型按照一定配比交替生产的方式,以最小化瓶颈节拍为目标建立了数学模型,并设计双层迭代算法进行求解.上层使用PSS算法在初始拆分方案的基础上将作业在不同工位间进行移动以得到更优的拆分决策;下层使用RTPS调度机制对各个作业子集中的作业进行排序,并计算各个时间阶段的资源利用率以及节拍时间反馈给上层算法.实验结果证实该算法有效降低了作业循环过程中的瓶颈节拍,对不同机型组合的优化程度为8.26%～28.95%.

关键词：混流生产项目拆分飞机总装脉动生产线双层迭代算法

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考虑功能性故障返工的装配过程调度建模优化

湖南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：陆志强张映泽同济大学机械与能源工程学院

针对大型工业产品装配过程中出现因功能性检测导致链状返工造成项目工期延长的问题，建立考虑功能性故障返工的复杂装配过程调度问题模型，并以最小化项目工期期望为目标函数建立整数规划模型；基于支持向量机质量缺陷概率预测模型和贝... 详细信息

针对大型工业产品装配过程中出现因功能性检测导致链状返工造成项目工期延长的问题，建立考虑功能性故障返工的复杂装配过程调度问题模型，并以最小化项目工期期望为目标函数建立整数规划模型；基于支持向量机质量缺陷概率预测模型和贝叶斯网络建立人员分配决策与后验返工概率之间的映射关系；设计双层遗传禁忌搜索算法(HGA-TS)，上层基于作业列表拓扑序列优化作业执行顺序，下层基于随机键编码优化人员配置，再转化为资源流编码局部搜索优化，生成前摄式调度计划。模型实验结果表明，对后验概率高的装配作业优先给予高等级资源可以降低功能性故障返工概率，算法的对比实验证明了HGA-TS求解该问题的有效性。

关键词：项目调度人员配置元启发式算法质量预测

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基于线路模型参数辨识的微电网保护方案

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：徐瑞洁牟龙华薛林燚陈国振同济大学电子与信息工程学院

微电网运行方式多变，故障电流幅值小且受微电源控制策略影响，传统保护方案适用性较差。针对该问题，提出一种不依赖微电源特性，基于模型辨识理论的微电网保护方案。首先，利用全量网络的时域信息，分析微电网在内部、外部故障时的差... 详细信息

微电网运行方式多变，故障电流幅值小且受微电源控制策略影响，传统保护方案适用性较差。针对该问题，提出一种不依赖微电源特性，基于模型辨识理论的微电网保护方案。首先，利用全量网络的时域信息，分析微电网在内部、外部故障时的差动量故障特征；结合微电网的结构特点，对有无T接负荷两种情况下的线路故障模型进行分析，分别讨论其在区内外故障时的模型特性差异，采用最小二乘模型进行参数辨识，据此提出含T接负荷以辨识电阻值、无T接负荷时以辨识电感值为判据的保护方案；最后，在MATLAB/Simulink中搭建基于IEEE9节点配电系统的环形微电网模型，仿真结果验证了保护方案的可行性。

关键词：微电网保护方案模型辨识参数辨识故障特征

基于两阶段代价矩阵和动态注意力的双目立体匹配网络

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同济大学学报(自然科学版) 2024年第10期 1640-1648页

作者：王志成王泽灏同济大学电子与信息工程学院

目前大多数先进的双目立体匹配网络通过构建4D代价矩阵以保留图像的语义信息,增加了网络的计算量开销。为了解决上述问题,提出了两阶段的组合代价矩阵和多尺度动态注意力的EDNet++网络。首先从全局的、粗粒度的视差搜索范围上构建的基... 详细信息

目前大多数先进的双目立体匹配网络通过构建4D代价矩阵以保留图像的语义信息,增加了网络的计算量开销。为了解决上述问题,提出了两阶段的组合代价矩阵和多尺度动态注意力的EDNet++网络。首先从全局的、粗粒度的视差搜索范围上构建的基于相似度的代价矩阵作为引导,在局部的搜索范围上实现细粒度的组合代价矩阵,其次提出基于残差的动态注意力机制,其根据中间结果信息自适应地生成空间上的注意力分布,并且通过迁移实验证明了该方法的有效性,最后在各大公开数据集上的对比实验结果表明,相较于其他方法,EDNet++方法能够达到算法精度和实时性的良好平衡。

关键词：双目立体匹配神经网络注意力机制

可靠度约束下建筑楼盖人致振动控制方案的拓扑优化方法研究

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工程力学 2024年

作者：张卓然王浩祺陈隽同济大学土木工程学院

安装调谐质量阻尼器是减轻大跨建筑楼盖人致振动的有效方法。然而，阻尼器的参数、位置等通常基于经验确定，难以保证其结果为最优减振控制方案，且忽略了人致荷载的随机性。在此背景下，考虑人致荷载的随机性，采用拓扑优化方法提出一... 详细信息

安装调谐质量阻尼器是减轻大跨建筑楼盖人致振动的有效方法。然而，阻尼器的参数、位置等通常基于经验确定，难以保证其结果为最优减振控制方案，且忽略了人致荷载的随机性。在此背景下，考虑人致荷载的随机性，采用拓扑优化方法提出一种可靠度约束下的调谐质量阻尼器减振控制方法。分析表明，将该方法用于某大跨结构的人致振动减振方案优化设计中，可获得良好的效果。

关键词：振动舒适度人致荷载振动控制拓扑优化动力可靠度调谐质量阻尼器

基于离散单元法模拟颗粒流的图神经网络计算加速方法

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力学学报 2024年

作者：郅朋吴宇清同济大学土木工程学院

本研究旨在探索一种基于图神经网络（GNN）加速离散元法（DEM）计算的新模型，以提高颗粒流模拟的计算效率和精度。传统DEM方法尽管精确，但计算耗时长。GNN具有模拟DEM的天然优势，在GNN中颗粒表示为节点，颗粒的相互作用表示为边。提... 详细信息

本研究旨在探索一种基于图神经网络（GNN）加速离散元法（DEM）计算的新模型，以提高颗粒流模拟的计算效率和精度。传统DEM方法尽管精确，但计算耗时长。GNN具有模拟DEM的天然优势，在GNN中颗粒表示为节点，颗粒的相互作用表示为边。提出的加速模型包含了两个GNN，分别是颗粒-颗粒图神经网络（P-P GNN）和颗粒-边界图神经网络（P-W GNN），能够分别学习颗粒-颗粒和颗粒-边界接触信息。通过水平滚筒、倾斜滚筒和漏斗堆积三种颗粒流场景的模拟，验证了该模型的有效性和优越性。结果表明，利用GNN模型能够有效地捕捉颗粒流中的复杂接触关系，极大地提高了计算速度，相较于传统DEM实现了约30倍的加速。其次，模型在不同颗粒流场景下单步预测均表现出高精度，并且在宏观特征预测上表现优异，能够准确预测颗粒流的休止角、温度以及重心变化等。另外，本文还研究了超参数对预测结果的影响，如临界距离和GNN的层数，合适的临界距离可以限制颗粒穿过边界，GNN的层数在3-10层对预测结果没有显著影响，这为进一步优化GNN模型应用于颗粒流模拟提供研究基础。

关键词：离散元图神经网络颗粒流机器学习