摘要：材料设计(即材料基因组计划)是解决当前材料领域“卡脖子”问题,提升先进材料研发能力和应用水平的关键。面向国家重大战略需求,培养践行自主创新的高水平人才至关重要。在“材料设计理论与应用”研究生课程中,以融合式教学理念为指导,将材料设计理论经典实例和高水平科学研究应用成果集成教学案例库。在课程教学中,将课堂讲授、线上教学平台案例拓展学习与学生材料设计课程论文并行,达成学科学术前沿与课程体系的融合,课程教学线上与线下学习的融合,创新思维训练与学生探究式学习的融合,形成以高质量精英人才培养为目标的课程融合式教学。

摘要：研究了不同初始预变形量下高强铝合金管的高温均匀变形能力,以模拟实际复杂异形管件热气胀成形中预弯曲与预成形工序对后续气胀工序的影响。利用DIC测试手段,开展了不同初始预变形量下铝合金试样在温度为400和450℃、应变速率为0.01和0.1 s^(-1)的典型热气胀工艺参数条件下的高温拉伸实验。获得的真实应力-真实应变曲线表明:初始预变形量的引入导致材料高温变形过程中发生明显的软化现象,流动应力下降趋势随着初始预变形量的增加而显著增加;利用Spatio-temporal方法对DIC获得的试样应变场进行处理,获得不同条件下的均匀应变值,均匀应变值由无初始预变形量时的0.28下降至初始预变形量为15%时的0.15;相比传统Nakajima方法,本方法能够准确获得厚度突变时刻的应变值,而断裂前时刻的均匀应变水平略低,获得的结果更保守。该研究能够为实际多工步热气胀的预成形提供初始预变形量设计边界,满足热气胀终成形零件的均匀变形要求。

摘要：多学科设计优化是一种基于学科分析和优化的集成的系统设计方法论,是解决航天器设计等复杂工程系统问题的有效手段。综述了多学科设计优化的研究进展及其在航天器设计中的应用。重点介绍了系统数学建模、分解与组织技术及多学科设计优化算法等关键技术,讨论了多学科设计优化目前存在的问题和发展趋势。

摘要：文章在稳定固溶体团簇模型的指导下,对白铜合金进行微合金化,将Cu元素在合金中的含量固定为72.22 at.%,改变Ni与M(M为Si,Cr,Cr+Fe)的比例,设计了系列合金成分,并对其抗高温氧化性能及其机制进行了研究.同时加入基体中的Ni-Si元素可以从两方面提高合金的抗氧化性能:以团簇形式加入,形成稳定固溶体结构,可以降低Cu-Ni-Si合金的化学反应活性;Si/Ni比增大后,合金在少量固溶的基础上能析出抗氧化性能优于基体的析出相,且析出越多,抗高温氧化性能越好.所以其抗氧化能力的来源并不是形成致密Si氧化物薄膜.Ni-Cr的同时加入可以明显抑制Cu合金在800?C以下的中温氧化,但其抗高温氧化能力主要与外氧化层中是否形成连续的Cr氧化层有关,因而该系列合金的抗高温氧化能力与Cr/Ni比有密切联系,合理选择团簇内Cr/Ni比例,才能够提高Cu合金的抗高温氧化能力.第四组元Fe和第三组元Cr相比较,不能够起到优先氧化、生成保护性氧化皮的作用,所以Cr,Fe同时添加只能抑制Cu在800?C以下的中温氧化,却不能够提高Cu合金的抗高温氧化能力.

