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旋转对称重数对齿轮拓扑优化的影响
1
作者 刘治华 董瑞 李豪 《机械传动》 北大核心 2026年第3期61-69,共9页
【目的】齿轮进行圆周旋转运动,其轮体的拓扑优化设计需考虑旋转对称性,不同的旋转对称重数可能会影响齿轮轮体拓扑优化设计的结果。但是,目前对于设置何种旋转对称重数能够使齿轮轮体拓扑优化结果最优尚未定论。为此,分析了旋转对称重... 【目的】齿轮进行圆周旋转运动,其轮体的拓扑优化设计需考虑旋转对称性,不同的旋转对称重数可能会影响齿轮轮体拓扑优化设计的结果。但是,目前对于设置何种旋转对称重数能够使齿轮轮体拓扑优化结果最优尚未定论。为此,分析了旋转对称重数对齿轮拓扑优化设计结果的影响。【方法】以某减速器输出轴齿轮为研究对象,使用有限元仿真软件Abaqus对未经拓扑优化设计的齿轮进行受力分析和模态分析,分别得到齿轮啮合时的应力状态和固有振动特性;利用变密度法对齿轮进行了拓扑优化设计,对拓扑优化后的齿轮进行受力分析和模态分析,并系统分析了旋转对称重数对齿轮拓扑优化结果的影响。【结果】有限元仿真结果表明,旋转对称重数会影响齿轮拓扑优化区域的分布,对拓扑优化的体积减小分数影响较小;具有不同旋转对称重数的齿轮在啮合受力时均未发生屈服。模态分析结果表明,其固有振动特性变化较大;当旋转对称重数为6时,拓扑优化后的齿轮不仅在啮合受力时不会发生屈服,而且其固有振动频率与啮合频率差异最大,可有效避免齿轮啮合时发生共振。 展开更多
关键词 齿轮 拓扑优化 旋转对称重数 模态分析
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可轮换用动平台的运动解耦三自由度并联机构拓扑设计与性能分析
2
作者 沈惠平 朱潇 +3 位作者 李菊 孟庆梅 李涛 叶鹏达 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期413-426,共14页
首先提出一种可轮换用动平台的部分运动解耦三自由度并联机构,该类机构在工作过程的不同阶段可轮换使用两个不同的动平台以产生两平移一转动(2T1R)和三平移(3T)两种不同模式的输出运动,最终实现不同的工艺操作,可视为一种新的两模式输... 首先提出一种可轮换用动平台的部分运动解耦三自由度并联机构,该类机构在工作过程的不同阶段可轮换使用两个不同的动平台以产生两平移一转动(2T1R)和三平移(3T)两种不同模式的输出运动,最终实现不同的工艺操作,可视为一种新的两模式输出运动机构。进一步,分析该三自由度并联机构在两种不同模式下的拓扑学、运动学与动力学性能,包括以方位特征(POC)、自由度(DOF)和耦合度(k)为内容的拓扑性能分析,基于其拓扑特征的机构符号式位置正反解的求解,基于位置正解的机构工作空间分析,以及基于位置反解的机构奇异位置分析;基于虚功原理序单开链法的机构动力学建模及其驱动力曲线的求解。然后,将可达工作空间作为优化目标,对机构的尺寸进行优化设计。最后,对该机构用作激光切割工艺的执行机构,并对2T1R和3T两种模式应用场景的概念设计进行阐述。本研究为可轮换用动平台的并联机构的设计、分析与潜在应用提供了理论依据,也拓展了多模式机构的概念、设计方法与应用范围。 展开更多
关键词 并联机构 可轮换用动平台 拓扑设计 运动学分析 工作空间 优化设计
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基于拓扑优化与尺寸优化的重载AGV车架结构优化设计
3
作者 李霞 陈圣展 +2 位作者 高广东 蒋林森 刘本学 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第2期80-86,共7页
