5月24日到5月30日为第十三教学周，本周开有硕士和博士课程共18门，本周新开课程3门，分别为《高等传热学》、《智能信息检索》、《现代表面工程技术》，本周结课课程10门，分别为《气动优化设计理论与方法》、《设计与制造工艺》、《高等实验空气动力学》、《先进焊接技术》、《最优控制》、《机器人技术》、《数字信号处理》、《知识表示》、《航空发动机实验测试技术》、《质量管理》。以下是本周各门课程内容介绍。
课程介绍
高等传热学
课程简介：高等传热学主要介绍传热学与工程热力学的基本区别，热力学三种基本的传热方式，包括热传导、热对流、热辐射及其基本公式和经验公式，分析传热问题的基本原理和方式，以及传热问题在实际工程中的应用。高等传热学相比于传热学，在一些原理导致的表相性现象上做了深化和深入分析，有助于学习者更好的理解现象背后的热力学本质特性。后面将分别就传热、对流换热、辐射换热三个方面进行详细介绍。
授课老师：张镜洋副教授
南京航空航天大学
智能信息检索
课程简介：信息检索（IR）是基于用于查询检索信息的任务。流行的信息检索模型包括布尔模型、向量空间模型、概率模型和语言模型，信息检索最典型和最常见的应用是搜索引擎。术语信息检索的含义可以是非常广泛的。作为一个学术研究领域，信息检索可以如此定义：信息检索（IR）是从集合（通常存储在计算机中）中找到满足信息需求的非结构化性质（通常是文本）的材料（通常是文档）。
授课老师：谭晓阳教授/博士生导师
南京航空航天大学
现代表面工程技术
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课程简介：表面技术也被成为“表面工程”、“表面处理”或“表面改性”，是应用物理、化学、机械等方法改变固体表面成分或组织结构，获得所需性能的表面，以提高产品的可靠性或延长其使用寿命的各种技术的总称。其科学价值为材料制备与合成的技术；为新技术发展提供工艺和材料支持；多学科的交叉，从而促进心得学术研究课题。表面工程的核心目的在于提高材料抵御环境作用能力；赋予材料表面某种功能特性，包括光、电、磁、热、声、吸附、分离等等各种物理和化学性能；实施特定的表面加工来制造构件、零件和元器件等。表面工程是由多个学科交叉、综合、发展起来的新兴学科，它以“表面”为研究核心，在有关的科学理论的基础上，根据零件表面的失效机制，以应用各种表面技术及符合为特色，逐步形成了与其他学科密切相关的表面工程基础理论。表面工程的发展在学术上丰富了材料科学、冶金学、机械学、电子学等学科，开辟了心得研究领域，如高能束冶金学、等离子体物理学、动态金属学、摩擦化学、微观摩擦学等。通过本课程的学习，使学生系统地了解材料表面工程技术的基本方法与基本原理，能用表面工程学的观点和方法分析、解决科研工作中的世界问题。
授课老师：缪强教授/博士生导师
南京航空航天大学
材料失效分析技术与方法
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在这两周的课程中，陶老师首先对本门课程的一些基本概念及名词做了详细的讲解，包括断裂失效、腐蚀失效、磨损失效、变形失效等部分的术语。然后在基础部分，着重讲授了材料失效这门学科的思路和方法，从基本内涵和特点入手，整理了多种分析思路，其中最为主要的就是逻辑推理方法，包括归纳推理、演绎推理、类比推理、选择性推理和假设性推理。将这些汇总成一条完整且科学的分析程序。随后，老师讲解了失效分析的基本理论，主要分为痕迹分析、裂纹分析、断口分析三个大的方面。
在应用部分，老师从变形与过载断裂失效分析、疲劳断裂失效分析、环境介质作用下的失效分析、磨损失效分析、断口定量分析和非金属材料与构件的失效分析几个部分讲解了在各种实际材料失效中的理论知识，并结合老师自己的工作研究经历作为案例为我们更直接的地讲授了相关知识。
固体力学基础
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在第一周，老师首先阐述了力学的分支、发展历史，之后讲述了固体力学的研究对象以及相关理论的基本假设等。接下来老师开始讲述与固体力学密不可分的张量分析的基础知识，包括张量的基本运算、张量的对称性与反对称性、张量的分解、行列式、特征值以及不变量等。
在第二周，有了张量分析的基础及思维准备，老师开始更深入的讲解与固体力学更相关的内容。首先从物体的变形与运动出发，为了描述点的运动，需要建立一套坐标系，而以张量形式描述的运动学公式以及变形公式更为简洁，同时更突出了其客观性。在之后的部分，老师讲述了应力与动力学方程。主要包括应力描述及应力度量，通过坐标变换推导出的边界条件，以及通过守恒律推导的平衡方程。最后，老师讲解了变分原理在固体力学中的应用，通过讲微分控制方程等价改写为积分弱形式，可以更方便的对其进行离散从而通过有限元方式求解。
高等实验空气动力学
