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轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

机械工程学报 2024年第1期60卷 248-261页

作者：张小俊吴亚淇刘昊学钟道方河北工业大学机械工程学院天津300130

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,... 详细信息

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。

关键词：爬壁机器人越障步态规划稳定性分析转向灵活性智能控制系统

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金属材料的晶体建模方法及有限元数值模拟

塑性工程学报 2024年第3期31卷 119-126页

作者：方学彬李贵许成武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081

以AA7075-T6材料为研究对象,通过对广泛应用的3种建模方法进行比较研究,分析其晶粒及晶界表征特点。利用Python语言将3种建模方法无缝集成到Abaqus软件,实现晶体模型的参数化建模。基于该软件建立3种晶体有限元模型并进行数值模拟研究... 详细信息

以AA7075-T6材料为研究对象,通过对广泛应用的3种建模方法进行比较研究,分析其晶粒及晶界表征特点。利用Python语言将3种建模方法无缝集成到Abaqus软件,实现晶体模型的参数化建模。基于该软件建立3种晶体有限元模型并进行数值模拟研究。结果表明,在相同设置条件下,模型中的晶粒尺寸越均匀,晶粒的面积分布曲线越趋于正态分布,并且晶界内聚力单元损伤过程演化的进展越快;模型边界附近小晶粒分布越多,裂纹出现的可能性越大,不同晶体模型的内聚力单元在相同的损伤参数下受晶粒尺寸的影响呈现不同的演化规律;晶界单元附近的晶粒单元在拉伸断裂时呈现与实验结果一致的塑性演化规律,并且其损伤演化速度与内聚力单元损伤的速度有关。

关键词：晶体建模 Abaqus 二次开发数值模拟

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变系数的周期性时间序列模型及其应用

应用概率统计 2024年第1期40卷 50-74页

作者：方学莉王守霞上海财经大学统计与管理学院上海200433 北京大学数学科学学院北京100871

存在于各个领域的时间序列不仅表现出周期性的特征还易受外界因素的影响,而且外界因素的影响并非一成不变,同时,部分时间序列的周期是未知的.对于这样的易受外界因素影响的周期性时间序列,本文旨在构造含有变系数函数的周期性序列模型.... 详细信息

存在于各个领域的时间序列不仅表现出周期性的特征还易受外界因素的影响,而且外界因素的影响并非一成不变,同时,部分时间序列的周期是未知的.对于这样的易受外界因素影响的周期性时间序列,本文旨在构造含有变系数函数的周期性序列模型.将经典的时间序列模型分解成一个含有未知参数的部分线性变系数模型,利用B样条逼近外生变量的变系数函数,借助带有l_(0)惩罚项的最小二乘回归得到未知周期、周期序列以及外生变量的影响系数的估计结果.本文还给出了估计量的理论性质,包括周期估计的相合性、周期序列估计和变系数函数估计的渐近性质.通过第4章的模拟,我们展现了本文方法的优越性.最后我们通过三个实际数据的应用展现了本文方法的实用性.

关键词：周期估计 l_(0)惩罚 B样条变系数模型

考虑残余应力影响的典型钢结构对接焊缝缺陷定位研究

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建筑钢结构进展 2024年第4期26卷 112-120页

作者：陈悦潘学豪邓淋方重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

对接焊缝为典型的钢结构焊缝形式,其位置处的裂纹和气孔型缺陷的准确检测对于钢结构维护有着重要的意义,使用磁记忆检测技术对焊缝裂纹和气孔型缺陷进行定位时,传统的零点极值理论由于焊接残余应力的影响,难以区分残余应力、焊接裂纹和... 详细信息

对接焊缝为典型的钢结构焊缝形式,其位置处的裂纹和气孔型缺陷的准确检测对于钢结构维护有着重要的意义,使用磁记忆检测技术对焊缝裂纹和气孔型缺陷进行定位时,传统的零点极值理论由于焊接残余应力的影响,难以区分残余应力、焊接裂纹和气孔型缺陷所产生的磁信号,从而在实际检测中造成缺陷定位的误判和漏判,因此,从焊接裂纹和气孔型缺陷和残余应力所在区域磁信号产生机理的不同入手,开展考虑残余应力影响下的焊接裂纹和气孔型缺陷定位检测研究。首先对焊接残余应力与裂纹和气孔型缺陷产生磁信号的机理进行分析,提出采用三维磁模量梯度极值判定方式来区分残余应力与裂纹和气孔型缺陷产生的磁信号;其次再进行焊接缺陷有限元COMSOL模拟,将所得磁信号代入梯度极值特征公式中进行表征判断;最后为了验证模拟表征判断的准确性,人工制作焊接钢板,提取三维磁信号进行分析。研究结果表明,理论分析、数值模拟与试验结果相互吻合,三维磁模量梯度极值能定位焊接缺陷并定量表征缺陷的长度,且裂纹和气孔型的三维磁模量梯度值远远高于无缺陷残余应力区域的梯度值。

