摘要：压扁型微热管在散热领域应用广泛,微热管传统设计方法依赖人工经验及多次重复实验以确定其几何结构及制造工艺参数,耗时费力.本文提出一种基于copula熵(copula entropy,CE)和一维卷积残差网络的微热管几何结构及制造工艺参数预测方法.通过功率测试设备收集微热管样品的传热性能数据,构建性能数据集;利用copula熵表征微热管结构设计需求参数及最大传热功率间关联程度,通过特征筛选获得微热管设计需求关键参数;通过训练一维卷积残差网络建立微热管设计需求关键参数与其几何结构及制造工艺参数映射关系.将该模型与传统人工神经网络进行对比,以微热管设计需求关键参数为输入且具有残差结构的一维卷积网络模型精度更高,在测试集上误差仅为0.66%.最后,根据实际微热管设计需求,对所提出方法进行验证,结果表明该方法能较好实现微热管几何结构及制造工艺参数预测.

摘要：研究存在惯性参数不确定性和外部干扰的刚体航天器系统的预设时间姿态跟踪控制.基于刚体航天器的二阶全驱动力学模型,利用全驱系统理论构造一种有限时间扩张状态观测器.在此基础上,通过引入可调参数设计一种新型的可调预设时间姿态跟踪控制策略.该控制策略的优点是控制系统状态的收敛时间不仅小于预设时间上界,还可以通过引入的控制参数直接调节其快慢.利用Lyapunov稳定性理论证明扩张状态观测器的收敛性和闭环控制系统的稳定性,最后通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性.

摘要：本文以NREL 5 MW风机组成5 MW-5 MW逆旋双转子风机,采用自定义谐波函数赋予风机纵荡运动,基于SST k-ω湍流模型对纵荡运动下5 MW-5 MW逆旋双转子风机进行数值模拟,对不同幅值和周期纵荡下双转子风机的尾迹流动特征,推力和转矩的时变、统计结果进行研究。结果表明:双转子风机尾涡间隙距离随纵荡运动而变化,双转子风机2个转子叶尖涡在尾涡间隙减小时发生融合并脱落;双转子风机的转矩与推力产生与纵荡周期相一致的波动,其中双转子风机顺风转子转矩、推力对纵荡运动更为敏感。本文通过开展纵荡运动下逆旋双转子风机气动性能变化研究工作,探究平台运动对逆旋双转子风机气动特性的影响规律,为漂浮式双转子风机设计制造提供技术指导。

摘要：针对纯电动汽车动力总成悬置系统(powertrain mounting system,PMS)参数同时具有不确定性和相关性的复杂情形,基于整车13自由度(degree of freedom,DOF)模型开展纯电动汽车PMS稳健性优化设计研究.首先,基于蒙特卡洛抽样和相关性变换方法提出一种概率参数相关情形下PMS固有特性响应不确定性和相关性分析的UTI-蒙特卡洛(UTI-Monte Carlo,UMC)法;然后,结合相关性变换方法和任意多项式混沌展开,推导一种高效求解PMS响应不确定性和相关性分析的UTI-任意多项式混沌展开(UTI-arbitrary polynomial chaos expansion,UAPCE)法;接着,基于UAPCE法和相关系数赋权法,提出一种考虑响应不确定性和相关性的PMS稳健性优化设计方法;最后,通过算例验证提出方法的有效性,并对比了基于传统6 DOF模型和整车13 DOF模型的分析和优化结果.结果表明,基于整车13 DOF模型得到的计算结果能更好地反映整车环境下PMS的振动特性;以UMC方法为参考,UAPCE法在求解PMS固有特性响应的不确定性和相关性方面具有良好的计算精度和效率;提出的优化设计方法能够合理配置系统参数,提高系统稳健性.

摘要：元素填充是一种将多个元素紧密填充到某个区域的视觉艺术形式,广泛应用于标志、艺术作品、海报和广告设计。在进行元素填充设计时,需要手动地将元素调整到合适的大小和方向,设计过程重复且耗时。现有的元素填充算法可以帮助设计师快速对元素进行排列。使用这些算法将设计过程分为2步,即首先指定填充区域,再进行元素填充。而在实际创作中,元素的排列与填充区域的确定是同时进行的。因此现有的算法与设计过程不适配。采用易于使用的笔刷作为交互工具,实现拟定边界的同时完成填充。提出了一种基于笔刷和物理模拟的元素填充技术,每个元素都由三角形网格表示并应用于一个弹簧质量系统。通过物理模拟使不重叠的元素相互吸引,重叠的元素相互排斥,达到紧凑填充的目标。与常用于颜色填充的传统笔刷的使用方式类似,笔刷能够实时地完成元素填充。通过邀请多位用户使用本文的系统完成设计任务,验证了该方法在大大减少设计耗时的同时,可显著提高设计过程中的可控性和填充结果的紧凑性。

