线上线下双模式教育的应用——以机械电子工程专业必修课《热力学与传热学基础》为例

后疫情时代,为适应教学要求,逐渐衍生出线上线下双模式的教学方式。本文以机械电子工程专业的必修课《热力学与传热学基础》为例介绍了线上线下双模式教育在教学中的应用。首先介绍了《热力学与传热学基础》这门专业必修课的主要授课内容、学习目标和考核标准,其次以理想气体基本热力学过程的p-v图和T-s图为例,说明了双模式教育的应用为教学带来的好处。

深度双模态源域对称迁移学习的跨模态检索

基于深度网络的跨模态检索经常面临交叉训练数据不足的挑战,这限制了训练效果并容易导致过拟合。迁移学习在源域中训练数据的知识迁移学习到目标域中,能有效解决训练数据不足的问题。然而,现有的大部分迁移学习方法致力于将知识从单模态(如图像)源域迁移到多模态(如图像和文本)目标域,而如果源域中已存在多种模态信息,这样的非对称迁移会忽略源域中包含的潜在的模态间语义信息;同时这些方法不能很好地提取源域与目标域中相同模态的相似性,进而减小域差异。因此,提出一种深度双模态源域对称迁移学习的跨模态检索(DBSTL)方法。该方法旨在实现从双模态源域到跨模态目标域的知识迁移,并获得跨模态数据的公共表示。DBSTL由模态对称迁移子网和语义一致性学习子网构成。模态对称迁移子网采用混合对称结构,在知识迁移过程中,使模态间信息具有更高的一致性,并能减小源域与目标域间的差异;而语义一致性学习子网中,所有模态共享相同的公共表示层,并在目标域的监督信息指导下保证跨模态语义的一致性。实验结果表明,在Pascal、NUS-WIDE-10k和Wikipedia数据集上,所提方法的平均精度均值(mAP)较对比方法得到的最好结果分别提升了大约8.4、0.4和1.2个百分点。DBSTL充分利用了双模态源域的潜在信息进行对称迁移学习,在监督信息的指导下保证了模态间语义的一致性,并提高了公共表示空间中图像文本分布的相似性。

某乘用车加速工况车内轰鸣声诊断分析及控制方法

该文针对某乘用车加速工况出现的轰鸣声进行诊断分析与控制。首先通过主观评价确定问题工况,通过实车测试发现2400 r/min左右车内存在明显轰鸣声。利用阶次分析、模态分析及错频验证可知,发动机激励经悬置传递副车架,引起副车架的共振,进而传递到车内引起轰鸣声。最后通过传递分析及柔性连接点导纳法,优化副车架橡胶衬套结构。结果表明,优化后在2400 r/min声压总级与2阶声压差值为7.5 dB(A);声压总级较原状态降低2 dB(A),2阶噪声降低7.8 dB(A),声压总级和2阶噪声声压差值增大,轰鸣声明显减小,主观评价可接受。

地铁车站嵌套式隔振柱的动力特性分析

为减小车辆-轨道系统产生的竖向振动波通过站台柱传递到车站上部结构,研发了一种地铁车站嵌套式隔振柱。以雄安至北京大兴国际机场快线(R1线)金融岛站为研究背景,在站台柱下部设置异形U状嵌套式钢结构,于嵌套结构间隔处设置橡胶减振柱,进行模态分析以及频域下的加速度传递率分析。研究结果表明:嵌套式隔振柱较传统站台柱在0~200 Hz频率范围内增加了97个隔振频率点,实现了60%以上频率的隔振效果;适当提高异形U状嵌套钢结构底部长宽比、中部支撑宽度以及降低橡胶减振体截面半径会带来基频下隔振性能的提升。以异型U状嵌套式钢结构为主设计的隔振柱能够有效降低地铁车辆-轨道系统产生的竖向振动传递。

基于Riccati传递矩阵法的永磁涡流联轴器固有频率分析

在对永磁涡流联轴器进行模态特性研究时,为了提高对联轴器转子系统的固有频率分析计算的准确度,利用传递矩阵法构建了转子的动力学分析模型。将永磁体的磁力统一化为零质量铰链连接,简化了涡流联轴器的磁电作用力,将复杂的研究模型转化为一个机械强度问题,使用Riccati传递矩阵法对完成等效化处理的转子进行模态分析,得到联轴器的固有频率与对应振型。在此基础上,将分析结果与精细三维有限元仿真结果进行了对比。结果表明,该方法能够较准确地对永磁涡流联轴器进行固有频率分析,与高精度仿真模型分析产生的结果误差不超过8%。通过改进计算数据与有限元分析结果进行对比研究,为永磁涡流联轴器的动力学特性研究提供了理论依据。

