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基于多特征融合的集装箱船导轨缺陷检测算法
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作者 李瑞 张贤宇 +2 位作者 尤尹 汪骥 张全有 《大连理工大学学报》 北大核心 2026年第1期86-93,共8页
针对传统集装箱船导轨缺陷检测方法完全依赖人工目视检查,存在效率低、工作量大等问题,提出一种基于多特征融合的集装箱船导轨缺陷检测算法.设计了数据自适应重采样处理方法,降低缺陷种类分布不均的影响.在骨干网络设置多梯度感受野聚... 针对传统集装箱船导轨缺陷检测方法完全依赖人工目视检查,存在效率低、工作量大等问题,提出一种基于多特征融合的集装箱船导轨缺陷检测算法.设计了数据自适应重采样处理方法,降低缺陷种类分布不均的影响.在骨干网络设置多梯度感受野聚合模块,聚合导轨不同程度破损特征和周围环境特征.根据上述方法,在残差分析模块后嵌入混合注意力机制,有效引导多尺度特征流关注重点特征信息.在网络的特征拼接处融合特征重组上采样算子,扩张流入特征的局部感受野,有效整合全局细微特征信息.在测试集上的验证以及与人工效率的比对表明:所提改进算法对导轨缺陷检测的均值平均精度可达到97.0%,相较原YOLOv5算法提升2.9个百分点,有效提升了集装箱船导轨缺陷检测精度. 展开更多
关键词 船舶建造工艺 集装箱船导轨缺陷 混合注意力机制 特征重组上采样算子
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深海采矿车履带板与沉积物相互作用规律
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作者 邹丽 韩燕楚 +2 位作者 郑皓 金国庆 于宗冰 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期70-79,共10页
履带式深海采矿车在海底沉积物上的运动性能将直接影响矿物的采集效率,针对履带板影响采矿车运动性能的问题,本文基于拉格朗日有限元分析法方法和显示动力求解器,研究不同入土角度与速度下履带板与沉积物之间的相互作用特性,同时开展履... 履带式深海采矿车在海底沉积物上的运动性能将直接影响矿物的采集效率,针对履带板影响采矿车运动性能的问题,本文基于拉格朗日有限元分析法方法和显示动力求解器,研究不同入土角度与速度下履带板与沉积物之间的相互作用特性,同时开展履带齿结构优化设计。结果表明:履带板受到的水平推力随入土角度与速度增大而增大,且模拟结果与理论的剪切变形过程相似;改变履带齿相关参数α对其所受的水平推力影响较小而竖直压力明显增大,可通过改变履带齿形状改善履带板运动性能。 展开更多
关键词 深海采矿车 深海沉积物 拉格朗日有限元分析法 入土角度 履带齿 水平推力 竖直压力
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基于等几何的板壳结构几何非线性拓扑优化
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作者 吴涛 王禹 +2 位作者 张正阳 郝鹏 王博 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期110-122,共13页
面向板壳结构的补强设计,提出了一种基于等几何分析的几何非线性拓扑优化方法。板壳结构的几何通过NURBS曲面表示,构建了基于退化实体壳单元纵向积分规则的分层模型(蒙皮和补强设计域)。补强设计域采用三场SIMP节点密度插值模型开展拓... 面向板壳结构的补强设计,提出了一种基于等几何分析的几何非线性拓扑优化方法。板壳结构的几何通过NURBS曲面表示,构建了基于退化实体壳单元纵向积分规则的分层模型(蒙皮和补强设计域)。补强设计域采用三场SIMP节点密度插值模型开展拓扑优化寻找最优构型,拓扑优化过程考虑板壳结构的几何非线性,建立了考虑大转动的样条退化壳单元格式并推导了全解析灵敏度。基于壳单元的分层模型相比于传统的实体单元模型大幅降低了模型规模,等几何分析实现了板壳结构拓扑优化与CAD系统的无缝集成。数值算例表明该方法能够在考虑几何非线性影响下获得板壳结构清晰的补强区域。同时,本研究讨论了小变形拓扑优化与几何非线性拓扑优化的差异,验证了板壳结构拓扑优化考虑几何非线性的必要性。 展开更多
关键词 等几何分析 几何非线性 拓扑优化 板壳结构
