摘要：为解决飞行器航程最优为目标的固体火箭发动机方案设计优化问题,在固定规模约束下建立了复杂三维发动机装药、壳体和喷管的几何参数化模型及推力、质量的性能模型,同时,根据助推滑翔飞行器飞行环境严酷、性能要求高等特点,建立了多约束飞行器航程能力评估模型,然后采用改进自适应Legendre-Gauss-Radau伪谱法评估当前发动机方案对应的飞行器最大航程,构建了含约束的混合整数参数优化问题。针对高耗时混合整数参数优化问题,引入Kriging代理模型,对实数型序列近似优化算法进行了调整,加入了整数约束。针对传统全局加点准则收敛速度慢的问题,提出了局部增强策略,并进行了数值验证。仿真结果表明:采用改进自适应伪谱法得到的飞行轨迹满足全部约束要求,相对于初始固体火箭发动机方案,优化后的发动机方案对应的最大航程提升了12.89%,改进算法的优化结果与遗传算法一致,但耗时函数的调用次数仅为后者的2%,且相比于传统序列近似优化算法,该算法具有一定的全局搜索能力,有效改善了收敛速度。

摘要：【目的】针对竹片粗铣前分选定向作业效率低、分选效果差、人工依赖程度高等问题,设计一种竹片粗铣连续化定向进料系统,以实现竹片分选定向的机械化、自动化和连续化。【方法】以破竹去竹节后的竹片为研究对象,提出竹片粗铣连续化定向进料系统技术方案,设计倾斜式振动升运链、阶梯式分离系统、竹青黄面识别和翻转系统及自动送料系统等机械结构。分析竹片振动分选过程、抛送过程的运动特征,建立振动分选过程竹片运动轨迹数学模型、描绘竹片抛物运动轨迹,确定竹片分选定向过程的主要影响因素。选取升运链转速、倾斜角和竹片长度为考察因素,运用三因素五水平二次回归正交旋转组合设计优化试验,以竹片分离率和竹青黄面识别率为评价指标,在福建建瓯中试基地对设备进行测试。【结果】单因素试验结果表明,升运链转速从1.5 m·s^(-1)升至2.7 m·s^(-1),竹片分离率呈先上升后下降趋势;升运链倾斜角由25°增至45°,竹片分离率显著提升;随着竹片长度增加,竹片分离率呈先上升后下降趋势,但相比升运链转速和倾斜角对竹片黏连分离的影响较小。竹青黄面识别率主要受升运链转速影响,升运链转速较慢,识别系统能够获得更清晰的竹青黄面图像,竹青黄面识别率较高。二次回归正交旋转组合试验结果表明,三因素对竹片分选效果的影响顺序为升运链倾斜角>升运链转速>竹片长度。升运链转速1.6~2.0 m·s^(-1)、升运链倾斜角35°~42°、竹片长度1750~1850 mm,竹片分离输送效果最好,分离率达96.5%~96.8%。【结论】1)基于振动和阶梯分离方式设计的竹片粗铣连续化定向进料系统,可实现对破竹后成堆竹片的黏连分离、有序定向进料、竹青黄面智能识别定向和粗铣自动进料,为竹片粗铣连续化定向进料系统研发提供一种思路;2)在竹片粗铣连续化定向进料系统应用试验中,升运链转速1.6~2.0 m·s^(-1)、升运链倾斜角35°~42°、竹片长度1750~1850 mm,竹片分离输送效果最好,分离率达96.5%~96.8%;实际生产中,可选定升运链转速2.0 m·s^(-1),升运链倾斜角40°,在上述参数水平下,对长度1800 mm竹片的分离效果最佳,分离率达96.7%,竹青黄面识别率达97.6%,竹片分选及竹青黄面识别效果较好,满足现场应用需求。

摘要：随着中国海上风电场开发建设逐步向深远海推进,基于近海风电场装运分离的安装模式已难以满足深远海风电场建设需求。针对深远海海上风电场施工难题,研发了一种装运一体化的半潜式风电安装平台及锚泊系统。围绕稳性和水动力性能确定了半潜式平台主尺度,确保其稳性满足规范要求,同时又保证其在迁移、作业和自存工况具有良好的运动性能;基于时域耦合分析法对平台作业工况和自存工况的锚泊性能进行了分析,验证了锚泊系统的安全性。研究结果表明,所设计的半潜式风电安装平台及锚泊系统可满足10MW+机组在深远海的装运要求,为深远海海上风电开发和海工装备建造提供了参考方案。

摘要：为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证。通过荧光微球测试,制备的集成化芯片可以实现荧光微球的有效激发;通过微观结构表征,衍射光栅周期为(352.8±2.6)nm,齿宽为(155.3±2.4)nm,刻蚀深度为(67.8±3.5)nm;光波导芯层的宽度为(504.05±10.35)nm,高度为(184.9±8.9)nm;零模波导直径为(200.2±6.4)nm,深度为(301.3±7.6)nm,满足设计要求。芯片尺寸为22 mm×22 mm,最小线宽为155 nm,通过8个衍射光栅、约1000条光波导以及数十万个零模波导阵列结构的片上集成,为零模波导的照明提供了一种紧凑且有效的解决方案。

