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数据驱动的指定变形非均质多胞结构优化设计

机械工程学报 2024年第1期60卷 85-95页

作者：许思远张卫东毛玉明牛斌大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室大连116024 大连理工大学机械工程学院大连116024 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对包含大量异质微结构的非均质多胞结构设计难题,提出了可指定结构变形方式的多胞结构宏微观优化设计方法。该方法在宏观结构设计中采用梯度类方法优化属性分布,引入可行性约束保证微结构确实存在,在微结构设计中引入数据驱动的方法,... 详细信息

针对包含大量异质微结构的非均质多胞结构设计难题,提出了可指定结构变形方式的多胞结构宏微观优化设计方法。该方法在宏观结构设计中采用梯度类方法优化属性分布,引入可行性约束保证微结构确实存在,在微结构设计中引入数据驱动的方法,利用深度学习实现微结构逆向设计并映射到宏观结构,同时采用微结构偏移和兼容性算法解决相邻微结构连接不兼容的问题,最终通过指定变形问题的多个数值算例验证了该方法的有效性,并讨论了单元尺寸、微结构偏移次数以及微结构映射密度对结构性能的影响。建立的多胞结构设计方法引入数据驱动方法和考虑了微结构连接兼容性要求,成功实现多样化指定变形的非均质多胞结构优化设计。

关键词：多胞结构指定变形深度学习微结构偏移

基于K-T条件的核环吊空间滑轮绳索接触段计算方法研究

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力学学报 2024年第4期56卷 1123-1137页

作者：赵天骄齐朝晖王天堉徐金帅大连理工大学工程力学系辽宁大连116024

滑轮绳索系统是一类可以利用内嵌于其中的绳索控制的多体系统,一般存在大量绳索接触段,随着机械系统的复杂化和智能化,对这类系统的精确性和可靠性提出了高要求.针对核环吊起升机构中空间滑轮绳索接触段,推导了接触段绳索微元体平衡方程... 详细信息

滑轮绳索系统是一类可以利用内嵌于其中的绳索控制的多体系统,一般存在大量绳索接触段,随着机械系统的复杂化和智能化,对这类系统的精确性和可靠性提出了高要求.针对核环吊起升机构中空间滑轮绳索接触段,推导了接触段绳索微元体平衡方程,得到了接触力密度的解析表达式.将绳索应变求解转化为优化问题,利用库恩塔克(K-T)条件,建立了绳索轴向应变以及应变对弧长导数满足的非线性方程,并求出了内部应变对滑轮两端参数的导数,计算了滑轮与绳索接触段的应变分布,推导了绳索方位角与弧长应满足的协调方程.同时结合接触段滑轮槽截面的几何特点,推导了切向和法向接触力密度与绳索轴向应变之间的关系,提出了滑轮两侧绳索应满足的边界条件,利用边界点处绳索与滑轮物质速度相等的条件,建立了约束方程.数值算例表明,计算结果符合绳索受力变形规律和接触力变化趋势.提供的方法为包含空间滑轮绳索机构的核环吊机构以及其他大型机械系统分析提供了新的思路.

关键词：滑轮绳索系统起升机构应变分析接触力密度空间描述

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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直立宽大结构局部冰压力幅值研究

船舶力学 2024年第4期28卷 561-570页

作者：彭鑫王国军付仰华黄亚婷董睿张大勇大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221 大连理工大学工程力学系辽宁大连116023 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315000

为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值... 详细信息

为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值随冰厚的增大而明显增大,随结构宽度的增大而减小;局部冰压力幅值及其标准差随宽厚比的增加而减小,表现出明显的尺寸效应。最后,采用方形区域平均法研究了冰厚和宽度两种尺寸因素对压力-面积曲线参数的影响,选取某种相似工况与ISO规范进行对比。验证了离散元模拟方法处理局部冰压力-面积曲线的合理性,可为平台的抗冰性能分析和结构设计提供一定依据和参考。

关键词：直立宽大结构局部冰压力离散元方法尺寸效应方形区域平均法

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含磷液氧相容环氧树脂的热降解行为

复合材料学报 2024年第1期41卷 170-179页

作者：李娟子严佳陈铎崔运广高畅黄昊武湛君大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 大连理工大学航空航天学院大连116024

