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基于拓扑优化的3D打印聚乳酸材料的轻量化结构设计

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高分子材料科学与工程 2024年第7期40卷 76-84页

作者：李倩顾佳晨唐海原乔海玉王传洋苏州大学机电工程学院江苏苏州215000

轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优... 详细信息

轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优化作为轻量化结构设计的方法,采用熔融沉积3D打印技术,探究拓扑优化过程中参数(体积分数和惩罚因子)对工件在弯曲载荷下总变形的影响。对不同填充率下拓扑优化前后的工件质量进行对比,并探究了拓扑优化后不同熔融沉积3D打印速度下工件的弯曲性能。结果表明,当体积分数取40%、惩罚因子取3时,拓扑优化后模型最大变形量满足优化目标;3D打印的拓扑优化工件可以实现50%的减重且保持较高的弯曲力,但弯曲模量和变形量略有下降;降低打印速度对拓扑优化后工件的力学性能影响不大。

关键词：轻量化结构设计拓扑优化 3D打印聚乳酸

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含预紧弹簧碰撞系统的两参数动力学

振动与冲击 2024年第4期43卷 12-19页

作者：吕小红王继培张锦涛兰州交通大学机电工程学院兰州730070

考虑含预紧弹簧机械碰撞系统,构建由光滑流映射和不连续映射复合的Poincaré映射,给出Floquet乘子计算的数值方法。数值仿真系统在两参数平面的周期吸引子模式及其参数域,应用延拓打靶法和胞映射法研究周期1吸引子的分岔特征以及不连续... 详细信息

考虑含预紧弹簧机械碰撞系统,构建由光滑流映射和不连续映射复合的Poincaré映射,给出Floquet乘子计算的数值方法。数值仿真系统在两参数平面的周期吸引子模式及其参数域,应用延拓打靶法和胞映射法研究周期1吸引子的分岔特征以及不连续擦边分岔、擦边和周期倍化诱导的分岔、亚临界周期倍化分岔和激变等不连续分岔行为,揭示迟滞域和亚谐包含域的形成机理。不连续擦边分岔在相邻1-m与1-(m+1)吸引子的转迁过程中产生迟滞域和亚谐包含域。然而,当预压量等于0时,擦边诱导的鞍结和周期倍化分岔分别产生迟滞域和亚谐包含域。研究结果能够为工程实际含预紧弹簧机械碰撞系统的参数设计与优化提供参考。

关键词：非光滑系统数值延拓两参数动力学周期吸引子分岔

人工神经网络预测动态再结晶的研究进展与关键技术

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中国有色金属学报 2024年第8期34卷 2547-2558页

作者：黎小辉黎子聪佛山大学机电工程与自动化学院佛山528225

本文综述了近年来人工神经网络在预测金属材料动态再结晶方面的研究进展,通过分析加工参数(温度、应变速率等)对动态再结晶的影响程度,并对比多种输出变量(应力−应变曲线、再结晶体积分数等)在判定动态再结晶机制中的作用,构建了一套基... 详细信息

本文综述了近年来人工神经网络在预测金属材料动态再结晶方面的研究进展,通过分析加工参数(温度、应变速率等)对动态再结晶的影响程度,并对比多种输出变量(应力−应变曲线、再结晶体积分数等)在判定动态再结晶机制中的作用,构建了一套基于网络输入输出特征的筛选准则。本文对人工神经网络模型的应用进行了详细介绍,包括原始数据的预处理、超参数的整定以及评估指标的选择。最后,在总结当前人工神经网络在动态再结晶机制预测领域研究现状的基础上,提出了一系列值得深入探索的新方向。

关键词：数值模拟动态再结晶热变形 BP人工神经网络金属材料

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基于奇异值分解张拉整体结构找形方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 957-963页

作者：罗阿妮曹紫莺刘贺平哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

张拉整体结构是由一组不连续的受压单元包含于连续受拉单元组成的稳定自平衡结构,为了寻找自平衡状态下的构型,引入奇异值分解的方法,将寻找张拉整体结构的自平衡构型问题转化为最小奇异值的判定。通过广义节点坐标和构件之间的连接关... 详细信息

张拉整体结构是由一组不连续的受压单元包含于连续受拉单元组成的稳定自平衡结构,为了寻找自平衡状态下的构型,引入奇异值分解的方法,将寻找张拉整体结构的自平衡构型问题转化为最小奇异值的判定。通过广义节点坐标和构件之间的连接关系建立结构的数学模型;引入力密度的概念,对张拉整体结构进行受力分析,列写包含平衡矩阵的平衡方程;对平衡矩阵进行奇异值分解,利用分解获得的最小奇异值判断平衡方程是否有解,对张拉整体结构是否存在自平衡构型进行初步判定,再依据获得的力密度的均匀性(同组构件力密度大小相等)和正负属性(杆的力密度小于0,索的力密度大于0)对结构自平衡状态进一步判断;通过实例分析对该找形方法的可行性进行了验证,结果表明:该方法可以找到张拉整体结构自平衡构型。本文为寻找自平衡张拉整体结构提供了一种思路。

关键词：张拉整体结构找形方法节点坐标连接矩阵平衡矩阵平衡方程奇异值分解力密度

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CFRP/AA6061自冲铆接过程及状态分析

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热加工工艺 2024年

作者：陈中傲黄晓明苏洲王志勇安徽理工大学机械工程学院滨州学院机电工程学院

基于碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）的断裂失效模型和AA6061铝合金的Johnson-Cook本构模型，对CFRP上板/AA6061下板的自冲铆接过程进行数值模拟，并通过铆接实验对仿真结果进行验证和分析。结果表... 详细信息

