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根部加强的镁合金搅拌摩擦焊分析

焊接学报 2024年第1期45卷 23-30,I0004,I0005页

作者：任大鑫丛凌翔韩荣豪宋刚刘黎明大连理工大学大连116024

常规搅拌摩擦焊中,不同厚度的材料所适配的最佳搅拌针长度也不相同,搅拌针过长或过短都会对焊接效果产生不利影响.为了解决这一局限性,提出了一种在焊缝背面添加适当厚度同种材料垫板的新型焊接工艺,在该工艺中,搅拌针长度大于被焊板材... 详细信息

常规搅拌摩擦焊中,不同厚度的材料所适配的最佳搅拌针长度也不相同,搅拌针过长或过短都会对焊接效果产生不利影响.为了解决这一局限性,提出了一种在焊缝背面添加适当厚度同种材料垫板的新型焊接工艺,在该工艺中,搅拌针长度大于被焊板材厚度,将垫板与母材焊接在一起,一方面,降低了对搅拌针长度的要求;另一方面,可消除焊缝减薄产生的不利影响.结果表明,采用该方法分析1.5 mm厚AZ31B镁合金的对接焊,接头抗拉强度最大可达母材的91.19%,此外,分析了焊缝横截面微观组织和显微硬度分布,通过所建立的卷积神经网络模型,对接头抗拉强度随参数变化的分布情况进行了预测,获取了最佳工艺参数.

关键词：搅拌摩擦焊 AZ31B镁合金垫板神经网络

Z2CND18.12N奥氏体不锈钢低周疲劳损伤的EBSD分析

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材料工程 2024年第6期52卷 177-183页

作者：车枫孟亦圆林莉罗忠兵大连理工大学无损检测研究所辽宁大连116024

针对核电管道用Z2CND18.12N奥氏体不锈钢的低周疲劳损伤,研究电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)采集与后处理参数对局域取向差(local misorientation,ML)的影响,基于优选参数探讨特征取向晶粒的损伤规律。结果表... 详细信息

针对核电管道用Z2CND18.12N奥氏体不锈钢的低周疲劳损伤,研究电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)采集与后处理参数对局域取向差(local misorientation,ML)的影响,基于优选参数探讨特征取向晶粒的损伤规律。结果表明:测试步长、取向差平均范围(filter)及像素合并参数(binning)均影响ML测试结果,综合考虑晶粒尺寸、测试精度和效率等因素,优选确定binning 2×2,filter 11×11,测试步长为2μm或5μm。选取损伤程度不同的两个区域,〈111〉取向晶粒ΔM_(L)的峰值和平均值变化均高于〈101〉和〈001〉取向,〈101〉取向ΔM_(L)数值最小;同时,ML在小晶粒特别是晶界及交汇处数值较大。结合晶粒尺寸、晶界对变形分布的不均匀性进行了讨论。结果证实ML可以有效评价Z2CND18.12N钢的变形损伤,为发展基于多物理参量的材料以及结构损伤评价技术提供了参考和借鉴。

关键词：奥氏体不锈钢疲劳电子背散射衍射晶体取向局域取向差

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高维数据最优划分聚类的k-Fermat算法研究

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 752-772页

作者：李彤翟永南华英凡大连理工大学经济管理学院大连116024 大连理工大学商学院盘锦124221

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA... 详细信息

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA)求解高维数据的Fermat点并指导聚类过程的算法体系,最后对算法复杂性进行了严格证明.为验证算法性能,采用国际公布的经典数据集,将k-Fermat算法与近年来国际重要期刊和顶级会议发表的几十种主流聚类算法进行比较,验证了本文算法的精确性和稳定性.本文改进了目前划分聚类算法中没有最优聚类中心点的理论不足,为非监督学习探索了一个新方法.