为了减小重载自动导引车(automatic guided vehicle, AGV)的质量,提高其续航里程,进行重载AGV车架结构的轻量化设计。在确保车架满足强度和刚度要求的基础上,将体积分数设定为30%,作为响应约束,对车架进行变密度拓扑优化设计,并根据第... 为了减小重载自动导引车(automatic guided vehicle, AGV)的质量,提高其续航里程,进行重载AGV车架结构的轻量化设计。在确保车架满足强度和刚度要求的基础上,将体积分数设定为30%,作为响应约束,对车架进行变密度拓扑优化设计,并根据第四强度理论对车架进行强度和刚度仿真校核。然后利用灵敏度分析方法,分析待优化杆件的参数对车架性能影响,选择对强度、刚度影响小,以及对质量影响大的参数作为优化参数。在保证强度和刚度满足要求的情况下,利用参数优化的方法对车架进行尺寸优化设计,并对优化后车架的力学性能进行校核。为提高车架在超载工况下工作的安全性,对车架进行二次优化,使其在超载30%的情况下仍能安全工作,最终优化后车架的质量相对于初始设计时降低了20.48%。 展开更多
关键词 重载AGV 轻量化 灵敏度分析 拓扑优化 尺寸优化
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海上压裂船柴油发动机三维耦合振动分析与结构优化
4
作者 张万春 唐洋 +3 位作者 向上 李洋 李栋 杨海 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期143-156,共14页
曲轴作为海上压裂船柴油机的核心部件,在长期高速运转及制造误差导致的质量不平衡条件下,容易产生振动并影响发动机运行可靠性。以第二缸点火工况为研究前提,建立曲轴有限元模型,系统分析其静力学特性与振动性能。通过模态分析获得曲轴... 曲轴作为海上压裂船柴油机的核心部件,在长期高速运转及制造误差导致的质量不平衡条件下,容易产生振动并影响发动机运行可靠性。以第二缸点火工况为研究前提,建立曲轴有限元模型,系统分析其静力学特性与振动性能。通过模态分析获得曲轴前六阶固有频率及对应振型,揭示低阶模态在共振条件下可能引起的显著变形;进一步进行谐响应分析和随机振动分析,确定曲轴在外载荷作用下的动态响应特征及应力集中区域。基于拓扑优化的轻量化设计结果表明,曲轴质量由37.7 kg减至19.3 kg,减重约48.8%,同时第一阶固有频率由545.36 Hz升至560.32 Hz,提高约10.3%,有效避开共振区间并降低曲轴失效风险。本研究为压裂船柴油机曲轴的结构优化、轻量化设计及振动可靠性提升提供了理论依据和工程参考。 展开更多
关键词 曲轴 随机振动 模态分析 拓扑优化 动态特性
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面向增材制造的拓扑优化设计方法研究进展
5
作者 张磊 岳之斌 +3 位作者 董磊 寇若洋 王国钦 檀雪宁 《计算机集成制造系统》 北大核心 2026年第2期453-468,共16页
为提升拓扑结构的可制造性,需将增材制造工艺约束引入拓扑优化设计中,实现对复杂异形零件的精密与快速制造。通过归纳拓扑优化方法及特点,对比各类拓扑优化结果,回顾近年来关于拓扑优化方法与增材制造交叉融合的主要应用成果,分析尺寸... 为提升拓扑结构的可制造性,需将增材制造工艺约束引入拓扑优化设计中,实现对复杂异形零件的精密与快速制造。通过归纳拓扑优化方法及特点,对比各类拓扑优化结果,回顾近年来关于拓扑优化方法与增材制造交叉融合的主要应用成果,分析尺寸、连通性、自支撑和材料性能4类增材制造工艺约束对设计方法与成形工艺的影响,总结考虑可制造性的拓扑优化设计方法,探讨该类设计方法的发展趋势,指出拓扑优化设计方法的改进方向,为深入研究面向增材制造的拓扑优化设计方法提供参考。 展开更多
关键词 拓扑优化 增材制造 尺寸约束 连通性约束 自支撑约束
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高性能互连网络拓扑研究综述
6
作者 董德尊 王梓宇 雷斐 《国防科技大学学报》 北大核心 2026年第2期266-283,共18页