基于多源迁移学习的变位姿刀尖点模态参数预测

切削颤振会导致被加工工件表面质量变差、材料去除率降低以及刀具磨损增加等问题。刀尖点模态参数是构建稳定性叶瓣图、选取无颤振加工参数必不可少的输入。然而在加工过程中刀尖点模态参数随刀具位姿而变化且刀具更换频繁,经典锤击试验方法效率低、成本高,如何准确高效地预测变位姿下的刀尖模态参数成为切削加工中亟待解决的问题。本文结合迁移学习思想,提出一种基于多源迁移学习的变位姿刀尖点模态参数预测方法。当更换新刀具后,仅需通过锤击试验获取少量位姿下的刀尖点模态参数,再结合已有多把刀具的模态参数数据进行多源迁移得到新刀具的刀尖点模态参数预测模型。最后,在实际五轴机床上进行试验,试验表明所提方法是有效的。

基于HyperMesh的乘用车驾驶室NVH性能分析

为测定某乘用车驾驶室噪声、振动、声振粗糙度(noise vibration harshness,NVH)性能,采用有限元软件ANSA建立车辆内饰车身模型,HyperMesh建立驾驶室声腔模型,并采用HyperMesh将车身模型与声腔模型耦合连接,进行声腔模态分析和噪声传递函数分析。声腔模态分析结果表明:驾驶室声腔模型各阶次声压分布基本处于对称状态,符合车内声压分布规律,声腔模态结构合理。噪声传递函数分析结果表明:在不同方向、不同位置的激励作用下,驾驶员右耳处最大声压级为55.60 dB,未超出57 dB的限值规定;后排乘客右耳处最大声压级为56.25 dB,未超出58 dB的限值规定,车辆驾驶室满足NVH性能要求。

自注意力相似度迁移跨模态哈希网络

为进一步提升跨模态检索性能,提出自注意力相似度迁移跨模态哈希网络模型。设计了一种通道空间混合自注意力机制强化关注图像的关键信息,并使用共同注意力方法加强模态信息交互,提高特征学习质量;为在哈希空间重构相似关系,采用迁移学习的方法利用实值空间相似度引导哈希码的生成。在3个常用的数据集MIRFLICKR-25K、IAPR TC-12和MSCOCO上与深度跨模态哈希(DCMH)、成对关系引导的深度哈希(PRDH)、跨模态汉明哈希(CMHH)等优秀方法进行对比实验,结果显示哈希码长度为64 bit的条件下,所提模型在3个数据集图像检索文本任务的平均精确度均值(MAP)达到72.3%,文本检索图像任务的MAP达到70%,高于对比方法。

跨通道迁移及其认知神经机制

跨通道迁移是指将在一种感觉通道获得的知识应用于另一感觉通道的能力。跨通道迁移的相关研究探索了大脑表征不同感觉通道信息的方式,为减少重复学习、提高认知加工效率提供了新的见解。为较好地概括跨通道迁移的特点和机制,本文首先介绍了在物体识别、类别学习和时间知觉等不同领域对跨通道迁移效应的实验研究,之后介绍了支持跨通道迁移的表征类型和相关理论,梳理了跨通道迁移产生的理论及采用事件相关电位(ERP)和功能磁共振成像(fMRI)等技术探讨跨通道迁移神经机制的研究进展,并指出了影响跨通道迁移的因素。最后,对目前跨通道迁移研究成果及其潜在应用进行了总结,并对这一领域未来的研究问题进行了展望。

泛化迁移深度学习下的跨模态图像行人识别算法

针对由于受光照条件变化、行人身高差异等影响,致使监控视频图像在不同时刻的成像存在较大的跨模态差异问题,为准确识别跨模态图像中的行人,提出基于泛化迁移深度学习的跨模态图像行人识别算法。通过循环生成对抗网络(Cyele GAN:Cycle Generative Adversarial Network)形成跨模态图像,采用单目标图像处理对基准图分割处理,得到人体候选区域,在匹配图中搜索和其匹配的区域,得到人体区域的视差,通过视差提取人体区域的深度和透视特征。将注意力机制和跨模态行人识别相结合,分析两种不同类型图像的差异,将两个子空间映射到同一个特征空间,同时引入泛化迁移深度学习算法对损失函数度量学习,自动筛选跨模态图像的行人特征,最终通过模态融合模块将筛选的特征融合处理完成行人识别。实验结果表明,所提算法可以快速、准确地提取不同模态图像中的行人,识别效果较好。