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考虑生长与重构的生物软组织非局部损伤本构参数反演
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作者 袁涛涛 姜昊 +4 位作者 左迪 路易超 杨海天 雷振坤 何宜谦 《工程力学》 北大核心 2026年第2期279-288,共10页
在生物软组织力学研究中,采用非局部损伤本构模型具有能够考虑内尺度变量和避免有限元网格依赖性的优点。现有文献报道中还很少有软组织非局部损伤本构参数反演的相关工作。该文提出一个求解非局部损伤反问题的数值模型,其主要优点在于... 在生物软组织力学研究中,采用非局部损伤本构模型具有能够考虑内尺度变量和避免有限元网格依赖性的优点。现有文献报道中还很少有软组织非局部损伤本构参数反演的相关工作。该文提出一个求解非局部损伤反问题的数值模型,其主要优点在于:通过数值求解反问题能够反演内尺度变量和生长重构相关的本构参数;采用一种考虑损伤-生长-重构耦合的非局部统一本构模型,能够在正问题分析中方便地建立损伤和修复变量的演化方程,同时避免有限元计算中的网格依赖性;采用了代理模型来替代非线性有限元正问题计算能够显著降低反问题求解的计算量。通过实施牛心脏主动脉软组织的离体拉伸实验和有限元模拟提供测量信息。数值算例的计算结果显示所提方法具有较好的反演精度和抗噪性,各项同性和各项异性的回代计算的曲线拟合参数分别为0.9879和0.9754。该文工作为软组织损伤本构参数识别提供了一种有效的数值模型。 展开更多
关键词 软组织损伤 反问题 非局部模型 生长与重构 代理模型
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面向异形结构的共形点阵变密度调控设计方法
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作者 罗玮 冯少军 +3 位作者 郝鹏 霍泽凯 高勇 焦世坤 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第1期1-14,共14页
针对异形承载结构中存在的共形点阵建模填充复杂、大规模单胞导致设计变量激增、优化困难的问题,提出了一种基于函数描述的共形点阵变密度调控设计方法.通过发展基于网格变形的共形点阵参数化建模方法,可实现异形结构的点阵快速填充;进... 针对异形承载结构中存在的共形点阵建模填充复杂、大规模单胞导致设计变量激增、优化困难的问题,提出了一种基于函数描述的共形点阵变密度调控设计方法.通过发展基于网格变形的共形点阵参数化建模方法,可实现异形结构的点阵快速填充;进一步提出了基于分段三次Hermite插值多项式的点阵单胞尺寸调控方法和基于代理模型的点阵杆径调控方法,可实现点阵的精细调控和设计变量降维;在此基础上,建立了基于自适应更新动态代理模型的点阵结构优化设计框架,实现了点阵调控参数的快速优化设计.通过两个工程算例开展了算例验证,包括火箭有效载荷适配器应变能优化、飞行器异形承载舱段结构屈曲优化,综合计算结果表明了所提方法对于不同问题的有效性. 展开更多
关键词 异形结构点阵填充 共形点阵建模 变密度调控设计 代理模型优化
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Machine learning facilitated gesture recognition using structural optimized wearable yarn-based strain sensor
6
作者 Xiaoyan Yue Qingtao Li +6 位作者 Ziqi Wang Lingmeihui Duan Wenke Yang Duo Pan Hu Liu Chuntai Liu Changyu Shen 《Nano Research》 2026年第1期1200-1212,共13页
