多功能融合电机泵马达仿生非光滑表面配流副摩擦及润湿性研究

以多功能融合电机泵马达配流副为研究对象,利用仿生非光滑表面效应设计出几种不同凹坑排布的配流盘,并通过不同工况下光滑表面和非光滑表面配流盘的对比试验,探讨非光滑表面对配流副润滑性能和减摩性能的影响。试验结果发现:非光滑表面比光滑表面有着更好的减磨减阻特性,其中最大减阻可达46.3%,减磨总体超过53%;非光滑表面中的凹坑可以储存试验中产生的磨屑和杂质,还可以储存海水,在润滑条件不良时凹坑内部海水可被带入到摩擦面从而改善润滑状态;试验后配流副试样接触角会降低,表面能会提升,这说明摩擦磨损试验使得配流副试样更加亲水,这有助于海水润滑膜的形成,从而降低摩擦面的摩擦磨损。

求解不可分离非凸非光滑问题的线性惯性ADMM算法

针对目标函数中包含耦合函数H(x,y)的非凸非光滑极小化问题,提出了一种线性惯性交替乘子方向法(Linear Inertial Alternating Direction Method of Multipliers,LIADMM)。为了方便子问题的求解,对目标函数中的耦合函数H(x,y)进行线性化处理,并在x-子问题中引入惯性效应。在适当的假设条件下,建立了算法的全局收敛性;同时引入满足Kurdyka-Lojasiewicz不等式的辅助函数,验证了算法的强收敛性。通过两个数值实验表明,引入惯性效应的算法比没有惯性效应的算法收敛性能更好。

非凸非光滑优化问题的两步惯性Bregman邻近交替线性极小化算法

针对一类非凸非光滑不可分优化问题,该文基于邻近交替线性极小化算法,结合两步惯性外推和Bregman距离提出了一种新的迭代算法.通过构造适当的效益函数,利用Kurdyka-Łojasiewicz性质,证明了所提出算法生成的迭代序列具有收敛性.最后,将该算法应用于稀疏非负矩阵分解、信号恢复、二次分式规划问题,通过数值算例表明了提出算法的有效性.

具有双重松弛项的改进惯性近端交替方向乘子法在结构化非凸和非光滑问题中的应用

针对结构化的非凸非光滑优化问题,提出了一种改进的惯性近端交替方向乘子法(Modified Inertial Proximal Alternating Direction Method of Multipliers, MID-PADMM)。该问题在多个领域,包括机器学习、信号处理和经济学中具有重要应用。现有算法在处理这类问题时,往往面临收敛速度慢或无法保证收敛的挑战。为了克服这些限制,引入了一种双重松弛项,以增强算法的鲁棒性和灵活性。理论分析表明,MID-PADMM算法在适当的条件下能够实现全局收敛,并且具有O(1/k)的迭代复杂度,其中k代表迭代次数。数值实验结果表明,与现有的状态最优算法相比,MID-PADMM在多个实例中展现出更快的收敛速度和更高的求解质量。

基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验

该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。

车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究

车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.

求解一类非光滑凸优化问题的相对加速SGD算法

一阶优化算法由于其计算简单、代价小,被广泛应用于机器学习、大数据科学、计算机视觉等领域,然而,现有的一阶算法大多要求目标函数具有Lipschitz连续梯度,而实际中的很多应用问题不满足该要求。在经典的梯度下降算法基础上,引入随机和加速,提出一种相对加速随机梯度下降算法。该算法不要求目标函数具有Lipschitz连续梯度,而是通过将欧氏距离推广为Bregman距离,从而将Lipschitz连续梯度条件减弱为相对光滑性条件。相对加速随机梯度下降算法的收敛性与一致三角尺度指数有关,为避免调节最优一致三角尺度指数参数的工作量,给出一种自适应相对加速随机梯度下降算法。该算法可自适应地选取一致三角尺度指数参数。对算法收敛性的理论分析表明,算法迭代序列的目标函数值收敛于最优目标函数值。针对Possion反问题和目标函数的Hessian阵算子范数随变量范数多项式增长的极小化问题的数值实验表明,自适应相对加速随机梯度下降算法和相对加速随机梯度下降算法的收敛性能优于相对随机梯度下降算法。

