

“深水结构健康监测方法及系统”已获得发明专利证书(专利号:ZL202610409127.1)。
本发明公开了一种深水结构健康监测方法及系统,该方法包括:建立离散模型并构造单元应变矩阵;采集单侧表面应变数据并建立单侧表面理论应变与节点位移的映射关系;构造包含表面应变拟合项和横向剪切应变惩罚项的单侧逆有限元数据拟合项;构造由膜正则项和弯曲正则项组成的几何引导混合正则化项;组装全局方程求解全场位移;恢复全场应变与应力并输出监测结果。该系统包括数据采集模块、预处理与逆重构模块、稳定化求解模块及可视化输出模块。本发明基于单侧逆有限元与几何引导混合正则化的全场响应感知方案,能够在仅依赖单侧稀疏传感数据的条件下实现结构全场位移、应变及应力的稳定高精度反演,有效突破传统方法对双侧传感布置的依赖。
注:本专利发明人还包括博士生蒋淳豪、博士生闵妍涛、郭宇韬副教授和李彬彬副教授。
论文Assessing coastal groundwater risks from nuclear-contaminated water discharge under extreme drought and sustainable recharge solutions已发表在期刊Journal of Contaminant Hydrology上。
日本福岛第一核电站核污染水排放引发了对海水质量及沿海地下水系统潜在环境风险的担忧,尤其是在人口密集的都市区域。针对这一严峻挑战,本研究针对上海地区水文地质条件,构建了放射性核素衰变与迁移模型,深入评估核排放、极端干旱及地下水人工回灌(MAR)对地下水质量的综合影响。研究发现,在极端干旱条件下,地下水位下降会加剧海水入侵,增强海水与地下水之间的相互作用,从而使放射性核素浓度高于正常情景。模拟结果显示,在假定输入情景下,连续排放30年后,上海含水层160米深处的¹³⁷Cs和⁹⁰Sr浓度分别增加了33.93%和46.40%。同时,MAR可显著降低污染风险,可使¹³⁷Cs和⁹⁰Sr浓度分别降低高达99.58%和99.10%。这一发现凸显了主动、基于自然的干预措施如MAR在缓解核污染风险中的关键作用,对于提升沿海地下水资源的韧性与可持续性具有重大意义。
注:Journal of Contaminant Hydrology,属于Q1区环境科学与生态学领域期刊,2025年影响因子为4.4。论文通讯作者包括上海大学魏亚强老师、上海交通大学曹心德老师以及上海大学李辉老师。研究成果得到国家自然科学基金的资助。
论文A differentiable optimization framework for automated design of offshore jacket structures under varied scenarios已发表在期刊Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering上。
针对传统海上导管架平台设计过度依赖工程师经验,导致设计方案往往过于保守的问题,本研究提出一种基于梁单元的导管架拓扑优化方法。该方法融合多学科知识,以体积与柔度的加权和最小化为目标,同步优化节点坐标与截面尺寸。针对海洋荷载随结构形态变化的特点,构建可微分的 Morison 方程,并通过混合灵敏度方法考虑桩土相互作用。同时引入位移约束、径厚比约束和对称性约束,并采用 Gumbel-Softmax 策略实现离散标准截面的可微优化,以满足工程制造需求。研究还提出杆件移除策略以生成多样化方案。该方法适用于多种多腿空间框架结构,可在3–5分钟内完成四腿导管架设计,并通过实际工程案例验证了有效性。
注:Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering,属于工程技术领域顶刊,2025年影响因子为9.1。论文第一作者为博士生葛康,郭宇韬老师为通讯作者。研究成果得到深圳市科技计划项目的资助。
论文Real-time virtual sensing for offshore wind turbines with arbitrary sensor configurations using subspace-based spectral graph networks已发表在期刊Ocean Engineering上。
针对海上风机在恶劣海况下面临的传感器布局非标准化及稀疏单侧测量受限等难题,本研究提出了一种基于子空间的谱图网络虚拟传感方法。该方法突破了传统结构健康监测对固定传感器配置的依赖,首先将任意布局的稀疏单侧应变测量在正交分解子空间中进行重构,随后结合傅里叶增强的空间坐标,通过切比雪夫谱图网络映射出全场结构响应。实验表明,该模型在高度非均匀传感器分布下仍能保持稳健的重建精度,显著优于基准模型,同时实现0.01秒的实时推理。此外,研究还给出了传感器数量与误差边界的理论保证并加以验证。该成果有效克服了工程实践中的传感约束,使得连续自主的完整性管理能够确保关键海上能源基础设施的长期韧性。
注:Ocean Engineering属于Q1区工程技术领域Top期刊,2025年影响因子为5.5。论文第一作者为博士生蒋淳豪、博士后李宜鸿,本人为通讯作者。研究成果得到广东省基础与应用基础研究基金的资助。
“海上风机结构健康监测方法及系统”已获得发明专利证书(专利号:ZL202610248475.5)。
本发明公开一种海上风机结构健康监测方法及系统,该方法包括:离线阶段,通过有限元仿真构建应变快照矩阵,利用本征正交分解提取低维特征子空间基矩阵,并将结构网格映射为图;同时进行节点坐标的傅里叶特征映射,与重构应变特征拼接后,训练基于切比雪夫图卷积的谱图神经网络。在线监测阶段,根据实时采集的单侧稀疏应变数据,通过掩码矩阵和预存基矩阵快速求解模态系数并初步重构全场应变,进而输入训练好的网络模型,实时推演出高保真的全场位移场与应力场。本发明能够有效适应传感器布局的任意变化,在单侧稀疏测量的苛刻条件下,实现对复杂结构全场物理响应的实时、精准重构,解决了传统技术对固定布点及双侧测量的依赖问题。
注:本专利发明人还包括博士生蒋淳豪和博士后李宜鸿。
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