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人工智能辅助空天新材料设计研究进展
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作者 孙升 陈祎远 尚卿 《航空制造技术》 北大核心 2025年第18期26-44,共19页
极端的工作服役环境,是新一代航空航天材料面临的巨大挑战。传统的材料设计方法面临效率低、成本高、研发周期长等挑战,已严重制约航空航天材料的发展。空天新材料的研发亟需创新且高效精准的材料研发范式。人工智能(Artificial intelli... 极端的工作服役环境,是新一代航空航天材料面临的巨大挑战。传统的材料设计方法面临效率低、成本高、研发周期长等挑战,已严重制约航空航天材料的发展。空天新材料的研发亟需创新且高效精准的材料研发范式。人工智能(Artificial intelligence,AI)技术,尤其是机器学习和深度学习的迅猛进步,为航空航天材料研发提供了强有力的工具,可显著提升新材料设计效率和性能预测的准确性。本文系统综述了AI在航空航天材料领域的研究进展,首先介绍了AI辅助的多尺度计算模拟与智能化试验,接着系统性地介绍了代理模型加速的材料优化设计方法和以大模型为核心的新型材料设计流程,并详细探讨了AI技术在合金材料、复合材料及超材料研发中的具体应用案例。最后,总结了AI辅助航空航天材料设计的优势与挑战,并对未来研究方向进行展望。 展开更多
关键词 航空航天材料 人工智能(AI) 材料基因组 代理模型 优化设计 机器学习(ML)
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红细胞膜-骨架力学特性对SDE形态转变及毛细血管表观黏度的影响
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作者 文海舟 李学进 +2 位作者 陆钰 刘心悦 胡国辉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期124-124,共1页
目的红细胞的口形-双凹-刺突(stomatocyte-discocyte-echinocyte,SDE)转变与红细胞力学性质改变和细胞微结构变化的密切联系。近年来的生物实验表明,SDE转变的现象与红细胞内部微观结构改变,如骨架收缩重组和两组分分离等现象高度关联,... 目的红细胞的口形-双凹-刺突(stomatocyte-discocyte-echinocyte,SDE)转变与红细胞力学性质改变和细胞微结构变化的密切联系。近年来的生物实验表明,SDE转变的现象与红细胞内部微观结构改变,如骨架收缩重组和两组分分离等现象高度关联,而当下主流的单层膜红细胞数值模型无法为这些微结构变化提供一个合理的描述。本研究旨在采用更符合生物事实的红细胞数值模型获得到完整的SDE转变序列,并进一步分析SDE形态对毛细血管的血液黏性影响。方法数值模拟是研究红细胞形态及其在血流中运动变形的有力工具。本文采用耗散粒子动力学方法,改进了原有的双组分红细胞模型,分析导致SDE转变的主要力学因素和模拟不同SDE形态在毛细血管的稳态流动。结果完整的红细胞SDE形态序列可以通过调整无量纲弯曲刚度、两组分连接度量数以及细胞骨架目标收缩比3个主要的模型参数获得。红细胞在毛细血管稳定流动中其细胞膜与流体介质有着较强的交互作用,口形和刺突红细胞使得毛细管道表观黏性增加。结论红细胞SDE转变与力学参数和两组分微结构变化高度相关。双凹形红细胞在毛细血管道中的高度可变形性呈现出最低的黏性,口形和刺突红细胞使得毛细血管表观黏性增加。 展开更多
关键词 红细胞膜 生物实验 细胞骨架 刺突 耗散粒子动力学 红细胞形态 形态转变 表观黏度
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半车系统振动控制中的非线性能量汇设计与应用 被引量:1
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作者 王义 李旭龙 +3 位作者 魏莎 王俊 丁虎 陈立群 《力学学报》 北大核心 2025年第3期720-729,共10页
为提高乘车的舒适性,提出一种针对半车系统的新型悬架系统控制方案.该方案的核心是分布式布置非线性能量汇,即将多个非线性能量汇分别安装于前车身、后车身和前后车轮.基于牛顿第二定律建立了耦合非线性能量汇的半车系统的动力学方程.... 为提高乘车的舒适性,提出一种针对半车系统的新型悬架系统控制方案.该方案的核心是分布式布置非线性能量汇,即将多个非线性能量汇分别安装于前车身、后车身和前后车轮.基于牛顿第二定律建立了耦合非线性能量汇的半车系统的动力学方程.利用谐波平衡法求解系统的近似解析解,并使用四阶龙格库塔法验证了近似解析解的准确性.随后,为说明所提方案的有效性,比较了原半车系统以及仅在车身前、后安装非线性能量汇和应用所提控制方案时系统的幅频响应.进一步,分析了所提控制方案中非线性能量汇质量、非线性弹簧刚度和阻尼对减振效果的影响.结果表明,在不改变附加非线性能量汇质量的条件下,所提方案通过分布式布置非线性能量汇实现了车身和车轮的振动控制,提升了乘车的舒适性和安全性.对于车轮,增大非线性能量汇质量有利于提高减振效率,而非线性刚度和阻尼的增大可能存在减振效率的恶化;对于车身,增大非线性能量汇质量或减小阻尼同样有利于提高减振效果,而非线性刚度的增大可能存在减振效率的恶化.所提方案为车辆悬架设计提供了有用的指导,同时也为非线性能量汇的工程应用提供了理论基础. 展开更多