摘要：当前零部件设计重用系统通常存在两个问题:一是零部件层次信息复杂,难于表达、管理和查询;二是同CAD平台集成困难。针对前者,采用了可扩展标记语言表达零部件信息,并将其存储到Oracle数据库中,通过XML Schema定义和规范零部件的XML文档结构,通过Oracle提供的XQuery引擎使用XQuery语言对零部件进行查询;针对后者,利用Pro/E提供的二次开发接口J_link和J2EE平台技术,实现基于Web和Pro/E环境下的零部件设计重用系统,并将Pro/E软件集成到该系统中,工程设计人员既可在基于Pro/E平台下,也可以通过Web实现对零部件库的操作。最后,通过履带起重机的柴油发动机的零部件设计重用实例,验证了本系统的可行性。

摘要：为再现口颌系统的下颌运动,并提高咀嚼机器人的仿生度,引入了一种含有点接触高副的冗余驱动并联咀嚼机器人。采用医学测量的方法进行颞下颌关节结构的分析,完成咀嚼机器人点接触高副结构的仿生设计。基于双侧联动高副的约束关系,完成了颞下颌关节运动关系分析及运动学建模。对多位受测者下颌运动进行测量,获得人类开闭口运动的轨迹、最大速度和频率等参数。对咀嚼机器人开闭口运动和下颌受力进行了试验测试,验证了咀嚼机器人性能可以满足义齿磨损疲劳性能测试所需要的下颌运动和咀嚼力。

摘要：针对多层系统多目标优化的多舱段卫星设备布局设计的工程满意Pareto最优解集求解困难问题,基于协同进化框架,给出一种人机结合的多目标协同差异进化算法。算法将人机结合方法引入基于协同进化框架的多目标协同进化算法,构建含人工和算法的精英解集合的档案,提出用差异进化算法随机自动实现由算法子个体和人工子个体两两组合生成个体的3种方式,用于子系统的人机结合。在迭代前期采用子系统人机结合增加算法的多样性和分散性,在迭代后期采用系统人机结合增加算法的收敛性和分布性,从而提高基于协同进化框架的多目标协同进化算法求解这类多层系统的多目标优化的计算性能,获得Pareto最优解集。最后,通过案例验证了该算法具有较好的计算性能。

摘要：在面对大跨度钢结构的多台起重机协同吊装时,为了解决各种变形协调方程都不明确情况下的结构吊点设计问题,利用最小应变能原理,基于改进粒子群算法对吊点进行层次优化,即对吊点数量和布局进行综合优化.通过对标准粒子群算法进行改进并结合APDL的ANSYS二次开发技术,在MATLAB环境中编制了适应大跨度钢结构多吊点层次优化的程序,有限元软件ANSYS被后台调用求解目标函数.该方法充分发挥了有限元软件数值计算准确及粒子群算法求极值的高效性和全局性的优点,与ANSYS自带的零阶方法以及遗传算法、模拟退火算法等进化算法相比表明,本优化方法取得了较好的结果,为解决大跨度结构的吊点离散变量组合优化问题提供了一种新的更有效的途径.

摘要：提出一种多学科协同优化设计新方法—设计空间缩减协同优化(Design space decrease collaborative optimization,DSDCO)。根据子系统级优化结果,确定分解设计空间的平面方程,将设计空间合理分解为多个子空间,去除其中不可行设计子空间,将缩减后的设计空间传递到系统级优化。根据系统级优化在各个子空间的优化信息,择优选取系统级优化结果和下一次优化计算的设计空间,循环进行优化迭代计算,直至系统级优化值符合收敛条件。该方法通过缩减优化求解空间,不断更新系统级优化模型,将传统协同优化(Collaborative optimization,CO)中系统级非线性等式约束变换为只含有变量边界的线性不等式约束,解决了传统CO系统级求解困难的问题。DSDCO在变量有界的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)问题中,对原始问题约束函数的凸性无要求,对优化迭代起始点的位置无要求。分别利用数值算例、减速器设计和弹簧设计三个典型算例,验证了DSDCO方法的正确性。

摘要：回弹是由工件在卸载后的弹性变形引起的。板料成形过程中为了控制成形件的最终形状,必须进行回弹设计优化。准确预测回弹对于板料成形过程的模具设计非常重要。降低回弹模拟结果与试验结果的偏差是设计过程中的难题。基于NUMISHEET’02的自由弯曲标准考题考虑板材与模具间的接触演变过程,建立了一个有限元模型来预测回弹。采用一个常规的优化方法对有限元分析中的材料和单元模型进行了分析,研究发现不同模型对回弹结果有较大影响。模拟结果与参考文献中的试验结果比较表明了模型的正确性和可行性。