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高能束表面改性技术在航空领域的应用

航空制造技术 2024年第4期67卷 32-43页

作者：陈军李伟郝胜智大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 大连理工大学(鞍山)研究院鞍山114051

高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化... 详细信息

高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化金属材料表面;激光熔覆通过选择不同粉末实现表面修复和表面性能提升,重点在于控制裂纹缺陷;激光冲击强化可有效解决航空发动机部件高周疲劳断裂问题;强流脉冲电子束和强流脉冲离子束一方面需要提高设备的性能和运行稳定性,另一方面要针对航空部件应用开展深入研究;而离子束辅助沉积则可以通过制备固体润滑涂层实现对微动磨损的有效防护。最后,提出对高能束表面改性机理深入研究、发展专业化智能化装备和实现多种束源复合与集成的发展方向。

关键词：表面改性激光相变硬化激光熔覆激光冲击强化强流脉冲电子束强流脉冲离子束离子束辅助沉积

基于一种智能算法的水工隧洞围岩稳定可靠度分析

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人民长江 2024年

作者：李梦瑶王刚马震岳康飞大连理工大学建设工程学院

水工隧洞围岩稳定的最直观表现为围岩的变形或应变在允许范围内。收敛约束法多用于隧洞设计的初步阶段，但该方法中关于围岩变形的方程为隐式非线性函数，这使得传统的可靠度计算方法求解困难。鉴于此，本文基于可靠指标的几何涵义，将... 详细信息

水工隧洞围岩稳定的最直观表现为围岩的变形或应变在允许范围内。收敛约束法多用于隧洞设计的初步阶段，但该方法中关于围岩变形的方程为隐式非线性函数，这使得传统的可靠度计算方法求解困难。鉴于此，本文基于可靠指标的几何涵义，将水工隧洞围岩稳定可靠度计算问题转化为约束优化问题，并运用高斯过程回归拟合真实功能函数，再运用成吉思汗鲨鱼优化器进行优化求解，提出了基于高斯过程回归-成吉思汗鲨鱼优化器的水工隧洞围岩稳定可靠度计算方法。算例分析表明，本文方法适用性强，计算效率和准确率高。实例分析表明，拱顶围岩产生中等及以上程度挤压变形的概率为83.81%，产生流变变形的概率为14.46%。与确定性分析相比，可靠度分析可为确定性分析的结果赋予一定的概率意义；且就流变变形角度而言，可靠度分析结果比确定性分析结果更为保守。

关键词：水工隧洞围岩稳定可靠度收敛约束法高斯过程回归成吉思汗鲨鱼优化器

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侧体尺度对小水线面三体船纵向运动影响研究

船舶工程 2024年第S1期 479-487页

作者：张明霞李海月大连理工大学船舶工程学院

小水线面三体船主、侧体尺度相差较大，因此，理论上侧体尺度具有无数种方案。目前，多数学者侧重于对侧体位置的研究，而对小水线面三体船侧体尺度对其水动力性能影响的研究还不够广泛。采用基于势流理论的AQWA软件进行数值模拟计算。... 详细信息

小水线面三体船主、侧体尺度相差较大，因此，理论上侧体尺度具有无数种方案。目前，多数学者侧重于对侧体位置的研究，而对小水线面三体船侧体尺度对其水动力性能影响的研究还不够广泛。采用基于势流理论的AQWA软件进行数值模拟计算。首先，为确保计算过程中参数设置的准确性，对AQWA软件计算船舶耐波性的可靠性进行验证；然后，研究系列傅汝德数Fr下侧体尺度变化对小水线面三体船的耐波性响应。结果显示，在波长船长比变化时，垂荡纵摇RAO随侧体尺度改变产生了非单调的变化。不同航速下，垂荡和纵摇性能最优的侧体尺度不一致。综合所有航速考虑，Lc/L为0.3和0.35的侧体方案耐波性能较好。研究结果可为小水线面三体船的设计提供借鉴。

关键词：小水线面三体船侧体尺度耐波性运动响应幅值 AQWA软件

考虑碎冰阻力和静水阻力的高效船型多目标优化方法

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中国舰船研究 2024年

作者：王世超刘刚大连理工大学船舶工程学院

[目的]针对碎冰环境对船舶性能的影响，以及基于经验公式的传统优化方法在碎冰阻力优化方面的局限性，基于CFD&DEM方法提出一种精确优化碎冰阻力和静水阻力的船型优化方法。[方法]首先，基于CFD和CFD&DEM方法计算静水阻力和碎冰阻力，... 详细信息

