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基于专业特色的"科创第一课"研究与实践——以哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院为例

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创新创业理论研究与实践 2021年第19期4卷 40-42页

作者：高明哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

该文以大一新生为对象,结合学院专业特色,对学生进行第一次科创普及教育工作,从重点赛事介绍、专业的历史现状与发展、典型与榜样引领等多方面入手,引导新生逐步了解科创、理解基于自己所学专业的科创,加强对新生的价值导向,从而实现学... 详细信息

该文以大一新生为对象,结合学院专业特色,对学生进行第一次科创普及教育工作,从重点赛事介绍、专业的历史现状与发展、典型与榜样引领等多方面入手,引导新生逐步了解科创、理解基于自己所学专业的科创,加强对新生的价值导向,从而实现学生从一入学就接受具有专业特色的"科创第一课",为在大学阶段科技创新方面的发展以及专业的学习做好准备,为优良的学风打好前站.以具有专业特色的新生科创普及教育内容和方法的建设为中心,形成一套具有专业特色的新生"科创第一课",对专业日常学习形成有效补充.

关键词：科技创新科创普及 "科创第一课"

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基于天牛须遗传杂交算法的张拉整体结构吸能优化研究

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：冯晓东沈军郑亦汶赵文雁刘贺平绍兴文理学院土木工程学院浙江大学建筑工程学院哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院

为探究影响多自应力模态张拉整体结构吸能性能的因素，制定此类结构合理的吸能优化策略，采用天牛须遗传杂交算法分阶段对其开展优化研究。第一阶段中根据张拉整体结构的找形分析理论并匹配构件的单边属性，找寻可使结构成形的初始自应... 详细信息

为探究影响多自应力模态张拉整体结构吸能性能的因素，制定此类结构合理的吸能优化策略，采用天牛须遗传杂交算法分阶段对其开展优化研究。第一阶段中根据张拉整体结构的找形分析理论并匹配构件的单边属性，找寻可使结构成形的初始自应力。第二阶段中以竖向荷载下结构可吸收的最大能量为目标函数，结合拉索松弛及塑性破坏、压杆屈曲和构件碰撞等约束条件，建立约束优化模型。结果表明，对于独立的空间18杆36索张拉整体结构与拼接的复杂张拉整体结构，当联合优化体系的预应力水平和分布时，吸能效果可分别提升约156.88%和50.75%，验证了算法的有效性。

关键词：张拉整体结构找形分析预应力分布预应力优化天牛须搜索算法共旋坐标法应变能吸能性能

绳索驱动航天员下肢训练机器人柔顺性控制策略

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：王砚麟安宗文黄华王克义李竞航王燕卓兰州理工大学机电工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院

为满足不同航天员的不同训练任务对人机交互柔顺性的个性化需求，本文设计了模块化绳索驱动航天员下肢训练机器人，建立了机器人的系统运动学和动力学模型，并设计了一种具有系统安全评价与监督的模糊滑模变导纳柔顺协调控制策略以实现... 详细信息

为满足不同航天员的不同训练任务对人机交互柔顺性的个性化需求，本文设计了模块化绳索驱动航天员下肢训练机器人，建立了机器人的系统运动学和动力学模型，并设计了一种具有系统安全评价与监督的模糊滑模变导纳柔顺协调控制策略以实现辅助训练对象开展运动训练。利用UG/ADAMS/MATLAB软件建立了机器人系统的联合虚拟仿真实验平台，对控制策略进行了验证，仿真实验结果表明设计的控制策略可以满足不同训练任务的柔顺性和训练强度的个性化需求。将其控制策略应用到绳索驱动航天员下肢训练机器人系统中，可以实现由被动训练模式向具有不同训练强度的主动训练模式自动切换，保证训练过程中的安全性和舒适性。

关键词：机器人绳索驱动航天员训练人机共融柔顺性控制滑模控制导纳控制控制策略

结构动力学自启动单解隐式积分器的分析与优化

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振动工程学报 2025年

作者：李金泽刘耀坤崔乃刚于开平哈尔滨工业大学航天学院

时间积分算法是分析大型航天结构动态响应的一种常用且高效的数值求解技术。在众多算法中，具有竞争性的隐式时间积分法通常需满足一系列严苛要求，包括自启动性、单解性、无条件稳定性、二阶精度、数值高频耗散的可控性以及零阶超调。... 详细信息