关键词：焊缝裂纹气孔型缺陷磁记忆检测 COMSOL模拟三维磁模量梯度

地铁钢轨焊缝不平顺对轨道系统振动特性影响的实测研究

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北京交通大学学报 2024年第1期48卷 87-95页

作者：方树薇时光明刘可李嘉宇姚明昕北京市地铁运营有限公司线路分公司北京100082 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为探究地铁钢轨焊缝不平顺对轨道结构振动特性的影响规律,对0.5 mm焊缝不平顺、0.3 mm焊缝不平顺和无焊缝3种工况进行现场动静态测试,对比了3种工况下轨道部件振动响应的时域、频域以及振动传递特性.研究结果表明:测试区段钢轨焊缝不平... 详细信息

为探究地铁钢轨焊缝不平顺对轨道结构振动特性的影响规律,对0.5 mm焊缝不平顺、0.3 mm焊缝不平顺和无焊缝3种工况进行现场动静态测试,对比了3种工况下轨道部件振动响应的时域、频域以及振动传递特性.研究结果表明:测试区段钢轨焊缝不平顺超标较严重,下行超标率超过50%,且钢轨焊缝形态不一,致使地铁振动显著增大;3种工况下振动响应自钢轨传递至隧道壁逐渐降低,说明由于轮轨间相互作用致使振动主要发生在车轮和钢轨之间;测试路段铺设弹性长枕,振动响应损失主要发生在轨枕与道床之间,减振效果较好,焊缝不平顺工况振动响应损失较大;钢轨存在焊缝时各测点低频振动增加且频谱成分更丰富,影响人们乘坐的舒适性;与无焊缝工况对比,0.3 mm焊缝不平顺工况和0.5 mm焊缝不平顺工况下各测点振动量值最大增幅分别为25%、650%;建议应重点关注焊缝施工工艺和现场验收过程,严格控制钢轨焊缝不平顺不超过规范规定的0.3 mm限值要求.

关键词：地铁现场测试振动特性钢轨焊缝轨道结构

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融合EEMD-CNN的水电机组磨碰故障声纹识别模型

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水力发电学报 2024年第1期43卷 59-69页

作者：肖博屹曾云刀方邹屹东李想拜树芳昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 武汉大学动力与机械学院武汉430072

水电机组声纹信号包含大量反映内部机械状态的有效信息,为了准确提取水电机组磨碰故障声纹特征,提出一种基于聚合经验模态分解(EEMD)与卷积神经网络(CNN)相结合的水电机组磨碰声纹识别模型。首先将水电机组噪声信号进行EEMD分解,得到若... 详细信息

水电机组声纹信号包含大量反映内部机械状态的有效信息,为了准确提取水电机组磨碰故障声纹特征,提出一种基于聚合经验模态分解(EEMD)与卷积神经网络(CNN)相结合的水电机组磨碰声纹识别模型。首先将水电机组噪声信号进行EEMD分解,得到若干本征模态分量(IMF)和残余分量(Res),然后将得到的IMF和Res与原噪声信号构建融合特征向量;以融合特征向量为输入,碰磨故障输出,正常和碰磨故障试验数据为样本,训练CNN深度学习神经网络,得到水电机组磨碰故障识别器,识别水电机组磨碰故障。结合水机电耦合平台和实际机组试验磨碰数据,验证了所提方法对水电机组碰磨故障识别效果,平均准确率达到99.8%,且该方法识别效果显著优于其他几种识别模型。

关键词：水电机组声纹信号卷积神经网络 EEMD 故障诊断

基于WP-EMD和UMAP的液压泵故障识别方法研究

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机械设计与制造 2024年

作者：苏立鹏尤戈方学宠李拥军温州市特种设备检测科学研究院

由于液压泵工作环境的恶劣，直接导致其实际测量的振动信号表现为有用特征信号和干扰噪声的叠加，因此有必要对液压泵的振动信号进行模式分解，进而对液压泵的故障状态进行诊断识别。针对现有方法在液压泵故障分类识别中准确率低的问题... 详细信息

