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天然不含节竹管在轴向压缩冲击载荷下冲击响应与吸能特性的数值分析

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应用力学学报 2024年第3期41卷 629-641页

作者：周盈侠缪馥星徐挺金跃宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室宁波315211

天然不含节竹管在工程中应用较广,研究此类天然薄壁管结构的抗冲击能力具有重要的意义。利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB),研究天然竹管的抗冲击性能并进行有限元分析。在ABAQUS中应用三维Hashin和Puck单向... 详细信息

天然不含节竹管在工程中应用较广,研究此类天然薄壁管结构的抗冲击能力具有重要的意义。利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB),研究天然竹管的抗冲击性能并进行有限元分析。在ABAQUS中应用三维Hashin和Puck单向纤维复合材料失效准则,结合应变率效应对强度的修正建立竹管本构模型,对冲击载荷下的天然不含节竹管进行模拟,得到的动态应力-应变曲线和破坏模式与SHPB实验接近,验证有限元模型的准确性。结果表明:实验与模拟的极限抗压强度误差最小为2.19%、最大为8.68%;在不同的冲击压缩载荷下,竹管出现端面压溃、沿轴向劈裂等破坏形式;竹管外壁节点处的位移、速度和加速度响应均随冲击载荷的增加而增加;随冲击载荷升高,入射能、反射能、吸收能和比吸能随时间均呈上升趋势,透射能随时间变化不大;不含节竹管的峰值载荷远低于薄壁圆管GFRP (glass fiber reinforcement plastic),但比吸能较为接近,说明不含节竹管并不适用于需承受大冲击能量的高速冲击防护领域。初步结果可为竹管用于工程结构防护给予理论参考。

关键词：不含节竹管轴向冲击冲击响应吸能特性有限元分析

基于脉冲涡流检测系统的管道内检测机器人设计研究

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中国测试 2024年

作者：谢浩平姚文胜叶宇峰陆树华浙江省特种设备科学研究院浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室

因工作条件恶劣，石化装置中附塔管线常出现面积型腐蚀、结垢等缺陷，从而导致管道失效，给工厂正常运作与生产带来巨大风险，需要定期对管道内部进行安全检测。该文基于附塔管线的损伤模式与结构特点，针对人工检测痛点，设计一套搭载... 详细信息

因工作条件恶劣，石化装置中附塔管线常出现面积型腐蚀、结垢等缺陷，从而导致管道失效，给工厂正常运作与生产带来巨大风险，需要定期对管道内部进行安全检测。该文基于附塔管线的损伤模式与结构特点，针对人工检测痛点，设计一套搭载多通道脉冲涡流检测系统的自驱动壁压三段式柔性管道内检测机器人，该机器人具有良好的运动居中和稳定支撑性能。为探究脉冲涡流检测系统在工业管道中的检测效果，建立铁磁管道脉冲涡流磁测有限元模拟模型，并通过测厚实验验证可行性。最后，结合集成完备的内检测机器人样机，以直径DN200的带弯头样管作为试验对象，将机器人检测结果同超声测厚结果对比。结果表明：该管道机器人能够对工业管道壁厚面积型腐蚀缺陷实现高灵敏度、全覆盖和无损伤内检测，测厚检测误差控制在±7%以内，能快速筛查可疑腐蚀位置，可在相关行业设备检测中进一步推广。

关键词：附塔管线管道腐蚀检测铁磁管道脉冲涡流检测自驱动壁压式内检测机器人

碳含量对CrN:a-C多相复合涂层摩擦学性能的影响

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材料研究学报 2024年第4期38卷 297-307页

作者：马飞王闯郭武明史祥东孙建颖庞刚内燃机与动力系统全国重点实验室潍坊261061 中国科学院宁波材料技术与工程研究所、中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室、浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 潍柴动力股份有限公司潍坊261061

分别以Cr靶、N_(2)与C_(2)H_(2)作为Cr源、氮源与碳源,采用多弧离子镀技术制备CrN:a-C多相复合涂层,通过调节C_(2)H_(2)的流量改变涂层中碳的含量,使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜热场(FE-SEM)、多功能摩擦磨损... 详细信息

