基于纳米压痕技术的电子玻璃微观力学性能研究

为了研究不同电子玻璃的微观力学性能,采用先进的纳米压痕技术记录钠钙硅、无碱硼铝硅和碱铝硅等典型电子玻璃的载荷-位移曲线,利用Oliver-Pharr方法和经典的弹塑性变形理论,计算玻璃的硬度和弹性模量. 玻璃的硬度主要与结构的键合度相关,平均非桥氧数越高,外力作用下越容易致密化,硬度越小;弹性模量主要取决于质点间的化学键强度,化学键力越强,变形越小,弹性模量越大;九点法测得的弹性模量与硬度的变化趋势不完全相同,借助硬度-弹性模量-能量耗散之间的本征关系,评价玻璃样品的微观均匀性,其中无碱硼铝硅玻璃的恢复阻力大,局部能量耗散大,不容易引起整体破坏,力学性能最好;与浮法工艺相比,溢流下拉法制备样品的局部力学性能波动较小,微观均匀性较好.     

基于改进指针网络的卫星对地观测任务规划方法

针对卫星观测任务规划问题约束复杂、求解空间大和输入任务序列长度不固定的特点,使用深度强化学习（DRL）方法对卫星观测任务规划问题进行求解. 综合考虑时间窗口约束、任务间转移机动时间和卫星电量、存储约束,对卫星观测任务规划问题进行建模. 基于指针网络（PN）的运行机制建立序列决策算法模型,使用Mask向量来考虑卫星观测任务规划问题中的各类约束,并通过Actor Critic强化学习算法对模型进行训练,以获得最大的收益率. 借鉴多头注意力（MHA）机制的思想对PN进行改进,提出多头注意力指针网络（MHA-PN）算法. 根据实验结果可以看出,MHA-PN算法显著提高了模型的训练速度和泛化性能,训练好的MHA-PN算法模型可以直接对输入序列进行端到端的推理,避免传统启发式算法迭代求解的过程,具有较高的求解效率.     

耦合弯曲-剪切载荷L型压电振子的低宽频特性

针对传统的压电能量采集装置固有频率高、工作频率范围窄及能量转换率低的问题,基于Timoshenko梁理论提出耦合弯曲-剪切载荷的L型压电振子,研究基于L型压电振子的复合压电结构的能量采集特性. 根据无线传感器的作业环境特点,研究L型悬臂梁的长度、宽度及延伸段长等因素对压电能量采集频率、输出电压峰值及能量转换效率的影响规律. 组合不同尺寸L型压电悬臂梁,研究设计回字形布局的阵列式复合振子. 经仿真分析与实验验证结果可知,在0~250 Hz低频环境下,能量采集频率为28~36 Hz、61~68 Hz、92~99 Hz以及103~111 Hz,较等尺寸传统阵列式压电复合振子覆盖频率平均提升了260%.     

镍基高温合金GH536在室温下的锯齿流变行为

对镍基高温合金GH536进行了室温拉伸试验(加载速率分别为0.06 mm/min,0.6 mm/min,3.6 mm/min和36 mm/min),研究其在室温拉伸变形过程中的锯齿流变行为.结果表明:合金在低于3.6 mm/min的加载速率下,由于合金中原始退火孪晶界对位错滑移的阻碍作用,在其应力-应变曲线上出现了以B型锯齿为主的A型、B型两种锯齿,且在拉伸变形后合金内原始退火孪晶界出现了不同程度的变形;当加载速率为36 mm/min时,由于位错滑移速度加快,孪晶界与快速移动的位错相遇后发生分解,孪晶界几乎消失,锯齿效应变得不明显;此外,在不同加载速率和应变下,合金应力-应变曲线上锯齿的振幅大小不同,这主要与移动和固定位错的密度相关.     