由于液压泵工作环境的恶劣，直接导致其实际测量的振动信号表现为有用特征信号和干扰噪声的叠加，因此有必要对液压泵的振动信号进行模式分解，进而对液压泵的故障状态进行诊断识别。针对现有方法在液压泵故障分类识别中准确率低的问题，本文提出一种基于小波包和经验模式分解（WP-EMD）以及均匀流形逼近与投影（UMAP）的液压泵故障模式识别方法。首先通过振动传感器测得含有液压泵状态信息的振动信号；然后采用WP-EMD对振动信号进行模式分解，获得能够表征液压泵状态的模式分量；最后利用UMAP对选取分量的多个统计学特征进行降维处理和聚类分析，以实现液压泵不同故障模式的识别。研究表明，本文提出的方法对正常泵、松靴故障、中心弹簧故障分类的正确率可以达到96.67%。

关键词：小波包经验模式分解均匀流形逼近与投影液压泵故障分类

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无人机用气力式喷粉装置设计及作业效果分析

林业工程学报 2024年第5期 115-125页

作者：茹煜周杰杨风波方树平王姜昆崔华南京林业大学机械电子工程学院南通爱夏航空科技有限公司

林业病虫害是危害森林健康及其生态系统作用的主要原因之一。目前，我国针对橡胶树这类高大乔木的施药方式多为传统的地面喷雾和喷粉机械，该类作业方式受地形限制、人力需求大、劳动效率低，且难以对高处冠层施药。当前用于无人机挂载... 详细信息

林业病虫害是危害森林健康及其生态系统作用的主要原因之一。目前，我国针对橡胶树这类高大乔木的施药方式多为传统的地面喷雾和喷粉机械，该类作业方式受地形限制、人力需求大、劳动效率低，且难以对高处冠层施药。当前用于无人机挂载的喷粉装置多为地面喷粉器械的简单搭载，这易造成粉剂堵塞，喷施均匀性难以保证。为改善当前喷粉作业的效果，本研究设计了一种搭载在无人机上的气力式喷粉装置，利用高速气流将粉剂沿管道吹出，并对关键部件进行模拟仿真。结果表明，对于本研究设计的气力喷粉管道，涵道风机风速达10 m/s可满足绝大多数粉剂的输送要求。以飞扬倾角和飞扬高度为评价指标，模拟了不同安装位置下无人机喷粉作业的效果，模拟分析表明，为更好地抑制粉剂飞扬，气力喷粉装置的喷粉出口应正处旋翼下方，并后置安装在无人机上，其飞扬倾角为84°,飞扬高度为0.6 m。为探究试验样机的作业参数对喷粉沉积覆盖率、均匀性与穿透性的影响，开展了喷粉流量、作业高度与飞行速度3因素3水平的正交试验，结果表明，沉积覆盖率最佳作业参数为：喷粉流量6.0 kg/min、作业高度2 m、飞行速度2 m/s。沉积均匀性最佳作业参数为：喷粉流量3.6 kg/min、作业高度2.5 m、飞行速度6 m/s。沉积穿透性最佳作业参数为：喷粉流量6.0 kg/min、作业高度2.5 m、飞行速度4 m/s。为获得最优的试验方案，采用模糊综合评分法进一步分析，结果表明，最佳作业参数为喷粉流量6.0 kg/min、作业高度2.5 m、飞行速度2 m/s,相应的喷粉覆盖率均值为14.06%,喷粉均匀性均值为34.81%,喷粉穿透性为5.61%。因此，本研究的气力式喷粉无人机进行植保作业时，需结合实际作业对象，对沉积覆盖率、均匀性、穿透性不同需求综合分析，合理选择无人机喷粉的作业参数。研究结果可为高大乔木病虫害关键防治设备的研发提供新思路，对实现林业精准病虫害防治具有重要价值。

关键词：无人机植保设备喷粉装置气力输送气固两相流作业效果

从中国传统文献学学科建设反思数字人文发展的逻辑进路

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图书馆 2024年第5期 43-48页

作者：方树益中国人民大学国学院北京100872

数字人文目前存在争议的主要焦点包括但不限于其学科定位及合法性不明、学术体系不够成熟、学科内部方法论缺失等问题。在所有的人文学科之中,古文献学同数字人文在研究对象、研究目标等多个层次表现出高度的平行相似之处,也曾长久面临... 详细信息

数字人文目前存在争议的主要焦点包括但不限于其学科定位及合法性不明、学术体系不够成熟、学科内部方法论缺失等问题。在所有的人文学科之中,古文献学同数字人文在研究对象、研究目标等多个层次表现出高度的平行相似之处,也曾长久面临着学科定位及合法性、学术体系建设、学科方法论等诸方面的质疑。文章在初步论证二者可比较性的基础上,探析历史上古文献学的学科建设经验能为数字人文发展提供何种有益启发,反思在有关路径指导下完善数字人文理论的可能性。

关键词：数字人文文献学学科属性学科建设方法论

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