关键词：划分聚类最优聚类中心广义Fermat点模拟植物生长算法(PGSA) k-Fermat算法

基于多对象离散拓扑优化方法的车身结构平台化设计

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汽车工程 2024年第6期46卷 1075-1084页

作者：华钧伟侯文彬大连理工大学汽车工程学院大连116024 大连理工大学宁波研究院宁波315016

产品族的平台化设计可以提高零部件的通用率,降低生产成本。但是目前关于平台化的研究主要集中在参数化设计层面,缺少直接对产品拓扑结构进行平台化设计的方法。为此,本文面向车身结构的平台化设计需求提出了一种适用于多对象拓扑结构... 详细信息

产品族的平台化设计可以提高零部件的通用率,降低生产成本。但是目前关于平台化的研究主要集中在参数化设计层面,缺少直接对产品拓扑结构进行平台化设计的方法。为此,本文面向车身结构的平台化设计需求提出了一种适用于多对象拓扑结构的并行设计方法。首先将改进图分解算法与多目标遗传算法结合得到单个车型拓扑结构划分的最优设计方案;其次基于车身拓扑结构模块化设计流程提出了一种面向多对象优化的多种群多染色体遗传算法(multi-population and multi-chromosome genetic algorithm,MPMcgA),该算法能够保证各对象的设计目标损失在允许范围内的同时,提升平台模块的共享潜力。最后通过对3款概念车身的底板结构进行平台化设计,验证了多对象离散拓扑优化方法的有效性。

关键词：车身设计平台化设计离散拓扑优化遗传算法

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基于数据驱动的车身结构智能设计与分析

汽车工程 2024年第7期46卷 1273-1281,1272页

作者：曹榕华钧伟李永成郭方俐侯文彬大连理工大学汽车工程学院大连116024 大连理工大学宁波研究院宁波315016

概念设计作为汽车设计流程的重要阶段,需要快速地进行方案设计和方案评估。目前一般采用参数化设计和CAE相结合的方法,实现基于分析的车身结构概念设计。随着机器学习和深度学习算法的发展和成熟,智能设计方法将成为车身结构设计主要创... 详细信息

概念设计作为汽车设计流程的重要阶段,需要快速地进行方案设计和方案评估。目前一般采用参数化设计和CAE相结合的方法,实现基于分析的车身结构概念设计。随着机器学习和深度学习算法的发展和成熟,智能设计方法将成为车身结构设计主要创新技术。本文使用数据驱动和优化设计相结合的方法,自主研发了车身结构智能设计软件工具(S-iVCD)。首先,基于残差网络和热力图回归算法提取车身结构特征点,实现车身结构概念模型的自动化建模。其次,基于高斯过程采样收集车身结构数据集,采用全连接神经网络模型构建了车身结构网络模型,通过将车身各部件参数输入训练好的网络模型,实时得到车身整体性能的结果。最后,将数据驱动计算与移动渐近线算法结合,快速实现考虑质量、弯曲刚度和扭转刚度的车身结构多目标优化设计。通过与有限元实例对比,计算结果的误差在允许范围内,优化计算时间大为缩短,轻量化率达到了7.4%。由此表明基于数据驱动的车身结构优化设计方法对于汽车概念设计阶段提高效率是有效的。

关键词：车身结构设计轻量化数据驱动分析全连接神经网络

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基于第一性原理高价元素Mo稳定层状富锂锰基材料的氧框架机制

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 110-119页

作者：张硕赵刘洋黄昊吴爱民李爱魁大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 大连理工大学电气工程学院大连116024

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算探究了高价元素Mo取代Mn稳定层状富锂锰基材料氧离子框架机制.Mo掺杂将体积变化率从‒2.95%降至‒0.53%,改善了锂化前后的晶格畸变.空位形成能及巴德电荷分析结果表明,7种氧空位形成能均明显提升,且... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算探究了高价元素Mo取代Mn稳定层状富锂锰基材料氧离子框架机制.Mo掺杂将体积变化率从‒2.95%降至‒0.53%,改善了锂化前后的晶格畸变.空位形成能及巴德电荷分析结果表明,7种氧空位形成能均明显提升,且第一配位氧平均巴德电荷从1.13 e升至1.18 e,抑制了不稳定氧析出;锂化前后氧原子巴德电荷改变量从0.51 e降至0.11 e,表明循环前后的体系均具有良好的氧框架稳定性.通过差分电荷密度计算,发现Mo能够在Li去除后提供电荷补偿,而且Mo掺杂后锂离子迁移速率得到了提升,最低势垒从0.55 eV降至0.42 eV.为高价元素掺杂锂离子电池正极材料奠定了坚实的理论依据.

