第一百零九期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动

第一百零九期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动

（院研究生会肖凯 图/文）2025年3月19日下午，pg电子官网第一百零九期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动在线上顺利举行。pg电子官方网站徐晚秀老师莅临指导，主讲人分别为23级机械工程学硕的研究生童峻涛、方祥、王柯捷、姬讯帆、陈科杰和万方鑫。2024级机械工程学硕的研究生积极参与了此次活动。

姬讯帆同学汇报的主题是《基于领域对抗网络的滚动轴承迁移故障诊断方法研究》。拟提出一种新的基于领域对抗网络的滚动轴承故障诊断方法，改进对抗网络中分类器的输出存在类别混淆的问题，不但可以更好地将源域和目标域进行域对齐，实现域适应，而且还可以优化目标域的决策边界，最小化类别间的混淆。在此基础上，针对分类器进行改进，使用多项式狄利克雷证据优化，通过狄利克雷分布的证据学习优化源域的决策边界，提高其鲁棒性和可靠性。基于类混淆损失函数的研究。对目标域成对出现的两种类别的类别混淆，通过确定两种类别的相关性来定义类混淆程度，结合类混淆最小化与一致性正则化来得到类混淆损失。该方法具有更强的鲁棒性。对基于Softmax的分类器的改进研究。Softmax方法能够在网络输出值较大时生成极高的置信度值，即使模型的预测可能表现为“过度自信”。通过使用狄利克雷分布建模类别概率密度，可以增强决策边界的可靠性。因此多项式狄利克雷证据优化能够很好的应对以上问题。数据增强方法研究。通过使用改进的Cutout数据增强方法来真实地模拟信号噪声或缺失。改进后的Cutout通过随机遮挡振动信号经数据处理形成的灰度图像的部分区域，能够有效模拟数据采集中可能出现的噪声或缺失情况。

陈科杰同学汇报的主题是《轻质高强的功能集成吸波器用于电磁吸波和红外隐身》。迫切需要开发一种具有良好机械性能和复杂环境适应能力的智能吸波材料。研究旨将多孔泡沫PVA/ANF/CNT的类骨骼中空骨架的结构设计及其机械性能调控；复合泡沫PVA/ANF/CNT的电磁性能调控及其吸波机理探究；复合泡沫PVA/ANF/CNT的功能集成研究。设计并制备了一种具有类骨骼中空骨架结构的复合泡沫材料PVA/ANF/CNT，通过调控PAC泡沫中各组分的比例，使其在低密度下达到了高强度的抗压性能，实现了轻质高强的目标。对PAC复合泡沫的电磁参数进行调控，成功实现了优异的反射损耗(-59.12dB)和吸收带宽(7.3GHz)，对不同样品进行了RCS雷达散射截面仿真，评估并验证了PAC泡沫的雷达隐身性能。PAC泡沫具有良好的隔热性能，可以实现被动的红外隐身功能。

万方鑫同学汇报的主题是《深水低频内波捕获的机理研究与器件性能优化》。文章中对深水低频海洋内波进行能量捕获，为此开发了一种高效、可靠的海洋内波能量收集装置，为海洋监测设备、海上浮标等提供可持续的能源供应，推动海洋资源开发和海洋科学研究的发展，同时也为解决全球能源问题提供新的思路和方法。设计并优化滚球式球形TENG结构，探究导电PLA材料特性，利用3D打印的高精 度成型、复杂结构制造及灵活参数调整优势，设计并优化TENG，提升能量转换效率。深入探究3D打印的TENG与内波相互作用的物理机制，包括内波作用下TENG的运动模式、电荷产生与传输规律等，建立准确的理论模型，为优化TENG设计和提高能量收集，全面评估3D打印的TENG在内波能量收集应用中的可靠性和耐久性，使其能够从海洋 内波中获取尽可能多的能量，并将其高效转化为电能，以满足海底探测器长期稳定运行的电力需求，减少对传统电池的依赖，实现能源自给自足的海底探测系统。根据内波的特性，如振幅、波长、频率等，设计适合内波能量收集的3D打印TENG结筛选具有良好摩擦电性能、机械性能、耐腐蚀性和生物相容性的材料，如导电PLA材料，用于3D打印TENG的制备。研究不同材料组合的摩擦起电效果和电荷转移特性，选择最佳的材料搭配。对不同类型的海底探测器（如声学探测器、光学传感器、地震监测仪等）的功耗特性进行深入分析，包括其工作模式、功率需求、电压电流特性以及动态变化规律等。根据探测器的功耗需求，制定针对性的摩擦纳米发电机供电策略和能量管理方案，实现发电机与探测 器之间的优化匹配。

俞涛同学汇报的主题是《Ti3c2 MXene基复合材料吸波性探究》。通过采用表面官能化改性的先进手段优化MXene这一二维材料的电磁特性。具体而言，将改性后的MXene材料与磁性颗粒进行复合，以期弥补MXene本身磁性较弱的缺陷，从而显著拓宽其最大带宽范围。与此同时，还将探索改性后的MXene与一维材料相结合的创新途径，以构建出独特的三维网络结构，不仅有望进一步提升MXene基复合材料的吸波性能，还能有效改善其力学性能。最终目标是开发出一款集多种功能于一体的、性能卓越的吸波材料。本研究致力于通过引入卤族元素（-F、-Cl等）对MXene表面实施官能化改性策略。借助泛密度函数理论这一强大工具，我们旨在从理论层面验证MXene表面端基对其电磁特性的深刻影响，并深入探索MXene表面不同官能团所展现出的独特电磁特性，以期实现MXene吸波性能的显著提升；在上述研究成果的基础上，我们进一步探索将改性后的MXene与磁性颗粒进行复合，旨在克服MXene本身磁性较弱的局限，从而有效拓宽MXene基材料的吸波带宽，为吸波材料的设计与应用开辟新的路径；此外，本研究还聚焦于利用改性后的MXene与一维材料相结合，构建三维网络结构。这一创新设计不仅能够形成高效的导电网络，有效防止MXene的自堆叠现象，从而增强电磁波在材料内部的导电损耗，而且能够显著提升复合薄膜的力学性能，为高性能电磁屏蔽与吸波材料的发展提供有力支撑。

王柯捷同学汇报的主题是《基于多自由度压电驱动器的细胞显微操作装置研究》。实现新型驱动平台搭建，细胞注射和细胞拾取搭建了细胞微注射实验系统，机械平台包括宏动定位单元、微动穿刺单元、细胞固定单元、传感单元以及视觉单元。微动穿刺单元作为关键执行单元，由压电作动器驱动，为放大其较小的输出行程，设计了柔性位移放大机构，建立了机构的静力学模型，求得了放大倍数和输入刚度的解析式，通过算法对机构尺寸进行了多目标优化。数据可行性、理论可行性、实验可行性。

童峻涛同学汇报的主题是《基于卷积神经网络的蔬菜病害检测与识别研究》。围绕如何做到病害信息的全面利用以及有效利用是未来蔬菜病害识别方法的核心意义：基于深度学习的蔬菜病害识别任务由于其能自动学习病害特征，避免人工设计特征提取方法，从而得到了广泛的应用。研究中将基于卷积神经网络，对蔬菜叶部病害进行检测与识别研究。通过叶部病害识别、整株与区域的病害阶段与严重程度进行判断，最终通过识别系统对检测的病害给出治理措施。

徐晚秀老师对本次活动的所有主讲人们的汇报得到了肯定容较为扎实，选择的方向较新颖，内容较为扎实，但是还是需要继续深入挖掘学习。