摘要：针对现有建筑物太阳辐照度评估方法难以同时兼顾建筑屋顶和立面,激光点云数据成本较高,不适合计算大范围、高密度获取建筑表面点云问题。本文提出了一种基于倾斜影像密集匹配点云进行建筑物表面太阳辐照度一体化评估方法。该方法通过无人机倾斜影像获取感兴趣区域的建筑物三维模型,结合阴影仿真算法和简化后的太阳辐射模型,对建筑物表面进行阴影仿真和太阳辐照度计算。经对比试验验证,本文方法能够准确计算建筑表面太阳辐照度,有效拓展了倾斜摄影测量的应用范围,为协助建筑师设计建筑表面和最大化利用建筑表面太阳能提供了可靠的数据支撑。

摘要：梁-弹簧模型计算公式简洁、数值实施方便,可以较好地评价衬砌管片的接头效应,在盾构隧道衬砌结构设计中已被广泛应用。作为表征接头性能的重要参数,接头刚度(尤其是抗弯刚度)的选取直接决定了梁-弹簧模型的计算精度,对盾构隧道衬砌结构的内力分析具有十分重要的意义。以内力(弯矩、轴力)为输入特征,以接头抗弯刚度为输出建立可以反映接头抗弯刚度非线性特征的深层神经网络模型。基于接头足尺试验数据,通过前向传播和反向传播算法训练得到具有解析形式的、全域适用的接头抗弯刚度与内力之间的非线性映射函数,克服了传统方法拟合结果局部性及难以得到整个内力空间接头抗弯刚度表达式的缺陷,为基于接头足尺试验数据的接头抗弯刚度非线性预测及统一连续表达提供了一种新的手段。深层神经网络接头抗弯刚度非线性模型预测值与足尺试验数据的对比及其在整环衬砌结构计算分析中的应用表明了该方法的正确性和有效性。

摘要：为了应对传统粒子群算法(PSO)存在的初始位置不均匀、易达到局部最优、搜索精度不高等问题,提出了一种基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法。采用一种改进的Sine混沌映射技术代替传统的伪随机数方法生成初始粒子种群,以丰富种群的多样性。在原始基本位置更新公式的基础上增加两种新的位置更新机制,并分别引入一个高斯变异算子,以实现算法勘探性能和开发性能之间的动态平衡,以及在迭代过程中使粒子有效跳出局部最优。在由7个单峰函数、6个多峰函数和10个固定维函数组成的基准测试函数和3个带约束经典工程优化设计问题上对所提出算法开展仿真实验,并与其他几种流行的PSO变体进行对比。仿真结果表明:与其他PSO变体相比,基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法具有更快的收敛速度和更高的寻优精度,对于基准测试函数的寻优结果有20个排名第一,约为总测试函数的87%;该算法在压力容器和工字梁设计优化中,综合性能排在第一位,应可用于解决一些实际工程优化问题。

摘要：在航空、航天、冶金、电力、石化、矿采等领域,零件高温摩擦磨损特性是影响装备寿命的重要因素,在关重零部件表面设计制备宽温域耐磨自润滑涂层是装备零件强化改性和再制造修复的重要手段。首先阐述了宽温域耐磨自润滑涂层设计中过渡层、基础相、增强相的材料选择依据;其次针对单一固体润滑剂适用温度范围窄的问题,梳理了从低温润滑剂发生氧化反应原位生成高温润滑剂,低温润滑剂与高温润滑剂长时协同作用,添加抑制剂减缓润滑相的损耗退化等三种宽温域耐磨自润滑涂层材料设计方法;而后总结了宽温域耐磨自润滑涂层的制备工艺,分析了不同喷涂工艺的技术特点和涂层制备实例,介绍了宽温域耐磨自润滑涂层在军事装备和工业设备上的典型应用;最后在此基础上对宽温域耐磨自润滑涂层的未来发展方向进行了展望。

摘要：为解决采用频域反射技术进行长电缆缺陷检测时,其结果易受低频段数据缺失占比的影响,而难以判断电缆缺陷极性的问题,该文提出一种基于频域反射技术的电缆阻抗失配点时频脉冲转换算法以实现缺陷的定位和极性判别。首先,采用2阶Nuttall自卷积窗的快速傅里叶计算方法对不同类型的电缆阻抗失配点进行定位。其次,提出电缆阻抗失配点时频脉冲转换算法,利用高斯窄带包络信号良好的频段调节能力和时频特性,详细阐述了时频脉冲的参数设计和极性判断方法。之后,运用仿真,对不同类型的阻抗失配点进行时频脉冲转换,验证了该算法的有效性。最后,采用该算法对实验室含接头长1500m的10k V XLPE电缆进行实验验证。仿真和实验结果表明:时频脉冲转换算法可以有效地定位长电缆阻抗失配点并且实现不同类型阻抗失配点的极性识别;同时,不同长度电缆阻抗失配点的时频脉冲转换结果不受低频段数据缺失占比的影响,有效提高了长电缆阻抗失配点的极性识别率。

摘要：在总结前人研究成果的基础上,通过对电磁制动器电磁体的工作机理及受力情况进行分析,建立基于集成设计平台的电磁体优化设计算法流程,保证所设计的电磁体具有较好的抗倾覆特性及摩擦表面的均匀磨损特性,实现新型非对称结构电磁体的计算机辅助设计。在分析电磁体试验数据的基础上,通过把影响电磁体输出特性的因素划分为可控因素和噪声因素,将基于响应面模型的稳健设计方法应用于电磁体的设计。通过运用回归算法建立电磁体电磁力及其信噪比的二阶响应面模型。将传统的稳健设计方法与现代优化方法相结合,利用Matlab的Fmincon优化函数,获得了电磁体的稳健点以及电磁体所应具有的输出特性,在集成设计平台中实现电磁体的稳健设计。