高性能互连网络是决定超算与智算系统可扩展性的关键因素之一。拓扑是互连网络可扩展性设计的核心。拓扑设计既要考虑应用与软硬件系统等宏观设计需求,也要考虑路由器芯片端口数、虚拟通道数量、封装密度等多种制约因素。本文较为系统... 高性能互连网络是决定超算与智算系统可扩展性的关键因素之一。拓扑是互连网络可扩展性设计的核心。拓扑设计既要考虑应用与软硬件系统等宏观设计需求,也要考虑路由器芯片端口数、虚拟通道数量、封装密度等多种制约因素。本文较为系统地分析总结了学术和工业界的重要拓扑结构,并对有代表性的新型拓扑进行了详细阐述;分析了自适应路由在高阶网络中的设计难点,对比了典型拓扑的性能和成本,并讨论了选型建议;初步探讨了未来拓扑设计的挑战与发展趋势,包括从智算应用特点出发针对性地设计高性价比的网络拓扑、供电制约的拓扑设计需要拓扑和大楼供电能力的配合、超节点内外网络拓扑的融合与协同设计等。 展开更多
关键词 高性能互连 拓扑 路由
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基于视图学习和通道特征拓扑融合的骨架行为识别
7
作者 谭台哲 张泽翰 +3 位作者 胡平川 朱辉果 战荫伟 杨卓 《计算机工程与设计》 北大核心 2026年第1期217-225,共9页
在人体骨架行为识别中,图卷积网络可提取人体骨架拓扑结构来聚合特征信息。但现有方法既未有效关联骨架特征与拓扑关系,也忽略了不同视图下拓扑关系的变化性。为此,提出基于视图学习和通道特征拓扑融合的行为识别方法(VLCTF-GCN)。依据... 在人体骨架行为识别中,图卷积网络可提取人体骨架拓扑结构来聚合特征信息。但现有方法既未有效关联骨架特征与拓扑关系,也忽略了不同视图下拓扑关系的变化性。为此,提出基于视图学习和通道特征拓扑融合的行为识别方法(VLCTF-GCN)。依据骨架的视图特征学习拓扑关系,为每个视图构建具有区分性的共享视图拓扑关系。在不同聚合程度上,结合视图与自适应拓扑关系,融合骨架通道特征与拓扑关系,使得拓扑结构能够自适应关联骨架特征,通过多尺度时间卷积提取不同时间长度的关节变化。在两个大型数据集的实验结果表明,所提方法性能优于现有方法。 展开更多
关键词 行为识别 人体骨架 图卷积 通道特征拓扑融合 视图学习 多尺度时间卷积 共享拓扑
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基于拓扑优化的非圆齿轮轻量化设计
8
作者 刘永平 裴王鹏 +2 位作者 董长斌 李大伟 黄传鸿 《兰州理工大学学报》 北大核心 2026年第1期49-55,共7页
针对非圆齿轮偏心特性导致传动过程存在动不平衡的问题,提出了轻量化设计方法.基于阐明齿轮啮合原理,对非圆齿轮齿面进行数据获取和模型建立.采取多目标拓扑优化方法,结合折衷规划法与灰度关联法,综合考虑不同轮齿位置静应力和动态响应... 针对非圆齿轮偏心特性导致传动过程存在动不平衡的问题,提出了轻量化设计方法.基于阐明齿轮啮合原理,对非圆齿轮齿面进行数据获取和模型建立.采取多目标拓扑优化方法,结合折衷规划法与灰度关联法,综合考虑不同轮齿位置静应力和动态响应的影响,对非圆齿轮副进行多目标拓扑优化.同时,对轮副在齿宽方向进行尺寸优化,实现非圆齿轮的轻量化设计.通过模型数据测量和动力学仿真结果对比分析了优化前后的传动特性.结果表明,非圆齿轮的整体质量减轻了38.87%,圆周振模态由二阶升至三阶,动平衡特性得到提升,传动更加平稳,传动比更加精确,齿面磨损减轻,齿轮疲劳寿命延长,为非圆齿轮轻量化设计和传动特性优化提供了理论依据. 展开更多
关键词 非圆齿轮 动平衡 多目标拓扑优化 轻量化 动力学仿真
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面向蜻蜓拓扑的在线自适应路由及故障自愈技术
9
作者 赖明澈 王正浩 +4 位作者 徐佳庆 高蕾 欧洋 吴利舟 王强 《计算机学报》 北大核心 2026年第4期721-741,共21页
