几何优化

摘要： 蛋白质结构可以由残基间距离和主干二面角确定,精确预测残基间距离和二面角有助于蛋白质从头建模.为了提升蛋白质结构预测的精度,提出了距离约束和二面角优化的蛋白质结构预测方法.首先,基于HHblits和Jackhmmer搜索序列数据库以获取蛋白质多序列比对;进而,提取序列频率谱、位置熵、互信息、去除背景噪声的互信息、协方差矩阵、接触势能和CCMpred计算的耦合分数等特征;然后设计深度残差神经网络和长短时记忆网络,预测残基间距离和主干二面角;最后,开发了基于能量极小化的结构建模优化方法GCPFold.在80个测试蛋白上的实验结果表明,GCPFold方法可以有效折叠蛋白质结构.

摘要： 本文运用几何优化、蒙特卡罗、路径优化等理论方法,综合运用MATLAB、EVIEWS和SPSS等软件进行计算,从而构建了激光打标孵化模型。对于锯齿形平行影线,首先分析图形特征,将图形划分为易于处理的点集,对点集进行处理,从点集的最低点到最高点递增,计算各层与点集的组成曲线的交点,连接相同高度的交点,最后整合成一个点集并绘制图形。收集轮廓线所有点的坐标,对于其中一个点,使用不规则多边形等距缩减公式计算平移和缩减后的坐标。收集所有点的平移坐标,形成新的点集,然后递归该点集,逐步提出下一个点集,直到不能再递归为止。

摘要： 卷积神经网络(CNN)在半监督学习中取得了良好的成绩,其在训练阶段既利用有标记样本,也利用无标记样本帮助规范化学习模型。为进一步加强半监督模型的特征学习能力,提高其在图像分类时的性能表现,本文提出一种联合深度半监督卷积神经网络和字典学习的端到端半监督学习方法,称为Semi-supervised Learning based on Sparse Coding and Convolution(SSSConv);该算法框架旨在学习到鉴别性更强的图像特征表示。SSSConv首先利用CNN提取特征,并对所提取特征进行正交投影变换,下一步通过学习其稀疏编码的低维嵌入以得到图像的特征表示,最后据此进行分类。整个模型框架可进行端到端的半监督学习训练,CNN提取特征部分和稀疏编码字典学习部分具有统一的损失函数,目标一致。本文利用共轭梯度下降算法、链式法则和反向传播等算法对目标函数的参数进行优化,将稀疏编码的相关参数约束于流形上,CNN参数既可定义在欧氏空间,也可以进一步定义在正交空间中。基于半监督分类任务的实验结果验证了所提出SSSConv框架的有效性,与现有方法相比具有较强的竞争力。

摘要： 以铝直接水解法所得氢氧化铝粉为原料,经水热处理获得了纯相的薄水铝石粉体.研究了水热反应温度对产物γ-AlOOH晶体结构及微观形貌的影响,并利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、粒度分布和TG-DSC对样品的物相、微观形貌及晶相转变过程进行分析表征.结果表明,水热温度对于制备纯相薄水铝石发挥重要作用,且有利于优化合成条件.随着水热温度的升高,物质结构转变动力也随之增强,可实现由多相氢氧化铝向纯薄水铝石相转变.利用CASTEP软件分别对薄水铝石、拜耳石及诺耳石体系进行几何优化,计算各体系的总能量.证实在同一计算精度下,薄水铝石的总能量最低,说明该体系最稳定.

摘要： 通过CFD数值模拟仿真,基于改进Kriging代理模型,结合参数化自动建模,建立扩压器优化平台,以扩压器轴承锥型线为优化对象,低压缸末级等熵总总效率为优化目标,对扩压器进行优化研究.研究结果表明:在不改变汽轮机排汽系统缸体形状和几何尺寸的情况下,仅通过改变扩压器轴承锥的几何外形,可以进一步提高汽轮机末级效率.

