摘要：为提升结构时变稳健可靠性能并兼顾区间变量参数描述精度,提出一种基于遗传区间仿射响应面的结构优化设计方法。首先,根据结构性能分析方法获取结构性能响应,并提取结构不确定性因素。其次,构建结构参数化分析模型并开展试验设计,将试验设计过程分别存储为设计变量及结构性能响应两种数据库,基于区间仿射理论初步构建结构区间仿射响应面,依据设计变量数据库的各变量样本边界及结构性能分析结果,利用遗传算法及误差最小化判别准则优化初始区间仿射响应面,并利用结构性能响应数据库验证优化后响应面的有效性。最后,结合结构性能退化行为及稳健可靠性优化方法,构建结构时变稳健可靠性优化模型并开展结构优化设计,通过工程算例验证了所提优化设计方法的合理性。算例分析表明,遗传区间仿射响应面能够更合理地反映出结构响应的波动区间,所提优化方法能够有效提升结构稳健可靠性水平。

摘要：紫磷烯是一种结构稳定且具有优异光电特性的新型二维材料,研究掺杂效应有助于理解其物理本质,对进一步开发纳米电子器件具有重要意义.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了非金属元素B,C,N,O掺杂单层紫磷烯的电磁性质.计算结果表明,B和N掺杂之后没有产生磁性,体系依旧表现为非磁性半导体;而C和O掺杂导致体系发生自旋劈裂,紫磷烯由非磁性半导体转变成为双极磁性半导体,其自旋密度主要分布在磷原子和间隙区域内而非杂原子上.电场调控氧掺杂紫磷烯可使其载流子的自旋极化方向发生反转,当施加一定大小的正向或反向的静电场时,能带色散程度变强,氧掺杂紫磷烯转变成100%自旋极化向下或向上的单自旋半金属磁体.基于氧掺杂紫磷烯材料设计的场效应自旋滤通器可利用改变门电压方向的方法实现电流自旋极化方向的反转,表明氧掺杂紫磷烯有望成为二维自旋场效应晶体管、双极磁性自旋电子学器件、双通道场效应自旋滤通器以及场效应自旋阀的理想候选材料.

摘要：北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。

摘要：城市老年人的心理健康状态与其生活的住区环境密切相关,通过对住区环境的优化以支持老年人心理健康促进,有助于老年友好城市和健康城市的建设。然而既有研究在理论模型、指标选取和分析方法层面存在一定局限,制约了适应于老年人心理健康的规划调整与干预策略的提出。本研究依托于可行能力、自我效能和社会生态模型视角的范式创新,构建适应于老年人心理健康的住区环境优化的概念模型,基于文献综述和概念模型提出研究框架:选取影响老年人心理健康的住区建成和自然环境指标体系;利用多阶层模型、非线性模型和结构方程模型等方法甄别老年人心理健康的住区环境影响要素、临界阈值和作用机制。研究希冀为老年人心理健康友好型的环境规划和设计提供重点和方向,推动健康理念下的住区发展新模式,为老龄化健康住区的实践认知和设计导控提供理论支撑和研究范式。

摘要：纳米尺寸的贵金属在入射光的激发下能够产生表面等离激元效应,即光在金属表面与电子发生耦合,引起金属表面自由电子集体震荡的现象。当自由电子的震荡频率与入射光的频率相同时,可以引起等离激元共振,产生独特的光谱特性。贵金属纳米颗粒的等离激元共振效应在物理、化学、生物等各个领域具有广泛应用。基于银纳米颗粒,提出一种一维复式阵列结构,利用时域有限差分方法研究该贵金属阵列的表面等离激元性质。在该结构中,以SiO_(2)为基底,两种不同的银纳米颗粒沿y轴方向放置在SiO_(2)基底的表面上,形成一维复式阵列,平面波入射光沿z轴负方向垂直入射。实验观察到,在300~1200 nm的波长范围内,该复式阵列结构的表面等离激元能够被有效激发,在其吸收光谱上有两个等离激元共振峰。通过调节该结构纳米颗粒的尺寸、形状和阵列周期等结构参数,等离激元共振峰和电磁场模式均发生有规律的变化。此外,固定其中一个银纳米颗粒不变,改变另一颗粒尺寸,可以发现其吸收曲线的两个共振峰发生不同的变化,结合电场图可以得出两个峰所对应的等离激元共振具有不同的电磁场模式。通过改变其中一个银纳米颗粒的形状,如四棱锥、球体、圆柱体和正方体,可以发现当颗粒形状发生变化时,两个共振峰对应的波长均不发生变化,但是不同颗粒形状所产生的电场分布明显不同,底面处的相对电场强度差别也很明显,依此同样可以验证其吸收曲线存在两个不同电磁场模式的共振峰。研究结果对基于贵金属纳米颗粒阵列结构表面等离激元器件的设计研究工作具有一定意义。

