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基于LSTM和响应分解的冲击载荷识别方法研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 69-76,119页

作者：黄大伟陈立昆高亚东南京航空航天大学航空学院直升机旋翼动力学国防科技重点实验室南京210016

同一量级的冲击载荷所产生的动响应要远大于静态响应,因此准确识别冲击载荷对于航空器结构件的动强度设计、校核与结构健康监测都具有重要意义。该文章提出的方法主要针对一般线性结构的冲击载荷识别问题,从实测冲击响应应变信号出发,... 详细信息

同一量级的冲击载荷所产生的动响应要远大于静态响应,因此准确识别冲击载荷对于航空器结构件的动强度设计、校核与结构健康监测都具有重要意义。该文章提出的方法主要针对一般线性结构的冲击载荷识别问题,从实测冲击响应应变信号出发,主要解决了冲击载荷与响应信号样本长度不一致这一突出矛盾。首先基于冲击响应信号分解方法来进行振动信号特征提取,然后基于长短期记忆神经网络对载荷和响应信号样本特征进行映射,从而实现冲击载荷识别。通过对挂架模型实测冲击载荷信号进行识别,结果表明4种工况下,该方法识别的冲击载荷的均方根相对误差小于0.6,相关系数大于0.94。结果初步表明,在理想的试验环境中,该方法具备一定的识别精度。

关键词：动力学逆问题冲击载荷识别响应分解振动信号特征提取长短期记忆神经网络

褶皱缺陷对复合材料拉伸性能的影响规律:试验及数值模型

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力学学报 2024年第6期56卷 1740-1751页

作者：凌圣博姚启王乐蓬梅杰吴振西北工业大学航空学院西安710072 强度和结构完整性全国重点实验室西安710065

复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的... 详细信息

复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的试验件.对制备的5组试验件进行了准静态拉伸试验,通过数字图像相关(DIC)技术测量了试验件的位移及应变.通过试验,研究了褶皱高宽比、褶皱角度对静强度及失效模式的影响.试验发现,含褶皱缺陷复合材料的静强度相比无缺陷复合材料降低40%以上,并且褶皱高宽比越大,或褶皱夹角越大,复合材料的静强度越低.与此同时,发现褶皱缺陷会显著改变复合材料的失效模式,使得原本单向纤维增强复合材料在纵向拉伸载荷作用下的炸裂失效变为纤维断裂失效和轻微的炸裂失效.此外,为了建立复合材料静强度与褶皱几何参数(高宽比和褶皱角度)之间的关系,使用多可信度机器学习算法构建了褶皱缺陷对复合材料静强度的影响模型,通过有限的试验数据预测了不同褶皱缺陷对复合材料静强度的影响规律.结果表明,构建的模型仅用极少的试验数据即可准确反应褶皱高宽比和褶皱角度对复合材料拉伸强度的影响,为研究含缺陷复合材料的力学性能提供了新方法.

关键词：复合材料层合板褶皱缺陷多可信度机器学习失效模式静强度

滨海湿地不同水盐生境下芦苇生态化学计量特征的变化及其环境解释

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生态学报 2024年

作者：董林水刘京涛宋爱云山东航空学院山东省黄河三角洲生态环境重点实验室山东航空学院生物与环境工程学院

全球变暖后的冰川融化导致海平面上升，会进一步影响滨海湿地的地下水位和土壤水盐条件，明确滨海湿地植物应对土壤水盐环境变化的生态响应策略，可为滨海湿地植被的保护和恢复提供重要理论依据。因而，选择黄河三角洲滨海湿地优势植物... 详细信息

全球变暖后的冰川融化导致海平面上升，会进一步影响滨海湿地的地下水位和土壤水盐条件，明确滨海湿地植物应对土壤水盐环境变化的生态响应策略，可为滨海湿地植被的保护和恢复提供重要理论依据。因而，选择黄河三角洲滨海湿地优势植物芦苇为研究对象，通过调查不同地下水位梯度下芦苇的化学计量特征与土壤理化指标，探讨芦苇化学计量特征与土壤环境因子的响应关系。结果表明：（1）生长季内芦苇叶片N含量与N/P均表现为降低的趋势。生长季中期，芦苇叶片14更多还原AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

关键词：黄河三角洲芦苇化学计量土壤环境因子叶片

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析出硬化微观机制及连续化模型

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第5期54卷 21-34页

作者：崔爱雅崔一南清华大学航天航空学院应用力学教育部重点实验室北京100084

析出硬化作为提升合金强度的主要方法,在低碳钢、镍基合金等工程合金中得到广泛应用.理解析出硬化效应并发展相应的理论模型对合金的强韧化设计至关重要.尽管研究者很早就开始关注析出硬化效应,并基于线张力理论发展了一系列经典的析出... 详细信息