The advancement of wearable sensing technologies demands multifunctional materials that integrate high sensitivity,environmental resilience,and intelligent signal processing.In this work,a flexible hydrophobic conduct... The advancement of wearable sensing technologies demands multifunctional materials that integrate high sensitivity,environmental resilience,and intelligent signal processing.In this work,a flexible hydrophobic conductive yarn(FCB@SY)featuring a controllable microcrack structure is developed via a synergistic approach combining ultrasonic swelling and non-solvent induced phase separation(NIPS).By embedding a robust conductive network and engineering microcrack morphology,the resulting sensor achieves an ultrahigh gauge factor(GF≈12,670),an ultrabroad working range(0%-547%),a low detection limit(0.5%),rapid response/recovery time(140 ms/140 ms),and outstanding durability over 10,000 cycles.Furthermore,the hydrophobic surface endowed by conductive coatings imparts exceptional chemical stability against acidic and alkaline environments,as well as reliable waterproof performance.This enables consistent functionality under harsh conditions,including underwater operation.Integrated with machine learning algorithms,the FCB@SY-based intelligent sensing system demonstrates dualmode capabilities in human motion tracking and gesture recognition,offering significant potential for applications in wearable electronics,human-machine interfaces,and soft robotics. 展开更多
关键词 wearable electronic device machine learning gesture recognition strain sensors HYDROPHOBIC
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电负性射频离子推力器研究现状及关键技术综述 被引量:1
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作者 韩亚杰 刘璇 +3 位作者 李嘉惠 鹿畅 韩道满 夏广庆 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第2期1-15,共15页
电负性射频离子推力器作为一种新型的电推力器,凭借其无需外部中和器、自中和等优点,逐渐成为航天领域的研究热点.本文综述了国内外电负性射频离子推力器的研究现状和关键仿真技术,重点分析了射频放电室内等离子体输运特性和双栅极系统... 电负性射频离子推力器作为一种新型的电推力器,凭借其无需外部中和器、自中和等优点,逐渐成为航天领域的研究热点.本文综述了国内外电负性射频离子推力器的研究现状和关键仿真技术,重点分析了射频放电室内等离子体输运特性和双栅极系统的离子引出特点.针对电负性推力器独特的工质特性和正负离子的交替加速,本文还讨论了现有研究中的技术挑战和未来的研究方向.本文的研究为开发新型高效的电推进系统提供了理论依据和技术参考. 展开更多
关键词 电负性气体 电推进 射频放电 双栅极系统 离子推力器