摘要： 汽车轮毂作为汽车的主要部件,其轻量化对整车轻量化有较大的影响.以16×1/2J型号铝合金汽车轮毂为研究对象,利用UG NX高级仿真模块对铝合金轮毂进行有限元分析,并在此基础上采用UG NX提供的[SOL 101 Linear Statics_Global Constraints]解算模块,以轮毂重量为目标函数,以轮毂应力、位移最大值不能大于材料许用值作为约束函数,以轮辐背面掏料槽的尺寸作为设计变量对轮毂进行轻量化设计,避免了盲目设计,节省了大量的建模和有限元分析时间,从而缩短了产品开发周期,降低了设计成本.

摘要： 染色体核型分析是细胞遗传学研究的主要技术之一,在现代医学治疗和诊断中有重要的作用.通常在染色体核型分析的过程中,首先需要在染色体中期图像中分割出单条染色体,然后再对染色体逐一进行分析、比较、排序和分类.由于传统的基于几何及基于统计的分割和分类的辅助工具精度低,辅助作用有限,因此在实际工作中仍然需要医生花费大量的时间和精力进行人工核型分析.为此提出一种基于卷积神经网络和几何优化的染色体核型分析新方法,利用Mask R⁃CNN(Region⁃Convolutional Neural Networks)从染色体中期图像中分割出染色体,并训练一个新型多输入的卷积神经网络对分割后的单条染色体进行分类;还提出一种全新的基于局部特征的染色体分割数据合成方法对分割数据集进行扩充.此外,为了保证分类训练数据的一致性,提出一种基于中线的染色体伸直几何优化算法.实验结果表明提出的方法在自动核型分析中表现优秀.

摘要： 本工作旨在验证几何优化的搅拌设备对半固态搅拌法制备的B4Cp/A356复合材料颗粒分布均匀性的改善效果.通过建立几何参数优化后的搅拌设备模型, 用FLUENT软件模拟和分析了半固态搅拌法 (SSSM) 制备的B4Cp/A356的流场, 并分别用普通搅拌设备和优化的搅拌设备制备出B4Cp/A356铝锭, 然后从宏观与微观的角度分析了B4C颗粒的分散效果.模拟与分析结果表明:优化后的搅拌设备在半固态铝液 (SSAL) 中搅拌时, 能够产生促进B4C颗粒分散的三层非等速交汇涡流;桨叶倾斜角为60°的二层对推正交式搅拌桨增大了桨叶与半固态铝液的接触面积, 且使下层铝液中的B4C颗粒分布更为均匀.%The present work aimed to evaluate the performance of a geometrically optimized stirring apparatus designed for the semisolid state stirring preparation of particle-reinforced aluminum matrix composite, from the perspective of improving particle distribution uniformity. We simulated the flow field of the material system during the semisolid state stirring of B4Cp/A356 composite by using the FLUENT software while applying the stirring apparatus model with the optimized geometric parameters. We then prepared B4Cp/A356 aluminum ingots using ordinary stirring apparatus and geometrically optimized stirring apparatus, respectively, and analyzed both macroscopically and microscopically the distribution of B4 C particles in the matrices. The simulation and analysis results showed that the geometrically optimized stirring apparatus can generate an inconstant velocity intersect vortex beneficial to the dispersion of B4 C particles when agitates in the semisolid state aluminum liquid (SSAL) . The duallayer pair-pushing orthogonal paddle with a blade tilt angle of 60° leads to a larger contact area between the blade and the SSAL, and in consequence, contributes to more uniform distribution of B4 C particles in the lower part of aluminum matrix.

摘要： 针对大直径高空管道的检测问题,设计了一种新型检测装置,实现了装置高空吸附爬行、耦合液喷射以及超声检测等功能,并利用硅钢片磁轮实现了装置在管道上的稳定.同时,确定了小车的吸附方式,对极限状态下装置翻越焊缝的过程做了力学分析,对底盘进行了有限元分析和几何优化减重,优化后的底盘质量减轻了41％,能够有效稳定完成检测.

