一、留学总结要点：
本人是西安电子科技大学机电工程学院的一名教师，受国家留学基金委的资助，在单位领导和同事的大力支持下，于2015年11月24日顺利地抵达访学所在单位——加拿大麦吉尔大学机械工程系，开始了为期1年的学术交流工作，直到2016年11月27日回国。以下分两个方面进行总结：
1、学术交流方面
本人在总共四个季度的访学期间，克服了蒙特利尔的严寒气候条件和亲人远隔万里等不利影响和困难、积极地适应当地的文化及生活习惯，按照预定的留学计划，主动地同我的合作导师——Barthelat教授就仿生材料与系统的拓扑优化设计课题相关细节进行了讨论，并对仿生材料结构弱界面的拓扑优化进行了相关分析和研究，不断地努力尝试使用拓扑优化的各种方法——如均匀化方法（Homogenization Method）、变密度插值法（SIMP -RAMP Method）和水平集方法（Level Set Method），对仿生材料与系统进行设计。最后选择用水平集方法（Level Set Method）对初始设计域中各种几何形状的强弱材料分界面进行设计，以期找到其最优分布。水平集方法最早是由Osher和Sethian提出的，该方法的基本原理是将演化的曲线或者曲面作为零水平集嵌入到高一维的水平集函数中，通过演化高维中的函数,达到演化零水平集的目的。在高维中不仅易于拓扑变换，而且无需重新参数化，计算更加精确，并且水平集方法可以非常容易的向更高维推广。水平集方法自提出以来，其良好的特性在图像处理和计算机视觉领域都得到了广泛的应用。针对水平集在演化过程中要不断重复计算修正符号距离函数的问题, 运用Li提出的无须重新初始化水平集轮廓分割模型(Li模型)。该模型很好地保持水平集函数为符号距离函数，无需重新初始化，极大的提高了计算的速度和准确度，但几乎对于所有的水平集方法，在处理那些对象与背景颜色相近的图像时，任意零水平集进行演化都无法准确的分割出目标。水平集在处理图像时，对象与背景有明显的区别，即在对象边缘表现为灰度值的突变，否则就会出现过分割。水平集方法不依靠灵敏度分析，将其用于结构拓扑优化，可以较好地对初始设计域中不同几何形状的强弱材料分界面进行设计，相关研究结果的一部分以研究论文形式发表在国际学术期刊Computer-Aided Design上（详细信息：Mingtao Cuiet al. A level-set based multi-material topology optimization method using a reaction diffusion equation.Computer-Aided Design,Volume 73, April 2016, Pages 41-52)。
2、教学旁听方面
在学术交流之外，还旁听了麦吉尔大学机械工程系高年级“弹性理论”的一部分课程，其中印象最深的一节课是拓扑优化专题陈述（Presentation），在这节课上，教师充当了主持人角色，他点名让学生轮流报告他一节课布置的作业——学术自己各自感兴趣的题目综述（Overview of Subjects），当报告人的报告完毕时，再由教师和其他学生对报告人的报告内容进行点评或提问，整个课堂气氛自由热烈，充分发挥了每名学生的积极主动性。此外，还对机械工程系和仿生力学实验室的相关管理运行机制进行了一些了解。
回国后，本人将继续从事与仿生机械结构材料设计的教学与研究工作。在研究方面，将继续做好结构拓扑优化设计方面研究工作，争取再发高水平研究论文和争取课题研究经费；在教学方面，将结合所学努力提高自身水平，进一步地做好本科生的授课工作和研究生的指导工作。
最后，本人向国家留学基金委、西安电子科技大学、中国驻蒙特利尔总领事馆以及教育部留学服务中心等部门（单位）的有关领导、工作人员和同事衷心地表示感谢，你们的大力支持和帮助使我顺利地完成本次出国访学的各项工作。
二、留学期间学术成果报告要点：
[1]Mingtao Cui, Hongfang Chen, Jingling Zhou. A level-set based multi-material topology optimization method using a reaction diffusion equation.Computer-Aided Design,Volume 73, April 2016, Pages 41-52.
[2] Ming-tao CUI, Rui-biao GUO, Shu XUE et.al. The Finite Element Simulation Design of the 50MHz Spherical Ultrasonic Transducer. IEEE Xplore, 2015: The proceedings of the 2015 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications, pages 290-294.
[3] Ming-tao CUI, Shu XUE, Rui-biao GUO et.al. Design and Fabrication of Cylindrical Transducer Based on 2-2 Piezoelectric Composite. IEEE Xplore, 2015: The proceedings of the 2015 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications, pages 277-281. |