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基于角点相关匹配识别的试样变形测量方法研究 被引量:1
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作者 邵龙潭 唐孝强 郭晓霞 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期665-672,共8页
将数字图像测量技术应用于常规土工三轴试验,成功解决了传统变形测量中的诸多难题,显著提升了测量精度与效率。但高像素图像中灰度阶层的多样性和渐变性使得梯度迭代计算变得复杂,角点附近存在多个潜在的角点候选位置,直接影响了亚像素... 将数字图像测量技术应用于常规土工三轴试验,成功解决了传统变形测量中的诸多难题,显著提升了测量精度与效率。但高像素图像中灰度阶层的多样性和渐变性使得梯度迭代计算变得复杂,角点附近存在多个潜在的角点候选位置,直接影响了亚像素角点定位精度。为了解决亚像素角点检测算法的定位偏差问题,针对已研发的土工三轴试验试样全表面变形数字图像测量系统,提出了基于角点相关匹配识别的亚像素角点检测方法。该方法首先运用Harris检测算法从原始图像中提取整像素角点坐标,随后以这些角点为中心构建固定尺寸的灰度子区。通过子区间的相关匹配迭代处理,获取了初始整像素角点在变形后的亚像素级位移。在模拟试样仿射变形试验中,改进后的算法在继承角点特征稳健识别的基础上,具有良好的仿射不变性,平均绝对误差降低了80.5%,大幅度提高了三轴试验试样全表面变形测量精度。 展开更多
关键词 角点相关匹配 数字图像测量 定位偏差 灰度子区
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北极点及高纬度海域海冰压缩强度的试验研究
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作者 陈晓东 于爽 +3 位作者 王燕舞 林龙 屈猛 季顺迎 《力学学报》 北大核心 2025年第5期1260-1271,共12页
在中国第13次北极科学考察过程中,我国科考队首次乘破冰船抵达北极点并开展了海冰采集与物理力学性质测试,填补了我国在该海域海冰试验数据的空白.同时,为研究采样地点气候条件对海冰压缩强度及物理性质的影响,分别在81°N~87.3... 在中国第13次北极科学考察过程中,我国科考队首次乘破冰船抵达北极点并开展了海冰采集与物理力学性质测试,填补了我国在该海域海冰试验数据的空白.同时,为研究采样地点气候条件对海冰压缩强度及物理性质的影响,分别在81°N~87.3°N之间的其他6个站位开展了冰样采集与试验测试.为研究孔隙率与卤水体积对压缩强度的影响,测量了试样的盐度、温度与密度等物理性质.数据显示,处于纬度较低海域的海冰试样,其盐度与密度沿竖向剖面并无明显的变化规律,冰层表层与底层的压缩强度较为接近;而北极点海域的海冰物理参数沿冰厚方向的分布具有一定的规律性,并且压缩强度沿剖面方向的变化也较为显著.试验结果表明,不同海域的环境条件对海冰单轴压缩强度具有显著影响,即使在融冰期末期北极点海冰也并未完全处于融化状态,其底层海冰仍保留了部分结冰期海冰的特点,因此强度也明显高于完全处于融化状态的海冰.此外,也分析了运输过程对海冰物理力学性质的影响,在严格的低温运输与存储条件下现场与实验室的测试结果并无明显差异. 展开更多
关键词 海冰 力学性质 单轴压缩强度 北极点 孔隙率
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螺旋式吸隔声超材料分析与测试研究
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作者 刘松 刘盼盼 +4 位作者 赵仁洁 鲁建华 杨康 杜一帆 马骏 《船舶力学》 北大核心 2025年第11期1818-1826,共9页
由于中、低频段声波在传播过程中难以衰减,控制中、低频宽带声波已成为一个具有挑战性的课题,因此,开发具有低频吸隔声降噪功能的新型材料或结构是很有必要的。声学超材料的特殊属性为吸隔声领域的发展提供了新的思路。为有效控制中、... 由于中、低频段声波在传播过程中难以衰减,控制中、低频宽带声波已成为一个具有挑战性的课题,因此,开发具有低频吸隔声降噪功能的新型材料或结构是很有必要的。声学超材料的特殊属性为吸隔声领域的发展提供了新的思路。为有效控制中、低频段噪声,本文通过有限元软件COMSOL Multiphysics优化设计了一种新型的空间螺旋式声学超材料,并完成100~2500Hz频段范围吸声和隔声性能的计算分析,借助3D打印完成超材料制备,进行螺旋式声学超材料的吸隔声性能对比实验研究,验证计算方法的准确性。 展开更多