摘要： 基于空间变换模型的目标跟踪问题常归结为非线性最小二乘优化问题,射影变换模型的高度非线性使得基于向量空间的优化算法倍显局限.通过李代数参数化将正则射影变换群局部线形化,在内蕴几何优化理论的框架下,提出一种射影变形目标跟踪算法。与基于向量空间的矩阵参数化的跟踪算法作对比实验,结果证实本文算法的可行性和高效性。

摘要： 本论文设计合成了一种新的V-型吡啶胺配体,2,3'-二吡啶胺(L),利用密度泛函理论在几何优化的基础上,对2,3'-二吡啶胺配体的可能构型的单点能量和电荷布局作了理论计算,并且以此为配体成功构筑了三个具有不同结构的配合物,其中配体在三个配合物种表现出不同的配位方式.

摘要： 本发明公开了一种基于等几何形状优化的单相声子晶体板带隙优化方法，属于声子晶体板带隙优化设计领域。利用NURBS等几何分析方法和Mindlin板理论计算声子晶体板的带隙，采用NURBS描述板厚度曲面，以NURBS控制节点为设计变量，通过粒子群算法进行形状优化设计，获得具有最大相对带隙和低频中心频率的声子晶体单胞结构，从而克服现有声子晶体板结构形状设计的盲目性、效率低等缺点，同时，能够避免使用传统有限元进行板厚度形状优化时出现锯齿等数值不稳定的问题。

摘要： 本发明属于固体力学技术领域，具体涉及一种等几何应力拓扑优化方法及其应用，方法包含如下六个方面：(1)构建扩展密度分布函数(DDF)，用于描述结构拓扑的更新与迭代；(2)基于等几何分析建立应力计算分析模型，用于计算结构设计域内每一点的应力；(3)构造诱导p范式函数，在结构拓扑内建立全局应力评估模型；(4)以材料用量为约束，应力最小化为目标，建立结构等几何拓扑优化设计模型；(5)拓扑优化设计模型灵敏度推导与计算；(6)稳定传输法(STM)稳定数值更新与迭代。本发明采用诱导聚合函数测量全局应力和扩展密度分布函数，提高最大VonMises应力(范式等效应力)的近似精度，增强应力优化的迭代稳定性，提高可信度设计。

摘要： 本发明属于结构优化设计相关技术领域，其公开了一种基于等几何分析的渐进式结构拓扑优化方法，包括以下步骤：(1)设定设计变量为设计域内任意一点的密度值，构建优化模型，并将设计域进行划分以得到等几何背景网格；(2)采用扩展有限元的计算法则分别对各类单元的单元刚度进行求解，进而得到该结构的整体位移向量；(3)结合设定的单元人工密度及整体位移向量计算获得单元敏度值；(4)将单元敏度值作为单元中心点敏度，并作为样本点拟合NURBS敏度场；(5)选择密度阈值来对当前的NURBS敏度场进行截取以更新设计变量；(6)判断目标函数是否收敛，若收敛，则拓扑优化结束；否则调转至步骤(2)。本发明稳定有效，适用性较好。

摘要： 本发明涉及一种用于链传动机构的链，该链具有彼此交替的内部链节和外部链节，内部链节和外部链节分别借助于链铰接部相互铰接连接，其中，每个外部链节包括两个外部接板和两个栓销，所述外部接板分别具有两个开口，并且栓销和开口分别借助于挤压连接相互连接，使得栓销使外部接板彼此间隔开地保持。本发明的目的是，提供一种用于链传动机构的链，该链避免由现有技术已知的缺点并且尤其导致更高的疲劳强度，根据本发明，该目的由此实现，即在栓销与外部接板中的开口之间的挤压连接的区域中构造有接合倒角。

摘要： 本发明实施例提供的一种基于优化几何信息存储的模型轻量化存储方法和装置，该方法获取多个建筑要素实例，抽取所述建筑要素实例对应的mesh信息，然后对mesh信息进行预处理，删除相同的面和顶点，减小冗余的mesh信息；再对mesh信息的顶点分成不同的类别，采用不同的判断方法进一步判断冗余的顶点之间是否可以实现共享，从而减小mesh信息的信息量，最终再将减小信息量的mesh信息转化为标准mesh信息，与实例ID、共享mesh文件名和4×4空间变换矩阵存储，从而得到优化的mesh信息模型，对原本复杂冗余mesh信息进行轻量化存储，有效的减少了模型中冗余几何信息的存储量。

