科研绩效对于工学博士学位论文质量的影响——以武汉理工大学为例

在科研综合绩效对博士学位质量的影响论证中采用了评价指标DRP,通过对武汉理工大学工科博士科研绩效对学位论文的影响进行的实证分析,得出DRP>40时论文评价都在良好和优秀,无评价为一般的论文;当DRP≤80时论文评价为优秀的论文数在其所在的DRP分数段内所占比例随着DRP的增加而增加;博士生的科研绩效综合评价指标DRP越高,其相应的博士论文盲审评阅等级为优秀的比例就越高。因此,在高校培养博士过程中,需通过有效措施控制科研综合绩效使其DRP>40,对于DRP较低的博士生,需对其研究成果的创新性和原创性提出更高的要求,进行更严格的把关。

一种可模态分离的高分辨率频率-波数法及其工程应用

高分辨率频率-波数法是通过计算F-K谱从能量角度获取主导表面波频散信息的一种常用方法。然而,由于高模态瑞利波的能量通常低于基阶波的能量,因此难以分离多模态频散信息。本文通过建立多模态瑞利波模型,并讨论其相速度、波数和能量特性,提出一种可模态分离的高分辨率频率-波数法。通过增强F-K谱上的高模态能量,提取其多模态能量的局部极值,进而得到相速度点,对所有相速度点进行概率分布并拟合,得到多模态频散曲线。工程应用表明,改进的高分辨率频率-波数法能够较好地还原多模态瑞利波信息,通过对提取的多模态频散曲线进行联合反演,可以得到与工程钻孔结果匹配较好的剪切波速度结构。

大学生朋辈在学业及情感支持上的影响力研究

本研究基于武汉高校260名大学生的问卷数据,运用社会资本理论和社会比较理论深入探究了朋辈教育在学业支持和情感支持中的作用机制。研究发现,在学业支持方面,大学生更倾向于通过主动咨询学长学姐等方式获取即时、个性化的帮助;在情感支持方面,线上聊天因其便捷性和匿名性成为主要方式,而线下面谈则在深度情感支持中发挥着重要作用。此外,学长制通过感染与奉献和寻求进步这两个动机,显著激发了学生的自我效能感,推动了朋辈教育的长远发展。研究不仅验证了现有文献综述中的理论框架,还揭示了大学生朋辈在学业和情感支持途径和效果评估上差异性,进一步为高校辅导员和教师引导朋辈教育、建立朋辈机制提供实用性建议。

美国大学工程教育中实践教学的理念与措施

美国大学工程教育中的实践教学日渐完善与制度化,其实践教学已经不是简单指称大学课程设置中的各个实践教学环节,而是指在完整的大学教育教学过程中所贯穿的实践教育的理念与措施。因此,在新的发展时期,大学工程教育中的实践教学具备了深刻的内涵。本文对美国几所高校的实践教学的模式和措施进行了深入分析,探讨了其实践教学的演变、理念及措施、方法等。这些做法和经验对我国高校教学改革、创新人才培养具有重要的现实意义。我们一定要转变观念,重新认识工程教育的地位与作用,制定新的本科工程教育人才培养标准、实践课程体系,才能满足社会对大学工程教学的要求。

基于MOMA的可重入混合流水车间调度问题研究

针对可重入制造系统多具有多品种、大规模、混流生产等特点,构建带批处理机的可重入混合流水车间调度问题(reentrant hybrid flow shop scheduling problem with batch processors,BPRHFSP)模型,提出一种改进的多目标蜉蝣算法(multi-objective mayfly algorithm,MOMA)进行求解。提出了单件加工阶段和批处理阶段的解码规则;设计了基于Logistic混沌映射的反向学习初始化策略、改进的蜉蝣交配和变异策略,提高了算法初始解的质量和局部搜索能力;根据编码规则设计了基于变邻域下降搜索的蜉蝣运动策略,优化了种群方向。通过对不同规模大量测试算例的仿真实验,验证了MOMA相比传统算法求解BP-RHFSP更具有效性和优越性。所提出的模型能够反映生产的基础特征,达到减少最大完工时间、机器负载和碳排放的目的。

