新型高性能電工材料應(yīng)用特性模塊化與自學(xué)習(xí)建模技術(shù)研究.pdf

1、新型高性能電工材料因具有優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用前景，為電工及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，其應(yīng)用特性的建模問題是這些材料用于工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。由于這些材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其形成規(guī)律各不相同，其特性的顯現(xiàn)和變化所依賴的外界因素及敏感程度也各異，并且其應(yīng)用特性涉及電工學(xué)科、材料學(xué)科、信息學(xué)科、機(jī)械學(xué)科等多學(xué)科領(lǐng)域交叉的許多深層次內(nèi)容，這就增加了應(yīng)用特性建模的難度和復(fù)雜性。在河北省百名優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目的資助下，本文選擇了“新型高性能電工

2、材料應(yīng)用特性模塊化與自學(xué)習(xí)建模技術(shù)研究”這一既具有科學(xué)價(jià)值又具有實(shí)際意義的課題，以期為這些材料的應(yīng)用提供理論依據(jù)和器件性能仿真手段，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，加快各種相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　 1 ．考慮多物理場(chǎng)耦合的特性。新型高性能電工材料對(duì)來自外界或內(nèi)部的各種信息，如電、磁、熱、光、應(yīng)力(應(yīng)變)等信號(hào)之強(qiáng)度及變化具有感知及響應(yīng)能力，是構(gòu)成眾多的、先進(jìn)應(yīng)用器件的基礎(chǔ)。同時(shí)也因感知和響應(yīng)的存在，

3、使得材料中原本相互獨(dú)立的特性，發(fā)生了耦合。因此，在新型高性能電工材料應(yīng)用特性建模時(shí)考慮了多場(chǎng)耦合特征。
　　 2 ．引入模塊化設(shè)計(jì)思想。在充分考慮新型高性能電工材料在實(shí)際應(yīng)用中所受到的機(jī)械(應(yīng)力)效應(yīng)、溫度(熱)效應(yīng)、電場(chǎng)效應(yīng)、磁場(chǎng)效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)等各種影響的因素上，綜合考慮高性能電工材料的應(yīng)用特性在建模過程中所建模型的線性度、維數(shù)、工作狀態(tài)、耦合因素、耦合方法和數(shù)值計(jì)算方法等因素，以系統(tǒng)功能為基礎(chǔ)，運(yùn)用模塊劃分的原則，采用自頂向

4、下(top-down)的方法，對(duì)新型高性能電工材料應(yīng)用特性建模進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　 為了使各模塊相對(duì)獨(dú)立性強(qiáng)、數(shù)據(jù)依賴性盡量小和數(shù)據(jù)冗余較小，利用工程模糊綜合評(píng)判方法，對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行了合并，最終劃分了7個(gè)模塊：材料物理效應(yīng)模塊、模型維數(shù)模塊、線性度模塊、工作狀態(tài)模塊、耦合因素模塊、耦合方法模塊和數(shù)值計(jì)算方法模塊，并初步實(shí)現(xiàn)了新型高性能電工材料應(yīng)用特性建模的模塊化設(shè)計(jì)。
　　 3 ．引入自學(xué)習(xí)機(jī)制。根據(jù)新型高性能電工材

5、料應(yīng)用特性建模的特點(diǎn)及不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提出的自學(xué)習(xí)功能具有自適應(yīng)、優(yōu)化和智能化特征。將專家系統(tǒng)引入新型高性能電工材料應(yīng)用特性自學(xué)習(xí)功能的建模技術(shù)中，并采用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)了新型高性能電工材料應(yīng)用特性建模與分析軟件。
　　 4 ．以超磁致伸縮加速度傳感器設(shè)計(jì)為例，將模塊化設(shè)計(jì)方法融入到知識(shí)庫的設(shè)計(jì)過程中，建立了超磁致伸縮加速度傳感器知識(shí)庫。采用新型高性能電工材料應(yīng)用特性建模與分析軟件對(duì)超磁致伸縮加速度傳感器進(jìn)行建模分析，并根