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全周边液压滑阀冲蚀形貌及性能演化特性

中国机械工程 2022年第17期33卷 2038-2045页

作者：李双路訚耀保张鑫彬王晓露傅俊勇同济大学机械与能源工程学院上海201804 上海航天控制技术研究所上海201109

针对高端液压元件因滑阀冲蚀磨损引起阀口轮廓变动与性能不确定性问题,考虑颗粒物撞击阀口的概率事件,提出了基于Edwards冲蚀模型的全周边滑阀冲蚀圆角定量计算方法,并以阀控对称缸为例,揭示了四边滑阀各阀口冲蚀后的轮廓及阀特性的演... 详细信息

针对高端液压元件因滑阀冲蚀磨损引起阀口轮廓变动与性能不确定性问题,考虑颗粒物撞击阀口的概率事件,提出了基于Edwards冲蚀模型的全周边滑阀冲蚀圆角定量计算方法,并以阀控对称缸为例,揭示了四边滑阀各阀口冲蚀后的轮廓及阀特性的演化规律。研究结果表明,阀口的冲蚀圆角由颗粒物尺寸、颗粒物数量、撞击速度、阀口大小等因素直接决定;阀口流量越大、颗粒物数量越多、压差越大,颗粒物的撞击速度就越大;颗粒物尺寸相对阀口开度越大,颗粒物撞击阀口的概率就越大;在阀控缸动力机构中,液压缸的结构尺寸、运动速度、负载决定了各个阀口流量、压降和阀口开度。在负载恒定、液压缸恒速情况下,阀控对称缸4个阀口的流量相同但压降不同,冲蚀后的阀口圆角不一致。冲蚀导致滑阀压力增益降低,泄漏量增大,且产生零偏,零偏位移可通过惠斯通桥路平衡原理求出。

关键词：四边滑阀冲蚀性能演化零偏惠斯通桥路

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CFRP复合材料板材的耐水酸碱性能研究

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期56卷 93-102页

作者：韩庆韩玮刘海波刘延峰杨超王少强咸贵军中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心山东东营257000 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

腐蚀环境下碳纤维增强环氧树脂(CFRP)复合材料的性能退化是影响材料与结构安全服役的关键.为获得CFRP板材在腐蚀溶液中的耐久性能,将CFRP板材浸泡在水、酸与碱溶液中长达150 d.通过水吸收、热力学测试与微观结构分析获得CFRP板材的长期... 详细信息

腐蚀环境下碳纤维增强环氧树脂(CFRP)复合材料的性能退化是影响材料与结构安全服役的关键.为获得CFRP板材在腐蚀溶液中的耐久性能,将CFRP板材浸泡在水、酸与碱溶液中长达150 d.通过水吸收、热力学测试与微观结构分析获得CFRP板材的长期性能演化.结果表明:树脂板与CFRP板材在水、酸与碱溶液中的水吸收行为类似.在酸溶液中,树脂板与CFRP板材均获得较高的水吸收量,这是因为酸溶液促进了树脂的松弛作用,为水分子的进一步侵入提供了更多的扩散空间.此外,树脂的水解作用降低了树脂板与CFRP板材水吸收量.长期的加速老化导致CFRP板材拉伸强度退化高达29.7%,玻璃化转变温度退化高达12.4%.CFRP板材拉伸强度的退化主要由树脂的塑化与水解、纤维与树脂界面的脱粘所导致.碱溶液加速纤维与树脂界面脱粘、树脂水解,这导致碱溶液浸泡下的CFRP板材拉伸强度退化远大于水与酸溶液,其纤维与树脂界面完整性最差,纤维表面没有树脂残留.CFRP板材玻璃化转变温度的退化主要受控于树脂的塑化.酸溶液下玻璃化转变温度的退化程度远大于水与碱溶液,这是因为酸溶液下CFRP板材拥有更高的吸水率,导致树脂发生更严重的塑化作用.