塑性冲击振动系统的非光滑分岔

考虑塑性碰撞工况下的单自由度冲击振动系统,推导了擦边分岔和余维一滑动分岔的条件。结合二维参数和单参数分岔分析,研究了单冲击周期运动的分岔特征,揭示了冲击振动系统的穿越滑动分岔、切换滑动分岔和余维二滑动分岔等非光滑分岔以及擦边分岔和混沌激变等不连续分岔行为。非黏滞型周期运动与黏滞型周期运动经穿越滑动分岔相互转迁。在二维参数平面的低频小间隙区域,(1,1,1)周期运动与(1,2,1)周期运动交替出现。两类周期运动的临界线为切换滑动分岔线。混沌边界激变导致混沌吸引子及其吸引域突然消失。

一种基于共轭次梯度算法的非光滑布图规划方法

针对只有硬模块的布图规划问题,通常将其构建成组合优化模型,但求解过程时间成本高。为提高求解效率,提出了一种基于非光滑解析数学规划的布图规划算法。基于布图中器件的坐标表示,构建了一个泛化的非光滑解析数学规划模型,将不同场景下的布图规划问题的不同优化阶段处理为该泛化模型的特例,并利用共轭次梯度算法(conjugate sub-gradient algorithm,CSA)对其进行求解。针对固定轮廓布图规划问题,通过统一框架下的全局布图规划、合法化、局部优化三个阶段,实现了在固定轮廓约束下的线长优化。针对无固定轮廓约束问题,提出了带黄金分割策略的共轭次梯度算法(conjugate sub-gradient algorithm with golden section strategy,CSA_GSS),利用黄金分割策略缩小固定轮廓的面积,达到面积和线长双优化的效果。实验在GSRC测试电路上与基于B*-树表示的布图规划算法进行比较,该算法对于大规模电路在线长和时间方面均占据优势。实验结果表明,该算法能以更低的时间复杂度获得更优的线长。

限幅型非光滑吸振器模型的稳定性与周期运动研究

本文研究具有分段光滑特性的限幅型吸振器模型的稳定性与周期运动.建立一类限幅型非光滑吸振器的动力学模型,探讨模型容许平衡点的存在性,通过Liénard-Chipart稳定性准则,分析容许平衡点的稳定性.通过参数变换,将限幅型吸振器模型转化为具有两个切换流形的四维分段光滑系统.通过计算系统首次积分,获得四维含参分段光滑动力系统在其未扰系统存在一族周期轨条件下的Melnikov函数.探讨不同参数条件下系统周期轨的存在性及个数,并利用数值模拟方法给出其相图构型,验证理论结果的正确性.研究结果表明不同的间隙参数影响系统周期轨个数及相对位置.

非光滑非线性系统的非光滑连续控制

针对具有非光滑非线性的系统,提出了一种非光滑连续控制方法,通过非光滑建模方法能够快速精确地补偿系统中有害的非光滑非线性,同时通过非光滑连续控制引入一些有益的非光滑非线性以获得快速高精度的控制性能,给出了实验迟滞曲线和建模结果。讨论了该项技术在非光滑非线性控制系统中的应用前景。

仿生非光滑原理及其在金刚石钻头中的应用

仿生非光滑原理与孕镶金刚石钻头结合起来,并将生物非光滑表面的耐磨、减阻等特性引用到钻头的设计中,使钻头也具有这样的特性,研究一种新型的仿生孕镶金刚石钻头,以此来提高钻头的效率和寿命。通过Φ75 mm仿生钻头的野外钻进试验可知,仿生钻头的钻进效率较普通钻头至少提高10%,钻头寿命提高30%。该研究为提高深部地质钻探关键工具的性能提供了新的思路,具有一定的现实意义。

