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振动流态化技术在褐煤干燥中的应用研究

振动流态化技术在褐煤干燥中的应用研究

作者：卓松生东北大学

学位级别：硕士

褐煤储量大但含水量高,在使用前需经过干燥处理。综合比较国内外褐煤干燥技术,其中褐煤振动流化床干燥技术不但适合于大规模生产,而且干燥效果好,因此该技术最适合工业化生产,具有极大的推广价值。因此,本文将针对在应用于褐煤干燥中的... 详细信息

褐煤储量大但含水量高,在使用前需经过干燥处理。综合比较国内外褐煤干燥技术,其中褐煤振动流化床干燥技术不但适合于大规模生产,而且干燥效果好,因此该技术最适合工业化生产,具有极大的推广价值。因此,本文将针对在应用于褐煤干燥中的振动流态化技术进行研究,总结该技术的工作机理及内部规律,并应用于指导并辅助实际设计。本文采用计算机模拟仿真方法来研究振动流态化技术。首先确定选择双流体模型作为CFD模型,然后使用Fluent软件对流化床进行仿真,将仿真临界流化速度与实际临界流化速度对比,得到一组适合流化床的仿真模型。最后结合动网格模型,得到振动流化床的仿真模型。再根据不同的边界条件及初始参数仿真振动流化床,研究振动对流化的影响。从仿真结果可以得出：①振动的引入可以降低临界流化速度;②振动的引入可以促进低床层物料的流化,同时促进床层的膨胀;③振动的引入可以促进物料的流化均匀性;④振动的引入可以使多粒径物料流化时出现分层现象,粒径越大分布床层越低。上述研究结论,为振动流态化技术在褐煤干燥应用中的系统工艺、VFB结构、参数选择等提供重要的指导依据,并说明该技术在应用中有如下优点：首先,该技术需要较低的操作气速即可达到所需的流化状态;其次,该技术较大程度地提高了褐煤干燥均匀性;最后,该技术提高了系统运行的稳定性与安全性。基于上述优点,设计50t/h褐煤振动流化床干燥系统,首先进行系统方案设计,确定方案可行性。然后,进行系统工艺计算,确定流化床结构及系统运行参数;最后,使用Fluent软件验证设计参数是否符合设计要求,并辅助设计流化床高度。

关键词：振动流化床双流体模型仿真褐煤干燥

基于深度特征表示与领域自适应的滚动轴承剩余使用寿命预测研究

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基于深度特征表示与领域自适应的滚动轴承剩余使用寿命预测研究

作者：王子巍东北大学

学位级别：硕士

滚动轴承剩余使用寿命预测是当前工程领域的研究热点,准确的预测可以保证系统的安全性以及可靠性,保障生产人员的生命安全,提高企业的经济效益。然而传统的特征提取以及机器学习方法通常无法自适应的提取到表征能力较强的特征。虽然基... 详细信息

滚动轴承剩余使用寿命预测是当前工程领域的研究热点,准确的预测可以保证系统的安全性以及可靠性,保障生产人员的生命安全,提高企业的经济效益。然而传统的特征提取以及机器学习方法通常无法自适应的提取到表征能力较强的特征。虽然基于深度学习的寿命预测方法可以在一定程度上解决这些问题,但由于不同轴承之间的退化数据分布不一致,这极大的影响了预测模型的有效性和准确性。为了解决这些问题,本文提出了一种基于深度特征表示和领域自适应的剩余寿命预测方法。提出了一种自编码器模型作为特征提取结构,用于解决传统特征提取方法过于依赖专业知识以及表征能力较弱的问题。模型采用了多尺度卷积核同时也利用了博弈的思想,将自编码器作为生成器,对原始边际谱信号与其重构信号进行对抗训练,自适应的提取到了轴承的深度敏感特征,有效地提高了重构信号的分辨率与准确率。为进一步验证模型有效性,搭建了诊断模拟实验台并对采集到的数据进行故障诊断,结果证明了本文提出的特征提取结构的优越性,为此后的轴承健康状态划分以及剩余使用寿命预测提供研究基础。由于简单的时域特征与频域特征并不能很好的体现出轴承性能的退化趋势,因此利用核主成分分析构建了一种新的健康状态指标。通过对特征提取器提取到的深度自适应特征进行核主成分分析,得到具有良好单调性、趋势性以及鲁棒性的核第一主成分,对其设定合理阈值确定第一预测时间,对轴承数据进行健康状态划分,得到退化阶段的数据用于进行剩余寿命回归模型的训练。针对不同轴承退化过程中的振动数据分布存在较大差异的问题,提出了一种基于领域适应的滚动轴承剩余使用寿命预测模型。模型中增加了源域与目标域的对抗以及最大均值差异作为域适应模块,训练过程中,通过输入源域与目标域的深度自适应特征,模型可以学习到领域不变特征并减小特征分布之间的差异。在跨工况与跨数据集两种情况下进行验证,本模型得到了最佳的预测结果,说明其具有广阔的应用前景。本文从理论研究与实验证明相结合的角度研究了基于深度特征表示与领域自适应的滚动轴承剩余使用寿命预测研究。结果表明,本文提出的模型与方法可以自适应的提取到轴承的敏感特征,并对健康状态进行划分,同时在不同的工况以及数据集上实现了更加准确的剩余使用寿命预测。