分别以Cr靶、N_(2)与C_(2)H_(2)作为Cr源、氮源与碳源,采用多弧离子镀技术制备CrN:a-C多相复合涂层,通过调节C_(2)H_(2)的流量改变涂层中碳的含量,使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜热场(FE-SEM)、多功能摩擦磨损试验机等手段研究了碳含量对其组成结构、机械性能以及摩擦学性能的影响。结果表明:随着涂层内碳含量的提高涂层非晶碳的结构特征逐渐明显和涂层致密性降低,使机械性能降低但是其结合力和硬度仍然比较高。在干摩擦和5W-30润滑油环境中涂层均呈现出较好的低摩擦与低磨损特性。碳含量和摩擦产物的影响,使摩擦系数和磨损率在两种环境中均先提高后降低。在C_(2)H_(2)流量为120 sccm的条件下在干摩擦和润滑油环境中涂层的摩擦系数分别为0.33和0.12,磨损率分别为1.3×10^(-5)mm^(3)/(N·m)和7.4×10^(-6)mm^(3)/(N·m),可为摩擦副部件提供有效的减磨抗磨防护作用。

关键词：材料表面与界面 CrN:a-C多相复合涂层氮化铬非晶碳摩擦学性能

基于单应性扩散约束的二步网格优化视差图像对齐

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自动化学报 2024年第6期50卷 1129-1142页

作者：陈殷齐郑慧诚严志伟林峻宇中山大学计算机学院广州510006 季华实验室新型显示技术与装备研究中心佛山528000 机器智能与先进计算教育部重点实验室广州510006 广东省信息安全技术重点实验室广州510006 复旦大学计算机科学技术学院上海200438

目前,在带有视差场景的图像对齐中,主要难点在某些无法找到足够匹配特征的区域,这些区域称为匹配特征缺失区域.现有算法往往忽略匹配特征缺失区域的对齐建模,而只将有足够匹配特征区域中的部分单应变换系数(如相似性变换系数)传递给匹... 详细信息

目前,在带有视差场景的图像对齐中,主要难点在某些无法找到足够匹配特征的区域,这些区域称为匹配特征缺失区域.现有算法往往忽略匹配特征缺失区域的对齐建模,而只将有足够匹配特征区域中的部分单应变换系数(如相似性变换系数)传递给匹配特征缺失区域,或者采用将匹配特征缺失区域转化为有足够匹配特征区域的间接方式,因此对齐效果仍不理想.在客观事实上,位于相同平面的区域应该拥有相同的完整单应变换而非部分变换参数.由此出发,利用单应变换系数扩散的思想设计了一个二步网格优化的图像对齐算法,简称单应扩散变换(Homography diffusion warping,HDW)算法.该方法在第一步网格优化时获得有足够匹配特征区域的单应变换,再基于提出的单应性扩散约束将这些单应变换系数扩散到邻域网格,进行第二步网格优化,在保证优化任务简洁高效的前提下实现单应变换系数的传播与图像对齐.相较于现有的针对视差场景图像对齐算法,所提方法在各项指标上都获得了更好的效果.

关键词：图像对齐视差场景网格优化匹配特征缺失区域

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基于空间向量模长的青年女性腰腹臀部形态分类与判别

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纺织学报 2024年第4期45卷 180-187页

作者：吴金颖李炘丁笑君邱文池邹奉元浙江理工大学服装学院浙江杭州311199 浙江省服装工程技术研究中心浙江杭州311199 丝绸文化传承与产品设计数字化技术文化和旅游部重点实验室浙江杭州311199

为实现女体三维曲面的分类与判别,提高裤装的合体性,提出一种基于空间向量模长表征腰腹臀部形态并进行体型分类的方法。获取323名18~25岁青年女性的三维点云数据,提取腰腹臀部10层横截面曲线,以臀围质心为原点重建点云坐标系,通过欧式... 详细信息