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第三周课程老师从风洞的误差理论讲起，介绍了测量误差的基本概念、直接误差和间接误差的处理方法；随后老师讲解了风洞实验中需要的气动力天平，主要有机械式天平和电阻应变式天平两种，老师介绍了天平的性能指标与影响因素；之后老师介绍了气流参数的测量方法，主要有压强测量、温度测量、气流速度、方向、湍流度和噪声的测量。
第四周课程老师开始讲述风洞实验的具体方法，首先介绍了低速风洞模型试验，具体介绍了实验大纲的制定、模型设计、全机模型测力实验、压强分布实验和地面效应实验；之后讲解了低速风洞模型试验的实验数据修正，介绍了影响实验参数准确性的支架干扰、洞壁干扰及修正方法。随后讲解了高速风洞模型试验与修正，与低速风洞不同，还增加介绍了半模实验、铰链力矩实验等等。课程内容的最后一部分是流动显示技术，老师给我们介绍了烟流法、丝线法、油膜法、升华法、水流显示、以及高速流动显示的光学方法。最后老师听取了学生每个人的课程设计的想法和思路，并给出了指导意见和更高要求。
高等高分子物理
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第三周课程由刘浩老师讲解高分子的凝聚态结构部分相关知识。基于同学们本科阶段对于晶体学相关知识涉猎较少，刘老师重点给同学们介绍了晶体学的相关知识，包含晶体点阵、晶胞选择、4种平面晶系、14种空间晶系等相关知识。随后讲解了晶体学中的相关对称操作，包括平面以及空间中的旋转、镜像、中心对称等以及多种对称操作相结合，在此基础上讲解了怎样从晶胞结构图中获取该晶体的相关结构信息。之后讲解了高分子的晶体形态，包括片晶、球晶、串晶，以及各种晶体形成的环境条件等。最后介绍了晶体热力学与动力学相关知识，重点介绍了Gibbs-Thomas方程和Avrami方程，前者主要用于探究熔融温度与片晶厚度之间的关系；后者主要用于探究结晶程度与结晶时间的关系。
第四周课程由叶长怀老师讲解聚合物的电学、热学及光学相关知识。聚合物的电学性能包括聚合物的介电性能、导电性能及电击穿性质。叶老师首先讲解了聚合物电介质在电场作用下的四种极化方式，其次介绍了介电损耗的机理以及相关应用，随后讲解影响聚合物介电性能的相关因素即分子结构、温度和频率以及杂质和添加剂。之后着重讲解了聚合物材料的介电松弛谱包括频率谱及温度谱。聚合物导电性能部分，讲解了聚合物的导电机理及一些常见的导电高分子材料。聚合物热学部分介绍了高聚物的热稳定性、导热性、热膨胀性能及比热四个部分知识；光学部分讲解了高分子材料对光的折射、反射和吸收的机理。
最优控制
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在第三周的课程中，老师首先介绍了离散最优控制原理，通过例题讲解了当控制变量和状态变量分别在不同约束条件下的问题求解思路，重点介绍了非线性离散系统的动态规划数值计算法。之后将变分法、极小值原理、动态规划做对比，讲解不同方法的适用范围。在介绍线性二次型问题时，结合线性系统理论和现代控制理论的相关内容，分别介绍了线性连续/离散系统状态调节器、线性连续系统输出调节器、线性连续系统输出跟踪器，重点讲解了黎卡提方程的运用。
在第四周的课程中，全班同学分为八个小组，每组选取一个实际系统的最优控制问题，应用课程中所学的理论，对控制策略进行分析，包括时间最优控制、燃料最优控制、Bang-bang控制等，各小组分别作汇报，既展示了学习收获和成果，也加深了对最优控制理论的理解。至此，该课程内容结束。
机器人技术
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第三次课程，刘老师介绍了微分运动和雅可比矩阵。机器人的微分运动可以等价变换为联体坐标系下的微分变换与基坐标系下的微分变换的关系，雅可比矩阵描述了机械手的直角空间运动速度与关节空间运动速度之间的变换，可以通过微分变换法和矢量积法求取雅可比矩阵。
第四次课程，刘老师介绍了机械手的动力学方程和轨迹规划知识，动力学方程可以通过拉格朗日法和牛顿-欧拉法推导，轨迹规划方法主要有关节空间法和直角坐标空间法，通过插值计算规划过渡曲线。本周的课程要求同学们上台汇报机器人技术在自己研究方向上的应用。同学们汇报了坐标测量机、机器视觉、巡检机器人、机器人电子皮肤、飞机蒙皮检测机器人、涡轮叶片加工及测量、焊接、飞机装配及检测技术等方面的机器人技术，促进了同学间的学习与交流。至此，机器人技术的全部课程内容结束。
设计与制造工艺
这两周朱老师主要介绍了优化设计中的串行设计与并行设计、遗传算法以及公理化设计的相关内容，主要包括串行设计与并行设计的概念特点以及设计途径，通过实际案例的分析来帮助同学们进行理解，介绍了遗传算法的产生与发展、基本术语参数、遗传操作、早熟收敛及其解决办法以及遗传算法的特点及应用，并布置课后作业让同学们自行查找资料了解相关优化算法的基本原理并举例说明。在第二次的课程中让大家进行了讨论，同时介绍了公理化设计的相关概念、公理化设计与其他设计方法的集成应用、直升机传动系统的公理化设计。
数字信号处理