关键词：滚动轴承深度学习迁移学习特征提取剩余使用寿命预测

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GH4169合金热变形动态再结晶模拟

GH4169合金热变形动态再结晶模拟

作者：罗平东北大学

学位级别：硕士

GH4169合金因其优异的综合性能,被广泛应用在宇宙航天、石油工业及核能等领域,该合金的另一个特点是其组织对热成形工艺特别敏感;故掌握热加工过程中GH4169合金工艺参数与组织演变间的关系,并建立合金热成形过程组织演变的模型,对优化... 详细信息

GH4169合金因其优异的综合性能,被广泛应用在宇宙航天、石油工业及核能等领域,该合金的另一个特点是其组织对热成形工艺特别敏感;故掌握热加工过程中GH4169合金工艺参数与组织演变间的关系,并建立合金热成形过程组织演变的模型,对优化合金的性能及针对不同要求制定合理的工艺规程具有非常重要的应用价值。随着材料科学及计算机模拟技术的发展,目前涌现出大量描述材料组织演变的数学模型,其中流行的有经验模型及元胞自动机模型。经验模型能在一定范围内保证模拟的精度,并能嵌入有限元软件进行运算;元胞自动机模型在模拟复杂系统演变方面有着独特的优越性,故近来受到了越来越多学者的重视;但对于GH4169合金组织演变模拟领域,目前经验模型的应用较少,特别是元胞自动机模型的研究更是鲜有报道。由于动态再结晶是GH4169合金热变形过程中发生的主要演变过程,针对合金的热变形特性,本文分别使用两种不同模型对其进行了数值仿真。主要内容如下：(1)通过对GH4169合金试样进行不同工艺条件下的热压缩模拟实验,得到了该合金的真应力-真应变曲线;并据此建立了GH4169合金的动态再结晶组织演变经验模型,分析了不同成形工艺参数对合金热变形行为的影响。(2)对有限元软件DEFORM-3 D进行二次开发,将求得的GH4169合金动态再结晶模型嵌入到软件的子程序中,并将材料流动应力模型写入其中;通过对比分析模拟结果与实验结果,验证了GH4169合金动态再结晶模型的正确性及通过计算机进行组织模拟的可靠性。(3)以唯象的动态再结晶理论为基础,通过Matlab平台开发了一套关于GH4169合金动态再结晶的元胞自动机程序;并结合DEFORM-3D模拟得到的等效应变率数据,将热变形过程中不恒定应变速率与元胞自动机程序进行耦合计算,其结果更接近实际情况,提高了模拟的精度。本文通过对DEFORM-3D软件的开发及元胞自动机程序的编写,成功地运用计算机仿真技术对GH4169合金的动态再结晶过程进行了模拟,其结果与经典理论分析及热模拟实验数据相符合,具有一定的实用价值。

关键词： GH4169合金组织演变动态再结晶元胞自动机

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贵金属首饰图像精准快速识别方法研究

贵金属首饰图像精准快速识别方法研究

作者：郑李强东北大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和生活水平的提高,对首饰品的需求大幅增加。但目前首饰品的分类由人工完成,劳动强度大,效率低且容易出错。随着图像处理和识别技术的不断成熟,图像识别技术在生产生活中得到广泛应用。本文研究利用数字图像处理技术对首... 详细信息