为实现女体三维曲面的分类与判别,提高裤装的合体性,提出一种基于空间向量模长表征腰腹臀部形态并进行体型分类的方法。获取323名18~25岁青年女性的三维点云数据,提取腰腹臀部10层横截面曲线,以臀围质心为原点重建点云坐标系,通过欧式距离计算130个特征点的空间向量模长,构建表征人体曲面形态的模长矩阵。引入拉普拉斯特征映射降维获取18个本征维度,采用K-means聚类,运用随机森林算法建立青年女性腰腹臀部形态的判别模型。结果表明,青年女性腰腹臀部可分为大众型、扁平型、腹凸型、臀凸型4类,分别占样本总数的58.82%、27.86%、8.36%和4.95%。分析获得4类体型对应的裤装样板差异,有效提高了裤装合体性,青年女性腰腹臀部形态判别准确率达96.92%。

关键词：青年女性腰腹臀部形态空间向量模长体型分类合体性服装

基于不完美CSI的低轨卫星通信系统鲁棒资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 671-679页

作者：吴翠先董燚恒徐勇军张海波薛青重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 浙江省信息处理与通信网络重点实验室浙江310058

为了解决低轨卫星通信系统因资源受限导致的能量与速率不平衡的问题,同时考虑信道不确定性对实际卫星通信系统性能衰退的影响,该文提出一种基于最大化最小能效的鲁棒资源分配算法。首先,考虑每个用户中断速率约束、功率分配系数约束和... 详细信息

为了解决低轨卫星通信系统因资源受限导致的能量与速率不平衡的问题,同时考虑信道不确定性对实际卫星通信系统性能衰退的影响,该文提出一种基于最大化最小能效的鲁棒资源分配算法。首先,考虑每个用户中断速率约束、功率分配系数约束和最大发射功率约束,基于高斯信道不确定性,构建了联合优化卫星波束成形向量与功率分配因子的鲁棒资源分配模型。所描述的问题是一个含参数摄动的非凸、非确定性多项式难问题,很难直接求解。为此,基于丁克尔巴赫、伯恩斯坦不等式、半正定松弛和交替优化等方法将其转化为等价的凸优化问题,并提出一种基于迭代的混合鲁棒波束成形与功率分配算法。仿真结果表明,该文算法具有较好的能效和较强的鲁棒性。

关键词：低轨卫星通信波束成形能效优化鲁棒性

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基于物理信息神经网络的时变可靠性分析方法

机械工程学报 2024年第13期60卷 141-153页

作者：胡伟飞廖家乐郭云飞鄢继铨李光岳海峰谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室设计工程及数字孪生浙江省工程研究中心浙江大学台州研究院智能采矿装备技术全国重点实验室

传统时变可靠性分析(Time-dependent reliability analysis, TRA)往往通过大量实验设计样本(Design of experiments, DoE)构建代理模型，从而实现时变可靠性分析计算。在这个过程中，随着性能方程的非线性程度、响应求解难度等增加，Do ... 详细信息

传统时变可靠性分析(Time-dependent reliability analysis, TRA)往往通过大量实验设计样本(Design of experiments, DoE)构建代理模型，从而实现时变可靠性分析计算。在这个过程中，随着性能方程的非线性程度、响应求解难度等增加，Do E的计算成本愈发高昂，使得可靠性分析耗时冗长。针对该问题，创新性地提出了一种基于物理信息神经网络(Physics-informed neural network,PINN)的时变可靠性分析方法(PINN-based TRA, PBTRA)。该方法在TRA过程中将约束系统响应的偏微分方程(Partial differential equation, PDE)融入PINN模型训练的损失函数，使用PINN模型预测系统的实际响应，并基于此构建性能方程，解决了传统时变可靠性分析依赖大量仿真计算获取实验样本的难题，有效降低了TRA计算成本。同时针对传统PINN训练过程出现的收敛缓慢和模型欠拟合等问题，根据训练过程中PINN模型在不同采样区域的响应情况，判断相关区域是否接近系统响应的极限状态，并据此划分敏感区域，动态调整训练点采样分布，进一步结合神经网络的重采样机制，提出了一种基于区域响应权重的PINN模型动态采样训练方法，并且将其应用于TRA中。相较于传统的PINN，所提方法具有更快的训练速度与更高的性能响应计算精度，进而能够提升TRA精度与效率。文章中针对两个案例测试了所提出的PBTRA方法，并与传统TRA方法进行了对比，验证了所提出方法的优越性。