关键词： CFRP复合材料腐蚀溶液性能演化树脂塑化与水解界面脱粘

基于数据驱动的电机滚动轴承性能演化规律研究

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基于数据驱动的电机滚动轴承性能演化规律研究

作者：宋江涛长安大学

学位级别：硕士

电机滚动轴承作为旋转电机设备中最为关键的承载部件,其健康状态是评价电机设备运行稳定性和可靠性的重要指标,对电机滚动轴承开展健康状态识别与剩余使用寿命预测的研究具有重大意义。在《中国制造2025》中提倡设备可靠性技术创新发展... 详细信息

电机滚动轴承作为旋转电机设备中最为关键的承载部件,其健康状态是评价电机设备运行稳定性和可靠性的重要指标,对电机滚动轴承开展健康状态识别与剩余使用寿命预测的研究具有重大意义。在《中国制造2025》中提倡设备可靠性技术创新发展以及智能化工业的背景下,利用大数据以及深度学习等技术,开展对电机设备关键零部件的退化机理研究受到广泛关注。本文通过对电机滚动轴承进行智能监测及预测的方式,实现电机设备的提前故障预警及零部件替换,主要的研究内容如下:(1)设计一种基于融合多尺度U-Net网络和对抗神经网络(GAN)的多尺度特征提取的改进模型,用以提取滚动轴承振动信号的有效特征,消除轴承初始信号内部多余噪声。滚动轴承采集的初始信号具有非平稳、非线性以及强信噪比等特点,通过利用U-Net网络的非线性特征提取能力,建立多尺度网络,提取振动信号的退化信息,而后利用GAN神经网络将多尺度模型提取的信息作为生成信息,鉴别器对多尺度模型提取特征信息和原始信息不断进行鉴别。最终将鉴别后的特征信息通过嵌套散点图(NSP)方式转换为二维图像作为深度学习模型的输入。(2)在提取初始信号有效信息并转换为NSP图像的基础上,设计了一种基于不平衡数据集的轴承健康状态划分算法。针对轴承的健康状态划分方面,传统的方法一般涉及到专家监督学习,容易受到主观因素影响和专家知识的限制,因此有必要建立一种有监督的自学习方法来对轴承健康状态进行划分。通过构建不平衡的训练数据集,来契合实际轴承老化过程中正常阶段时间一般要高于故障和退化阶段,而后提出一种测试集输入到训练好的模型进行健康状态划分以及识别出第一故障时间(FPT)。(3)在上述基础上,加入多尺度空洞卷积网络和双向GRU网络对轴承退化阶段进行剩余寿命预测。通过之前的健康状态划分后识别出退化阶段,而后将其作为寿命预测模型的输入,同时引入时间窗的概念,用以扩展当前输入的时间序列数据的长度,利用多尺度卷积可以提升大范围特征表达能力,双向GRU网络实现对时间序列数据进行预测,绘制出轴承的退化曲线以及RMSE等箱装图结果。

关键词：滚动轴承性能演化改进型GAN模型健康状态划分寿命预测

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带罩反射面天线力学建模及性能演化

带罩反射面天线力学建模及性能演化

作者：秦强强西安电子科技大学

学位级别：硕士

反射面天线以结构简单、高可靠性、高增益、低副瓣等特点,广泛应用于载人航天、深空探测、射电天文等领域。由于应用范围较广,经常会面临高低温、冰雪、台风和振动冲击等复杂服役环境,在外界载荷下天线主反射面、副反射面和馈源位置均... 详细信息