环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料的电磁吸波性能

为了制备具有一定电磁吸波性能的结构型吸波材料,采用喷涂法制备了负载石墨烯微粒的玻璃纤维预浸料,并通过热压罐成型工艺进行固化,制备了环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料。研究了石墨烯含量对吸波复合材料电磁性能、吸波性能和力学性能的影响。通过三点弯曲测试结果可知,随着石墨烯含量的增加,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料的弯曲强度先增大后减小,弯曲弹性模量增大,但总体变化幅度较小。矢量网络分析仪测试结果表明,随着石墨烯含量的增加,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料的介电常数逐渐增大,磁导率几乎不变,介电损耗正切角值逐渐增大。分析反射损耗计算结果可知,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料的吸波性能主要由复合材料的厚度和石墨烯含量决定,随着复合材料厚度的增大,反射损耗峰值逐渐朝低频移动;随着石墨烯含量的增加,复合材料的吸波性能逐渐增大。当石墨烯质量分数为2.5%、复合材料厚度为1.7mm时,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料具有最佳的吸波效果,此时反射损耗峰值为-11.8dB,有效带宽为1.45GHz。

MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的减摩机理

为克服不锈钢摩擦副零件摩擦因数大、易磨损的不足,利用粉末冶金不锈钢基体贯通孔隙特征和异质结纳米润滑剂超滑效应,采用真空浸渍和水热合成两步法工艺制备出了MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料,并对其摩擦学特性与减摩机理进行了研究。研究发现:摩擦过程中,加入到基体孔隙的MoSe_(2)/石墨烯异质结润滑剂在摩擦表面形成了均匀润滑膜,显著减小了摩擦副的摩擦因数和磨损率。在常温、载荷40 N、转速100 r/min工况下,MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的摩擦因数低至0.106,磨损率降至6.45×10^(-5)mm^(3)/(N·m),与不锈钢基体相比,其摩擦因数和磨损率分别降低了86%和93%。

面向航空发动机的高精高频动应变测量系统

高速高精动应变监测技术是实现航空发动机旋转部件故障早期诊断目标的关键技术。提出了一种基于相位解调技术的光纤法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)动应变测量系统,实现了在高频率条件下的高精度动应变测量。实验结果表明:系统中F-P传感器对应变的灵敏度可以达到100.955 pm/με,约为一般光纤FBG应变传感器(应变约1 pm/με)的100倍;测量频率可以达到10 kHz;在对多种不同标准激振频率进行测量时,误差不超过1.1%;另外测量系统探头能耐受1200℃的高温,因而在未来航空发动机旋转部件故障监测、性能测试方面都具有较好的应用前景。

基于轨迹修正的曲面抛光机器人终端滑模导纳控制

针对传统抛光机器人力控制算法在位置内环控制上稳定性差的问题,同时为减小力/位控制算法相互切换导致的抛光轨迹误差,提出一种基于轨迹修正的终端滑模导纳控制方法。在抛光过程中,将力传感器反馈的参数与期望力的差值作用于导纳模型产生位置修正量,设计了终端滑模控制模型作为位置内环控制环节,并通过实时反馈位置修正量进行轨迹跟踪。通过实际轨迹信息修正规划轨迹来减小抛光力误差,达到高精度抛光的效果。仿真实验表明,终端滑模导纳控制效果良好,在对轨迹进行修正后抛光力误差相对于修正前有明显改善。利用该模型抛光后表明,轮廓算数平均偏差达到0.035μm,抛光质量得到明显提高。

基于改进Faster RCNN的微操作空间目标检测算法

将Faster RCNN引入微操作系统的目标检测之中。针对微操作空间下待检测目标存在尺度变化和在显微镜放大倍数较小时,待检测目标尺度过小、特征不明显的问题,提出了一种基于改进Faster RCNN的微操作空间目标检测算法。使用在图像分类任务中性能优越的深度残差网络提取图像的特征。引入递归特征金字塔网络,对特征进行融合。改进区域建议网络的采样策略,对损失函数进行优化。实验结果表明:这种改进的Faster RCNN算法能有效解决由于目标尺度变化和目标尺度过小带来的问题。相比通用的目标检测算法,该算法的准确度更高,速度更快,具有实际应用价值。

不确定环境下考虑多技能人力资源的复杂产品MRO服务资源调度

针对复杂产品维护、维修、大修(MRO)服务资源调度中存在人力资源多技能异质而导致任务实际执行工期随着指派方案的不同而变化的问题,将多技能工调度与人员学习效应相结合,建立“任务技能人员”的匹配关系。以最小化服务完成时间、最小化人员冗余和最大化资源性能成本比为目标,构建资源调度时间参数不确定条件下的随机机会约束规划数学模型。并提出一种基于随机模拟、BP神经网络和改进NSGA-II的混合智能算法进行求解。通过具有不同参数特征的对比实验案例和敏感性分析,验证了所提模型和算法的有效性和适用性。