ON THE REDUNDANCY OF COMPLEX MODAL PARAMETERS

Generating the simulation transfer function (TF) is indispensable to modal analysis, such as examining modal parameters identification algorithm, and assessing modal analysis software. Comparing 3 feasible algorithms to simulate TF shows that,one of them is preperable,which is expressing the TF as the function of the complex modal parameters(CMPs),because the deliberate behaviors of CMPs can be implemented easily,such as,dense modals,large damping,and complex modal shape,etc.Nonetheless,even this preferable algorithms is elected,the complex modal shapes cannot be specified arbitrarily,because the number of CMPs far more exceeds that in physical coordinate.So for physical realizable system,there are redundant constraints in CMPs.By analyzing the eigenvalue problem of a complex modal system,and the inversion equations from CMPs to physical parameters,the explicit redundancy constraints were presented.For the special cases,such as the real modal,the damping free modal,and non-complete identification,the specific forms of the redundancy constraints were discussed,along with the number of independent parameters.It is worthy of noting that,redundancy constraints are automatically satisfied for the real modal case.Their equivalent forms on the transfer matrix and a column of transfer matrix were also provided. These results are applicable to generate TF, to implement identification by optimization and appreciate the identification results, to evaluate residual modal, and to verify the complementary of identified modal orders.

Modeling and Simulation of Heat Transfer Phenomenon from Infant Radiant Warmer for a Newborn Baby

Nowadays death of a newborn baby due to hypothermia is one of the vital factors. To overcome the problem infant radiant warmer has been used in hospitals which helps to prevent excessive heat loss of the baby by maintaining a proper temperature. However, in practice, it is critical to regulating proper thermal stability that is exactly required for a premature baby to conquer the heat loss problem. In this study, we have established a computational model for heat transfer analysis using the Finite Element Method. The heat transfer to the surrounding area skin of newborn with the help of Infant Radiant Warmer (IRW) is simulated to study the best range of light source to overcome the hypothermia. We simulate the efficiency and effect of the infant radiant of the thermal radiation using COMSOL Multiphysics program. For this simulation, we considered the distance between the infant’s mattress and the bottom surface of the heater unit as 70 cm and the heater power 500 watts, and 600 watts. We have investigated mattress temperature, baby temperature and surface radiosity which are important to understand to increase newborn baby body temperature. It is found that the temperature of mattress raises up to 36 - 36.5 degrees Celsius and skin temperature raises up to 37 - 37.5 degrees Celsius.

图像情景文本融合的多模态模型性能策略研究——以跨模态检索为例

针对多模态模型中基于视觉区域特征提取方法表征能力有限的问题,文章提出了一种基于图像情景文本融合的多模态特征提取方法,并构建了图像情景文本融合的视觉语言多模态网络模型,简称OCR-ViLT,通过引入预训练加微调的迁移学习方案,降低模型训练成本。并经过大量实验探究模型的输入策略,文章建议,在跨模态检索任务中,采取图文比例2:3能够获得最优的召回率。

基于多模态传递比的旋转叶片动应变场重构方法

针对旋转叶片非接触式应力/应变测试的需求,本文提出一种基于多模态传递比的叶片动应变场重构方法。首先,基于多自由度(MDOF)系统的振动微分方程,在模态坐标系下建立位移频响函数(FRF)和应变频响函数,进而得到位移-应变响应传递比表达式;以某12扇区的叶盘为分析对象,建立叶片有限元模型并进行模态分析,通过提取多模态叶尖位移和叶身应变,得到总位移-应变传递比矩阵和定向位移-应变传递比矩阵;最后,基于Simulink平台进行旋转叶片叶尖定时采样(BTT)仿真模拟,通过周向傅里叶拟合算法(CFF)对欠采样信号进行振动位移重构,将得到的叶尖位移代入传递比表达式,得到叶身应变。研究结果表明:在非共振态下,由叶尖位移重构得到的叶身总应变与有限元分析得到的总应变相对误差为0.12%~14.56%,定向应变相对误差为1.92%~14.70%,验证了本文提出的基于多模态传递比的叶片动应变场重构方法的有效性。

基于改善整车加速噪声的试验及仿真方法

为了解决车辆在加速时发动机激励引起的车内噪声问题,进行了整车试验,得到噪声问题的主要频率特征。通过车辆加速时悬置被动侧振动加速度以及整车各个部件模态、振动灵敏度等数据确认了引起车内噪声的关键部件。首先,建立了整车有限元模型,仿真得到了关键部件模态;其次,通过试验验证了模型的有效性;然后,利用所建的整车模型对各部件进行改进,有效降低了各传递路径对车内噪声的灵敏度;最后,根据仿真结果提出了改进方案并进行装车验证。结果表明:车内的加速噪声主要由下拉杆悬置、副车架及前围板等部件与整车声腔模态耦合引起;改进后车内噪声明显改善,声压降低了8~9 dB。