摘要： 一种基于等几何粒子描述的拓扑优化方法，采用等几何粒子流体动力学方法进行物理场仿真计算，结合基于变密度法SIMP的拓扑表征方法完成结构优化设计，根据拉格朗日观点思想和非定常流场的流场仿真的结果，完成目标函数关于设计变量的灵敏度分析，迭代优化设计变量，从而推动目标函数按照设计意图变化，促使结构向预定性能逼近，最终完成给定约束下，材料布局和结构设计的最优组合；本发明在设计之初能保证结构设计的正确性，可显著缩短结构设计周期。

摘要： 本发明属于材料结构优化领域，具体涉及一种面向复合材料的等几何拓扑优化方法及其应用，包括如下步骤：(1)基于非均匀有理B样条(NURBS)的参数化水平集拓扑隐式描述；(2)多相水平集(NM‑LS)多相材料分布描述；(3)可融合拓扑信息的自适应高斯积分法；(4)多相材料刚度最大化拓扑优化模型；(5)多相材料刚度最大化灵敏度分析；(6)多相材料多类设计变量更新与问题求解。本发明提供的方法构建了一个基于非均匀有理B样条(NURBS)的多相水平集(NM‑LS)模型来描述材料的分布，并实现复合材料的优化设计，有效地消除设计和分析中由于线性插值而产生的多个数值问题，提高数值精度和迭代稳定性。

摘要： 本发明属于固体力学技术领域，并公开了一种考虑均匀可制造性的压电执行器稳健性等几何拓扑优化方法及其应用，包括如下步骤：(1)基于腐蚀操作的密度分布函数拓扑材料分布描述模型；(2)基于非均匀有理B样条(NURBS)的压电材料等几何分析数值模型；(3)压电材料等效属性插值模型；(4)压电材料稳健性等几何拓扑优化模型；(5)稳健性等几何拓扑优化数值灵敏度分析。本发明提供的方法在进行等几何分析中引入稳健性等几何拓扑优化模型，能有效消除由局部单点连接铰链引起的关键问题，同时确保优化拓扑中的均匀可制造性。

摘要： 本发明属于结构优化相关技术领域，其公开了一种基于代理模型的梯度点阵等几何拓扑优化方法，包括以下步骤：(1)通过基于等几何分析的均匀化方法计算待优化多孔结构的每个梯度点阵样本的宏观等效属性；(2)构建代理模型，并通过代理模型来预测待优化多孔结构的任意相对密度点阵的宏观等效属性；(3)将待优化多孔结构的宏观设计域通过等几何方法离散为若干个单元，进而构建以基频最大为目标的等几何拓扑优化模型，以优化宏观设计域内每个单元内梯度点阵的密度值；(4)计算获得每个单元内具体的梯度点阵构型，并通过等几何映射策略将得到的梯度点阵构型填入对应的单元中，以得到所需几何形状的三维多孔结构。本发明提供了计算精度及适用性。

摘要： 本发明公开一种基于等几何分析的多尺度拓扑优化方法，属于结构优化领域。包括：基于NURBS基函数分别构造宏观尺度、微观尺度的几何模型和等几何网格，分别在宏观和微观尺度的几何模型内设置设计变量场，宏观设计变量场用于描述微结构的分布，微观设计变量场用于描述微结构的构型，采用基于等几何分析的均匀化法计算微结构的弹性张量；将微结构弹性张量赋给宏观等几何网格单元，基于NURBS基函数构造多尺度等几何拓扑优化模型，根据优化准则法同时优化微结构的分布和构型；将微结构构型按照等几何映射策略填入宏观几何模型中，得到多孔结构。由于等几何映射策略可实现将规则设计变量场映射到指定的非规则几何模型中，能够对异形结构进行多尺度优化。