关键词：时变可靠性分析优化设计物理信息神经网络重要性采样代理模型

基于混合指标自适应采样代理模型的多目标优化设计方法

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机械工程学报 2024年第13期60卷 81-91页

作者：赵峰胡伟飞李光邓晓豫刘振宇郭云飞谭建荣浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室设计工程及数字孪生浙江省工程研究中心浙江大学台州研究院智能采矿装备技术全国重点实验室

随着现有工程问题高非线性、高计算复杂度、高维度等特征的凸显和对低成本高保真度仿真模型的要求，基于多学科耦合的工程结构多目标优化设计求解难度显著提高，且计算量大，这一问题引起了广泛的研究。针对这一挑战，本文提出了一种基... 详细信息

随着现有工程问题高非线性、高计算复杂度、高维度等特征的凸显和对低成本高保真度仿真模型的要求，基于多学科耦合的工程结构多目标优化设计求解难度显著提高，且计算量大，这一问题引起了广泛的研究。针对这一挑战，本文提出了一种基于混合指标自适应采样代理模型实现工程结构多目标优化设计的方法。为降低优化设计成本，综合考虑了优化设计空间的全局探索与局部开发特征，提出了一种基于Voronoi区域划分的混合指标自适应采样方法，用于全局代理模型构建，经与不同案例及方法对比测试，在保证精度的前提下显著降低了样本数量；为实现工程结构多目标优化问题的求解，提出了一种基于优势面旋转投影和区域划分新型拥挤度算子的多目标优化设计NSGA-Ⅱ-RD(Improvednon-dominatedsortinggenetic algorithm Ⅱ based on a rotation and density operator, NSGA-Ⅱ-RD)算法，经与不同算法对比测试，该方法求解收敛速度更快且计算结果准确。最后，将提出的混合指标采样代理模型构建方法与NSGA-Ⅱ-RD算法结合，在绝缘栅双极晶体管母排的结构设计上进行应用，针对母排的质量、电路压降与疲劳损伤进行多目标优化设计。结果表明，该方法不仅保证了母排的轻量化与良好导电性能，还使其具备了更好的抗超声焊接疲劳性能。同时，验证了该方法在保证低成本与高精度仿真模型的前提下，能够有效解决实际工程中的多目标优化设计问题。

关键词：混合指标自适应采样代理模型 NSGA-Ⅱ-RD 多目标优化设计

基于时域动态过程的变速抽蓄机组外部故障短路电流计算方法

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 172-179页

作者：卢庆辉乔健尹项根刘之畅王义凯朱凌进毛冀龙华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学电力安全与高效湖北省重点实验室湖北武汉430074

变速抽蓄机组(VSPSU)采用特殊的交流励磁结构及控制方式,导致其外部故障短路特性与常规定速机组相比差异巨大。为此,提出了一种基于时域动态过程的外部故障短路电流计算方法。根据VSPSU外部故障下的励磁及控制特点,将外部故障下的VSPSU... 详细信息

变速抽蓄机组(VSPSU)采用特殊的交流励磁结构及控制方式,导致其外部故障短路特性与常规定速机组相比差异巨大。为此,提出了一种基于时域动态过程的外部故障短路电流计算方法。根据VSPSU外部故障下的励磁及控制特点,将外部故障下的VSPSU分为持续励磁和跨接器动作这2种情况,并基于空间矢量分析分别建立2种情况下的时域动态电路模型。在此基础上,结合2种情况的过渡边界条件和定子磁链动态特性推导得到VSPSU外部故障短路电流的解析表达式。与PSCAD/EMTDC仿真结果的对比表明,所提出的VSPSU外部故障短路电流计算方法具有较高的准确性及实用价值,能满足变速抽水蓄能电站一次设备选型以及继电保护等工作的需要。

关键词：变速抽蓄机组外部故障短路电流跨接器动态电路