随着经济的发展和生活水平的提高,对首饰品的需求大幅增加。但目前首饰品的分类由人工完成,劳动强度大,效率低且容易出错。随着图像处理和识别技术的不断成熟,图像识别技术在生产生活中得到广泛应用。本文研究利用数字图像处理技术对首饰图像实现精准快速识别。本文以首饰为识别对象,使用相机采集首饰图像,采用数字图像处理技术对图像进行预处理、特征提取和识别。通过提取首饰的面积特征、质量特征、颜色特征和距离特征信息,开发基于颜色特征和距离特征两套识别方案,进行比较分析。在Visual C++软件平台上,利用C++编程开发首饰识别系统并设计识别界面,具有较强的理论价值和实际应用价值。本文主要研究内容如下:(1)设计首饰图像采集系统。对相机、电子秤、光源种类和照明形式进行参数选择和测试,实现硬件设备之间的连接和数据传输。设计首饰识别流程。确定首饰采集背景,采集首饰图像并截取感兴趣图像区域。(2)首饰图像的预处理包括颜色分量的选择和提取、图像分割阈值的选择、灰度化、二值化、去除噪声和边缘提取。采用G+R分量和并结合阈值进行首饰图像的二值化,采用模板滤波方法一次性去除图像噪声,利用2×2模板并结合阈值提取二值图像边缘。(3)首先提取首饰的质量特征和图像的面积特征。提取首饰图像的形心坐标,基于颜色特征的识别方案对颜色特征计算自相关值,基于距离特征的识别方案计算距离特征的自相关值。将这些特征信息保存在JPEG格式图像数据的尾部,具有特征信息的图像组成样本图像库。(4)对待检首饰和样本首饰特征数据作处理,对质量和面积特征作尺度约束,对距离特征和颜色特征做图形约束。对距离特征和颜色特征数据采用自相关和互相关算法处理,根据相关系数判断首饰种类。(5)基于Visual C++平台开发首饰识别系统。设计系统的结构、流程和人机界面,对系统的操作步骤进行说明。主要功能包括样本图像的采集和名称的输入、实时视频显示、样本文件保存路径选择和识别结果显示。从识别准确率和时间两个方面对该系统进行评价。实验结果表明,该识别系统的准确率为96%,平均每个识别时间约为3秒。

关键词：首饰图像图像预处理特征提取图像识别相关算法

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基于离散单元法的机械式挖掘机工作阻力模拟

基于离散单元法的机械式挖掘机工作阻力模拟

作者：邢欢欢东北大学

学位级别：硕士

矿用机械式挖掘机挖掘过程是复杂的物理过程,矿岩的挖掘阻力是设计挖掘机的主要参数之一,它直接关系到挖掘机的结构、机械强度、机重、传动方式和功率选择,该指标的准确程度对挖掘机的设计起着重要作用。目前我国机械式单斗挖掘机的挖... 详细信息

矿用机械式挖掘机挖掘过程是复杂的物理过程,矿岩的挖掘阻力是设计挖掘机的主要参数之一,它直接关系到挖掘机的结构、机械强度、机重、传动方式和功率选择,该指标的准确程度对挖掘机的设计起着重要作用。目前我国机械式单斗挖掘机的挖掘阻力确定仍然采用前苏联20世纪50年代提出的计算公式。影响挖掘阻力因素主要有：土样种类、斗齿形状与爆破矿石块度。本文以矿用55m3机械式挖掘机为例,以相同土样、相同斗形,不同块度的爆破岩石为研究对象,利用离散单元理论,通过EDEM软件仿真模拟,将不同块度的爆破后风化岩石模拟为球形离散元,分析三组颗粒大小,并认为服从正态分布,建立矿堆模型、铲斗模型、挖掘轨迹得到挖掘过程中铲斗沿X方向、Y方向及Z方向的阻力曲线,通过计算得到最大切向挖掘阻力、最大法向挖掘阻力、其及出现的时间与此时的挖掘厚度。分析得到随着块度粒径的增加,最大切向挖掘阻力与最大法向挖掘阻力均增大,而出现最大挖掘阻力时斗杆的总转角与此时的挖掘厚度变化趋势大体相同。当矿石粒径主要集中在(1.3-1.6)m时,离散单元法预测最大切向阻力误差为2.63%;最大法向阻力误差为2.14%;测量提升力误差为2.98%;测量推压力误差为3.48%。当矿石粒径主要集中在(1.0～1.3)m时,离散单元法预测最大切向阻力误差为13.98%;最大法向阻力误差为12.22%;测量提升力误差为9.53%;测量推压力误差为13.69%。以上误差均在工程上可接受范围内,可见离散单元法可以作为研究挖掘过程中挖掘阻力的一种研究手段。

关键词：矿用机械式挖掘机挖掘阻力离散单元法 EDEM

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基于图像处理的烧结机设备漏风点检测系统

基于图像处理的烧结机设备漏风点检测系统

作者：时坤效东北大学

学位级别：硕士

高强钢T型MAG焊接过程温度场与应力场的数值模拟与实验研究

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高强钢T型MAG焊接过程温度场与应力场的数值模拟与实验研究

作者：陈江伟东北大学

学位级别：硕士

高强钢具有较高的强度、良好的韧塑性,在焊接结构中的应用需求日益增加。然而,由于高强钢理化性能复杂且合金含量较高,其焊接比普通钢复杂得多;此外高强钢焊接接头的失效现象时有发生,严重限制了其在焊接工程领域的应用。为提高高强钢... 详细信息