关键词 优化设计 吸声隔声 声学超材料
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基于LADRC的水下机器人平面粘附策略
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作者 李宗刚 赵锐 +1 位作者 王超 夏广庆 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第2期211-219,共9页
考虑到水下机器人粘附在目标平台的过程中,需沿期望轨迹运动并精确调整姿态以保证粘附过程的可靠性和稳定性问题,设计了一种结合粘附策略的LADRC轨迹跟踪控制方法。首先,结合仿生水凝胶吸盘设计了水下粘附机器人,并建立ROV动力学和运动... 考虑到水下机器人粘附在目标平台的过程中,需沿期望轨迹运动并精确调整姿态以保证粘附过程的可靠性和稳定性问题,设计了一种结合粘附策略的LADRC轨迹跟踪控制方法。首先,结合仿生水凝胶吸盘设计了水下粘附机器人,并建立ROV动力学和运动学模型。其次,提出水下机器人粘附在目标平台上的控制策略,设计LADRC控制器对ROV在纵垂面内的位姿进行精确控制。在实现精确轨迹跟踪基础上,按照ROV与目标平台之间的距离调整纵倾角的变化范围。仿真结果表明:所设计的控制器具有较好的鲁棒性能,能够实现对纵垂面轨迹的精确跟踪且纵倾角变化范围远小于±5°。实验结果表明:本文中使用的仿生水凝胶吸盘能够保证ROV可靠地粘附在目标平台上,所设计的控制器能够使ROV按照所设定的期望轨迹运行,且纵倾角始终保持在±5°的范围内变化,进而说明了实际作业环境中所提粘附策略的可行性。 展开更多
关键词 ROV LADRC 粘附 水凝胶 阵列式吸盘 轨迹跟踪
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基于分析与设计序列迭代方法的三维声子晶体拓扑优化及参数分析
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作者 王燕 朱奕筱 +1 位作者 吴圣川 亢战 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期97-104,共8页
在常规的声子晶体拓扑优化中,内层的多波矢特征值分析和外层的单胞布局设计变量寻优构成双层嵌套问题,两个层次嵌套式迭代求解导致三维拓扑优化设计面临计算量剧增的难题。为提高优化设计的效率,将用于结构固有频率优化问题的分析与设... 在常规的声子晶体拓扑优化中,内层的多波矢特征值分析和外层的单胞布局设计变量寻优构成双层嵌套问题,两个层次嵌套式迭代求解导致三维拓扑优化设计面临计算量剧增的难题。为提高优化设计的效率,将用于结构固有频率优化问题的分析与设计序列迭代的思想拓展至三维声波声子晶体的拓扑优化,通过将内层特征值问题转化为单次逆迭代获得拓扑优化中间结果对应的逐次近似能带结构,并根据优化结果进行参数化建模以研究三维声子晶体拓扑优化解的带隙特性。通过参数化扫掠,给出了不同参数下的相对带隙和带隙上下界。进一步总结了不同参数对声子晶体带隙的影响,为三维声波声子晶体构型设计提供指导。 展开更多
关键词 三维声波声子晶体 拓扑优化 分析与设计序列迭代方法 参数化建模 相对带隙
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基于NIAH的点阵夹层结构传声损失分析
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作者 侯中华 刘冰鑫 +1 位作者 张思佳 王文胜 《机械强度》 北大核心 2025年第12期89-97,共9页
点阵夹层结构具有高比强度、抗冲击、降噪等优异的力学性能,广泛应用于建筑、车辆船舶、航空航天等领域。在此类工程结构设计中,如何提高结构的隔声性能从而减少噪声是至关重要的。由于点阵夹层结构含有大量细观构件,造成此类夹层结构... 点阵夹层结构具有高比强度、抗冲击、降噪等优异的力学性能,广泛应用于建筑、车辆船舶、航空航天等领域。在此类工程结构设计中,如何提高结构的隔声性能从而减少噪声是至关重要的。由于点阵夹层结构含有大量细观构件,造成此类夹层结构的详细有限元数值分析计算量巨大,一般需要将其等效为均质结构再进行结构响应分析。首先,建立了点阵夹层结构在简谐声波垂直入射条件下声传递损失的理论模型,简要阐述了渐近均匀化方法的新格式(Novel Implementation of Asymptotic Homogenization Method,NIAH),并分析了基于该方法计算点阵夹层结构传声损失的可行性。在此基础上,以加强型蜂窝点阵夹层结构单胞为研究对象,利用渐近均匀化方法对该结构的传声损失进行了预测,同时在有限元软件中建立结构的声学分析模型,通过对比结构的传声损失曲线验证了理论计算的可靠性。最后,分别讨论了结构的面板厚度和芯子各关键参数对加强型蜂窝点阵夹层结构隔声性能的影响。研究结果为点阵夹层结构的声学性能分析提供了参考。 展开更多