析出硬化作为提升合金强度的主要方法,在低碳钢、镍基合金等工程合金中得到广泛应用.理解析出硬化效应并发展相应的理论模型对合金的强韧化设计至关重要.尽管研究者很早就开始关注析出硬化效应,并基于线张力理论发展了一系列经典的析出硬化模型,但目前仍存在由于对析出硬化微观机理等认识不够深入导致硬化模型误用的情况.鲜有综述论文系统阐述这些强化机制在微观物理过程上存在着怎样的关联关系,以及如何正确选择不同的析出硬化模型.为此,本文从位错-析出相相互作用的微观物理过程出发,通过分析长程作用和短程作用,深入探讨了基于线张力的连续化硬化模型的适用范围.同时详细介绍了不同的强化概念与位错剪切机制和Orowan绕过机制的关联关系,并分析了不同情况下位错-析出相间作用的主导机制如何随共格析出相的尺寸变化而转变.本文的工作对于深入理解析出硬化机理,有效描述析出硬化效应,指导合金设计等具有重要的参考价值.

关键词：析出硬化微观机理线张力理论位错剪切机制 Orowan绕过机制

基于薄板样条径向基函数的功能梯度板静力分析

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计算力学学报 2024年

作者：宋薇薇项松赵锐沈阳航空航天大学辽宁省通用航空重点实验室辽宁通用航空研究院沈阳航空航天大学民用航空学院

本文采用高阶剪切变形理论来对功能梯度板进行建模。控制微分方程采用基于薄板样条径向基函数的无网格方法离散。本文的计算结果与Zenkour等人的计算结果进行了比较，两者具有较好的一致性，同时说明薄板样条径向基函数法在功能梯度板... 详细信息

本文采用高阶剪切变形理论来对功能梯度板进行建模。控制微分方程采用基于薄板样条径向基函数的无网格方法离散。本文的计算结果与Zenkour等人的计算结果进行了比较，两者具有较好的一致性，同时说明薄板样条径向基函数法在功能梯度板分析中的准确性和有效性。因此，本文提出的考虑层边界离散性的新层合板理论比其他具有五个全局变量的层合板理论产生了更精确的位移和应力。数值算例表明，采用薄板样条径向基函数对功能梯度板进行静力分析具有较高的精度和良好的收敛性。

关键词：薄板样条径向基函数功能梯度板静力分析高阶理论无网格

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一种高升阻比非常规翼身融合燕尾气动布局

航空学报 2024年第6期45卷 90-103页

作者：刘柳向先宏张宇飞陈海昕魏闯朱剑杨普海鹰航空通用装备有限责任公司北京100074 清华大学航天航空学院北京100084 航空工业空气动力研究院高速高雷诺数气动力航空科技重点实验室沈阳110034

未来高性能先进飞行器研发不仅对升阻比、最大升力系数等气动性能大幅提升提出了迫切需求,还面临更为严苛的总体/结构/隐身/飞控等各专业设计约束和要求。从飞行器平台总体顶层设计角度和工程应用背景出发,基于大有效容积隐身机身和高... 详细信息

未来高性能先进飞行器研发不仅对升阻比、最大升力系数等气动性能大幅提升提出了迫切需求,还面临更为严苛的总体/结构/隐身/飞控等各专业设计约束和要求。从飞行器平台总体顶层设计角度和工程应用背景出发,基于大有效容积隐身机身和高升力大展弦比隐身自然层流机翼,结合同时对机身/机翼、后体/燕尾进行几何和气动高效一体化融合等设计思想,开展了一种高升阻比非常规翼身融合燕尾气动布局设计优化与性能测试研究。CFD计算和风洞试验结果表明设计方案在马赫数0.194、雷诺数5.2×105工况下最大升阻比约31.2,气动性能较为优异,同时基本纵向/横航向气动特性以及燕尾舵效等可满足飞控需求;红外转捩测量试验结果显示其自由转捩位置与层流翼型/机翼气动计算结果符合较好;表面流动分离丝线试验结果显示燕尾受到机翼下洗影响较为显著,后续可进一步开展深入研究。

关键词：未来先进飞行器大展弦比高升力非常规翼身融合燕尾气动布局风洞试验

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基于不确定性预测的气动力建模与主动采样

空气动力学学报 2024年

作者：张子军李怀璐赵彤王旭张伟伟沈阳飞机设计研究所西北工业大学航空学院

神经网络方法作为一种高效高精度建模方法，在多个领域得到广泛应用，但其自身的“黑箱”特性结合工程问题特有的小样本现象使得模型可靠性不足，预测结果不确定性大，严重制约了神经网络模型的使用。为提高神经网络模型的工程适用性，... 详细信息