TPMS骨组织多孔结构参数化设计方法研究

三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)曲率为零,具有相连通的高孔隙率结构,能够更好地适应细胞增长、营养物输送和代谢物排出。基于传统CAD的TPMS多孔结构设计,孔隙率、孔径大小与TPMS曲面参数未建立明确的对应关系,设计缺乏灵活性。通过探究阈值和周期对孔隙率的影响关系,提出一种TPMS多孔结构参数化设计方法。基于TPMS设计孔单元,研究发现阈值与孔隙率基本呈线性关系,周期与孔隙率无关,但周期的改变会显著影响模型的孔径大小。由此将阈值和周期作为参数化设计的主要参数输入,可自动生成孔隙率和孔径大小可控的多孔结构。该方法实现于Rhinoceros的Grasshopper(GH)插件,并进行实例验证。

立式紊流搅拌机多相流场及混合性能

为研究液体与固体颗粒在大容积立式搅拌机中的混合特性,建立了转轴与转筒耦合运动形式的双轴立式搅拌机和单轴立式搅拌机模型,利用计算流体动力学仿真软件Fluent中的双欧拉模型和RNG k-ε湍流模型,以污泥和铁尾矿颗粒作为混合介质,分别模拟2种搅拌机内部物料的混合过程,对流体流动特性以及固相颗粒体积分布规律进行分析,并对比分析了双轴搅拌和单轴搅拌对液固两相混合性能的影响.结果表明:相同工况下,2种搅拌机内的流场特性差异较大,双轴搅拌机内流体的紊流效果明显强于单轴搅拌机;固相颗粒在单轴搅拌机内从上到下呈阶梯状分布,而在双轴搅拌机内各处均匀分布;结合示踪剂扩散时间可得出,双轴搅拌机单位体积混合能耗远小于单轴搅拌机,所以双轴搅拌机的搅拌混合效果以及混合效率优于单轴搅拌机.研究结果可为大容积搅拌混合设备的设计与优化提供重要的参考.

三角形排列波浪锥柱绕流流动特性数值分析

采用大涡模拟方法,分析了亚临界雷诺数为3 900时三角形排列波浪锥柱的横流向间距比和顺流向间距比对其升阻力特性、尾流干涉效应及三维流动结构等的影响.结果表明,上游2个波浪锥柱的升阻力特性受下游波浪锥柱影响较小,下游波浪锥柱处于上游双波浪锥柱尾流中,其升阻力特性受横流向间距比和顺流向间距比影响更为显著.3个波浪锥柱间的流动状态可分为邻近干扰、漩涡撞击和涡相互作用状态.在漩涡撞击状态下,上游波浪锥柱尾涡得以发展充分,周期性撞击在下游波浪锥柱表面,从而产生较大的脉动升力.横流向间距比、顺流向间距比分别为3和6时,下游波浪锥柱脉动升力系数较单直圆柱提升了20.93倍.

考虑识别鲁棒性和虹膜颜色影响的瞳孔精准定位方法

准确的瞳孔定位广泛应用于疲劳监控、注意力分析、凝视跟踪等领域.当前,对于瞳孔定位的研究,还存在两个难点问题:(1)瞳孔检测的精准率受到图像分辨率、照明、头部姿态的影响,因而自然条件下的定位精准度较低;(2)虹膜颜色影响定位精准率,但当前对于不同虹膜颜色的瞳孔定位方法的研究还不完善.针对以上问题,提出一种新的适用于包含全脸图像的瞳孔定位方法.所提方法无需训练,可直接用于瞳孔定位任务.方法核心是将表示局部径向对称性的自相似性分数,与根据瞳孔和周围区域之间的梯度信息计算得到的眼部区域梯度辐射分数相结合,取联合分数峰值坐标为瞳孔中心.在BioID数据集和GI4E数据集上评估本方法.在归一化误差e≤0.05的情况下,准确率分别为94.67%(BioID),97.09%(GI4E),在e≤0.10的情况下,准确率分别为99.47%(BioID),99.51%(GI4E).所提方法在由低分辨率深色虹膜的人脸图像组成的自制数据集上准确率为98.66%(e≤0.05)和100%(e≤0.10),表明所提方法对于虹膜颜色有较好的鲁棒性.

