4月2日：《机械工程学报》2024年第2期最受关注论文推荐

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同济大学汽车学院余海燕等对二维和三维Hashin失效判据以及Tan、Zinoviev和Tserpes刚度退化准则的特点进行比较分析，将二维Hashin失效判据与Tan刚度退化准则、三维Hashin失效判据分别与Tserpes刚度退化准则、Zinoviev刚度退化准则进行组合，提出三个失效模型CFRP-2HT、CFRP-3HT和CFRP-3HZ，并基于Abaqus软件进行子程序开发，用于提高碳纤维增强复合材料(Carbon fiber-reinforced polymer, CFRP)的数值仿真精度。通过带孔平板的单向拉伸和三点弯曲试验，对子程序的功能和精度进行了验证。结果表明：CFRP-2HT、CFRP-3HT与CFRP-3HZ三个失效模型预测的带孔CFRP层合板单向拉伸强度的精度分别为80%、89%、93%，预测的失效形式与试验结果一致。三个失效模型在刚度退化模式、是否具备分层失效的预测能力、计算精度与计算效率方面各有优势，其中CFRP-3HT模型计算精度最高，而CFRP-2HT计算效率最高。

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吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室陈鑫等认为，细观损伤力学分析广泛应用于韧性金属损伤、断裂、成形极限预测等领域。Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型是细观损伤力学领域最为重要的经典模型之一。该模型将材料的细观孔洞演化过程与宏观力学行为相结合，描述材料在外部载荷作用下的细观损伤机理及宏观损伤失效行为。大量试验研究表明，在剪切载荷为主的应力状态下，材料内部孔洞体积分数并没有明显增加，但依然会发生失效。由于传统GTN模型只考虑孔洞体积分数变化对金属材料损伤行为的影响，使得GTN模型并不适合中、低应力三轴度下的损伤及断裂预测，因此多位学者都对原始GTN模型进行了修正。概述细观损伤力学和GTN模型的发展历程，并分析GTN模型的几种典型修正方法及其适用范围和优劣势，总结GTN模型参数标定方法。将GTN细观模型在工业领域中的应用分类整理，展望GTN模型的发展趋势，可为今后GTN模型的研究与应用提供参考。

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大连理工大学机械工程学院杨亮亮等认为，传感器在线数据的准确快速处理是确保数字孪生可靠性和时效性的主要手段之一，特别对于描述运动状态的数字孪生，其重要性不言而喻。本研究面向飞机机翼数字孪生体构建的准确性和时效性，提出基于在线加速度积分的位移快速获取方法。首先，利用Netwon-Cotes插值对加速度信号进行动态积分，得到对应的速度，并采用指数加权移动平均(Exponentially weighted moving average, EWMA)对积分的速度进行“点到点”的实时去噪，确保计算的准确性和时效性。其次，对去噪后的速度进行快速积分获取对应的位移。同时，为了进一步减少位移中噪声的影响，构建动态滑动窗，采用高通滤波(High-pass filter, HPF)对积分后的位移进行快速去噪，实时获取最终位移。然后，通过构建不同含噪量和不同类型的加速度测试函数验证提出方法对噪声和积分信号复杂度的鲁棒性。最后，采用提出的方法构建飞机机翼数字孪生，通过对物理空间实测加速度进行实时积分与动态去噪获取对应的位移，并利用该位移在线驱动机翼数字孪生体动作，实现孪生机翼对实体机翼运动姿态的同步镜像。同时，本研究为在线信号的快速处理提供借鉴和参考。

探花

厦门大学机电工程系郭景华等指出，针对网联混合动力汽车队列具有混杂非线性、多动力源混合驱动等特点，提出基于深度强化学习的队列分层控制策略。首先，设计了队列模型预测控制器，基于车车通信获取的车辆状态求解约束条件下满足多性能目标的队列车辆最优期望加速度。其次，为提高车辆的燃油经济性，将发动机最优工作曲线和电池特性曲线作为专家知识嵌入深度强化学习算法中。然后，通过分析电池荷电状态、车辆车速以及车辆加速度对智能体动作值的影响来阐明基于深度强化学习(Deep Q network, DQN)的队列能量管理策略是如何根据动作值实现对队列中车辆多系统动力输出之间的协调控制。最后，设计了以电池荷电状态、瞬时燃油消耗率为自变量的奖励值函数，利用最小化损失函数，采用梯度下降法对DQN网络参数进行更新，通过深度强化学习算法实现网联混合动力汽车队列的能量管理控制。试验结果表明，所提出的队列控制策略可以动态规划出队列中车辆期望加速度，实时合理的分配发动机功率与电机功率，最终实现队列中车辆的节能行驶。

榜眼

深圳大学机电与控制工程学院徐腾等指出，绝大多数金属均存在复杂的应变率效应，屈服强度和流变应力在不同应变速率下的值不同，不同应变速率范围内应力变化趋势也会不同，表现为应变率强化效应和应变率弱化效应。应变速率影响着金属材料的宏观力学性能以及内部微观组织结构，不同变形速度下的金属材料塑性变形行为存在明显差异。在板材高速拉深等高速冷成形过程中，材料局部应变速率的提升将导致该区域内塑性变形功转化为热量造成瞬时温升，局部的高温高压使材料的拉深成形性能和表面质量受到不同程度的影响。在金属板材高速成形领域，建立考虑应变率效应以及绝热温升效应影响的动态本构模型是准确获取材料力学行为响应、实现形性一体化高精密成形的重要前提。综述金属应变率效应以及应变速率对金属塑性变形行为的影响，并对金属动态力学行为和动态本构模型研究进展进行了总结，着重对唯象本构、物理本构、人工神经网络本构这三类模型的研究工作，以及流变应力的应变率效应进行了论述和分析，最后就金属应变率效应研究和构建金属高速成形动态本构关系研究工作中的不足进行了总结讨论，为开展金属高速成形动态本构相关的研究工作给出了一定的建议和展望。

状元

安徽理工大学机械工程学院刘阳等认为，由于兼具着水下航行与空中飞行能力，近年来水空两栖无人机走入人们的视角。针对现有水空无人机面对复杂场景(水空界面、室内等)无法发挥作用的问题，提出一种结合旋翼机、固定翼与折翼机构的水空两栖无人机。设计一种基于倾转电机的三旋翼机构与基于舵机操控的折翼机构，利用倾转机构与折翼机构来实现固定翼与旋翼的模式切换以达到鸟类的飞行状态。对于自然界内的鸟类来说，翅膀的控制是十分重要的。在空中绝大部分鸟类都是利用翅膀的收折来控制飞行的转向与高度；当鸟类将要入水或者已经入水时，许多鸟类都是将翅膀完全收起以减小阻力面积来入水或者在水下运动。效仿鸟类收翅原理来设计折翼结构与倾转旋翼结构，使水空两栖无人机可实现旋翼与固定翼自由变换。为验证结构的可靠性，对无人机结构进行理论分析与仿真试验，以及空中与水下等复杂场景试验，试验结果表明，该无人机在空中可实现旋翼与固定翼的自由切换，在水下可实现水空界面的跨介质飞行，这些结果验证了方案的可行性与有效性。

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责任编辑：李 娜

责任校对： 金 程

审 核： 张 强

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