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第十届“临近空间杯”博士生科技创新奖获奖项目微展(一)

作者: 访问量:890发布时间:2021-12-03


近日,我校第十届“临近空间杯”博士生科技创新奖评审顺利举行。经学生自主申报、学院推荐、学校组织专家初评、公开答辩终审,共有13名博士生获得奖项,其中一等奖3名,二等奖4名,三等奖6名。

“临近空间杯”博士生科技创新奖作为我校博士生在校期间可获得的最高学术荣誉奖励之一,为博士生们提供了一个共同交流、学习、分享的平台,展现了我校博士生丰硕的学术成果,营造了浓厚的创新氛围,激励了全校研究生在科研创新的道路上不断进步,取得更多成绩。

本期让我们走近第十届“临近空间杯”博士生科技创新奖三等奖获得者和他们的创新成果!


获奖项目简介

01



获奖者:陈佳馨

所获奖项:三等奖

创新成果名称:基于博弈论的无人机群频谱资源分配理论体系决策优化方法

所在学院:电子信息工程学院

指导老师:吴启晖教授

成果简介:

本成果着眼于实现无人机群智能协同中频谱资源的优化。针对无人机群密集性、动态性、异构性、耦合性和资源受限的特点与挑战,以博弈论和智能学习为主要技术基础,建立一套高效用、高决策效率的基于博弈论的无人机群频谱资源分配理论体系与决策优化方法。未来可应用于军事领域协同作战与民用领域协同侦察场景。

创新点介绍:

1.研究了任务驱动下无人机群频谱分配,揭示了无人机群频谱分配的博弈学习机理,提出了普适的基于博弈论的无人机频谱决策框架。首先利用博弈论研究无人机竞争与合作的相互作用机理,从理论层面保证系统的稳定性与最优性。随后设计智能学习算法寻找最优频谱分配策略。

2.针对无人机群动态性与异构性的特点,利用动态干扰图刻画机群间耦合、时变、局部干扰,并创新性地提出动态图博弈。为适应无人机群高动态与自主决策的特性,提出了分布式、实时性强的基于信道保持的并行最优响应算法,实现了动态航迹下的频谱资源优化。

3.针对无人机群任务层与资源层耦合特点,首次提出了资源层与任务层的联合博弈优化方法。创新性地提出共识联盟形成博弈与基于局部合作的期望联盟互利准则,所提的基于梯度投影法的联合频谱分配与联盟形成算法可实现无人机快速联盟划分和频谱最优分配。


02

获奖者:陈西辉

所获奖项:三等奖

创新成果名称:下一代航空发动机用SiC/SiC复合材料近服役环境失效分析及寿命预测方法

所在学院:能源与动力学院

指导老师:宋迎东教授

成果简介:

本项目对SiC/SiC复合材料在热力氧耦合环境下的失效机理进行研究,澄清了高温、氧化对组分材料失效模式的影响机制。发展了含基体裂纹的应力氧化动力学模型,量化了材料内部的氧化形貌尺寸。考虑组分蠕变效应,建立了SiC/SiC复合材料蠕变氧化寿命预测模型,为SiC/SiC复合材料热端部件的变形、强度寿命校核提供了试验基础和理论方法。

创新点介绍:

1.采用多种微观观测手段对连续SiC纤维在高温无氧和有氧环境下的微观结构进行了系统的表征,揭示了纤维微观结构演变规律。基于纤维宏观强度测试与分子动力学模拟,建立了SiC纤维高温、氧化环境下宏观强度与微观结构的定量关系。

2.基于质量守恒和Fick第一扩散定律,首次推导了O2沿基体裂纹和界面通道扩散的二阶偏微分方程,获取了O2浓度的变化规律。结合拉伸应力条件下裂纹密度和宽度演变规律,建立了SiC/SiC复合材料应力氧化动力学模型,实时预测了材料内部的氧化形貌尺寸。

