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高压下快凝Pd_(82)Si_(18)非晶合金中二十面体结构分析

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物理学报 2024年第2期73卷 216-224页

作者：陈贝邓永和祁青华高明文大东王小云彭平吉首大学物理与机电工程学院吉首416000 湖南工程学院计算科学与电子学院湘潭411104 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

采用分子动力学方法对6种不同压强下Pd_(82)Si_(18)高温熔体快速凝固形成非晶固体的过程进行模拟,并采用团簇类型指数法和逆向追踪法对其进行微结构特征和遗传演化分析.研究结果表明:加压能够提高体系的玻璃转变温度,在高压条件下,凝固... 详细信息

采用分子动力学方法对6种不同压强下Pd_(82)Si_(18)高温熔体快速凝固形成非晶固体的过程进行模拟,并采用团簇类型指数法和逆向追踪法对其进行微结构特征和遗传演化分析.研究结果表明:加压能够提高体系的玻璃转变温度,在高压条件下,凝固形成的结构中存在大量的二十面体,中心原子为Pd的二十面体与中心原子为Si的二十面体更易形成嵌套共享联结中程序.遗传分析结果表明加压有利于提高团簇的遗传起始温度和遗传分数,以Si原子为中心的团簇比以Pd为中心的团簇具有更强的遗传能力,对玻璃形成能力的影响更大.

关键词：分子动力学高压遗传二十面体

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选择性激光熔化打印等原子比NiCoCr中熵合金力学性能与温度的相关性

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1547-1557页

作者：罗亚君张卫东彭飞刘胜李忠涛吴正刚湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 湖南工程学院新能源汽车轻量化湖南省工程研究中心湘潭411104

研究工艺参数对选择性激光融化制备的等原子比NiCoCr中熵合金致密度、显微组织和力学性能的影响,以及该合金的力学性能与温度的相关性。结果表明,显微组织和力学性能不与激光的体积能量密度呈线性相关,其主要是受扫描速度和激光功率影... 详细信息

研究工艺参数对选择性激光融化制备的等原子比NiCoCr中熵合金致密度、显微组织和力学性能的影响,以及该合金的力学性能与温度的相关性。结果表明,显微组织和力学性能不与激光的体积能量密度呈线性相关,其主要是受扫描速度和激光功率影响。扫描速度为800 mm/s且激光功率为250W为最佳的工艺参数,但是在该工艺参数下的体积能量密度仅为57 J/mm^(3),低于最高能量密度68 J/mm^(3)。以最佳工艺制备的样品在77、200和293 K温度下测得的屈服强度分别为~819、~709和~618 MPa。通过计算揭示力学性能的温度相关性方程,并得到实验验证。

关键词：选择性激光熔化中熵合金 NiCoCr 低温力学性能

多策略相结合粒子群算法求解作业车间调度问题

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计算机集成制造系统 2024年

作者：罗哲朱光宇杨志锋王志堂吴思杰湖南科技学院智能制造学院福州大学机械工程及自动化学院莆田学院工程实训中心

为提高多目标作业车间调度问题的求解质量，提出一种多策略相结合的多目标粒子群优化算法（multiple-strategy multi-objective particle swarm optimization， MS＿MOPSO），该算法采用粒子群算法与灰狼算法协同进化的种群搜索模式，... 详细信息

为提高多目标作业车间调度问题的求解质量，提出一种多策略相结合的多目标粒子群优化算法（multiple-strategy multi-objective particle swarm optimization， MS＿MOPSO），该算法采用粒子群算法与灰狼算法协同进化的种群搜索模式，实现搜索的有效性；并设计了一种基于平均Fréchet距离的曲线相似度匹配与Pareto支配相结合的领导个体选择机制，来引导群体的进化，实现搜索方向的合理性，另外，为了增强算法的局部搜索能力，采用具有3种邻域结构的变邻域搜索方法来平衡算法的搜索范围。通过与另外4种算法对18组基准实例进行仿真实验，验证了所提算法的有效性；最后，将所提算法与QUEST物流仿真软件相结合，以具体加工为例，分析得到最终合理排产方案。

关键词：作业车间调度粒子群算法多策略结合多目标优化

区间过程激励下刚柔耦合系统动态不确定性分析的序列模拟方法

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中国机械工程 2024年第5期35卷 770-783页

作者：刘延浩倪冰雨田万一姜潮湖南大学机械与运载工程学院长沙410006

针对动态不确定性激励作用下的刚柔耦合系统动力学问题,提出了一种基于区间过程模型的动力学不确定性序列模拟方法,旨在通过区间过程序列抽样及刚柔耦合动力学序列模拟计算结构振动与机构运动等系统动态响应的上下边界。介绍了中心刚体... 详细信息

