摘要：水平集方法在拓扑优化问题中采用隐式函数的零水平集描述结构边界,由于可以方便的表达结构拓扑变化并使结构边界保持清晰和光滑的特性,水平集方法很快成为拓扑优化领域的重要方法之一。但是由于水平集方法在优化过程中存在拓扑变化的不连续性,容易出现数值不稳定、初始设计依赖性等问题。近年来水平集带方法的提出可以有效改善这一现象,成为提升水平集方法拓扑表达能力的重要手段。本文将水平集带引入到参数化水平集拓扑优化方法中,并对其在柔顺机构优化设计问题中的应用开展研究。水平集带方法在水平集函数的零水平集附近引入水平集带区域,采用水平集函数插值可以得到带宽范围内[0,1]区间连续分布的材料密度,并在优化过程中通过逐渐减小水平集带的宽度使带宽范围内的材料密度逐渐收敛至0-1分布。该方法结合了变密度法的优势,使优化过程中材料密度变化保持连续,可以提升参数化水平集方法的稳定性,得到更优的目标函数值,并有效改善水平集方法的初始设计依赖性问题。本文通过多个柔顺机构的拓扑优化算例从不同初始设计、不规则设计域及几何非线性等多方面分析和验证了该方法的有效性,计算结果表明该方法对面向实际工程的复杂设计问题具有较好的适用性。

摘要：动态无线电能传输(DWPT)能够为行驶中的电动汽车提供能量补给,有助于缓解里程焦虑、节省充电时间。然而,车辆行驶过程中发生的随机性横向偏移以及分段导轨切换区域的耦合关系变化等,都会引起充电功率波动。该文以LCC-S型磁耦合谐振式DWPT系统为例,提出一种结合卡尔曼滤波和模型预测控制的恒流控制方法。首先建立电能接收端Buck降压电路的状态空间模型;然后基于该模型设计卡尔曼滤波状态估计器和预测控制器;最后通过仿真和实验,验证了所提出的卡尔曼滤波和模型预测融合控制算法的有效性,并与传统的PI算法进行比较。结果表明,该控制器显著提高了恒流控制速度,并且对互感变化具有很强的鲁棒性。

摘要：随着大数据和人工智能的发展以及机器学习(ML)与化学学科领域的交叉,ML技术与电池领域的结合激发了更有前途的电池开发方法,尤其在电池材料设计、性能预测、结构优化等方面的应用愈加广泛。应用ML可以有效地加速电池材料的筛选进程并预测锂电池(LBs)的性能,从而推动LBs的发展。本文简要介绍了ML的基本思想及其在LBs领域中几种重要的ML算法,之后讨论了传统模拟计算方法与ML方法各自的误差表现及分析,借此来提高LBs专家对ML方法的理解。其次,重点介绍了ML在电池材料实际开发中的应用,包括正极材料、电解质、材料多尺度模拟及高通量实验(HTE)等方面,借此介绍ML方法在电池领域应用的思想和手段。最后,总结了ML方法在锂电池领域中的研究现状并展望了其应用前景。本综述旨在阐明ML在LBs开发中的应用,并为先进LBs的研究提供借鉴。

摘要：为了给高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震设计提供参考,以一座(55+4×90+55)m的连续梁桥为工程背景.采用ANSYS软件建立全桥分析模型,基于非线性时程分析方法,对比研究结构采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置3种减隔震装置下的地震响应.结果表明:黏滞阻尼器在罕遇地震作用下形成了完整的滞回环,每个阻尼器耗能能力明显;采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置时,结构的地震响应相对于传统抗震体系都有一定程度地降低,固定墩内力相对减震率分别为63.44%、6.90%、42.32%,位移相对减震率为65.70%、9.34%、43.77%;采用双曲面摩擦摆支座作为减隔震措施时,墩底内力和墩顶位移远小于黏滞阻尼器和速度锁定装置2种减隔震措施.

