基于PSO-CNN-XGBoost水下柱形装药峰值超压预测

为探索水下柱形装药结构、爆距等参数与水下柱形装药峰值超压的关系,将装药样本数据视为二维数据,建立粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法、一维卷积神经网络(1D Convolutional Neural Network,1DCNN)和极端梯度提升(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)的水下柱形装药峰值超压融合预测算法。采用相关性分析与数据可视化方法,分析装药结构参数、爆距与峰值超压之间的关联关系。设计1DCNN深度网络挖掘不同长径比、爆距等参数与峰值超压之间的纵向时序关系。运用XGBoost算法寻找装药结构参数、爆距与峰值超压之间的横向非线性关系,提升小样本数据的预测精度。使用PSO算法优化1DCNN和XGBoost的超参数,获得最优算法结构。研究结果表明,在包含10种智能算法的对比实验中,PSO-CNN-XGBoost水下柱形装药峰值超压预测算法在精度、稳定性、拟合程度上均高于其他模型。

智能算法优化XGBoost的聚能-爆破装药比冲量预测

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.

基于AGEP-DNN的水下聚能装药比冲量预测模型

聚能装药比冲量是表征水下爆炸中冲击波对目标破坏作用的重要参数。为实现水下聚能装药比冲量智能预测,提出一种自适应基因表达式编程(adaptive gene expression programming, AGEP)优化深度神经网络(deep neural network, DNN)的聚能装药比冲量预测模型(AGEP-DNN)。考虑装药结构与比冲量数值之间的复杂非线性关系,通过AUTODYN软件建立有限元模型,对水下爆炸过程进行仿真,采用经验公式验证仿真数据的有效性;基于仿真实验数据,设计AGEP算法优化DNN超参数,构建AGEP-DNN模型,对比冲量进行智能预测。实验结果显示,AGEP-DNN聚能装药比冲量预测模型在9种对比智能预测模型中具有最优的预测精度。

齿轮啮合刚度建模中齿面摩擦因素影响分析研究

齿轮系统在航空航天、汽车制造、农业机械等领域中应用广泛,能够实现复杂的动力传递与运动控制。齿轮啮合刚度及变化规律对齿轮系统动力学特性有直接影响。齿轮啮合过程中表面摩擦特性是影响齿面啮合刚度的主要因素之一,如何考虑摩擦因素,合理建立啮合面刚度模型长期以来一直是学术界研究的热点。分析目前主要的统计学模型、数值分析模型、分形接触理论模型的建模方式,为研究齿轮传动动力学建模提供参考。

水下爆炸冲击波数值仿真精度研究

在水下爆炸数值仿真研究中,网格尺寸和一次项人工粘性系数对冲击波峰值压力计算结果有较大影响。在预定计算精度条件下,快速确定网格尺寸及人工粘性对数值计算意义重大。为此,文中基于LSDYNA有限元软件,建立78 g三硝基甲苯(TNT)二维水下爆炸数值计算模型,重点分析网格尺寸和一次项粘性系数对水下爆炸冲击波峰值压力和整体计算误差的影响规律。结果表明,随着网格密度因子的增大,计算峰值压力对网格的敏感性降低,且网格密度较大时,过小的一次项系数会导致计算峰值压力与经验公式值的相对误差增大。在此基础上获得20%范围内误差与网格尺寸、粘性系数之间的关系,并构建出可用于快速确定网格尺寸和一次项人工粘性系数的误差预估模型,通过0.2~5000 kg范围内的TNT柱形装药(长径比为1)和球形装药的水下爆炸计算,验证了预估模型的普适性,可为二维中近场范围内的水下爆炸冲击波数值仿真计算研究提供参考。

CK1416型数控车床床身结构动态优化

本文分析了原有的CK1416车床床身的动态特性,采用CAD/CAE集成技术,在虚拟的环境中,设计出新的车床床身,新的床身动态特性有了很大的提高。

有隔板常压圆柱形容器的结构分析与设计

有隔板的圆柱形容器在实际生活中应用广泛 ,但《钢制焊接常压容器》JB T 473 5— 1997标准里没有这类结构 ,并且此结构的隔板不能用类比壁板的方法设计。文中结合某型水罐的设计 ,对有隔板容器的结构型式与各型式的特点进行分析 ,提出一种新型的筋板、加强圈、撑杆相结合的加强结构 ,此结构能显著提高结构的整体刚度 ,并且结构易于制造。