3.基于上述应力氧化动力学模型,结合剪滞理论,获取了热力氧耦合环境下纤维应力分布。考虑组分蠕变氧化交互机制,结合纤维强度与β-SiC晶粒、SiO2层厚度之间的定量关系,提出了SiC/SiC复合材料蠕变氧化寿命细观力学预测方法,模拟了材料变形、寿命随温度、载荷的变化规律。


03

获奖者:吴昊

所获奖项:三等奖

创新成果名称:分步烧结法制备Mo2FeB2基金属陶瓷及其强韧化研究

所在学院:材料科学与技术学院

指导老师:郑勇教授

成果简介:

无钴金属陶瓷是一种新型的工模具材料,为了解决金属陶瓷难以烧结致密的问题,我们提出了分步烧结法制备高强韧性Mo2FeB2基金属陶瓷的新方法,大大提升了材料的综合力学性能和使用性能,使其可以被广泛应用于石油化工、航空航天、工程机械以及矿山工具等领域。

创新点介绍:

1.提出了“分步烧结法”制备Mo2FeB2基金属陶瓷的新方法。分步烧结法可以抑制晶粒的择优取向生长,从而改善硼化网状结构,促进物质的迁移和液相的扩散,使得金属陶瓷的致密度和强韧性得到显著提升。另外,还对烧结过程中的相关机理性问题进行了详尽研究。

2.揭示了Mo2FeB2基金属陶瓷力学性能与微观结构之间的本质联系。研究了成分工艺对金属陶瓷组织和性能的影响规律,同时借助第一性原理计算方法分析了合金元素掺杂对硬质相结构稳定性、力学性能和电子结构的影响,从而建立起材料性能与微观结构之间的本质联系。

3.首次采用分步烧结法制备出混晶结构Mo2FeB2基金属陶瓷。混晶结构金属陶瓷的显微组织中包含两种化学成分和形貌特征截然不同的硬质相晶粒,其中细晶粒可以提高硬度,而粗晶粒可以提高断裂韧性,使得金属陶瓷的硬度和韧性得到显著提升。


04

获奖者:杨彬

所获奖项:三等奖

创新成果名称:面向复杂空间任务的智能轨道设计与规划技术

所在学院:航天学院

指导老师:李爽教授

成果简介:

本成果以解决我国空间任务轨道设计与规划面临的关键技术为导向,结合人工智能技术,开展面向复杂空间任务的智能轨道优化技术研究,主要围绕人工智能技术在新型复杂空间任务和摄动动力学环境下的轨道设计与规划应用展开,研究基于人工智能技术的智能鲁棒轨道设计与规划方法,为我国未来空间智能化技术发展提供技术储备。

创新点介绍:

1.基于深度神经网络的多目标摄动脉冲轨迹智能优化技术。面向空间碎片移除、在轨服务等近地空间任务高精度和高时效需求,考虑地球非球形摄动,引入遗传算法、神经网络和深度学习等人工智能技术,提出了新型摄动Lambert问题智能求解器和多目标摄动脉冲轨迹自主优化算法,相较于传统方法,所提方法在计算效率和精度和鲁棒性方面具有突出优势。

2.基于伪状态理论和深度学习的多重引力辅助轨道智能优化技术。本课题采用伪状态技术构建了新的摄动引力辅助模型,考虑了引力辅助过程和中心天体引力摄动干扰,获取了高精度连续引力辅助轨迹;首次引入深度学习技术近似新型摄动引力辅助模型的超参数,提升模型的计算效率和精度,实现多重引力辅助轨迹的快速高精度优化设计。

3.基于深度强化学习的双阶段空间智能博弈对抗任务规划技术。针对空间不完全信息博弈对抗任务需求,提出了一种新型鲁棒双阶段追击策略,根据逃避者的感知范围将冲动性追逃博弈问题建模为远距离交会阶段和近距离博弈阶段。远距离交会阶段,提出新的目标函数来获得具有最优终端追踪能力的追踪轨迹。近距离博弈阶段,提出了一种基于DDPG的闭环追击算法,解决和更新不完全信息冲动追踪逃避任务的追踪轨迹。