关键词 渐近均匀化方法 点阵夹层结构 传声损失 加强型蜂窝 隔声性能
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船舶结构NURBS等几何参数化水平集拓扑优化方法
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作者 汪雪良 陈帅 +5 位作者 刘辉 张世林 李政杰 李飞 赵南 祝雪峰 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期610-618,共9页
针对复杂船舶结构“几何建模–结构分析–优化设计”相互割裂,交互繁琐低效,以及传统拓扑优化方法难于实现CAD和CAE无缝融合等问题,本文提出基于非均匀有理B样条(NURBS)的等几何参数化水平集结构拓扑优化方法,并用于二维和三维拓扑优化... 针对复杂船舶结构“几何建模–结构分析–优化设计”相互割裂,交互繁琐低效,以及传统拓扑优化方法难于实现CAD和CAE无缝融合等问题,本文提出基于非均匀有理B样条(NURBS)的等几何参数化水平集结构拓扑优化方法,并用于二维和三维拓扑优化。对于三维复杂结构,将船舶结构数模浸入到三变量NURBS三维实体结构中,然后通过光线追踪算法来快速确定设计域、边界和载荷施加区域的相关单元、控制点等几何信息,进而建立基于NURBS和浸入方法的等几何参数化水平集拓扑优化方法。该方法克服了传统的等几何拓扑优化受限于规则NURBS拓扑的限制,可处理复杂CAD模型。数值算例表明相较于传统的等几何SIMP方法,该算法计算效率可提升30%以上。 展开更多
关键词 等几何分析 拓扑优化 参数化水平集 NURBS 船舶结构
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仿生机器鱼精确俯仰运动与深度控制
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作者 李宗刚 王治平 +1 位作者 夏广庆 康会峰 《船舶力学》 北大核心 2025年第9期1407-1422,共16页
针对3自由度胸鳍、柔性身体与尾鳍协同推进步态控制参数繁多、动力学建模不精确问题,设计了一种基于模糊自适应的滑模方法控制仿生机器鱼精确俯仰运动。首先,基于给定的3自由度胸鳍与柔性身体协同推进运动规律,通过最小二乘法利用CFD数... 针对3自由度胸鳍、柔性身体与尾鳍协同推进步态控制参数繁多、动力学建模不精确问题,设计了一种基于模糊自适应的滑模方法控制仿生机器鱼精确俯仰运动。首先,基于给定的3自由度胸鳍与柔性身体协同推进运动规律,通过最小二乘法利用CFD数值模拟建立了鱼体推力/力矩与胸鳍拍翼旋转相位差和柔性身体波动频率之间的关系。其次,以当前和期望深度水平面为渐近面的光滑曲线为期望运动轨迹,利用所设计模糊自适应滑模控制器实现机器鱼自由俯仰运动,其中采用模糊控制器分析计算模糊控制规则自适应律,实时补偿机器鱼运动时动力学模型的不确定项和水流干扰项,并结合滑模控制器减小系统抖振实现轨迹精确跟踪。最后,仿真和水池实验结果表明,机器鱼能够快速、平稳地在不同深度之间进行游动,其运动轨迹光滑,最大深度偏差仅为0.08 m,稳态误差保持在0.04 m以内,从而验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 CFD数值模拟 模糊自适应控制 滑模控制 定深运动
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基于随机建模与Bayes推断的结构热传导数字孪生建模方法研究
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作者 李建宇 付介祥 +1 位作者 郝鑫野 李广利 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第8期983-998,共16页