反射面天线以结构简单、高可靠性、高增益、低副瓣等特点,广泛应用于载人航天、深空探测、射电天文等领域。由于应用范围较广,经常会面临高低温、冰雪、台风和振动冲击等复杂服役环境,在外界载荷下天线主反射面、副反射面和馈源位置均会发生变形,进而导致其电性能不断恶化,直至无法满足服役条件。这就需要在天线设计阶段就实现对其性能的准确评估,尤其是针对建模较为困难的复合材料天线,由于采用了新的材料和加工工艺,实现服役期间可靠性的精确评估就显得尤为重要。目前,实验室还无法在模拟外界载荷的情况下同时测量天线的电磁性能,反射面天线性能评估的方法大多数都基于有限元仿真,对于材料参数存在较大误差的复合材料来说,该方法无法实现对其性能的准确评估。为了解决这些问题,本文主要研究内容如下:(1)建立了某带罩反射面天线的有限元模型,并对其进行了静力学和动力学仿真分析。根据该天线的结构特征和材料属性,为蒙皮选择了合适的单元类型,针对蜂窝结构建模引入了三明治夹芯等效方法,不仅降低了建模难度,而且减少了有限元网格的数目。基于建立的有限元模型进行了静力学和动力学仿真分析,通过静力学仿真结果发现了该天线结构在服役过程中的最大变形位置和最大应力位置;通过动力学模态仿真分析和实验测试发现,两者前五阶固有频率存在较大的误差,为下文引出模型修正作铺垫。(2)提出了一种基于代理模型的复合结构两阶段模型修正方法。该方法结合了传统的基于动力学模型修正方法和基于静力学模型修正方法,实现了大型复合结构的模型修正。在第一阶段基于动力学参数分别对子装配体和整体结构进行模型修正,并使用静力学参数对修正结果进行验证;在第二阶段基于动力学和静力学特性联合进行修正。本文以某带罩反射面天线为对象进行模型修正,以验证该方法的有效性。结果表明,提出的方法将前五阶固有频率的误差和从55%先降低至23%,最后降低至13.6%,远小于传统直接修正方法的26%。在第一阶段修正完成后,静力学误差从44.6%降低到5.9%,证明了本文提出的修正方法的有效性,而且该方法将参数误差合理分配至子装配体中,减少了每次优化参数的数目,优化算法更容易找到最优解。(3)提出了一种融合仿真和实测数据的天线性能演化分析方法。该方法将基于物理模型的测试结果与有限元仿真相结合,解决了天线服役工况下结构和电磁寿命无法评估的问题。首先研制了一套模拟静态风载的实验装置,以测量天线罩、主反射面和副反射面在不同风速下的精确变形信息。通过实验测试得到物理模型的变形和强度信息,强度信息可以转化为材料的许用应力,为结构有限元仿真提供极限阈值;变形信息用于修正有限元模型,以得到准确的位移场信息,计算载荷作用下天线的电磁性能。通过本文提出的方法发现,该天线最大应力位置在模拟随机振动环境下满足15年服役要求,且其强度性能演化曲线并无明显的衰减现象;在65m/s极限风载下天线的最大增益损耗为0.098d B,副瓣电平降低0.265d B,满足服役期间电磁性能指标要求。

关键词：反射面天线复合材料模型修正性能演化

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水泥水化过程的细观力学模型与性能演化

复合材料学报 2006年第1期23卷 117-123页

作者：李春江杨庆生北京工业大学工程力学部北京100022

基于水泥水化过程的实验测量数据,建立了一个研究水泥水化过程的细观结构和有效性能演化的细观力学模型。该模型由未水化的水泥颗粒、水泥凝胶和孔洞三相介质组成,并假设细观结构呈周期性均匀分布。随着水化过程的进行,模型中的组份是... 详细信息

基于水泥水化过程的实验测量数据,建立了一个研究水泥水化过程的细观结构和有效性能演化的细观力学模型。该模型由未水化的水泥颗粒、水泥凝胶和孔洞三相介质组成,并假设细观结构呈周期性均匀分布。随着水化过程的进行,模型中的组份是连续变化的,并与实验测量的组份含量完全一致。利用本文中模型和均匀化方法(直接平均法和二尺度展开法)计算了水泥浆体在各瞬时的杨氏模量和泊松比。研究表明,在水泥的水化过程中,水泥浆体的弹性性能随水化度而变化,其变化规律和精度与现有的实验数据符合很好。该方法可容易地推广到三维情况和其他水化介质。

关键词：水泥水化细观结构性能演化均匀化方法

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多次孔隙水压作用下沥青混合料性能演化试验

吉林大学学报（工学版） 2021年第4期51卷 1277-1286页

作者：任敏达丛林孙思林冯汉卿同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

为研究沥青混合料在水-力共同作用下的性能演化过程,在实验室内制备了3种不同沥青含量(3.5%、4.5%、5.5%)的SBS改性沥青混合料试件,利用沥青混合料水敏感性试验(MIST)进行不同次数(500次~7000次)孔隙水压作用的湿度处理,通过湿度处理后... 详细信息

为研究沥青混合料在水-力共同作用下的性能演化过程,在实验室内制备了3种不同沥青含量(3.5%、4.5%、5.5%)的SBS改性沥青混合料试件,利用沥青混合料水敏感性试验(MIST)进行不同次数(500次~7000次)孔隙水压作用的湿度处理,通过湿度处理后试件的物理指标(体积、毛体积密度)来表征沥青混合料的内部结构变化。利用间接拉伸试验(IDT)测得的不同孔隙水压作用次数下的ITS以及TSR来表征沥青混合料力学性能的演化过程。结果发现:随着孔隙水压作用次数的增加,试件内部结构发生了变化,导致试件体积先增大、后减小,毛体积密度有微小的下降。ITS以及TSR结果表明,试件力学性能先降低、后上升。在对不同MIST作用次数湿度处理后试件的含水率进行测量后发现:500次孔隙水压循环是试件由不饱和状态向饱和状态转变的临界作用次数。小于500次作用时,试件未饱和,MIST循环产生孔隙水压较大,因此力学性能不断降低;大于500次作用时,试件已饱和,温度作用取代孔隙水压作用成为主要影响,导致力学性能上升。因此,对于孔隙率为4%左右的小型密级配沥青混合料试件,推荐采用500次MIST循环作为湿度处理来进行沥青混合料的抗水损害能力的评价。