基于标记增强的离散跨模态哈希方法

跨模态哈希通过将不同模态的数据映射为同一空间中更紧凑的哈希码,可以大大提升跨模态检索的效率.然而现有跨模态哈希方法通常使用二元相似性矩阵,不能准确描述样本间的语义相似关系,并且存在平方复杂度问题.为了更好地挖掘数据间的语义相似关系,提出了一个基于标记增强的离散跨模态哈希方法.首先借助迁移学习的先验知识生成样本的标记分布,然后通过标记分布构建描述度更强的语义相似性矩阵,再通过一个高效的离散优化算法生成哈希码,避免了量化误差问题.最后,在两个基准数据集上的实验结果验证了所提方法在跨模态检索任务上的有效性.

结构因素对轮胎模态及力传递特性的影响

研究带束层材料、带束层角度、三角胶高度和有无冠带层4种结构因素对轮胎模态和力传递特性的影响。结果表明:不同的带束层材料有不同的隔振性能;带束层角度与刚体模态频率呈正相关,但对空腔模态频率几乎无影响,带束层角度与轮胎力传递率呈正相关;三角胶高度与刚体模态频率呈正相关,但对空腔频率几乎无影响,三角胶高度与径向空腔及横向力传递率呈负相关;有无冠带层对轮胎模态频率影响较大,有冠带层轮胎比无冠带层轮胎径向模态频率大,且高阶模态更容易受其影响,而有无冠带层对横向刚体模态频率的影响呈负相关,有无冠带层与径向1阶和径向空腔力传递率呈正相关,与横向1阶力传递率呈负相关。

考虑共享汽车和区域换乘的多模式双动态演化模型

构建多模式交通系统的双动态演化模型,模型包括逐日动态演化和日内动态演化,逐日动态演化在1 d的维度上不断更新用户的多模式感知出行成本;日内动态演化依据多模式感知出行成本,采用Logit模型划分模式,并通过宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)理论计算区域内各模式的平均行驶车速和出行时长。探究共享汽车新型交通模式和区域换乘对出行者选择行为和交通系统演化均衡的影响。算例结果表明:相比长途出行,出行者在短途出行中更愿意使用共享汽车;稳态系统中,共享汽车出行将代替28.09%的私家车出行和8.52%的公共汽车出行;共享汽车出行增加了交通系统的总出行成本(1.07%)和总旅行时间(16.53%);区域换乘是重要的出行模式,降低了交通系统的总出行成本、总旅行时间和小汽车的拥有量。

某SUV车内低频轰鸣声的分析与控制

针对某运动型多用途汽车(sport utility vehicle,SUV)在开发后期路测时出现的车内低频轰鸣声问题,采用测试和计算机辅助工程(computer aided engineering,CAE)仿真分析,提出合理的优化方案。首先,通过激励源、传递路径及响应端的快速排查,确认问题频率和部件为30 Hz尾门的呼吸及外板中间弯曲模态。对标实车测试模态结果,建立仿真分析整车模型,设定车内尾门到主驾的噪声传递函数(noise transfer function,NTF)优化目标值(78 dB),计算NTF及尾门的工作模态变形,从而识别出尾门结构弱点。提出一种复合材料的车身加强件(composite body solutions,CBS)优化方案,即对尾门弱点处内外钣金之间加装复合材料支架提高尾门刚度,使其NTF值达标,其优化效果与加装吸振器一致。且CBS方案增重仅0.4 kg,不影响尾门系统。同时计算CBS方案实施前后钣金等效辐射声功率,结果显示CBS方案在问题频率处声压级下降5 dB左右,验证了其可行性。最后制作了CBS样件并安装,进行实车路况测试与主观评价,整体主观优化明显,评估可接受。工况测试的客观数据显示关键峰值30 Hz附近声压级下降5 dB,验证了方案的有效性。

某商用车加速车内轰鸣分析与优化控制

针对某商用车在2挡小油门加速过程中,在1 600 r/min左右车内出现轰鸣声,通过运用“源—路径—响应”理论进行相关分析。结合试验和CAE方法对可能存在原因进行排查分析,确定主要原因是传动轴和后桥模态与后板簧左前安装点噪声传递函数峰值频率耦合。通过在传动轴增加轴瓦和后桥连接法兰增加惯量环、对后地板前后板筋连通和右侧踏板上下筋连通均能使车内轰鸣消失。最后综合方案成本和可实施性,决定采用后地板前后板筋连通和右侧踏板上下筋连通方案。该方案降低了车身响应,有效解决了车内轰鸣问题,并提升了该商用车舒适性。