关键词 半车系统 非线性能量汇 车辆悬架 谐波平衡法 振动控制
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平直翼飞翼布局飞机的操稳特性
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作者 李志锴 魏莎 +1 位作者 丁虎 陈立群 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期925-937,共13页
飞翼布局飞机气动效率高,常被太阳能飞机所采用,但操稳特性较差.平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性.使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数,分析了某验证机的俯仰静稳定性及不... 飞翼布局飞机气动效率高,常被太阳能飞机所采用,但操稳特性较差.平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性.使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数,分析了某验证机的俯仰静稳定性及不同迎角、爬升角下的纵向与横航向稳定性,讨论了重心位置低于机翼平面对其稳定性的影响,并制作航空模型试飞.研究发现,平直翼飞翼布局飞机的纵向稳定性与常规布局飞机不同,可以在无增稳条件下维持横航向稳定,荷兰滚倾向弱.重心位置降低可以改变配平迎角,使其在正迎角下俯仰更稳定,但会使其在负迎角或大爬升角下的俯仰稳定性恶化.飞机在飞行中表现出多种特殊行为,需要进一步研究. 展开更多
关键词 平直翼 飞翼布局 稳定性 操纵特性 重心位置
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基于路径积分法的输液管道随机动态响应分析 被引量:6
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作者 孙诣博 魏莎 +1 位作者 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1371-1381,共11页
随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控... 随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控制方程进行离散化.采用基于Gauss-Legendre公式的路径积分法计算了输液管道随机振动响应的位移概率密度函数和速度概率密度函数.采用Monte Carlo方法与路径积分法得到的计算结果进行对比,验证了路径积分法在计算输液管道振动响应上具有较高的计算精度.研究了流速、激励强度和阻尼系数对输液管道位移概率密度函数和速度概率密度函数的影响,并确定了输液管道位移概率密度函数出现双峰时的临界流速.结果表明,采用路径积分法计算输液管道系统的动态响应是有效的.流速增大会使系统可能发生的最大位移变大,可能发生的最大速度不变;激励强度增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变大;阻尼系数增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变小.此外,研究发现流速增大是诱导输液管道发生随机分岔的因素之一. 展开更多
关键词 输液管道 随机激励 受迫振动 概率密度函数 路径积分法
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基于超分辨率重构方法的湍流流场重构 被引量:1
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作者 江昊 王伯福 +1 位作者 庄启亮 卢志明 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期102-109,共8页
从低分辨率流场数据中获取精细流场信息具有重要的研究意义。基于卷积神经网络的超分辨率重构方法是近年来发展的一种较为有效的精细流场重构方法。本文采用高效亚像素卷积神经网络(Efficient Sub-Pixel Convolutional Neural Network,E... 从低分辨率流场数据中获取精细流场信息具有重要的研究意义。基于卷积神经网络的超分辨率重构方法是近年来发展的一种较为有效的精细流场重构方法。本文采用高效亚像素卷积神经网络(Efficient Sub-Pixel Convolutional Neural Network,ESPCN),对Rayleigh–Bénard(RB)对流的数值模拟数据和湍流边界层(Turbulent Boundary Layer,TBL)的实验测量数据进行了超分辨率重构,并与双三次插值方法(Bicubic Interpolation)的重构结果进行对比。对比结果表明:在较小的下采样比下,ESPCN方法和Bicubic方法的重构精度相当;在较大的下采样比下,ESPCN方法的重构精度明显优于Bicubic方法。此外,ESPCN方法对数据梯度较大区域的超分辨率重构效果优于Bicubic方法。 展开更多
关键词 超分辨率重构方法 湍流 卷积神经网络 流场重构
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