[目的]针对碎冰环境对船舶性能的影响，以及基于经验公式的传统优化方法在碎冰阻力优化方面的局限性，基于CFD&DEM方法提出一种精确优化碎冰阻力和静水阻力的船型优化方法。[方法]首先，基于CFD和CFD&DEM方法计算静水阻力和碎冰阻力，提出一种创新的HMIGA算法，用以模拟真实环境下的碎冰场；然后，结合XGBoost模型建立高效代理模型，并执行NSGA-III算法进行优化求解；最后，以KCS标准模型为例进行验证。[结果]结果显示，优化后船型的冰阻力降低了10.58%，静水阻力降低了2.32%；优化船型所承受的峰值载荷更少，同时通过产生波浪推开浮冰，还可进一步降低冰阻力。[结论]所提方法综合考虑了流场和碎冰场的随机性对优化结果的影响，能更精确、有效地改善船舶的碎冰阻力与静水阻力。HMIGA算法和XGBoost模型的引入可提升方法的实际应用效果，从而为未来碎冰环境下船舶的优化设计提供指导。

关键词：船型优化设计多目标优化 CFD&DEM 集成学习

POEM法制备微米级Cu球形粒子的传热与凝固行为模拟研究

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 124-135页

作者：王旭东李鹏宇汤思璠岳怡心姚曼董伟大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024 大连理工大学辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室辽宁大连116024

脉冲微孔喷射法(POEM)制备微米级球形粒子是典型的无容器传热和凝固过程,制备出的球形粒子具有粒径均一、圆整度高、热履历一致等特点,对流和辐射主导的传热机制对其制备工艺、凝固过程和组织控制至关重要。针对脉冲微孔喷射法微米级球... 详细信息

脉冲微孔喷射法(POEM)制备微米级球形粒子是典型的无容器传热和凝固过程,制备出的球形粒子具有粒径均一、圆整度高、热履历一致等特点,对流和辐射主导的传热机制对其制备工艺、凝固过程和组织控制至关重要。针对脉冲微孔喷射法微米级球形金属粒子的制备过程、冷却传热与凝固特征,本研究建立了三维球坐标系下的粒子传热与凝固数值计算模型,考虑纯Cu粒子在无约束凝固过程中的对流和辐射换热特点,采用温度回升法处理纯金属的凝固潜热,计算了金属粒子在凝固过程不同阶段的温度变化与分布特点,考察了粒子凝固进程中的温度梯度、冷却速率、液固界面推进与凝固速度;模拟分析粒子的对流、辐射换热特征及贡献强度,探讨了不同制备工艺对粒子对流换热的影响,为POEM法微米级球形粒子制备工艺的优化和凝固过程调控提供参考。

关键词：球形金属粒子脉冲微孔喷射法传热与凝固对流和辐射换热数值模拟

基于EPA-star算法的船舶管路协同布局优化研究

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中国舰船研究 2024年

作者：杨智尧张洪硕林焰大连理工大学船舶工程学院

[目的]旨在克服现有管路布局设计方法的效率、工程实用性问题，探索一种高效的EPA-star(escape pruning A-star)算法来进行管路布局优化。[方法]对布局空间进行基于逃逸图法的离散化，将所得连接点存储为邻接表，引入预估穿越代价和惩... 详细信息

[目的]旨在克服现有管路布局设计方法的效率、工程实用性问题，探索一种高效的EPA-star(escape pruning A-star)算法来进行管路布局优化。[方法]对布局空间进行基于逃逸图法的离散化，将所得连接点存储为邻接表，引入预估穿越代价和惩罚函数减少路径中的折弯和折返现象，对路径进行剪枝处理提升大跨度情形下的路径质量；提出一种考虑禁选区域的分支管路分支点选取方法，进而提高路径设计质量和效率；通过改进管路层面的布局效率，以实现更为高效的协同布局算法。[结果]通过实船机舱燃油管路和核动力船舶机舱管路的仿真算例分别验证了EPA-star算法在常规船舶管路布局上的可行性与有效性和在特种船舶复杂布局环境下的工程实用性，所布置管路长度分别缩短0.52%和35.41%，折弯数降低32.3%和6.5%，并留有更大的维修空间，协同布管效果较原工程案例更为紧凑，布管质量有显著提升。[结论]研究成果可为常见船舶和特种船舶管路布局方案设计提供有益指导。

关键词： A-star算法管路布局剪枝处理编码技术自动布局

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融合特征优化的跨数据集高光谱图像分类

中国图象图形学报 2024年第8期29卷 2175-2187页

作者：马晓瑞哈林谌敦斌梅亮王洪玉大连理工大学信息与通信工程学院大连116024 大连理工大学光电工程与仪器科学学院大连116024

目的高光谱图像分类可实现对地物目标的逐像素识别,是对地观测中的关键技术。由于采集环境变迁与成像设备差异等因素的影响,不同高光谱图像特征分布偏移,影响现有模型的跨数据集分类精度。针对此,提出了一种融合特征优化的无监督跨数据... 详细信息