时间积分算法是分析大型航天结构动态响应的一种常用且高效的数值求解技术。在众多算法中，具有竞争性的隐式时间积分法通常需满足一系列严苛要求，包括自启动性、单解性、无条件稳定性、二阶精度、数值高频耗散的可控性以及零阶超调。为了深入探讨自启动单解隐式积分法的局限性，本文构建了一个具有普遍适用性的自启动单解时间积分算法框架，并详细分析了实现一致精度阶数、超调阶数和可控数值高频耗散所需的代数条件。基于这一框架，证明了在没有额外技术的加持下，自启动单解隐式积分法无法同时满足位移和速度的二阶精度、零阶位移和至多一阶速度超调，以及可控的数值高频耗散。鉴于这一限制，本文进一步设计、分析和优化了三类具有不同超调阶数的隐式积分算法。提出的算法均具备自启动性、单解性、无条件稳定性、二阶精度和可控数值高频耗散（全历程变化），而不同之处在于加速度的精度阶数与超调的阶数。通过优化振幅与相位误差，提出的三类算法在性能上均优于已发表的自启动单解隐式积分法。性能比较和数值算例验证了理论分析，并充分展示了提出的三类算法在精度方面的显著优势。

关键词：自启动隐式算法单解时间积分方法振幅和相位误差最优化设计

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细粒含量对石墨尾矿液化特性的影响

地震工程学报 2025年第1期47卷 133-142页

作者：赵浩男孙静周婷陈浩王润泽黑龙江大学建筑工程学院黑龙江哈尔滨150080

尾矿坝是一种高势能危险源,在地震作用下易发生液化致使坝体失稳溃坝,影响尾矿坝的使用安全。采用动三轴试验方法,以黑龙江省鸡西市石墨尾矿为对象,研究三种循环应力比(CSR)下细粒含量(F c)对石墨尾矿液化特性的影响规律;应用Ishibashi... 详细信息

尾矿坝是一种高势能危险源,在地震作用下易发生液化致使坝体失稳溃坝,影响尾矿坝的使用安全。采用动三轴试验方法,以黑龙江省鸡西市石墨尾矿为对象,研究三种循环应力比(CSR)下细粒含量(F c)对石墨尾矿液化特性的影响规律;应用Ishibashi孔压模型对孔压增长过程进行模拟;同时研究固结比、围压以及饱和度对石墨尾矿液化特性的影响规律。研究结果表明,随细粒含量的增加,石墨尾矿的抵抗变形能力提高,孔压增长速率减慢,抗液化能力增强;随着CSR的增大,石墨尾矿的抵抗变形能力降低,孔压增长速率加快,抗液化能力减弱;Ishibashi孔压模型可以很好地模拟石墨尾矿液化过程中孔压的发展,对于不同细粒含量下的石墨尾矿非常适用。结果还表明,随着固结比及围压的增加,石墨尾矿的液化将逐渐被抑制,使其抗液化能力增强;随着饱和度的增加,可促进石墨尾矿的液化,使其抗液化能力减弱;CSR越小,各种因素对液化特性的影响效果越明显。研究结果可为石墨尾矿坝的液化研究提供科学合理的理论依据。

关键词：动三轴试验石墨尾矿细粒含量液化特性孔压模型

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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

基于特征迁移的小样本增材制造疲劳寿命预测方法

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机械工程学报 2025年

作者：范志明甘磊淦志强王谙斌苏永辉吴昊同济大学航空航天与力学学院哈尔滨工业大学(深圳)理学院

数据驱动模型因其强大的高维非线性建模能力而被广泛用于预测增材制造材料的疲劳寿命。然而，受限于增材疲劳中广泛存在的小样本工况，该类模型在实际应用中往往无法获得足量的训练数据，适用范围因此仍十分有限。针对这一问题，通过引... 详细信息