05

获奖者:张振

所获奖项:三等奖

创新成果名称:钎焊金刚石砂轮磨粒织构化及其磨削性能研究

所在学院:机电学院

指导老师:徐九华教授

成果简介:

针对钎焊金刚石砂轮修整精度和修整效率低的技术难题,提出基于脉冲激光加工技术的磨粒表面织构化以提升其磨削性能的研究构想。建立了全域采集-图像处理的磨粒等高性评价方法,实现了钎焊金刚石砂轮磨粒的高效精密织构化。揭示了织构化金刚石砂轮磨粒的磨损机理和WC/Co的材料去除机理,实现了WC/Co硬质合金的精密磨削加工。

创新点介绍:

1.揭示了单晶金刚石多道次红外纳秒脉冲激光烧蚀材料去除行为。建立了金刚石激光烧蚀温度场与轮廓演变仿真模型;阐明了激光加工参数对金刚石表面能量分布、温度场和轮廓演变的影响规律。为钎焊金刚石砂轮的低损伤织构化加工提供理论依据和工艺支持。

2.建立了脉冲激光能量分布及表面轮廓的对应关系,优化了激光织构化加工路线策略,提出了全数据采集-图像处理的磨粒等高性评价方法,实现了纳秒脉冲激光对钎焊金刚石砂轮的精密整形和表面织构化,为金属陶瓷材料的高效精密磨削提供了关键工具支撑。

3.揭示了织构化金刚石磨粒的磨损机理和WC/Co材料去除机理,阐明了不同织构化磨粒对磨削力和力比的影响规律。建立了钎焊金刚石砂轮表面地貌及磨削仿真模型,揭示了WC/Co织构化钎焊金刚石砂轮精密磨削表面创成机制。


06

获奖者:朱攀丞

所获奖项:三等奖

创新成果名称:消化道复杂环境下的压电超声无创精准药物控释技术研究

所在学院:航空学院

指导老师:赵淳生院士 彭瀚旻副教授

成果简介:

为减少胃肠道肿瘤治疗中辐射损伤并提高药物精准释放效率,提出了压电精密驱动与超声协同的药物靶向治疗新机制,实现了给药装置对靶点的精密定位和距离动态控制,建立了经压强和声强协同精确控制药物渗透率的方法,保障了系统的生物安全性要求。这对于提高胃肠道局部药物浓度,减少全身抗癌药物数量具有潜在的应用价值。

创新点介绍:

1.适用于超声给药装置的微型压电驱动设计理论及控制方法。针对晚期肿瘤药物局部释放所需精准定位需求,本人提出了微型压电驱动设计理论及控制方法,在内窥镜活检通道中通过微型压电驱动器件精准控制超声换能器工作位置,研制了一款适用于消化道活检通道的微型压电驱动机构,从而满足粘膜蠕动时超声给药换能器动态定位响应速度和精度的要求。

2.运用于消化道内窥镜中的微型压电换能器的结构设计及性能研究。针对无法切除的胃肠道肿瘤的治疗这一难题,本人研制了直径为2.2mm的微型压电单晶超声换能器。在体外超声透皮给药实验中,胃黏膜对牛血清白蛋白药液的渗透率提高了5.6倍左右。实现了病灶处药物精确定点释放、超声促渗、渗透率可调的新一代药物无创控释方法,解决了消化道内给药困难的难题。

3.基于微型压电换能器的胃肠道药物超声控释治疗新方法。提出了一种胃肠道药物超声控释治疗新方法,通过定点热触发温敏脂质体实现靶向药物定点释放的需求。研究结果对于提高胃肠道局部药物浓度,减少全身抗癌药物数量具有潜在的应用价值。



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