关键词：锂离子电池富锂正极材料电子性质晶格氧密度泛函理论

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面向飞机机翼数字孪生的在线加速度积分方法

机械工程学报 2024年第2期60卷 342-355页

作者：杨亮亮来孝楠何西旺李鹏郭正刚宋学官大连理工大学机械工程学院大连116024

传感器在线数据的准确快速处理是确保数字孪生可靠性和时效性的主要手段之一,特别对于描述运动状态的数字孪生,其重要性不言而喻。本研究面向飞机机翼数字孪生体构建的准确性和时效性,提出基于在线加速度积分的位移快速获取方法。首先,... 详细信息

传感器在线数据的准确快速处理是确保数字孪生可靠性和时效性的主要手段之一,特别对于描述运动状态的数字孪生,其重要性不言而喻。本研究面向飞机机翼数字孪生体构建的准确性和时效性,提出基于在线加速度积分的位移快速获取方法。首先,利用Netwon-Cotes插值对加速度信号进行动态积分,得到对应的速度,并采用指数加权移动平均(Exponentially weighted moving average,EWMA)对积分的速度进行“点到点”的实时去噪,确保计算的准确性和时效性。其次,对去噪后的速度进行快速积分获取对应的位移。同时,为了进一步减少位移中噪声的影响,构建动态滑动窗,采用高通滤波(High-pass filter,HPF)对积分后的位移进行快速去噪,实时获取最终位移。然后,通过构建不同含噪量和不同类型的加速度测试函数验证提出方法对噪声和积分信号复杂度的鲁棒性。最后,采用提出的方法构建飞机机翼数字孪生,通过对物理空间实测加速度进行实时积分与动态去噪获取对应的位移,并利用该位移在线驱动机翼数字孪生体动作,实现孪生机翼对实体机翼运动姿态的同步镜像。同时,本研究为在线信号的快速处理提供借鉴和参考。

关键词：在线积分数字孪生加速度位移飞机机翼

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高性能制造:设计与制造的协同机制

机械工程学报 2024年第1期60卷 2-12页

作者：宋学官李昆鹏胡正国郭东明大连理工大学机械工程学院大连116024

高性能制造,是由以几何精度为主的制造上升到以产品性能的精准保证为目标的制造,其作为推动我国装备制造业升级的引擎,以及引领传统制造理念提升的旗帜,对国家装备产业的发展具有十分重要的意义。高性能制造理论指出,传统的装备制造流... 详细信息

高性能制造,是由以几何精度为主的制造上升到以产品性能的精准保证为目标的制造,其作为推动我国装备制造业升级的引擎,以及引领传统制造理念提升的旗帜,对国家装备产业的发展具有十分重要的意义。高性能制造理论指出,传统的装备制造流程形成了设计、制造、服役等严格的上下游关系,一定程度上了推动了多任务协作能力,提高了装备制造的效率。然而,不容忽视的事实是,这种设计、制造的单向串行模式人为割裂了设计环节与制造环节的耦合作用,在提高制造效率的同时,亦不可避免地制约了高端装备性能的进一步提升。作为高性能制造理论的重要组成部分,针对上述设计、制造之间的耦合作用,展开了进一步的讨论。首次采用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件,从数学角度定量定式的揭示了传统设计制造“不协同”的根源所在,并针对这些不足,给出串行、并行和循环模式的高性能制造解决方案和求解方法。为打破我国高端装备/零部件的高性能制造瓶颈,进一步推动我国高端装备高性能制造的发展提供了理论与技术参考。

关键词：高端装备/零部件高性能制造设计与制造协同并行模式循环模式

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水下多针电极微秒脉冲流光放电特性

物理学报 2024年第7期73卷 271-280页

作者：杨双越温小琼杨元天李霄大连理工大学物理学院大连116024

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极... 详细信息

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极数目以及电极阵列边缘和内侧针电极放电形态的差异;采用COMSOL软件模拟计算了多针电极结构的电场分布,讨论了电场分布对多针电极放电的影响,研究了多针电极结构的放电能量效率.结果发现:在单个脉冲放电过程中,21根针电极不是同时发生放电的,最大放电针电极数目随电压和针针间距的增大而增加.在同一个脉冲放电过程中,位于电极阵列边缘的针电极相比于位于阵列内侧的针电极产生的流光丝较长且偏离针电极轴线的偏角相对较大,这主要是针电极之间电场相互叠加干扰引起的.针针间距越小,针电极之间电场的相互叠加干扰越大,阵列边缘与内侧电极放电形态的差异越大,放电能量效率越低.

关键词：水下流光放电多针电极结构电场分布