近小尺度壁面水下爆炸射流特性数值模拟

为了考察结构尺度对气泡射流动态特性的影响,利用AUTODYN软件,针对三种不同尺度的球形固壁面进行近壁面水下爆炸数值模拟计算。计算结果表明:壁面尺度越小,射流穿透气泡越早,气泡体积越小、越细长,射流速度越大,但射流宽度越小,射流冲击压力对壁面的作用越弱,压力产生的比冲量越小。研究结果初步揭示了结构尺度的减小不利于水射流威力的发挥,为打击小型目标的水中兵器战斗部威力设计提供有益参考。

CK1416型数控车床床身结构动态分析

基于CK1416型数控车床床身的动态测试和有限元建模分析,在CAD/CAE技术的支持下,对床身结构进行了动态优化设计,改进后的车床床身具有良好的动态特性。

水中爆炸对鱼雷壳体的毁伤准则和判据研究

研究水中爆炸鱼雷壳体的毁伤准则与判据。根据水中爆炸冲击波特征参量的一般形式,提出了一种毁伤准则,给出了基于毁伤律为"0-1"概率分布函数的毁伤准则与判据的获取方法。针对重型鱼雷1∶2环肋圆筒缩比模型进行了两种药量的海上爆炸试验,结合相似性变换得到了重型鱼雷壳体毁伤的定量判据。以该判据分析了各毁伤等级下的峰值超压和比冲量阈值。结果表明,在相同毁伤等级下,随着装药量增加,峰值超压阈值减小,而比冲量阈值增大;装药量越小,两种特征参量阈值的变化幅度越大。

爆炸冲击作用下射孔管柱动力学响应试验

针对射孔段管柱爆炸冲击动态响应问题,建立了地面模拟试验测试系统;并对射孔管柱端部的压力和加速度响应进行测试。测试结果表明:爆轰产物对管柱端面形成反复的冲击作用,且随着爆轰产物从射孔孔洞释放冲击压力不断衰减。射孔冲击载荷对枪管的非对称加载特性导致射孔枪管端部的轴向和径向振动,以及枪管整体的向下运动和翻转运动。轴向加速度振动幅值最高;但衰减较快,响应时间短,枪管向下的运动速度最大;径向加速度振动幅值衰减较为缓慢,且响应时间较长。研究对射孔段管柱爆炸冲击动态响应特性获得了初步的认识,可为进一步的研究提供有益的参考。

水下爆炸环肋圆筒损伤特性实验及数值模拟

根据鱼雷舱段壳体的特点提出一种内部带有环肋、两端连接配重的缩比圆筒结构模型,针对模型的损伤特性进行水下爆炸实验,并利用Autodyn软件对实验进行数值模拟计算.结果表明,圆筒在不同爆距下产生塑性变形和破裂的损伤形式;气泡上浮会改变二次压力波的初始方位,造成水平方位圆筒的非对称损伤形态;当爆距较小时,冲击波造成壳体局部凹坑或破裂,而二次压力波则造成迎爆面整体变形.比较数值模拟与实验结果可知,计算模型能够描述冲击波对圆筒的作用特性.

下颌骨-牙种植体有限元建模与瞬态分析

通过逆向工程技术,将二维的下颌骨CT图片转化为三维有限元模型.根据CT图片像素的Hounsfield值将颌骨材料划分为10种材料属性,并建立含种植体的下颌骨有限元计算模型.以冲击载荷模拟牙齿咀嚼时的力作用,计算下颌骨-种植体在此冲击载荷作用下的响应:当应力波首次传到种植体-下颌骨界面时,在种植体上部第1圈螺纹的根部出现局部的应力峰值8.21M Pa,而当种植体-下颌骨的整体应变能达到最高峰时,在种植体的末端附近出现了全局应力峰值11.51M Pa.静态和瞬态时的最大应力差超过40%,出现的位置也不同,由此可知,动态分析对种植牙的结构设计很重要.