面向后E级超智算通信系统采取蜻蜓拓扑具有可扩展性强、延迟小、成本低优势。蜻蜓拓扑中自适应路由和容错路由对网络性能和稳定性至关重要。传统路由方法结合局部流量选择多样化路径对路径跳步影响考虑不足,性能优化效果有限。本文提出... 面向后E级超智算通信系统采取蜻蜓拓扑具有可扩展性强、延迟小、成本低优势。蜻蜓拓扑中自适应路由和容错路由对网络性能和稳定性至关重要。传统路由方法结合局部流量选择多样化路径对路径跳步影响考虑不足,性能优化效果有限。本文提出一种分布式在线自适应路由DOAR算法,传输过程中根据组内局部通道和组间全局通道状态动态选择路径,缓解拥塞同时降低跳步数,提升网络性能;提出路由计算部件结构及可重构路由配置方法,具有计算延迟低、配置灵活、无死锁特点。针对蜻蜓拓扑网络故障敏感特点提出动态路由自愈及恢复技术,主动产生诊断或恢复报文更新分布式路由表,在保证全局目的可达同时最大化可达路径数量,实现网络故障快速自动诊断与恢复,并减少网络性能损失和抖动。实验表明DOAR与PARPH、TPR、UGAL_LE相比,在合成流量下吞吐量分别提升约15.2%、12.1%和23.7%;在混合流量下吞吐量分别提升约15.1%、14.4%和41.2%;在实际应用负载下通信延迟分别降低约8.2%、30.4%和26.0%。针对典型故障场景,标准合成流量下40和200处链路故障时吞吐量最大损失仅1.7%和7.4%;10和30处路由器故障时吞吐量最大损失仅5.3%和10.5%;混合合成流量100处链路故障时吞吐量平均损失仅2.9%。高负载随机流量50处链路故障下故障自动诊断和恢复过程耗时分别约5.2和10.3μs,带宽损失和延迟增幅仅约1.1%和5.7%,体现较强的性能优势与自动故障容错能力。 展开更多
关键词 高性能网络 蜻蜓拓扑 自适应路由 容错机制
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基于轴承退化状态估计与1DCNN-BiGRU-SA的轴承寿命预测方法
10
作者 吴胜利 刘依航 邢文婷 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第3期208-219,共12页
针对滚动轴承运行工况恶劣、有效特征难以提取,且轴承寿命预测存在初始预测时间(first prediction time,FPT)难确定、单一模型精度低的问题,提出一种联合轴承退化状态估计与一维卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制(1DCNN-BiGRU... 针对滚动轴承运行工况恶劣、有效特征难以提取,且轴承寿命预测存在初始预测时间(first prediction time,FPT)难确定、单一模型精度低的问题,提出一种联合轴承退化状态估计与一维卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制(1DCNN-BiGRU-SA)的轴承寿命预测方法。首先,利用经过三角拓扑聚合优化算法(triangulation topology aggregation optimizer,TTAO)优化的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)并结合皮尔逊相关系数对信号进行降噪重构;其次,对重构信号的时域退化特征进行提取,通过构建退化特征融合机制实现轴承FPT的高精度确定,进而更精准地表征轴承全生命周期内的退化状态演化规律;最后,构建嵌入自注意力机制(self-attention,SA)的1DCNN-BiGRU模型,将多时域特征构成的时间序列作为输入,进行轴承寿命预测。利用XJTU-SY滚动轴承加速寿命试验数据集验证文章所提方法的有效性。研究结果表明,所提出的寿命预测方法具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 轴承寿命预测 初始预测时间 三角拓扑聚合优化 特征融合 1DCNN-BiGRU-SA
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基于性能特点的重载双浴盆敞车车体结构分级优化
11
作者 谢素明 杨文博 +1 位作者 张强 张露颖 《大连交通大学学报》 2026年第1期45-52,共8页