碳纤维/环氧树脂复合材料液氧贮箱对重型火箭和空天飞机等新一代航天器减重具有重要意义。然而,环氧树脂与液氧不相容制约了其应用。采用热重分析、Kissinger方法、Coasts-Redfern方法、热重-红外-气质联用技术对10-(2,5-二羟基苯基)-10... 详细信息

碳纤维/环氧树脂复合材料液氧贮箱对重型火箭和空天飞机等新一代航天器减重具有重要意义。然而,环氧树脂与液氧不相容制约了其应用。采用热重分析、Kissinger方法、Coasts-Redfern方法、热重-红外-气质联用技术对10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)改性液氧相容环氧树脂(ODOPB-EP)的热降解行为及机制进行了研究。结果表明:ODOPB-EP的热降解机制为相边界反应,对应的降解机制函数g(α)=1−(1−α)^(1/3),α为转化率。在热降解过程中,树脂先从C−N和C−O弱键处断裂,随着温度升高,释放出苯酚及其衍生物等芳香类物质,且ODOPB在树脂中会分解产生联苯等物质,在这个过程中会伴随着含磷自由基的释放,在气相能起到淬灭作用,有利于提高树脂的液氧相容性,为探明聚合物的液氧相容机制提供了理论基础。

关键词：环氧树脂液氧相容性热降解热重-红外-气质联用相容机制

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基于知识图谱的中药材新闻推荐方法研究

工程管理科技前沿 2024年第2期43卷 38-47页

作者：郭崇慧朱虓吴卓青大连理工大学系统工程研究所辽宁大连116024

中药材新闻推荐是典型的垂直领域新闻推荐问题。为了有效运用领域知识,本文提出一种基于知识图谱的中药材新闻推荐方法。首先,从中药典籍中抽取实体和关系,构建中药材知识图谱;其次,从新闻标题中匹配实体,结合词嵌入和实体嵌入,通过基... 详细信息

中药材新闻推荐是典型的垂直领域新闻推荐问题。为了有效运用领域知识,本文提出一种基于知识图谱的中药材新闻推荐方法。首先,从中药典籍中抽取实体和关系,构建中药材知识图谱;其次,从新闻标题中匹配实体,结合词嵌入和实体嵌入,通过基于注意力机制的知识感知卷积神经网络得到新闻嵌入表示;再次,基于用户历史点击新闻及侧面信息,运用基于知识图谱和注意力网络的中药材新闻推荐模型,生成Top-K推荐列表。在2个真实数据集上的实验表明,本文方法的HR@10指标(0.750、0.788)和MAP@10指标(0.468、0.471)均优于基线方法。本文将知识图谱引入中药材新闻推荐,提升了推荐质量,且具有一定的可解释性。

关键词：新闻推荐知识图谱注意力机制中药材

维普期刊数据库博看期刊

运载工具喷水推进跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理研究

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中国造船 2024年第2期65卷 179-188页

作者：刘辉崔晓慧林翔宁德志周波大连理工大学船舶工程学院大连116024 大连理工大学建设工程学院大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024

采用数值模拟与试验相结合的方法,考虑喷口几何形状、射流速度和跌落高度等因素,研究跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理,分析跌落射流初始砰击过程和空腔的非稳态演化,讨论流场压力和速度的分布规律。研究结果表明:自由液面、跌... 详细信息

采用数值模拟与试验相结合的方法,考虑喷口几何形状、射流速度和跌落高度等因素,研究跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理,分析跌落射流初始砰击过程和空腔的非稳态演化,讨论流场压力和速度的分布规律。研究结果表明:自由液面、跌落液柱、空腔、气泡和液滴等相间界面时空变化复杂;根据自由液面下方的气泡数目、分布和形成间隔,可确定无夹带、开始夹带、间歇夹带和连续夹带4种空气夹带模式;各影响因素的耦合会改变气泡羽流的穿透特征。根据射流跌落高度和射流速度建立了空气夹带图谱。研究成果可为提高运载工具的喷水推进效率和进行结构优化设计提供技术支撑。

关键词：喷水推进跌落射流气-液相间界面多相流动特性空气夹带机理