摘要：建成环境与城市活力的关系是城乡规划领域的重点研究议题,本文以街道为研究单元,以沈阳市中心城区为研究区域,运用百度热力图数据、建筑轮廓数据、路网数据、遥感影像数据与POI数据等多源大数据,应用多尺度地理加权回归模型(MGWR模型),探讨密度、多样性、设计、目的地可达性与交通站点距离5个维度的建成环境指标对城市活力的影响机制。研究结果表明:①城市活力呈现由中心向外围逐渐减弱的圈层式结构,建成环境对于城市活力影响具有明显的空间异质性;②商业服务中心性、路网密度、建筑密度、功能混合度、地铁站点密度5个指标对各街道城市活力均呈较强的正向影响,且存在明显的空间分异规律;③绿化率、公交站点密度对于城市活力在所有街道上均表现为负向影响,且绿化率的影响强度高于公交站点密度;④人口密度对城市活力影响除马官桥街道外均呈负向影响,影响系数均较小,影响程度微弱。⑤道路交叉口密度对于中心城区西部的12个街道城市活力呈正向影响,影响系数较小,影响程度微弱,而对于其余街道均呈负向影响,且负向影响程度明显强于正向影响。

摘要：为了实现航空锂电池极耳极板激光焊缝的高效准确检测,设计制作了带有层析成像功能的多通道多频涡流检测系统.采用该系统及5通道防干扰差分结构涡流传感器对极耳极板焊缝中的局部断焊、整体漏焊、焊缝变形内凹、微小缺陷等典型缺陷进行检测,并基于趋肤效应原理,采用层析成像技术对焊瘤缺陷进行扫查成像.结果表明,研发的带有层析成像功能的多通道多频涡流检测系统可有效检测出锂电池极耳极板焊缝中的多种典型缺陷,最小可检测1 mm的缺陷,层析成像技术可实现不同深度下缺陷的形貌观测.通过对大量检测结果的对比分析,总结了缺陷种类、位置及长度的判别方法,提出了一套缺陷判别流程与评定准则,为实现锂电池极耳极板焊缝检测的工程化奠定了良好的基础.

摘要：针对高速列车车体低阶模态频率提升过程中,传统灵敏度分析方法存在的设计变量繁多和难以识别出优先改进部件的难题,提出了一种新颖的车体模态频率贡献度评估与结构改进方法。重点分析了铝合金车体板件厚度与模态频率的灵敏度关系,并在此基础上提出了部件模态贡献度概念,推导和建立了描述部件模态频率灵敏度与贡献度的数学模型。通过对动车组车体中各铝型材的贡献度进行计算,详细分析了车顶、侧墙、底架等六大部件对前3阶模态频率的影响。研究揭示,部件模态贡献度表示了局部部件对整体结构模态影响的大小,呈现了灵敏度无法显示的全局量化指标。车顶部件对车体前3阶模态的贡献度最大,侧墙和底架居中,底架边梁、端墙和牵枕缓最小。车顶与侧墙、侧墙与底架连接处的型材对低阶模态产生了显著影响。通过增加内外板厚度并适度降低内部筋板厚度的策略,可提升1阶垂弯模态频率。应用所提出的方法,基于车体54个部件模态贡献度,成功甄别出车顶和连接处型材等优先优化部件并进行了改进,实现了1阶垂弯模态频率从9.5 Hz提升至10.2 Hz,同时将车体重量增加控制在43 kg以内,验证了方法的有效性和高效性,为车体模态频率的优化提供了清晰的路径。该方法具有广泛的适用性,可推广应用于其他领域的结构模态改进。

摘要：为了探索聚能-爆破装药结构、爆破距离等参数与比冲量间的复杂关系,提出一种智能算法优化极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)的聚能-爆破装药比冲量预测模型.采用相关性分析方法,探寻聚能-爆破装药结构参数、爆破距离参数与比冲量之间的关联程度.使用具有数据并行处理能力和集成学习思想的XGBoost算法,挖掘结构参数、爆破距离参数与比冲量间的潜在非线性关系.基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)良好的全局搜索能力和蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)优良的局部搜索能力,设计双智能算法优化XGBoost的融合预测模型PSO-ACO-XGBoost,提高聚能-爆破装药比冲量预测精度.PSO和ACO分别用于搜索XGBoost超参数解空间的全局最优解与局部最优解.实验结果表明,PSO-ACO-XGBoost模型相较于BP、XGBoost、PSO-BP、ACO-XGBoost等其它8种预测模型,在预测精度、拟合程度、速度和稳定性等方面具有最佳性能.

摘要：为确保图像加密和保密通信中信息安全传输,在YANG和CHENG构造的三维混沌系统基础上增加1维,提出改进的四维混沌系统.使用分岔图和Lyapunov指数谱对该系统进行动力学分析,证明该系统存在大范围参数混沌特性.通过改变系统初值,得到周期与周期、周期与拟周期、混沌与混沌多种吸引子共存.多角度观察相图和Poincare截面图,发现系统参数k能够控制吸引子在相空间中的伸缩,且当k到一定值后吸引子相图会停止缩小.通过对新系统设计偏移升压控制器,表明系统在工程应用中能改变信号极性.对新系统采用NIST测试方法,结果表明新系统具有良好伪随机性.研究结果说明新系统在实际应用中具有较大的潜在价值.