极端热环境条件下结构传热温度场的准确预测是评估装备热⁃力耦合性能的关键基础.数字孪生(digital twin)技术通过对观测数据与仿真模型的深度融合,可实现温度场的高精度动态重构.然而,考虑观测噪声、模型参数不确定性、边界条件扰动等... 极端热环境条件下结构传热温度场的准确预测是评估装备热⁃力耦合性能的关键基础.数字孪生(digital twin)技术通过对观测数据与仿真模型的深度融合,可实现温度场的高精度动态重构.然而,考虑观测噪声、模型参数不确定性、边界条件扰动等多源不确定性因素的结构传热温度场预测数字孪生模型目前还不多见.该文基于Bayes推断框架,提出了一种结合随机传热分析的数据与模型融合方法,旨在构建考虑不确定性量化的热传导数字孪生模型.首先,在热传导方程中引入随机扰动热源项,以模拟未被原模型量化表征的不确定性因素;其次,采用随机有限元方法求解随机扰动热传导模型,获得包含物理信息的温度场先验分布;最后,基于Bayes法则,将含噪声的观测数据与模型预测先验分布进行融合,并针对Gauss分布情形推导出温度场后验分布的解析表达式.通过一维和二维热传导算例验证,所提方法不仅能够实现对温度场的高精度预测,还可有效量化预测结果的不确定性. 展开更多
关键词 热传导分析 数字孪生 随机有限元 BAYES推断 不确定性量化
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地震作用下桥梁随机振动峰值响应分析的半解析方法
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作者 杨柳 毛晨洋 赵岩 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第12期1501-1514,共14页
提出了一种随机地震激励下线性结构首次穿越破坏的极值响应半解析分析方法.基于多模态正交分解策略实现时空变量的有效解耦,将结构物理应力响应转化到模态空间的高效求解.借助虚拟激励法推导了地震谱作用下的模态响应谱矩解析表达式,结... 提出了一种随机地震激励下线性结构首次穿越破坏的极值响应半解析分析方法.基于多模态正交分解策略实现时空变量的有效解耦,将结构物理应力响应转化到模态空间的高效求解.借助虚拟激励法推导了地震谱作用下的模态响应谱矩解析表达式,结合首次穿越破坏机制的响应峰值概率密度函数,构建了振动峰值响应的高精度快速计算模型.以典型大跨斜拉桥为工程背景,对关键构件应力响应峰值进行对比分析.数值实验结果表明:与传统方法相比,该文方法在保证计算精度的同时,计算效率提升两个数量级,为大型工程结构的抗震可靠度评估提供了有效工具. 展开更多
关键词 地震反应谱 随机振动 虚拟激励法 首次穿越失效
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考虑随机场载荷不确定性的连续体结构可靠性拓扑优化
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作者 程长征 王军基 +1 位作者 王选 杨博 《力学学报》 北大核心 2025年第2期535-544,共10页
提出了一种基于多项式混沌展开(polynomial chaos expansions,PCE)代理模型的高效可靠性拓扑优化(reliability-based topology optimization,RBTO)方法,用于处理考虑随机场载荷不确定性的可靠性设计问题.为此,建立了基于柔度响应定义的... 提出了一种基于多项式混沌展开(polynomial chaos expansions,PCE)代理模型的高效可靠性拓扑优化(reliability-based topology optimization,RBTO)方法,用于处理考虑随机场载荷不确定性的可靠性设计问题.为此,建立了基于柔度响应定义的概率约束下的结构体积分数最小化的单层循环RBTO模型,采用KarhunenLoève(K-L)展开式描述载荷随机场,利用蒙特卡罗模拟计算结构的失效概率.为了克服蒙特卡罗模拟方法在计算结构响应时计算成本高昂的问题,引入了PCE作为代理模型,高效地捕捉随机场载荷与结构柔度之间的复杂非线性关系.通过少量的高精度有限元分析样本,可以构建出高精度的PCE代理模型,一旦构建好代理模型的显式表达式,就可以直接基于代理模型在随机样本处计算失效概率,后续无需再进行有限元分析,从而在不牺牲太多精度的情况下,大幅减少后续计算的时间成本.详细推导了概率约束函数关于设计变量的灵敏度,采用移动渐近线方法(method of moving asymptotes,MMA)求解优化问题,将基于分析模型的RBTO方法与基于代理模型的RBTO方法作对比,验证了所提方法的有效性和优越性,并通过4个数值算例讨论了失效概率限值、柔度限值、载荷随机场均值与标准差以及相关长度对优化结果的影响.结果表明,不确定性因素增强时,结构需要消耗更多的材料来抵抗不确定性因素的干扰,另外基于代理模型的RBTO方法相对于基于分析模型的RBTO计算时间大幅缩短,提高了优化效率. 展开更多