非光滑结构对水下航行器压差阻力的影响

覆盖非光滑表面是降低水下航行器阻力最直接、最有效的办法,本文对水下航行器的压差阻力进行了研究,将吸附性非光滑结构和导流性非光滑结构分别安装在航行器的流固分离处,采用流体动力学仿真的方法研究两类非光滑结构对流体尾部流场的影响,研究表明,在航行器流固分离位置覆盖吸附性非光滑结构能够延迟流固分离,有效降低航行器压差阻力。

一种非精确非光滑信赖域算法

Aravkin等人提出了求解非光滑优化问题min_(x∈R^(d))f(x)+h(x)的非光滑信赖域算法(采用f的精确梯度),其中f是连续可微函数,h是邻近有界且下半连续的真函数。文章研究当该问题中f:=1/n ∑_(i=1)^(n)f_(i)(n很大且每个分量函数fi是连续可微)时,求解这类大规模可分离非光滑优化问题的有效算法。结合非精确算法和非光滑信赖域算法的思想,提出了用非精确梯度代替精确梯度的非精确非光滑信赖域算法。与非光滑信赖域算法(采用精确梯度)相比,该算法降低了每次迭代的计算量。在一定的假设条件下,证明了算法的迭代复杂度。

非光滑γ凸规划的最优条件

借助于γ次微分,在γ凸条件下,在一维空间R上讨论了约束非光滑优化问题的最优性条件.证明了γ凸函数的局部极小一定是整体极小,并且给出了约束非光滑规划的必要条件以及最优性充分条件.

摩擦接触问题的一种非光滑算法

接触问题是一个多重非线性问题 ,难以转化为经典的光滑模型进行求解 ,运用非光滑分析的理论与算法研究有摩擦的接触问题 ,给出了二维摩擦接触问题的一种非光滑方程组模型及算法 ,并给出了算例 .该算法未引入任何人工变量 ,列式简单 ,计算量小 ,实际算例及随机算例也表明了算法的有效性 .

求解垂直互补问题的一种修正非光滑Levenberg-Marquardt算法（英文）

本文提出了一种求解垂直互补问题的修正非光滑Levenberg-Marquardt算法.与以往算法相比,该算法不但采用了新的微分形式取代了B-微分,还运用了一种LM参数的自适应调整策略以确保每次迭代时LM步不至于过小,从而保证了算法的快速收敛.最后,数值实验表明了算法的有效性.

一类非光滑优化及其在控制系统稳定化中的应用

研究一类来自控制系统稳定化中的非光滑优化问题.考虑Lyapunov函数是非光滑的,特别是有限个光滑函数的极大值函数.建立了相应的非光滑优化模型,进一步导出了这类非光滑优化的KKT系统,然后基于非线性互补函数将此KKT系统转化成一个非光滑方程组,最后分别用广义牛顿法和光滑化牛顿法求解此非光滑方程组,使得此类稳定化设计可以具体实现.

非光滑方程组方法在求解非匹配网格接触问题中的应用

将非光滑方程组方法与Mortar StS接触模型(Mortar Segment-to-Segment)相结合,来求解接触面网格非匹配时的弹性接触问题。其中,非光滑方程组方法是求解弹性摩擦接触问题的有效方法,具有精确满足接触条件、迭代算法收敛性有理论保证的优点,但目前仅用于求解网格匹配的接触问题。Mortar StS接触模型可以较为方便地处理网格非匹配接触问题,其特点是不引入过多约束,满足接触分片检验条件,但目前大都采用"试验-误差"迭代方法求解控制方程,对于复杂接触问题,其收敛性不易保证。因此,将二者结合来处理网格非匹配接触问题,既可以提高求解精度,又能使得算法的收敛性得到理论保证。数值算例对接触分片检验和算法的计算精度进行了验证。

非光滑(F,α,ρ,d)-凸函数的多目标分式规划最优性条件

在(F,α,,ρd)-凸函数的基础上定义了非光滑(F,α,,ρd)-凸函数,得到了关于这类函数的非光滑多目标分式规划的广义Karush-Kuhn-Tucker最优性条件.