目的高光谱图像分类可实现对地物目标的逐像素识别,是对地观测中的关键技术。由于采集环境变迁与成像设备差异等因素的影响,不同高光谱图像特征分布偏移,影响现有模型的跨数据集分类精度。针对此,提出了一种融合特征优化的无监督跨数据集高光谱图像分类方法。方法提出了基于奇异值抑制的特征均衡策略实现数据内独立优化,通过限制奇异值正则项兼顾特征的可迁移性与可鉴别性;提出了基于隐式增广的特征匹配策略实现数据间特征协同优化,引导源域特征逼近目标域提高模型的泛化性;设计了基于隐式鉴别器的对抗学习框架实现数据间特征类别级优化,提高了预测多样性,实现跨数据集分类。结果实验在Pavia数据集组和HyRANK数据集组上进行,与多种最新的跨数据高光谱图像分类方法进行了对比,在Pavia数据集组中,相比于性能第2的模型,总体精度、平均精度和к系数分别提高了1.75%、3.55%和2.17%;在HyRANK数据集组中,相比于性能第2的模型,总体精度、平均精度和к系数分别提高了6.58%、13.10%和7.96%。同时进行了消融实验,研究了各个模块对高光谱图像分类效果的影响。实验结果表明,每一模块在提高高光谱图像分类效果方面都是有效的。结论本文提出的融合特征优化的跨数据集高光谱图像分类方法可以在无监督的条件下显著提高跨数据集高光谱图像分类精度,提高分类预测的多样性,得到更好的分类效果。

关键词：高光谱图像分类跨数据集分类特征优化领域自适应无监督分类域对抗网络

火焰喷涂石墨改性CF/PEEK复合材料涂层及其摩擦学性能

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中国表面工程 2024年

作者：李昱鹏解佳琦张硕累梁泰贺雷明凯大连理工大学材料科学与工程学院

火焰喷涂树脂基复合材料涂层是一种提高金属机械零部件表面性能的有效方法，采用自润滑填料改性提升涂层的减摩耐磨性能有望拓展运动部件在苛刻使役条件下的应用。采用火焰喷涂技术在17-4PH钢基底上制备不同质量分数（1wt.%、2wt.%和5w... 详细信息

火焰喷涂树脂基复合材料涂层是一种提高金属机械零部件表面性能的有效方法，采用自润滑填料改性提升涂层的减摩耐磨性能有望拓展运动部件在苛刻使役条件下的应用。采用火焰喷涂技术在17-4PH钢基底上制备不同质量分数（1wt.%、2wt.%和5wt.%）石墨改性的10wt.%CF/PEEK复合材料涂层，研究石墨含量对火焰喷涂CF/PEEK涂层截面形貌、结晶行为、热性能、表面硬度、摩擦学性能和磨损机理的影响。结果表明：涂层孔隙率随石墨含量的增加呈先下降后提高的趋势，2wt.%石墨改性的CF/PEEK涂层孔隙率最低（2.13%），较CF/PEEK涂层下降了23.9%。CF/PEEK涂层随着加入石墨含量的增加，结晶度和表面硬度均呈先上升后下降的趋势，2wt.%石墨改性的CF/PEEK涂层表面硬度最高（0.326GPa），较CF/PEEK涂层提高了9.86%。石墨填料可以降低PEEK复合材料涂层在火焰喷涂过程中的降解，石墨含量为5wt.%时效果最好。随着石墨含量的增加，CF/PEEK涂层摩擦因数呈先上升后下降的趋势，5wt.%石墨改性的CF/PEEK涂层摩擦因数最低（0.291）；涂层比磨损率呈先下降后上升的趋势，1wt.%石墨改性的CF/PEEK涂层比磨损率最低(0.84×10-6mm3/（N·m）)，较CF/PEEK涂层下降了37.8%,1wt.%和2wt.%石墨改性的CF/PEEK涂层的疲劳磨损和磨粒磨损的程度均降低，涂层耐磨性提高。因此，火焰喷涂石墨改性CF/PEEK复合材料涂层在耐磨减摩方面具有潜在的工程应用价值。

关键词：火焰喷涂聚醚醚酮(PEEK) 碳纤维(CF) 石墨填料力学性能摩擦学性能

过程性评价、形成性评价与终结性评价教学实践

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高等工程教育研究 2024年第4期 94-100页

作者：孙晶刘新大连理工大学机械工程国家级实验教学示范中心大连理工大学创新创业学院大连理工大学国家级工训中心

对学习过程的广义学习成果、学习动机、态度、表现等进行的评价为过程性评价;对渐进达成课程目标所进行的学习成果评价为形成性评价;对课程目标达成情况的评价为课程的终结性评价。以机械类专业课“控制工程基础”为例,聚焦课程目标达... 详细信息

对学习过程的广义学习成果、学习动机、态度、表现等进行的评价为过程性评价;对渐进达成课程目标所进行的学习成果评价为形成性评价;对课程目标达成情况的评价为课程的终结性评价。以机械类专业课“控制工程基础”为例,聚焦课程目标达成、高阶能力培养、学生自我调节与反思、学习或教学过程调整、自驱力激发、学习效果干预、师生个体成长等关键要素,对三种评价开展了教学实践。

关键词：课程目标过程性评价形成性评价终结性评价教学实践