关键词：多次孔隙水压作用沥青混合料水敏感性试验间接拉伸试验性能演化

基于性能演化的复杂产品概念设计求解过程研究

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机械工程学报 2018年第9期54卷 214-223页

作者：郑浩冯毅雄高一聪谭建荣浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室

性能约束满足是复杂产品设计的关键因素。传统概念设计求解的研究着重于功构映射及其推理实现,忽略了性能在求解过程中的演化规律,导致性能在设计过程中存在上下文孤立以及无法溯源等问题。为了解决这一问题,提出了基于性能演化的概念... 详细信息

性能约束满足是复杂产品设计的关键因素。传统概念设计求解的研究着重于功构映射及其推理实现,忽略了性能在求解过程中的演化规律,导致性能在设计过程中存在上下文孤立以及无法溯源等问题。为了解决这一问题,提出了基于性能演化的概念设计求解过程模型与实现方法。通过分析概念设计过程中的性能特性,构建集成期望性能、行为性能和结构性能的规范化性能演化模型。以此为基础对模型进行解析计算,主要包括面向期望性能辨识的重要度分析、面向行为性能均衡的单元规划求解以及面向结构性能适配的方案生成,同时建立了性能演化驱动的产品概念设计过程,以支持性能认知、性能优化以及性能计算的设计求解实现。最后以某型号液压机概念设计过程为例验证本方法的可行性与有效性。

关键词：概念设计性能演化解析计算

滨海软土沉管隧道结构性能演化规律及成因分析

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工业建筑 2021年第7期51卷 1-5,24页

作者：谢雄耀张乃元周彪王晓佳同济大学土木工程学院上海200092 上海市市政公路工程检测有限公司上海200031

鉴于我国沉管隧道运营期服役安全鉴定和进一步维修养护决策亟需相应技术支撑和参考依据,为研究沉管隧道结构长期性能演化的规律及其成因,对上海外环隧道长期沉降、接头水压及裂缝、渗水、露筋、覆土厚度等多项数据进行对比分析,揭示了... 详细信息

鉴于我国沉管隧道运营期服役安全鉴定和进一步维修养护决策亟需相应技术支撑和参考依据,为研究沉管隧道结构长期性能演化的规律及其成因,对上海外环隧道长期沉降、接头水压及裂缝、渗水、露筋、覆土厚度等多项数据进行对比分析,揭示了沉管隧道病害的主要分布特征、结构性能的发展规律及各类常见病害的成因。结果表明:外环隧道存在显著的不均匀沉降,部分区段至今未达稳定;止水损伤的接头内存在水压,水压随温度季节性变化的现象反映了接头的伸缩;上海外环隧道结构性能存在"地基垫层、覆土荷载—不均匀沉降—结构受力变形—荷载裂缝开展—渗水、露筋锈蚀"的劣化链。

关键词：沉管隧道性能演化结构病害不均匀沉降

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水泥水化的微结构与性能演化研究进展

力学与实践 2006年第4期28卷 9-13页

作者：李春江杨庆生北京工业大学机电学院北京100022

水泥是一类重要的工程结构材料,其力学性能依赖于水泥的水化过程．综述了水泥水化的微结构和性能演化的研究进展;评述了研究水泥水化过程的实验方法和理论方法;详细介绍和评述了水泥水化的微结构仿真模型、力学分析模型以及建立微结构... 详细信息

水泥是一类重要的工程结构材料,其力学性能依赖于水泥的水化过程．综述了水泥水化的微结构和性能演化的研究进展;评述了研究水泥水化过程的实验方法和理论方法;详细介绍和评述了水泥水化的微结构仿真模型、力学分析模型以及建立微结构．性能关系的基本方法．分析和展望了未来水泥水化的主要问题和研究方向．

关键词：水泥水化微结构性能演化