基于Giannakoopulou模型的MWCNT/GF/EP复合材料微波吸收性能研究

探究了加入不同质量分数多壁碳纳米管的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在X波段的电磁波吸收性能,基于Giannakoopulou模型引入透波层,研究了吸波层和透波层两者的比例和分布状态对吸波材料整体的吸波性能影响。结果表明,加入多壁碳纳米管质量分数为2%的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在厚度为3.0 mm时,最大反射损耗为-44.5 dB,有效吸收带宽为3.3 GHz(8.2~11.5 GHz);通过合理设计吸波层和透波层两者的比例和分布状态,得到具有不同有效吸收带宽和吸收损耗峰值的吸波材料,反射损耗峰值最高达到-62.1 dB,有效吸收带宽为3.1 GHz。

生成式预训练模型机器人及其潜力与挑战

机器人与ChatGPT的融合可形成具有人类智慧特征的“硅智能体”,定义为“生成式预训练模型机器人”。以ChatGPT和机器人的智能融合为对象,阐述了GPT-R的特点、技术趋势及在工业和人类生活中的应用。分析了GPT-R在体力、智力及与人类共融发展中存在的问题,从GPT-R的本体与智能、法律与安全、社会规则三方面给出相应对策。结合了ChatGPT和机器人技术的GPT-R将拥有越来越广泛的应用场景和越来越大的市场潜力,成为未来人工智能和机器人共融发展的重要方向之一。

基于HMFDE和t-SNE的旋转机械故障诊断方法

针对旋转机械的故障特征提取较难,以及单一类型的特征无法全面反映故障特性的问题,提出了一种基于混合多尺度波动散布熵(HMFDE)、t分布-随机邻域嵌入(t-SNE)和郊狼优化算法(COA)优化极限学习机(ELM)的旋转机械故障诊断方法。首先,采用特征加权提出了混合多尺度波动散布熵方法,并将其用于提取旋转机械振动信号的故障特征;随后,采用t-SNE方法对混合故障特征进行了特征降维,挑选出了最能够反映故障特性的特征子集,构建了敏感特征样本;最后,采用郊狼优化算法对极限学习机的输入权重和隐含层阈值进行了优化,完成了旋转机械的故障识别和分类;以齿轮箱和滚动轴承故障数据集为对象,对基于HMFDE、t-SNE和COA-ELM的故障诊断方法进行了实验,验证了方法的有效性。研究结果表明:采用HMFDE-t-SNE-CAO-ELM故障诊断方法可以取得100%的故障识别准确率,该方法能够有效地诊断旋转机械的不同故障类型和损伤;相较于基于单一类型特征的故障诊断方法,其准确率分别可以提高0.68%、22.42%、29.18%(齿轮箱)和1.43%、8.23%、23.67%(滚动轴承),虽然牺牲了一定的计算效率,但准确率得到了明显的提高;相较于其他常规故障分类器,COA-ELM的故障识别准确率具有明显的优势。

表面活性剂对玻璃微珠镀银微观结构及性能影响

利用硅烷偶联剂KH792对小粒径玻璃微珠(GMs)表面进行修饰改性,以葡萄糖为还原剂,通过化学镀法制得玻璃微珠镀银(GMs@Ag)复合粒子,探讨了不同类型表面活性剂对样品物相、微观结构、外观及电性能的影响。将该复合粒子作为导电填料,制备柔性电磁屏蔽织物,对样品的电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明:添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阿拉伯树胶(AG)复合表面活性剂制备的GMs@Ag镀层致密、均匀、连续,粉末电阻率值为12.4mΩ·cm,在其添加量为70%,在电磁波频率为30~1500MHz下,涂层的电磁屏蔽效能可达到40dB以上,有一定的应用前景。

三维桡骨成角楔形截骨术前自动规划算法

针对桡骨成角畸形,仅凭经验很难找到准确的截骨位置,为此提出一种三维(3D)桡骨成角楔形截骨术前自动规划算法,以精确定位具体截骨位置并计算出最佳复位角度。首先,以补偿差异的对侧桡骨镜像模型为参考模板,计算骨畸形区域;其次,基于关节解剖区域的权重配准桡骨远端关节,创建旋转轴方向向量,通过三次样条插值法求解XOZ平面的畸形轮廓曲线,确定复位旋转轴方位;最后,利用单目标优化算法优化迭代,计算最优的截骨位置和复位角度,自动生成楔形截骨矫形术前计划。选择6例桡骨成角实例,以外科医生在三维空间手动截骨矫形规划方法作为实验对照组,对比关节解剖区域的配准精度。仿真结果表明,与Miyake等提出的外科医生手动截骨复位方法相比,所提算法获得的关节解剖区域的配准均方根误差(RMSE)减小0.09~0.42 mm;与Fürnstahl等提出的自动规划方法相比,所提算法可明确楔形类型,临床可行性更高。