关键词 拓扑优化 随机场 载荷不确定性 可靠性拓扑优化 多项式混沌展开
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DeepSeek辅助计算结构力学研究的可行性分析及探索
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作者 阎军 刘洪沅 +4 位作者 王骏杰 蒋官儒 严梓睿 聂英豪 阎琨 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期189-195,共7页
计算结构力学是现代工程科学的核心支撑学科之一,但其专业门槛高、程序实现复杂的特点,导致研究者需投入大量时间进行前期知识储备与算法开发训练。大语言模型的语义解析、知识整合、代码生成与算法推导等能力,为破解上述问题提供了一... 计算结构力学是现代工程科学的核心支撑学科之一,但其专业门槛高、程序实现复杂的特点,导致研究者需投入大量时间进行前期知识储备与算法开发训练。大语言模型的语义解析、知识整合、代码生成与算法推导等能力,为破解上述问题提供了一种范式革新的技术路径。基于此,本文针对DeepSeek-R1大语言模型辅助计算结构力学研究的可行性与局限性开展了评估分析。首先以有限元聚类分析这一新兴计算结构力学方法为研究对象,测试了基于大语言模型完成其关键环节程序开发的可行性,分析了语义交互策略、专业术语完备等因素对Deepseek-R1输出有效性的影响,并对比了相同输入信息下不同大语言模型的性能。其次,本文基于若干典型计算结构力学问题测试了不同大语言模型输出结果的有效性。最后,本文基于数值实例经验,浅析了以DeepSeek为代表的新一代人工智能模型辅助计算结构力学研究的可行性与局限性。测试结果显示,DeepSeek-R1等大语言模型在降低计算结构力学研究门槛、提升算法开发效率方面展现出优势,但用于复杂问题时仍需理论基础和程序经验支撑。 展开更多
关键词 DeepSeek 计算结构力学 人工智能 点阵结构 有限元聚类分析
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基于ANCF的复杂地形下深海采矿柔性软管力学特性分析
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作者 邹丽 国奇 +3 位作者 金国庆 于宗冰 胡健 钱浩宇 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期640-649,共10页
深海采矿系统中柔性软管的空间构型和动态响应直接影响矿物输送效率和管道使用寿命。本文基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了几何非线性柔性软管的静力学和动力学模型,系统研究了海底复杂地形下柔性软管的几何参数和力学特性的变化规律。... 深海采矿系统中柔性软管的空间构型和动态响应直接影响矿物输送效率和管道使用寿命。本文基于绝对节点坐标法(ANCF),建立了几何非线性柔性软管的静力学和动力学模型,系统研究了海底复杂地形下柔性软管的几何参数和力学特性的变化规律。结果表明,在不同地形条件下,软管靠近采矿车一端的空间构型显著变化,软管的几何参数(软管两端与y轴夹角α和β,软管弯折角度θ)对地形变化不敏感,但其力学特性(对中间仓和采矿车的牵引力)对地形变化敏感;在几何特性方面,随着采矿车运动,α和β呈线性下降趋势,θ呈线性上升趋势,且α和β的线性变化趋势的斜率一致;在力学特性方面,相同地形下,增加采矿车行驶速度会导致柔性软管牵引力的振动频率降低,振幅增加;相同速度下,凹地形上软管的振幅最小,凸地形上振幅最大。 展开更多
关键词 深海采矿 柔性软管 绝对节点坐标法 复杂地形
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