针对动态不确定性激励作用下的刚柔耦合系统动力学问题,提出了一种基于区间过程模型的动力学不确定性序列模拟方法,旨在通过区间过程序列抽样及刚柔耦合动力学序列模拟计算结构振动与机构运动等系统动态响应的上下边界。介绍了中心刚体柔性梁刚柔耦合系统动力学方程的构建与数值求解方法。针对动态不确定性激励作用下的刚柔耦合系统动力学分析,引入区间过程模型及其区间K-L展开对动态不确定性进行了度量和高效表征,提出了一种求解系统机构运动与结构振动等动力学响应上下边界的序列模拟方法。该方法利用序列模拟策略识别当前模拟序列中对动态响应上边界或下边界具有贡献的区间过程参数样本集,作为下一模拟序列中的局部加密抽样中心,可有效避免直接蒙特卡罗模拟在计算动力学响应上下边界时因过多无效抽样模拟而导致的低效收敛问题。最后,通过三个算例对所提方法的有效性进行了验证。研究结果表明,对于刚柔耦合系统大范围运动及振动响应上下边界的求解,序列模拟方法相比于直接蒙特卡罗模拟方法具有更好的计算效率和计算精度。

关键词：动态不确定性区间过程模型区间K-L展开刚柔耦合动力学序列模拟方法

基于物理信息神经网络的盾构隧道诱发地表沉降预测

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工程力学 2024年第4期41卷 161-173页

作者：张子龙潘秋景仉文岗黄阜中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学隧地工程研究中心湖南长沙410075 重庆大学土木工程学院重庆400045 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410004

地表沉降是城市复杂环境下盾构隧道施工重点关注的问题。传统机器学习方法在预测隧道施工诱发地表沉降时忽略了其内在的物理机理,存在对训练样本需求量较大的弊端。基于深度神经网络(deep neural networks, DNN)对Verruijt-Booker解的... 详细信息

地表沉降是城市复杂环境下盾构隧道施工重点关注的问题。传统机器学习方法在预测隧道施工诱发地表沉降时忽略了其内在的物理机理,存在对训练样本需求量较大的弊端。基于深度神经网络(deep neural networks, DNN)对Verruijt-Booker解的围岩位移因子进行修正,构建地表沉降与隧道开挖面空间位置的关联。将修正后的Verruijt-Booker解的物理方程耦合至另一并行的DNN框架中,构建数据-物理双驱动的物理信息神经网络模型(physics-informed neural networks, PINN),从而约束神经网络在满足物理机制的空间中进行训练。算例分析的结果表明:在同等配置的条件下,提出的PINN模型的预测效果显著优于单一数据驱动的传统DNN模型,其外推泛化性能得到显著提升。工程应用的结果表明:PINN模型可以利用施工前期的实测数据,准确预测后续施工过程中开挖面在不同位置时监测断面的地表沉降值。提出的方法有助于提高盾构隧道施工过程中地表沉降控制的智慧化程度,可为工程的潜在风险及施工决策提供预警和指导。

关键词：盾构隧道地表沉降物理信息神经网络物理机理数据物理双驱动

面向可持续生产中多任务调度的双重增强模因算法

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自动化学报 2024年第4期50卷 731-744页

作者：卢弘王耀南乔非方遒湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 同济大学电子与信息工程学院上海201804

从经济、环境和社会3个维度,全面提升生产调度方案的可持续性具有重要意义.针对并行机生产场景,建立考虑机器指派、加工顺序、人员安排以及开关机控制等4种决策任务的调度模型.为实现对复杂决策空间的高效寻优,提出一种融合两种局部优... 详细信息

从经济、环境和社会3个维度,全面提升生产调度方案的可持续性具有重要意义.针对并行机生产场景,建立考虑机器指派、加工顺序、人员安排以及开关机控制等4种决策任务的调度模型.为实现对复杂决策空间的高效寻优,提出一种融合两种局部优化策略的双重增强模因算法(Dual-enhanced memetic algorithm, DMA)求解模型.从随机更新角度,针对不同决策任务,构造单步变邻域搜索(One-step variable neighborhood search, 1S-VNS)策略.从定向优化角度,分析目标和关键任务之间的匹配关系,提出一种可持续目标导向策略(Sustainable goals-oriented strategy, SGS).考虑到两种优化策略的不同特点,单步变邻域搜索策略作用于整个种群,目标导向策略强化种群中的精英个体,实现对输出解集的双重优化.仿真实验结果表明,双重优化策略能有效地增强算法性能,并且所提算法在非支配解的多样性和收敛性上具有优越性.