基于有限元分析和结构优化技术,研究如何提升重载双浴盆敞车车体的性能指标。依据结构和载荷特点建立敞车车体的有限元分析模型;依据TB/T 3550.2—2019标准和设计任务书对车体进行整体垂向刚度和整体结构模态分析与评价;针对车体第一阶... 基于有限元分析和结构优化技术,研究如何提升重载双浴盆敞车车体的性能指标。依据结构和载荷特点建立敞车车体的有限元分析模型;依据TB/T 3550.2—2019标准和设计任务书对车体进行整体垂向刚度和整体结构模态分析与评价;针对车体第一阶频率偏低问题,通过频率对车体部件灵敏度分析筛选出频率优化设计变量,对车体第一阶频率开展结构优化。优化后车体第一阶频率提高1.3 Hz,质量增大0.49 t;在考核车体强度指标的计算载荷作用下,对车体部件强度进行分析与评价。针对安全系数不满足要求的车体中部下边梁撑杆支座和中梁与浴盆端部区域,开展局部结构补强和最佳刚度匹配及理想补强形状的优化设计。下边梁撑杆支座区域尺寸优化后和中梁与浴盆端部分步拓扑优化后,部件安全系数均满足设计要求。 展开更多
关键词 双浴盆敞车 性能分析 频率优化 尺寸优化 拓扑优化
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大语言模型赋能的用户参与式产品功能拓扑生成方法
12
作者 李海波 蔡其航 +1 位作者 郑黎晓 严红 《计算机集成制造系统》 北大核心 2026年第1期36-54,共19页
用户参与对产品设计至关重要,为提高需求分析效率并精准捕捉用户核心需求,利用大语言模型处理自然语言的优势,提出一种产品功能拓扑的准自动化生成方法。该方法主要包含3个步骤:首先,针对产品概念设计阶段的功能要素,使用大语言模型处... 用户参与对产品设计至关重要,为提高需求分析效率并精准捕捉用户核心需求,利用大语言模型处理自然语言的优势,提出一种产品功能拓扑的准自动化生成方法。该方法主要包含3个步骤:首先,针对产品概念设计阶段的功能要素,使用大语言模型处理需求并将其映射为功能拓扑结构;其次,对功能拓扑进行聚类,形成若干产品功能簇;然后,采用键能算法(BEA)对最大簇所对应的相似度矩阵进行重组与分割,通过求解最大公共子图识别共性功能组合。最后,通过实验验证方法的可行性与可用性:第一个实验验证方法的可行性,所得产品功能C&C模型的相似度可达0.909;第二个实验验证从产品功能需求快速获取用户偏好的过程,进一步证明了该方法的实用价值。 展开更多
关键词 大语言模型 用户参与 产品设计 功能拓扑
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基于脑表面拓扑特征识别的皮质下胶质瘤定位技术
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作者 唐寅达 李世亭 +2 位作者 赵华 王柏淼 郑学胜 《中国微侵袭神经外科杂志》 2026年第1期28-32,共5页
目的探索基于脑表面拓扑特征识别的精准定位技术,以提高脑胶质瘤切除程度并减少术后功能障碍。方法利用1 mm层厚MRI数据进行三维重建,构建胶质瘤病灶在脑表面及外侧裂的投影模型,识别脑沟、脑回、血管等拓扑特征,规划个体化脑皮质切口;... 目的探索基于脑表面拓扑特征识别的精准定位技术,以提高脑胶质瘤切除程度并减少术后功能障碍。方法利用1 mm层厚MRI数据进行三维重建,构建胶质瘤病灶在脑表面及外侧裂的投影模型,识别脑沟、脑回、血管等拓扑特征,规划个体化脑皮质切口;集成弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)神经传导束成像,同步显示肿瘤与重要功能束的空间关系。结果3例不同部位(额叶、颞叶、岛叶皮质下)脑胶质瘤的术前定位与术中解剖高度一致,皮质切口长度缩短,血管及神经结构保护效果显著,肿瘤切除满意,术后无严重并发症。结论拓扑定位技术通过脑表面拓扑特征匹配机制提供更直观的术中病灶定位方法,克服传统神经导航的脑移位误差,为高精度脑胶质瘤手术提供新思路,实现“解剖切除”与“功能保留”的平衡。 展开更多
关键词 神经胶质瘤 拓扑特征 脑表面 定位