这两周该课程主要讲述了时域离散系统的网络结构：分别有直接型和级联型和并联型，直接型表示形式方便，级联型方便调整零点和极点，并联型误差较小。之后讲述了无限脉冲响应滤波器和有限脉冲响应滤波器的设计。从模拟滤波器开始，讲述了巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器的设计，然后讲述了脉冲响应不变法和双线性法设计数字滤波器的方法，以及窗函数设计fir滤波器。最后讲解了多采样率数字信号处理方法和MATLAB软件实现过程。
质量管理
本周课程主要讲解了六西格玛管理、平衡计分卡与战略地图。其中，六西格玛管理主要对企业从导入六西格玛，到加速成长期，再到成熟管理期进行了详细分析；平衡计分卡和战略地图主要从客户、财务、内部运营、学习成长4个方面进行了分析。此外，老师还利用课程剩余时间分享了一些关于PPT与文档的制作技巧，以及关于项目申报的一些注意事项等。课程最后一次授课进行了课堂结课考试，质量管理的课程学习告一段落。
知识表示
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第三周课程，关老师主要讲了决策树模型，一些信息论的相关概念，决策树的剪枝算法，因果推理模型，经典的D分离定理以及一些基本的机器学习概念：有监督学习，无监督学习，强化学习等。用一个手机游戏的例子来解释线性回归，梯度下降的概念，让我们很清晰的理解了其中的原理。
第四周课程，关老师接着上次课程，由线性拟合的问题，引出了高次拟合模型，然后又很自然的引出了过拟合问题，通过一些非常直观的图像清晰的向我们展示了这些看似深奥的原理，根据梯度下降引出了学习率的问题，分析了学习率大小对求解的影响。接下来开始介绍深度学习，通过一个实际例子来介绍神经网络，反向传播，激活函数，全连接。最后介绍了目前最火的深度学习框架，分析了目前面临的挑战，希望我们将来能够在工作中用到所学的知识。
航空发动机实验测试技术
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第三周课程主要介绍了应力应变的测量以及振动的测量方法。首先推导了应力及应变的相互转化关系，随后讲解了应力应变的测量方法，主要为电阻应变计，并讲述了非常温环境下及旋转环境下的应力应变测量方法。振动的测量方法包含位移式传感器、速度传感器及加速度传感器，随后介绍了向部件施加振动的设备—激振器的工作原理，激振器分为压电式激振器、电涡流激振器、电磁式振动台及振动台、声波式激振器、磁吸式激振器等。
第四周课程主要讲述了信号的处理方法，首先介绍了信号的分类，随后分别介绍了确定信号及非确定信号的处理方法，主要包括自相关函数、互相关函数、傅里叶变换、时域分析、频域分析及时频域分析等方法，并介绍了较为经典的信号（如正余弦信号、方波信号、单位激励信号等）所对应的频域图像。在课程的最后介绍了计算机中信号处理系统的组成。
先进焊接技术
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该课程这两周首先讲了CMT焊接较普通熔化焊所体现出的优势和一些实际应用；其次讲了摩擦焊接技术，主要从传统摩擦焊接的发展历程、基本原理和传统摩擦焊接实际的工作过程以及其具有的独特优势进行了详细的讲解，同时也列举了航空制造业中与之相对应的一系列的实际应用实例；并对搅拌摩擦焊进行详细的讲解，主要是从搅拌摩擦焊的焊接原理、工艺对整个焊接过程进行了一个讲解，同时也对搅拌摩擦焊的搅拌头的创新发展及实际应用和其他技术辅助搅拌摩擦焊工作进行了讲解；之后讲了超塑性扩散连接及超塑成形/扩散连接，这一部分先介绍了金属超塑性的概念、发展和特点，以及金属超塑性的物理本质和变形的微观机制，然后介绍了金属超塑性成形的基本方法和超塑变形引起的显微组织变化，其次也对超塑性焊接的理论基础、接头形成过程及显微组织变化、焊接影响因素和金属超塑性成形/扩散连接工艺进行了详细的讲解，最后就是介绍了超塑成形新技术及SPF/DB在航空业中的一些典型应用。
气动优化设计理论与方法
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这两周的课程中老师介绍了多目标优化方法，并且重点介绍了三大理论，同时与经济学结合，为我们介绍了相关理论，并从流体力学的角度为我们介绍了优化中的具体应用。接下来介绍了包括遗传优化算法等理论，并以种群的概念为基础向我们介绍了这些理论的运作模式与实际应用。同时作为理论基础的扩充，老师又向我们介绍了经典的气动优化算法应用：超临界机翼，飞机在飞行时尽可能需要层流区以提高气动效率，但在设计中表面的层流极容易被冲散，进而形成湍流区域，因此需要在此基础上通过优化，进而满足气动效率，并且让我们以此尝试，进行优化机翼的设计。最后，气动优化设计理论也不断强调对优化效率的要求，如果不能够保证优化效率，那么在计算过程中需要不断使用简洁而快速的算法以提高计算能力，这就是气动优化理论的精髓。
好好学习，天天向上
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