关键词：可持续生产多任务调度优化策略模因算法

基于MATLAB的外圆磨削工艺参数对过程稳定性的影响分析

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工具技术 2024年第6期58卷 103-109页

作者：封超张金峰王保义贝广霞山东科技大学工程实训中心山东科技大学机电工程学院济南重工集团有限公司

对比磨削动力学宏观结构,构建非线性动力学微观模型,并推导出磨削非线性动力学方程。利用Faddeev算法对非线性动力学方程进行线性化处理,计算系统特征值并进行稳定性预测,得出影响系统稳定性的因素。基于MATLAB软件绘制出在不同影响因... 详细信息

对比磨削动力学宏观结构,构建非线性动力学微观模型,并推导出磨削非线性动力学方程。利用Faddeev算法对非线性动力学方程进行线性化处理,计算系统特征值并进行稳定性预测,得出影响系统稳定性的因素。基于MATLAB软件绘制出在不同影响因素下变换取值范围获得的稳定图,研究相同参数不同取值出现状态变化过渡期对应的时域响应图和特征值位置图,并得出对比结论。

关键词：磨削非线性方程特征值稳定图

基于有限体积法的光固化树脂粘弹性力学行为研究

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力学学报 2024年

作者：蔡恒席佳乐范一鸣陈园南方科技大学系统设计与智能制造学院长安大学现代工程实训中心

光固化聚合物体系成分复杂，随时间变化的粘弹性力学行为具有不确定性。因此，本文以代表性光固化树脂中的聚氨酯丙烯酸树脂（PUA, Polyurethane Acrylate）为例，基于二阶位移展开有限体积法及分数阶粘弹性本构关系发展光固化树脂的力... 详细信息

光固化聚合物体系成分复杂，随时间变化的粘弹性力学行为具有不确定性。因此，本文以代表性光固化树脂中的聚氨酯丙烯酸树脂（PUA, Polyurethane Acrylate）为例，基于二阶位移展开有限体积法及分数阶粘弹性本构关系发展光固化树脂的力学模型。首先，根据边界条件确定胞元面的连续性条件和数值模型的总刚矩阵，显式计算所有胞元的未知面位移。为探究光固化树脂在不同应变率影响下的粘弹性力学行为，引入分数阶有限变形KelvinVoigt粘弹性力学模型，建立应力-应变之间的本构关系。然后，通过应变率分别为10-4/s,10-3/s,10-2/s以及10-1/s的单向拉伸试验完成本构模型中弹性项以及粘性项的参数识别。最后，开展不同应变率下的单向拉伸试验及数字图像散斑（DIC,Digital Image Correlation）分析，评估数值模型的计算误差。结果表明，本文所建立的数值模型能有效预测不同应变率下光固化树脂的力学行为，并且平均预测误差仅为1.98%。

关键词：聚氨酯丙烯酸树脂有限体积法分数阶Kelvin-Voigt粘弹性力学模型光固化树脂参数识别

基于天-空-车-地一体化铁路路基灾害隐患早期识别与服役状态监测

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第8期49卷 1392-1406,1421页

作者：李永威徐林荣陈昀灏邓志兴中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势,表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征,且路基灾害“一点受灾,全线受阻”的巨大危害,已经使其成为铁路安全运营的“瓶颈”难题。多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围内,... 详细信息

气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势,表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征,且路基灾害“一点受灾,全线受阻”的巨大危害,已经使其成为铁路安全运营的“瓶颈”难题。多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围内,传统监测手段已难以满足复杂孕灾环境下的路基服役安全监测需求。鉴于此,首先总结了不同孕灾环境下路基灾害隐患特征,将路基服役状态监测定义为长期服役过程中受突发型灾害、缓变型致灾作用下可能导致路基结构损伤或功能损失等服役状态劣化的危险源及路基本体受灾程度监测,监测内容包括路基变形监测、结构健康监测、沿线地质灾害监测、几何状态测量和外部环境监测;提出了天-空-车-地多源协同路基灾害隐患早期识别与服役状态监测体系,形成了平台协同、尺度协同、参数协同、多部门协同的路基灾害协同监测内涵,初步提出多源协同路基灾害及服役状态监测方案,实现区域-工段-工点为主线的星地协同的工作模式,并在沪宁城际高速铁路路基服役状态监测中得到应用;最后对路基服役状态监测发展方向进行了展望。

关键词：铁路路基地质灾害早期识别服役状态天-空-车-地调查技术多源协同监测体系