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基于拓扑优化的襟翼支架增材制造研究
14
作者 常青青 唐玲苑 +1 位作者 古冰杰 周建阳 《机电工程》 北大核心 2026年第2期382-390,共9页
针对拓扑优化设计后复杂结构制造难、设计与制造匹配度低等问题,以航空襟翼支架为对象,对拓扑优化设计与激光粉末床熔融(LPBF)增材制造的协同创新进行了研究。首先,运用Altair Inspire软件,以刚度最大化为优化目标,对航空襟翼支架进行... 针对拓扑优化设计后复杂结构制造难、设计与制造匹配度低等问题,以航空襟翼支架为对象,对拓扑优化设计与激光粉末床熔融(LPBF)增材制造的协同创新进行了研究。首先,运用Altair Inspire软件,以刚度最大化为优化目标,对航空襟翼支架进行了拓扑优化设计,获取了兼具力学性能与轻量化优势的镂空状结构方案;然后,基于LPBF技术原理,借助Print3D模块对优化后的支架开展了增材制造工艺仿真,通过模拟打印过程,预测并解决了潜在制造问题;最后,开展了实际打印实验,将理论设计转化为物理实体,验证了设计与制造的匹配性。研究结果表明:拓扑优化后,支架质量从206.61 g减至67.38 g,减重比例高达67.39%,其最小安全系数1.3、最大位移0.26 mm和最大米塞斯应力320 MPa均可以满足设计要求;实际打印重量为67.67 g,与理论数值相比,误差仅为0.4%,关键装配面尺寸偏差小于±0.15 mm。该研究实现了拓扑优化设计与增材制造工艺的高度匹配目标,显著提高了材料利用率,为具有复杂内部结构和独特形状的设计制造提供了有效方案。 展开更多
关键词 机械制造工艺 增材制造 激光粉末床熔融 Print3D模块 襟翼支架 拓扑优化 Altair Inspire
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胶质母细胞瘤缺氧与细菌生物被膜分子网络的拓扑共性分析
15
作者 李娜 刘露露 +4 位作者 黄舒婷 陈周 李明凯 毛星刚 薛小燕 《中华神经外科疾病研究杂志》 2026年第1期6-13,共8页
目的本研究旨在超越表型类比,探究胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)缺氧与细菌生物被膜(bacterial biofilm)的分子互作网络(molecular interaction networks,MINWs)在结构上是否存在共性。方法采用代数拓扑方法,分别分析胶质母细胞瘤缺... 目的本研究旨在超越表型类比,探究胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)缺氧与细菌生物被膜(bacterial biofilm)的分子互作网络(molecular interaction networks,MINWs)在结构上是否存在共性。方法采用代数拓扑方法,分别分析胶质母细胞瘤缺氧调控网络(GBM-MINW)和细菌生物被膜网络(Biofilm-MINW)的拓扑不变量,并与随机网络进行对比。结果两者均展现出复杂且稳定的非随机拓扑特征:网络中存在大量远超随机网络的高维单形与极大单形;持续同调分析进一步揭示,二者均具有高度稳定的拓扑特征,包括长生命周期的环形和空腔结构。结论GBMMINW与Biofilm-MINW具有相似的拓扑结构,均形成了高度互联且稳定的高维架构,此发现为理解生命系统复杂性的普遍规律提供了一个跨界案例。 展开更多
关键词 胶质母细胞瘤 生物被膜 代数拓扑学 网络分析
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R-Graph:面向机器人机构智能设计的表征与计算框架
16
作者 孙涛 王博 +1 位作者 霍欣明 宋泽宏 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第3期221-232,共12页
