摘要：Fail-safe topology optimization is valuable for ensuring that optimized structures remain operable even under damaged *** selectively removing material stiffness in patches with a fixed shape,the complex phenomenon of local failure is modeled in fail-safe topology *** this work,we first conduct a comprehensive study to explore the impact of patch size,shape,and distribution on the robustness of fail-safe *** findings suggest that larger sizes and finer distribution of material patches can yield more robust fail-safe ***,a finer patch distribution can significantly increase computational costs,particularly for 3D *** keep computational efforts tractable,an efficient fail-safe topology optimization approach is established based on the framework of multi-resolution topology optimization(MTOP).Within the MTOP framework,the extended finite element method is introduced to establish a decoupling connection between the analysis mesh and the topology description *** examples demonstrate that the developed methodology is 2 times faster for 2D problems and over 25 times faster for 3D problems than traditional fail-safe topology optimization while maintaining similar levels of robustness.

摘要：为有效抑制电磁轴承-柔性转子系统的振动,该研究提出一种基于多维可视化的电磁轴承-柔性转子系统多目标优化控制策略。首先,通过有限元方法搭建电磁轴承-柔性转子系统数学模型,并采用模态截断法对该系统进行降阶,以减小状态变量个数,便于控制器设计。接着,设计Luenberger全维状态观测器,将传感器处位移转换为电磁轴承处位移,解决传感器与电磁轴承不同位问题,接下来利用状态反馈解耦法将多变量强耦合的电磁轴承-柔性转子系统转化为4个彼此独立的单输入单输出子系统。在此基础上,以控制系统超调量、调节时间及振动幅值为优化目标,以系统稳定、轴承气隙为约束条件,采用多维可视化法对解耦后子系统的控制器参数进行多目标寻优,得到控制参数P、D的最优可行域。最后,搭建仿真模型对本文提出的控制算法的性能进行验证。结果表明,提出的控制算法能够有效抑制电磁轴承-柔性转子系统振动,具有稳定性好、超调量小、调节时间短、抗干扰能力强的特点。

摘要：以非导磁金属护套环向应力最小化为目标,护套与永磁体之间压力为正等9个条件为约束,以护套厚度及其与永磁体之间的过盈量为决策变量,采用多维可视化算法进行优化设计,探究永磁体护套厚度及其与永磁体之间过盈量的可行域,并选取出有工程价值的最优域。最后,借助有限元法检验设计方案的可行性。结果表明:多维可视化优化设计能够得到较为直观的护套厚度及其与永磁体之间过盈量的最优域,可为表贴式永磁电机转子护套的优化设计提供理论支持。

摘要：针对大型水面舰船的波浪设计载荷计算,首先研究了国内外三种军规中的波浪载荷设计值计算方法,以某大型水面舰船为例,得到其设计载荷,并在拖曳水池中对该船进行了分段模型载荷试验.通过规范计算结果和试验结果的比较发现:现行军规对砰击弯矩的考虑不够充分,相对于模型试验结果规范得到的砰击弯矩值偏小而波浪弯矩值偏大.所得到的大型水面舰船波浪设计载荷特性可以为该型船舶波浪载荷理论计算的验证和改进提供参考,也为船体结构设计和有限元直接计算提供了依据.

摘要：小型变压器工况复杂,参数具有多值非线性、环境依赖性和不易检测性,需自行研发。设计对产品性价比的贡献率高达70%,但大多数变压器却仍出自可行设计,优化设计能在诸约束下能兼顾多目标,但其多元非线性方程常既无解析解又难觅有用数值解。因此,该文提出一种可视化算法进行优化设计:用3维空间的色谱对应于第4维的值域,用多目标约束交并集的空间分布来交互择优;为反映漆包线和磁芯市价,提出以窗口矩形系数作为决策变量;为降低损耗成本,以非同心绕组的漏感取代LC滤波器中的电感器。该文给出了设计数据和实验结果,并通过与同类变压器的数据对比来验证优化设计的效果;并结合数学模型,分段给出了程序代码及其所生成的图像,该4维可视化算法能对其他优化设计提供参考。