数据驱动模型因其强大的高维非线性建模能力而被广泛用于预测增材制造材料的疲劳寿命。然而，受限于增材疲劳中广泛存在的小样本工况，该类模型在实际应用中往往无法获得足量的训练数据，适用范围因此仍十分有限。针对这一问题，通过引入迁移学习，在迁移成分分析框架下开展源域数据融合及基于聚类指标的超参数优化，提出了一种小样本增材制造疲劳寿命预测模型。该模型可协同利用不同工况下的实验数据对疲劳寿命进行建模，因此能够有效弥补单一工况下数据不足和多工况下数据分布不一致等问题。基于激光粉末床熔融成形316L不锈钢实验数据，开展了模型验证。结果显示：相较于未配置迁移学习和聚类指标以及未进行源域数据融合的几类退化模型，所提模型兼具更优的预测性能和更低的数据需求，对于处理增材疲劳寿命显示出良好的应用潜力。

关键词：增材制造疲劳寿命预测数据驱动迁移学习聚类

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基于随机骨料模型的不规则颗粒投放算法研究

应用力学学报 2025年

作者：董朋昆高政国孙卉竹北京航空航天大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司

不规则颗粒体系数值模拟是研究颗粒材料力学行为的重要方法，实现不规则颗粒的三维数字化模型建立与高效投放技术对研究颗粒体系的力学行为具有重要意义。为实现各种不规则颗粒模型的生成与投放，本文基于C#平台设计开发了不规则颗粒投... 详细信息

不规则颗粒体系数值模拟是研究颗粒材料力学行为的重要方法，实现不规则颗粒的三维数字化模型建立与高效投放技术对研究颗粒体系的力学行为具有重要意义。为实现各种不规则颗粒模型的生成与投放，本文基于C#平台设计开发了不规则颗粒投放软件。首先基于三维凸型不规则颗粒的空间多面体几何属性信息，设计了面向对象方法表征的颗粒信息数据结构；应用三维随机骨料投放生成算法，开发了不规则颗粒自动生成与投放功能的程序软件；基于C#平台实现了控制参数输入与不规则颗粒生成的用户界面交互，并借助OpenGL的图形功能实现了三维模型的可视化操作。在软件中设计了3D打印输出模块，可通过3D打印机实现所投放数字化颗粒的快速打印生成，为不规则颗粒试验研究提供试验样本。在软件中建立了不规则颗粒有限元模型文件输出格式，可为不规则颗粒材料的离散元及有限元数值模拟提供前处理模型。最后使用不规则颗粒进行了颗粒堆积试验研究，并进行了颗粒数字模型的显式有限元模拟，结果表明本文软件程序实现的不规则颗粒数字模型与可视化技术，可满足不规则颗粒问题研究的物理实验与数值模拟需求。

关键词：不规则颗粒三维随机骨料投放算法面向对象技术 3D打印颗粒堆积

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面向巨星座态势感知的多约束任务规划

系统工程与电子技术 2025年

作者：蒋怡毛雨荷岳程斐吴云华南京航空航天大学航天学院哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院

巨星座给我国空间安全带来隐患，因此对巨星座卫星的状态进行态势感知尤为重要。本文采用小规模Walker-δ型感知星座，通过与巨星座卫星近距离掠飞实现侦察。在考虑姿态机动时间、载荷充放电等多约束下，提出一种基于滚动规划框架的分... 详细信息

巨星座给我国空间安全带来隐患，因此对巨星座卫星的状态进行态势感知尤为重要。本文采用小规模Walker-δ型感知星座，通过与巨星座卫星近距离掠飞实现侦察。在考虑姿态机动时间、载荷充放电等多约束下，提出一种基于滚动规划框架的分层式动态任务规划方法，初规划层基于并行规划原则和二进制鲸鱼优化算法（binary whale optimization algorithm， BWOA）对多星感知多目标问题进行规划；重归划层对初规划中无法被规划的任务采用贪婪动态调整策略。同时通过多滚动周期规划提高算法寻优质量。仿真结果表明，规划后感知星座能在12 h内完成对本文研究的巨星座卫星的全面侦察，验证了本文方法的有效性。

关键词：巨星座态势感知分层任务规划二进制鲸鱼优化算法