智能化是机器人创新设计的必然趋势,其核心在于利用人工智能技术从设计数据中学习机器人机构组成规律,并模拟人类思维开展设计.实现机器人智能设计需满足两个基本前提:一是提出有效的机器人机构数字化表征方法,全面、准确地描述机器人... 智能化是机器人创新设计的必然趋势,其核心在于利用人工智能技术从设计数据中学习机器人机构组成规律,并模拟人类思维开展设计.实现机器人智能设计需满足两个基本前提:一是提出有效的机器人机构数字化表征方法,全面、准确地描述机器人机构信息,以便于设计数据的计算机识别和存储;二是具备快速计算机器人机构运动、力学等性能的能力,这些性能指标也反映了机器人机构设计需求.本文提出一种新的数字化语言——机器人图结构(R-Graph),用于表征和计算机器人机构及其性质.首先,利用异构图的节点和边分别表示机器人机构组成构件及其连接关系,揭示R-Graph具有的性质,分别定义节点特征和边特征的存储结构.在此基础上,提出了一种基于图相似度匹配的机构拓扑同构判别方法,并利用图信息传递机制实现了机器人机构运动/力性质的自动求解.最后,讨论了R-Graph在机器人机构智能创新设计中的潜在应用.与传统拓扑图相比,R-Graph不仅能够捕捉运动变量及相关信息,还将轴线关系的表示从布尔值转换为实数矩阵,从而在欧几里得空间和非欧几里得空间中实现统一表征.通过利用这一全面的信息表征结构,能够实现机构运动和力的自动计算,为机器人机构的智能设计提供结构化的数据基础.R-Graph为机器人机构的智能设计提供了新的理论基础和工具,有望推动机器人设计自动化和智能化的发展. 展开更多
关键词 机器人机构表征 运动/力计算 拓扑图 智能设计
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基于天线结构拓扑优化设计的实验教学研究
17
作者 王奇 云天雨 《实验室科学》 2026年第1期81-85,共5页
车辆智能化与装备轻量化发展对雷达天线的小型化与集成化提出了更高要求,需要有效的设计手段以实现高性能天线的创新设计。拓扑优化通过设计域内候选材料的布局寻优,实现功能驱动的结构拓扑构型设计,在承力结构、散热结构和电磁结构等... 车辆智能化与装备轻量化发展对雷达天线的小型化与集成化提出了更高要求,需要有效的设计手段以实现高性能天线的创新设计。拓扑优化通过设计域内候选材料的布局寻优,实现功能驱动的结构拓扑构型设计,在承力结构、散热结构和电磁结构等功能结构设计中获得了成功应用。为使学生充分理解优化设计技术在天线电磁辐射结构构型设计中的有效性,开展天线拓扑优化设计与性能测试的实验教学研究。以满足典型需求的多频段微带天线贴片构型设计为范例,对其性能进行数值实验和实验测试以验证设计方法的有效性。通过科研实践与教学实验相结合,培养学生认知交叉力学专业体系,并提高将专业知识有效用于解决实际问题的能力。 展开更多
关键词 拓扑优化 天线设计 实验教学研究
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基于拓扑图序列的多船会遇相似场景辨识方法研究
18
作者 刘克中 宋翊宁 +1 位作者 袁志涛 王伟强 《中国航海》 北大核心 2026年第1期18-28,共11页
针对多船会遇场景相似性难以量化和识别的问题,提出一种基于拓扑图序列的多船会遇相似场景识别方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)数据中提取多船会遇场景,并构建表征船舶交互关系的拓扑图序列模型;其次,设计两阶段相似场景识别算法,... 针对多船会遇场景相似性难以量化和识别的问题,提出一种基于拓扑图序列的多船会遇相似场景识别方法。首先,从船舶自动识别系统(AIS)数据中提取多船会遇场景,并构建表征船舶交互关系的拓扑图序列模型;其次,设计两阶段相似场景识别算法,对拓扑图序列进行相似度计算与筛选,从而实现多船会遇相似场景的识别。以宁波舟山港水域为例,从一个月的AIS数据中提取2898个多船会遇场景,并选取其中占比较高的两类典型场景进行试验验证。根据会遇特征参数对识别结果进行对比分析。试验结果表明,所识别的相似会遇场景在动态演化特征上与原始场景具有较高一致性,该方法能够有效识别具有相似会遇关系的多船会遇场景,验证了其在多船会遇场景相似性度量中的可行性与有效性。研究结果可为多船会遇场景下的避碰决策与会遇风险分析提供参考依据。 展开更多