高强钢具有较高的强度、良好的韧塑性,在焊接结构中的应用需求日益增加。然而,由于高强钢理化性能复杂且合金含量较高,其焊接比普通钢复杂得多;此外高强钢焊接接头的失效现象时有发生,严重限制了其在焊接工程领域的应用。为提高高强钢焊接质量,针对高强钢试验成本高、焊接工艺参数复杂造成的强度下降乃至焊件失效断裂等问题,本文对高强钢T型MAG焊接温度场与应力场进行了数值模拟和实验研究。本文采用热弹塑性有限元法,对高强钢T型焊接过程进行数值模拟,对得到的焊接温度场、焊接热循环曲线及应力变形分布进行分析;其次,采用活性气体保护焊,基于热电偶测温原理,对高强钢特征点热循环曲线进行实验,并将模拟结果与实验结果相对比,验证了焊接数值模拟的正确性;最后,分析焊接影响因素,找出焊接速度和电流电压是三个主要因素,并通过正交实验法,得出了最佳的焊接工艺参数组合。数值模拟与实验结果分析表明:(1)焊缝峰值温度和焊接热循环曲线与实验结果吻合较好,验证了焊前所选的热源模型及焊接工艺具有合理性,证实了所建立的仿真模型能够较为准确地模拟焊接温度场和应力场的分布。(2)不同焊接工艺参数对焊接温度场存在不同程度的影响,其中,焊接速度、电流和电压是三个主要影响因素。通过正交实验法,得到多因素条件下最佳的焊接工艺组合为:焊接电流110A,电压25V,焊接速度8mm/s,焊枪角度45°。考虑到工程可操作性,工艺参数值可在上述最优方案值的一定范围内浮动。(3)沿焊缝方向上,节点的等效应力随时间起伏变化,在焊件的冷却过程中,等效应力逐渐趋于一稳定值(300MPa)。分析焊件X、Y、Z方向上的应力后发现,在焊缝的垂直方向上,焊件主要受拉应力作用,最大拉应力为449MPa。在焊缝的两端,焊件主要受压应力的作用,最大值为471MPa。

关键词：高强钢 MAG焊接温度场应力场数值模拟工艺参数优化

基于LabVIEW的振动流化床测试系统开发

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基于LabVIEW的振动流化床测试系统开发

作者：张玉峰东北大学

学位级别：硕士

振动流化床是一种将振动能量引入普通流化床的改进型干燥设备,具有热效率高,干燥效果好等特点,近年来开始将大型振动流化床技术应用于褐煤干燥,对于提高能源利用率具有重要意义。但目前该技术尚不成熟,暴露出很多问题,在机械方面主要存... 详细信息

振动流化床是一种将振动能量引入普通流化床的改进型干燥设备,具有热效率高,干燥效果好等特点,近年来开始将大型振动流化床技术应用于褐煤干燥,对于提高能源利用率具有重要意义。但目前该技术尚不成熟,暴露出很多问题,在机械方面主要存在刚度和强度不足的问题,亟需用测试的方法获得现有设备的工作参数,用以指导设计。随着计算机和软件技术的发展,虚拟仪器正逐渐成为测试领域的发展方向,因此,本文以Lab VIEW为软件开发平台,开发了振动流化床测试系统。本文首先研究了振动流化床测试的信号分析与处理技术,根据采样定理对模拟信号进行采集,对带有噪声的信号进行去噪、放大等预处理及进一步的时域分析和频域分析,并将针对非平稳信号的时频联合分析方法应用于振动流化床的测试当中。其次,研究了虚拟仪器测试系统的设计方法,根据本文测试系统的技术要求,选择合适的硬件设备,以PCI-1711为基础构建了测试系统的硬件平台。再次,以Lab VIEW为软件开发平台,开发出了振动流化床测试系统,该系统具有数据采集、信号处理和分析、文件存储和文件读取等功能。最后,利用开发的振动流化床测试系统进行了实验测试,包括振幅测试、应力测试及风机的故障诊断,得到振动流化床工作状况下不同点的振幅和应力情况,对结果进行了分析并提出改进措施,推测出风机可能存在转子不平衡、地脚松动和皮带过紧三种故障。应用有限元软件对150t/h大型振动流化床进行了模态和谐响应分析,得到前15阶固有频率和振型,工作频率下的等效应力分布和位移的频率响应曲线,将分析结果与测试结果进行了对比,验证了测试系统的可靠性与准确性。通过对基于虚拟仪器的测试技术的深入研究和对振动流化床系统进行了大量的现场测试,证明本文所开发的振动流化床测试系统具有较高的性价比,并且具有速度快、精度高、界面友好的特点,可应用于实际的工程测试项目中。

关键词：虚拟仪器 LabVIEW 振动流化床测试