冲击性巷道锚网支护参数优化技术研究

针对华亭煤田冲击性巷道锚索断裂、锚杆退锚等支护难题,分析可知华亭煤田现有的锚杆支护长度小于松动圈范围,锚索长度约为锚杆的3.5倍,在冲击性巷道中锚杆和锚索无法良好的匹配,是造成巷道失稳的主要原因。研究结果表明:锚索所承受的系统动能和应变能随锚索长度缩短而减小,适当增加锚杆长度同时减小锚索长度,与现场巷道松动区和塑性区范围相适应,可以使锚杆和锚索匹配良好。进而对支护参数进行优化,锚杆长度从2.4 m增加到2.8 m,间排距缩小为0.7 m×0.8m;锚索长度从7.3、8.3 m减小到6.5 m,间排距缩小为1.0 m×0.8 m,并增加让压环和球形垫板等让压装置,根据现场观测可知该支护方式有效控制巷道变形,基本消除了锚索断裂和锚杆退锚的现象。

船舶柴油机轴系合理校中自动搜索的研究

本文用求多目标函数线性规划方法，在船舶柴油机轴系合理校中时，对轴承的合理变位进行搜索。求出满足轴系校中各项要求的轴承合理变位可行值。文章采用主机输出端法兰上的剪力和弯矩为目标函数，建立了相应的求解这类问题的模型和判定搜索方向的依据，编制了轴系合理校中计算的自动搜索程序。在实船计算中得到了满意的结果。

多维空间网格划分在船舶轴系合理校中的应用

本文在多维空间中 ,求出船舶轴系合理校中可行解集 ,并进行网格划分 ,结合挠度曲线和解在解集空间中的位置等因素 ,搜索出校中的解。对一条50000吨散货船进行实船计算 。

基于DACO-BP的水下聚能装药峰值超压预测

为提高水下聚能装药爆炸冲击波参数预测的准确性和稳定性,基于AUTODYN数值仿真软件获取的装药爆炸仿真数据,提出了动态自适应蚁群算法(dynamic adaptive ant colony algorithm,DACO)优化BP(back propagation)神经网络(DACO-BP)的水下聚能装药峰值超压预测模型。采用梅森旋转算法(mersennetwister,MT)对数据进行随机排序,提升模型对不同数据分布的泛化能力。设计信息素纯增长策略和挥发系数双曲线动态自适应调整策略,改善蚁群算法的全局寻优能力和收敛速度。将DACO算法获得的全局最优解映射到BP神经网络的权值和阈值,提高BP神经网络预测的精度和稳定性能。实验结果表明,动态自适应蚁群优化BP神经网络的水下聚能装药峰值超压预测模型具有良好的有效性、稳定性和可信性。

基于变量特性的结构优化方法研究

引入多维空间的概念,提出了新的结构优化的思路和相应的数学模型,并将其应用于连续变量和离散变量的结构优化,得到了满意的结果。

水下爆炸动力学的起源、发展与展望

水下爆炸动力学是研究炸药等含能物质水下爆轰后,产物与水介质互作用的物理效应的专门学科,多学科相互交叉、渗透的特点尤为突出。文中在充分、详尽的文献分析基础上,首先讨论了水下爆炸动力学的研究范畴并梳理了其起源过程;然后以水下爆炸冲击波、气泡、边界效应和深水爆炸为主题,从理论认识与技术发展的角度概述了水下爆炸动力学的发展现状;最后,从水下爆炸载荷、水下爆炸毁伤和新技术的应用3个方面对水下爆炸动力学的发展方向进行了建议与展望。不仅可以为从事水下爆炸研究的科研人员提供有益的参考、借鉴以及思路的启迪,还能够对水下爆炸动力学相关专业知识有迫切需求的非专业领域工作者提供入门指导。

基于实例的模糊聚类法在磨床设计方案评价中的应用

磨床的多方案评价是设计中的关键问题之一。本文采用基于实例的模糊聚类法 ,考虑磨床的前二阶频率和前二阶模态对应的磨头与工件之间相对位移量 ,以实例空间中的点到聚类中心的距离为评价标准 ,实现磨床多方案设计的定量。