摘要：对于复杂结构可靠性设计中多维设计变量和隐式非线性响应的问题,构造准确的代理模型是一种有效的解决方法。然而,基于预设样本量的试验设计来构建代理模型,可能面临效率低下或准确性不足的挑战。为此,提出一种主动学习PC-Kriging模型的可靠性分析方法,结合多项式混沌展开增强全局近似精度以及Kriging捕捉局部特征的优点,利用主动学习策略,自适应地选择最佳样本点,最大程度减少训练样本量,即减少结构性能分析的计算成本,提高分析效率。进一步构建主动学习PC-Kriging模型驱动的多软件协同设计框架,对前、后处理软件进行二次开发,实现参数化建模、性能分析和后处理的无缝连接,形成一套自动化分析流程。最后,以电池包结构为例进行可靠性分析,验证本文方法的高效性和准确性。

摘要：金属纳米线的弯曲力学性能直接决定了微纳器件的可靠性和使用寿命.厘清纳米线在弯曲载荷作用下的力学响应特征和形变微观机制,对设计和制造高性能微纳器件具有十分重要的理论意义和巨大的工程价值.本文采用分子动力学模拟方法对不同取向B2结构FeAl合金纳米线的弯曲行为展开研究,并同时考虑纳米线尺寸和横截面形状的影响.结果表明,在本文考虑的尺寸范围内,FeAl合金纳米线弯曲塑性变形的微观机制不随纳米线尺寸及横截面形状的变化而改变,而只取决于纳米线轴向的晶体学取向.其中,和取向纳米线的屈服均源于位错形核,但取向纳米线在屈服后随即发生脆性断裂,而取向纳米线则在位错连续形核与滑移过程中产生稳定的塑性流动,从而表现出良好的塑性及延展性;与上述两种取向纳米线不同,取向纳米线的弯曲形变机制以应力诱发B2→L1_(0)相变为主导,同样表现出良好的弯曲塑性,且具有较取向纳米线更高的断裂应变.FeAl合金纳米线弯曲行为的晶体学取向依赖性可借助Schmid因子得到解释.此外,塑性弯曲的和取向纳米线在卸载过程中可回复至初始形状,特别地,取向纳米线的弯曲塑性变形可完全回复,表现出超弹性特征.本文从原子尺度阐明B2结构FeAl合金纳米线的弯曲形变行为及其关键影响因素,对基于金属纳米线的柔性微纳器件设计和性能优化具有重要指导意义.

摘要：连续体机器人通常由柔性材料制成,能够承受大幅度形变,在各领域具有广阔的应用前景.然而,其软体结构和非传统的驱动机制也带来了诸多非线性因素,使得其状态和运动难以被精确建模.因此,为连续体机器人设计了一种无模型控制方案.该方案一方面通过变参递归神经网络(Varying parameter-recursive neural network,VP-RNN)求解连续体机器人的逆运动学,以实现高精度运动控制,另一方面使用递归最小二乘法(Recursive least square,RLS)基于实时数据估计和更新机器人雅可比矩阵伪逆,以避免机器人的解析建模.最后,通过仿真模拟和实物实验验证了所提出控制方案的可行性、精确性和鲁棒性,并通过一系列对比实验突出了所提出方法的优势.该方法率先研究基于递归最小二乘法的连续体机器人雅可比矩阵伪逆估计,对未来的连续体机器人研究具有一定的启示作用.

摘要：Zintl相化合物因为其独特的晶体结构和优异的输运性能,在能源存储及转换领域尤其是热电材料应用中受到广泛关注.为了理解Zintl相化合物优异热电性能起源,科研工作者们利用中子散射技术结合分子动力学模拟,对晶格热导和电声耦合效应展开研究,取得了一系列成果.本文系统总结了中子散射对一些Zintl相化合物的结构及其晶格动力学的相关研究工作,按照零维A_(14)MPn_(11)型化合物、一维链状化合物、二维层状AB2X2型化合物和其结构变体AB_(4)X_(3)型化合物,层状ZrBeSi结构Zintl相化合物的顺序依次梳理了其低晶格热导率的物理起源.通过中子衍射技术探讨了晶体结构、原子位移参数等信息;围绕中子非弹性散射实验,探讨了声子态密度的测量方法及其对Zintl相化合物动力学性质的研究.在深入认识Zintl相化合物的同时,揭示了其微观结构和优化材料性能,以期对设计新型热电功能材料具有一些启发.

摘要：【目的】信息化是促进高质量发展的重要动力,探究信息化如何影响高质量发展及其路径有着重要意义。【方法】基于2010—2019年泛珠三角区域100个地级及以上城市的面板数据,本文构建空间计量模型,揭示信息化对高质量发展的直接影响与空间溢出效应,并运用中介效应模型探究创业活跃度的影响路径。【结果】(1)泛珠三角区域的高质量发展和信息化均呈现出整体提升趋势,但存在明显的时空差异;(2)泛珠三角区域的高质量发展和信息化有空间自相关性,但仅有珠三角城市群产生了高值集聚;(3)信息化能有效促进高质量发展并具有空间溢出效应,并且创业活跃度在其促进作用中具有中介效应;(4)创业活跃度的中介效应存在IT和非IT企业的差异,信息化对IT企业的创业活动产生更大影响。【结论】通过提升创业活跃度,信息化能够促进本地及周边地区的高质量发展。泛珠三角区域应持续推进信息化发展、鼓励创新创业,并充分发挥核心城市的带动作用,实现全域高质量发展。