关键词 多船会遇场景 相似场景辨识 拓扑图 图序列相似度
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复杂故障下静态安全分析的部分因子化修正改进方法
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作者 王毅 李可萌 +3 位作者 曹国芳 闪鑫 陆娟娟 陈中 《电力系统自动化》 北大核心 2026年第3期167-179,共13页
新型电力系统运行方式变化愈发频繁且复杂,要求静态安全分析应用能快速处理各种复杂预想故障。复杂预想故障存在电气节点数增减等特性,现有部分因子化修正方法适用性不佳,限制了当前静态安全分析应用的性能。为此,文中提出了部分因子化... 新型电力系统运行方式变化愈发频繁且复杂,要求静态安全分析应用能快速处理各种复杂预想故障。复杂预想故障存在电气节点数增减等特性,现有部分因子化修正方法适用性不佳,限制了当前静态安全分析应用的性能。为此,文中提出了部分因子化修正改进方法。首先,分析了现有考虑线路N-1的部分因子化修正方法和加大数法在母联开关N-1(节点增加)、母线N-1(节点减少)等场景下的应用局限性。然后,针对电气节点减少场景提出了节点隔离法,通过理论推导证明了节点隔离法可在远优于加大数法数值稳定性的基础上实现方程求解误差接近机器精度。随后,针对电气节点不变及增加场景,提出了增量矩阵分解策略和两阶段法,克服了以往部分因子化修正技术仅能高效处理线路N-1等简单故障的弊端。接着,提出了部分因子化修正框架,整合了节点隔离法(节点减少)、增量矩阵分解(节点不变)和两阶段法(节点增加),将部分因子化修正技术的适用范围拓展到全类型预想故障。最后,设计了包含D5000测试环境和仿真环境的多种规模算例,验证了所提方法较D5000内置算法及传统部分因子化修正算法的优势,支撑了静态安全分析应用。 展开更多
关键词 静态安全分析 部分因子化修正 故障 节点隔离 拓扑变化
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基于新型可重构拓扑的电池分层均衡方法
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作者 周娟 郭泽赟 +2 位作者 杜世民 张永磊 庞宇凡 《电工技术学报》 北大核心 2026年第6期2132-2145,共14页
基于退役动力电池构建低成本、大规模电网储能系统对于保障国家资源安全、减少污染具有重要意义。然而,电池组的不一致性严重限制了退役动力电池剩余容量利用率。针对传统可重构拓扑开关数量多、依赖DC-DC转换器及闲置场景均衡能力不足... 基于退役动力电池构建低成本、大规模电网储能系统对于保障国家资源安全、减少污染具有重要意义。然而,电池组的不一致性严重限制了退役动力电池剩余容量利用率。针对传统可重构拓扑开关数量多、依赖DC-DC转换器及闲置场景均衡能力不足等问题,该文提出一种新型可重构拓扑的电池分层均衡策略。该拓扑采用模块间串联/旁路、模块内拆分/并联的分层设计方法,相比于传统四开关拓扑,开关数量减少12.5%,且无需DC-DC变换器可将输出电压波动控制在3%以内。在此基础上,提出一种分层联动均衡策略,外层模块间采用非对称PWM的能量调度和内层模组通过拆分重组与单体旁路的方法,实现全电池组的电池均衡。同时,利用储能系统的闲置工作场景,设计RC电路与可重构拓扑的协同工作方式,加速闲置状态下电池组的能量转移,减少电池组整体均衡时间。最后,搭建可重构电池实验平台,实验结果表明,所提拓扑和均衡策略在均衡速度、提升电池组容量利用率方面具有显著优势。 展开更多
关键词 可重构拓扑 电网储能系统 电池均衡控制 分层均衡
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