基于碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）的断裂失效模型和AA6061铝合金的Johnson-Cook本构模型，对CFRP上板/AA6061下板的自冲铆接过程进行数值模拟，并通过铆接实验对仿真结果进行验证和分析。结果表明：采用CFRP上板/AA6061下板的搭接方式可形成有效的内部互锁结构；通过仿真与实验对比，铆接质量参数误差保持在10%以内。通过接头截面分析，发现CFRP内部纤维主要发生纤维断裂和挤压破坏；铆接过程中，冲头载荷变化分为两个阶段，分别为CFRP刺穿过程和铝合金变形充填模具过程，冲头最大载荷为18.87k N;CFRP层间特征点应力沿厚度方向从上至下递增，铆接头最大应力集中分布在铆钉下方，为725.9 MPa。

关键词：复合材料层合板自冲铆接 AA6061 损伤形式

CFRP/AA6061接头自冲铆接过程及状态分析

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热加工工艺 2024年 13-18+23页

作者：陈中傲黄晓明苏洲王志勇安徽理工大学机械工程学院滨州学院机电工程学院

基于碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）的断裂失效模型和AA6061铝合金的Johnson-Cook本构模型，对CFRP上板/AA6061下板的自冲铆接过程进行数值模拟，并通过铆接实验对仿真结果进行验证和分析。结果表明：采用CFRP上板/AA6061下板的搭接方式可形成有效的内部互锁结构；通过仿真与实验对比，铆接质量参数误差保持在10%以内。通过接头截面分析，发现CFRP内部纤维主要发生纤维断裂和挤压破坏；铆接过程中，冲头载荷变化分为两个阶段，分别为CFRP刺穿过程和铝合金变形充填模具过程，冲头最大载荷为18.87 kN;CFRP层间特征点应力沿厚度方向从上至下递增，铆接头最大应力集中分布在铆钉下方，为725.9 MPa。

关键词：复合材料层合板自冲铆接 AA6061 损伤形式

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钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响

光学学报 2024年第11期44卷 224-231页

作者：张明富张爽爽周芳单馨雨黄勇刚吉首大学物理与机电工程学院湖南吉首416000

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明,随着壳内介电常数增加,钠纳米壳表面等离激元共振模式红移,低能量模式振幅减小,高能量模式振幅增... 详细信息

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明,随着壳内介电常数增加,钠纳米壳表面等离激元共振模式红移,低能量模式振幅减小,高能量模式振幅增大。随着壳外介电常数增加,低能量模式红移,振幅增大,而高能量模式则没有明显变化。相比于壳外介质,壳内介质对高能量模式的影响更大,对低能量模式的影响更小。这些结果对研究钠纳米球壳吸收特性具有重要指导意义。

关键词：表面光学表面等离激元纳米球壳介电环境量子效应

基于双分支并联的特征融合电能质量扰动分类方法

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 178-187页

作者：王飞王立辉周少武赵才张志飞佛山科学技术学院机电工程与自动化学院广东佛山528000 湖南科技大学机电工程与自动化学院湖南湘潭411201

为了提高对电能质量扰动信号(power quality disturbance signal,PQDs)在受到噪声和异常数据干扰时的分类准确率,提出了一种双分支并联特征融合网络的PQDs分类方法。首先,采用一维残差神经网络和一维卷积神经网络两个分支进行特征提取... 详细信息

为了提高对电能质量扰动信号(power quality disturbance signal,PQDs)在受到噪声和异常数据干扰时的分类准确率,提出了一种双分支并联特征融合网络的PQDs分类方法。首先,采用一维残差神经网络和一维卷积神经网络两个分支进行特征提取。然后,通过特征融合模块将这些特征融合在一起。最终,通过分类模块对PQDs进行准确分类。相对于串联神经网络,所提方法融合特征向量,增强了特征的区分度,同时适用于并行计算,进一步提高了识别速度。仿真结果表明,所提方法在叠加信噪比为13 dB、15 dB和18 dB的PQDs分类任务中,识别率均超过95%,此外,该方法对异常数据的分类效果也具有一定的鲁棒性。

关键词：一维卷积神经网络一维残差神经网络特征提取扰动分类

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手性介质-金属核壳结构及其壳层厚度对光力的影响

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光学学报 2024年第13期44卷 206-212页

作者：周芳张明富程晓迪郑雅君王小云黄勇刚吉首大学物理与机电工程学院湖南吉首416000

基于手性介质与银的等离激元共振效应,利用手性介质-银核壳结构,采用线偏振光,应用麦克斯韦应力张量法模拟计算了该结构的光响应及光力特性,特别考虑了银壳层厚度及手性参数对其散射光谱和光力的影响。研究表明,与纯手性球相比,银包覆... 详细信息

基于手性介质与银的等离激元共振效应,利用手性介质-银核壳结构,采用线偏振光,应用麦克斯韦应力张量法模拟计算了该结构的光响应及光力特性,特别考虑了银壳层厚度及手性参数对其散射光谱和光力的影响。研究表明,与纯手性球相比,银包覆手性球能够增强手性球的光学响应,调节其共振峰的位置。随着银壳厚度的增加,散射光谱共振峰及其对应模式处光力蓝移,共振峰的半峰全宽变宽,光扭矩迅速减小,当壳层厚度增加到一定程度时,核壳结构的光学性质与纯银球一致。当手性参数不同时,银包覆层对手性球的光响应与光力调节效果不同,但银壳厚度较薄时银包覆手性球能有效增强光力,银壳厚度较厚时银包覆手性球表现出与纯银球一样的光学性质。

关键词：壳层厚度手性介质核壳结构光力