基于9种无约束优化算法的岩爆预测BP模型优选

为研究不同训练样本数量和无约束优化算法对岩爆BP(Back Propagation)神经网络模型预测准确率的影响,选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比σθ/σc、岩石单轴抗压强度与单轴抗拉强度比σc/σt和弹性能量指数Wet作为预测指标,广泛搜集整理100组典型岩爆实例建立了训练样本数据库.在样本数量分别为40、70和100时,基于标准算法和9种无约束优化算法建立了10个岩爆BP神经网络预测模型,并提出了考虑不同样本规模影响的岩爆烈度等级预测指数——综合准确值N.比较研究结果表明:BP模型的预测准确率随样本数量增加而提高,3种样本数量下的模型平均预测准确率分别为62.5％、76.4％和87.5％;基于9种优化算法建立的BP网络模型的N值均高于标准BP模型;基于Ploak-Ribiere共轭梯度法优化的BP模型的N值(195)和预测准确率(99.0％)均最高,且在5个工程实例中的预测结果完全符合现场实际,优于标准BP模型、支持向量机模型和其他优化模型,为岩爆烈度等级预测的最佳模型.     

基于U-Net的多尺度融合视网膜血管分割算法

针对眼底血管图像具有形状多样、分叉较多、曲度复杂的特点,提出了一种多尺度融合视网膜血管分割算法.该算法基于U-Net模型进行改进,首先在编码和解码部分使用短跳跃连接模块将网络浅层和深层的特征信息进行融合,通过增加浅层特征的权重,更多地保留了血管的边缘和细微结构信息.其次在编码部分采用空洞卷积构建空洞空间金字塔池化模块代替传统卷积块,来扩大算法的感受野,从而在不增加网络参数的同时进行多尺度特征融合,提取更丰富的空间信息.通过在DRIVE数据集上进行验证,实验结果表明:本算法的准确率和AUC值分别达到0.9572、0.9811,与U-Net等其他基于深度学习的算法相比分割效果更优,从而验证本算法在视网膜血管分割中更加有效.     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

大型软包锂离子电池的热物性实验研究

针对大型软包锂离子电池热物性参数的测定问题,提出适用于该型电池的热参数表征方法. 基于准稳态导热原理,建立电池的传热理论模型. 开展实验研究电池的比定压热容和导热系数与温度的依变关系,分析热损对测试结果的影响,对测试方法的有效性进行验证. 结果表明,电池比定压热容随着温度的升高而线性增大,导热系数受温度的影响较小. 在900 s内可以测得电池热参数在10~60 °C下的变化状况,实验验证结果显示测算精度高于92.3%,具有测算周期短、准确度高和测试灵活等优势.     

密集观测场景下的敏捷成像卫星任务规划方法

针对密集观测场景下敏捷成像卫星任务规划问题求解空间大、输入任务序列较长的特点,综合考虑时间窗口约束、任务转移时卫星姿态调整时间、存储约束和电量约束,对敏捷成像卫星任务规划问题进行建模. 提出融合IndRNN和Pointer Networks的算法模型（Ind-PN）对敏捷成像卫星任务规划问题进行求解,使用多层的IndRNN结构作为算法模型的解码器. 基于Pointer Networks机制对输入任务序列进行选择,使用Mask向量考虑敏捷成像卫星任务规划问题中的各类约束. 基于Actor Critic强化学习算法对算法模型进行训练,以获得最大的观测收益率. 实验结果表明,对于密集观测场景下的任务规划,Ind-PN算法的收敛速度更快,可以获得更高的观测收益率.     

基于孔隙压力黏结单元的准脆性材料水力劈裂模拟

传统数值方法对水力劈裂的模拟一般采用预设裂缝扩展路径,且将水流作用等效为压力荷载,难以反映裂缝渗流-开裂耦合效应. 采用自编程Python脚本程序批量插入孔隙压力黏结单元,考虑裂缝渗流-开裂耦合作用模拟准脆性材料水力劈裂随机扩展全过程. 在对经典理论模型及试验结果模拟验证的基础上,开展含多裂缝均质模型的水力劈裂全过程分析,并进一步建立混凝土细观尺度水力劈裂模型,分析骨料、界面过渡区和基体渗透性对混凝土劈裂全过程的影响. 结果表明,本研究模型可以有效模拟准脆性材料水力劈裂失效过程,准脆性材料多缝开裂过程伴随微裂缝的分叉扩展而非光滑的裂缝扩展路径,骨料及界面过渡区影响劈裂扩展路径造成裂缝分叉出现,混凝土基体的渗透性对其抵抗水力劈裂不利并影响失效软化过程.