摘要：从力学和磁学两方面分析了超磁致伸缩作动器内部结构形式对作动器特性的影响,重点研究了永磁铁式偏置磁场的不同结构形式以及作动器外壳材料对作动器的输出性能及作动器轴向刚度的影响.研究结果表明,环套式永磁铁的结构形式不可避免地在作动器外围产生较大磁场;分段式永磁铁的结构形式,采用钢制外壳时可避免漏磁;但是在芯棒区域的磁场与理想均匀磁场的差异将给作动器的输出位移带来较大损失,对作动器的刚度也会产生不可忽略的影响,二者在设计中必须考虑.在结构分析的同时,基于超磁致伸缩材料的特性提出了磁场与刚度相关联的设计理念,可为超磁致伸缩作动器的结构设计提供参考.

摘要：针对三体船波浪设计载荷问题,本文提出了三维时域非线性水弹性理论和非线性设计波法的计算三体船纵向波浪载荷方法,该法考虑了船体弹性效应和砰击载荷等非线性因素的影响。在巡航和极限工况下,将水弹性计算值与三维频域长期预报值、劳氏三体船规范计算结果进行了比较分析,发现在巡航工况下的水弹性计算值与规范值比较接近,可给出三体船的波浪载荷特征值,极限工况的计算值远大于规范值,本文建议在三体船结构强度校核时,应该增加极限工况。本文方法可为三体船相关规范修订和结构设计优化提供参考。

摘要：为了抑制多Euler-Lagrange系统分布式包含控制时控制输出的抖振现象,且实现系统的有限时间收敛,对多EulerLagrange系统的抑制抖振分布式有限时间包含控制方法进行了研究.在系统存在模型不确定性与外界干扰的情形下,采用有限时间滑模控制方法,结合系统的模型特点,提出了分布式有限时间包含控制算法.首先,通过定义包含控制误差变量和选取合适的高阶有限时间滑模变量,设计了一种分布式有限时间包含控制律.为了实现控制器输出的抑制抖振特性,将符号函数项包含在控制律的导数中,经过积分后,可以得到连续的控制输出.针对系统存在的模型不确定性和外界干扰,设计了自适应估计律对其上界进行估计和补偿.基于图论和矩阵理论,利用Lyapunov方法证明了系统能够在有限时间内稳定,且模型不确定性和外界干扰的估计是有效的.最后,选取多机械臂系统作为模型进行了仿真验证.结果表明,所提控制算法对滑模控制中因不连续的切换项产生的抖振现象有很好的抑制作用,且系统可以在有限时间内实现收敛.

摘要：鉴于现有生态驾驶控制的研究多基于完全智能网联环境,不适用于传统人类驾驶汽车和网联汽车混行的交通场景,本文中以包含人类驾驶汽车和网联汽车的混合动力汽车队列为研究对象,提出一种考虑驾驶员操作误差的分层生态驾驶控制方法。基于随机模型预测控制算法设计上层控制器以实现车队机动性、燃油经济性和舒适性多目标优化,采用自适应等效燃油消耗最小化策略设计下层控制器以优化车辆发动机与电池的功率分配。仿真结果表明,所提出的方法可有效降低驾驶员操作误差导致的车队中混合动力汽车速度轨迹的偏移量,车辆平均油耗降低2.82%。

摘要：针对电磁轴承-刚性飞轮转子系统不平衡振动的抑制问题,提出一种基于不平衡系数辨识的自适应不平衡补偿控制算法。基于电磁轴承-刚性飞轮转子系统的动力学模型,设计了状态反馈PID电流控制器,提出不平衡系数辨识方程及不平衡补偿算法。分析了带有补偿环节的电磁轴承-刚性飞轮转子系统的稳定性及补偿算法中各参数的选择原则。对不平衡补偿算法的有效性进行了仿真和实验研究。结果表明：文中提出的基于不平衡系数辨识的不平衡补偿算法不仅能够正确地辨识出转子的不平衡,而且在整个转速区间内具有良好的稳定性以及对不平衡振动的抑制能力。