神经网络方法作为一种高效高精度建模方法，在多个领域得到广泛应用，但其自身的“黑箱”特性结合工程问题特有的小样本现象使得模型可靠性不足，预测结果不确定性大，严重制约了神经网络模型的使用。为提高神经网络模型的工程适用性，以飞机纵向非定常气动特性为研究对象，利用时间卷积神经网络实现了纵向大幅振荡风洞试验的时域非定常气动力建模，并使用MC-dropout技术对预测结果的不确定性进行评估。在此基础上结合不确定性分析结果，开展了风洞试验样本主动采样。结果表明，模型不确定性可以先验评估预测精度，模型预测误差与不确定性具有强线性关系，主动采样策略较随机采样策略可以最多降低40%的样本需求，验证了该方法在提升黑箱模型可信度与降低建模样本需求量方面的有效性。

关键词：大迎角风洞试验非定常气动力神经网络不确定性主动采样

级配碎石层协调沥青混合料层温度收缩变形行为

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1045-1057页

作者：万铜铜汪海年郑文华冯珀楠陈玉张琛长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064 西安航空学院能源与建筑学院西安710077

为揭示级配碎石基层与沥青混合料面层的温度收缩协调变形规律,本文采用动静态应变采集系统实时获取沥青混合料层的温缩应变,基于PFC6.0 Suite和FLAC3D构建了组合结构连续-离散耦合模型,探究了级配碎石层与沥青混合料层温缩协调变形宏观... 详细信息

为揭示级配碎石基层与沥青混合料面层的温度收缩协调变形规律,本文采用动静态应变采集系统实时获取沥青混合料层的温缩应变,基于PFC6.0 Suite和FLAC3D构建了组合结构连续-离散耦合模型,探究了级配碎石层与沥青混合料层温缩协调变形宏观和细观响应规律。研究结果表明:连续-离散耦合模型与室内试验的吻合度相比连续介质模型高,温缩系数相对误差最大为8.1%;沥青混合料及其组合试件温缩应变-时间关系曲线均呈先快后慢的非线性变化规律,沥青混合料类型及降温温差对级配碎石的约束作用基本无影响;组合试件温缩变形主要发生在前1 h内,沥青混合料层整体由“翘起”状逐渐过渡到“平缓”状;级配碎石层通过颗粒向内挤压运动,使两端松散膨胀及颗粒接触重组来实现与沥青混合料层的协调变形。本文从宏观应变响应与空隙率、配位数及三维组构细观响应揭示温缩协调变形机制,研究结果可为级配碎石基层沥青路面低温抗裂研究提供理论参考。

关键词：道路工程协调变形连续-离散耦合温缩开裂级配碎石细观响应

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基于注意力特征融合的无人机检测算法研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王尔申张宏轩徐嵩于腾丽雷虹季善斌沈阳航空航天大学民用航空学院沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳航空航天大学电子信息工程学院电磁环境效应航空科技重点研究室

针对背景与无人机颜色相似、目标遮挡重叠等复杂环境条件下，对无人机目标快速精准识别存在的问题，提出了一种改进的无人机检测算法STC-YOLOv5(Swin Transformer and CBAM-YOLOv5)。STC-YOLOv5的骨干特征提取网络采用Swin Transformer... 详细信息

针对背景与无人机颜色相似、目标遮挡重叠等复杂环境条件下，对无人机目标快速精准识别存在的问题，提出了一种改进的无人机检测算法STC-YOLOv5(Swin Transformer and CBAM-YOLOv5)。STC-YOLOv5的骨干特征提取网络采用Swin Transformer，以增强网络在复杂环境下的鲁棒性。在YOLOv5模型特征融合网络集成卷积注意力模块（Convolution Block Attention Module，CBAM），以增强对无人机目标重要特征的关注并抑制不必要的特征关注。根据无人机的特点优化了损失函数，在CIOU(Complete-IOU)损失函数中引入了角度损失、距离损失和形状损失，从而提高了被遮挡无人机目标的识别准确率。在自主建立的无人机飞行数据集上进行实验验证，结果表明：改进的YOLOv5算法在无人机目标被部分遮挡情况下平均精度为92.98%、召回率为87.09%，相比于YOLOv5算法分别提高了2.88%、6.03%，能够在复杂环境下对无人机快速准确识别。

关键词：无人机目标检测 Swin Transformer 卷积注意力模块损失函数