摘要：针对软件定义网络(SDN)中不合理的控制器和交换机映射关系导致的控制平面性能低的问题,提出基于联盟博弈的自适应交换机迁移机制。首先,综合考虑控制器资源利用率、控制开销和流建立时间,将交换机迁移问题建模为组合优化问题;然后引入博弈论设计分布式算法,每个控制器独立运行控制逻辑,通过控制器之间协调合作、联盟博弈,实现了依据流量特征的自适应交换机迁移。仿真结果表明,所提机制能更好地适应流量特征,减少约19%的控制流量开销和30%的平均流建立时间,提高了控制器资源利用率。

摘要：褶皱对柔性投影屏幕显示效果具有极大影响,而目前关于大尺寸薄膜褶皱的研究较少。基于屈曲理论建立了投影屏幕的有限元模型,采用多种方法提高模型的收敛性和准确性。基于不同情况的模拟分析了产生褶皱的原因,结果表明两侧缺乏约束是月牙形褶皱的主要成因,屏幕下边沿水平变形是结论中放射状褶皱的主要成因。模拟结果与实测变形在幅值、周期、形状等方面基本一致。基于分析结果,对屏幕结构进行了改进,有效控制了屏幕褶皱变形。

摘要：基于量子加密的星地激光通信是一种比传统射频通信传输带宽高、数据安全性强的远程信息传输技术,具有高码率、小型化和低功耗等优点。为了实现星地之间激光链路的联通,地面光学终端与卫星光学载荷之间需要在通信时间窗口保证高精度跟踪瞄准,然而,地面光学终端在复杂环境中会受到多种传输干扰,需要轻量化的地面激光跟踪终端的精密结构设计,以及稳定可靠的跟踪控制算法。设计了一种基于双探测器的复合轴跟踪系统,整机结构轻量化设计,大口径成像系统使用一体化整体设计,有效质量相比传统结构减轻了50%以上,并采用跟踪架和快速反射镜两级跟踪的控制方式,采用参数识别和基于主元分析神经网络算法的自动调谐优化控制技术,通信时间窗口内跟踪误差PV值从20″以上减少到5″以下,提高了轻量化激光通信跟踪系统的性能,为星际激光通信技术提供高效的跟踪瞄准平台,从而实现更高效的量子加密激光通信。

摘要：镂空扰流板开发不仅关注空气动力学风阻性能与污染物管理性能,也关注气动噪声低噪声性能的达成。在风阻性能和污染物管理性能较好工况下,开展镂空扰流板气动噪声特性研究。采用IDDES湍流模型进行镂空扰流板非定常仿真,得到非定常流场分布特性及测点的频谱分布规律。结果表明,在后风挡玻璃处存在主频为510 Hz,主频幅值为112.8 dBA的窄带噪声,且采用非定常气动噪声数值分析方法揭示了扰流板隔筋是导致卡门涡街脱落频率的主要部件。同时采用风洞试验方法验证了测点声压级频谱与仿真具有较好一致性。采用扰流板隔筋形状优化后,测点窄带主频消失、测点窄带主频幅值和总声压级分别降低39.7 dBA和27.1 dBA的最佳降噪效果。研究可为镂空扰流板低噪声优化设计提供有效的仿真手段,可有效快速地指导工程应用。

摘要：为了解决高混响环境下欠定卷积混叠信号的分离问题,提出一种新的欠定卷积盲源分离算法。针对高混响环境的影响,设计全局脉冲响应网络削弱混响回声,提高信号质量。基于全局脉冲响应网络建立新的时频域混叠信号数学模型,采用全局脉冲响应矩阵缩短了传统脉冲响应的长度,降低了高混响带来的模型变换近似误差。基于非负矩阵分解理论设计模型参数的实时更新学习规则,将源信号分离问题转换为模型参数优化问题,实现混叠信号的盲源分离。实验结果表明,所提算法可以有效地实现中英文语音、音乐混叠信号的盲源分离,与现有比较流行的盲源分离算法的对比验证了所提算法的优越性。

摘要：公路转弯段的线形设计指标对护栏的安全性能有重要影响。文中基于路侧安全领域广泛使用的有限元软件LS-DYNA,通过模拟和实车试验对比验证模型的有效性,建立货车与混凝土护栏复杂碰撞试验模型,模拟计算得到车辆碰撞护栏的详细动画,作为平曲线路段上护栏安全性能的直观感受,将行车道半径、路面超高、车辆速度作为变量,研究和量化主要线形指标对混凝土护栏安全性能的影响。结果表明:道路半径接近与设计速度对应的极限最小半径时,车辆的翻滚角增大,车辆易碰撞护栏发生侧翻;行车道路面超高6%为混凝土护栏安全性能的临界点,采用大于6%的超高会使车辆沿护栏迎撞面爬坡跃升的高度增加,车辆更容易发生侧翻,设计时应避免大超高(6%以上)和小半径极值的组合;在曲线路段,碰撞速度对护栏安全性能的影响明显,整体式货车车速达90 km/h后,发生侧翻的风险明显增加。文中研究成果可为道路曲线路段路侧的线形安全设计提供理论基础。