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橡胶电缆的连续硫化时间数学模型

电线电缆 2024年第1期67卷 69-72页

作者：窦合超上海斯麟特种设备工程有限公司上海200041

橡胶电缆在生产过程中需要经历高温、高压的环境,易出现导体氧化、变色、欠硫等问题,根本原因是硫化工艺参数设置不合理。目前,进口连续硫化设备已经增加了硫化工艺自动计算的功能。为了规范硫化工艺,升级国产设备,提高产品质量和生产效... 详细信息

橡胶电缆在生产过程中需要经历高温、高压的环境,易出现导体氧化、变色、欠硫等问题,根本原因是硫化工艺参数设置不合理。目前,进口连续硫化设备已经增加了硫化工艺自动计算的功能。为了规范硫化工艺,升级国产设备,提高产品质量和生产效率,根据橡胶硫化原理,文中建立了适用于橡胶电缆硫化时间的数学模型,并经过产品生产工艺验证,证明了其准确性和可靠性,为橡胶电缆生产工艺的技术创新和设备升级提供了科学依据。

关键词：橡胶电缆硫化工艺数学模型工艺

物理模拟与数据驱动混合的Z型立柱片剪切刚度认知预测方法

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机械工程学报 2024年第2期60卷 50-61页

作者：吕志军褚铭周亚勤肖雷李宏亮东华大学机械工程学院上海201620 上海精星仓储设备工程有限公司上海201611

高层工业货架的货载量通常远大于结构自重,立柱片剪切刚度对货架整体的侧向稳定性至关重要。由于结构尺寸及连接方式的多样性,目前建立较为通用的立柱片剪切刚度计算模型还比较困难。以常见的Z型立柱片为例,提出了物理模拟与数据驱动混... 详细信息

高层工业货架的货载量通常远大于结构自重,立柱片剪切刚度对货架整体的侧向稳定性至关重要。由于结构尺寸及连接方式的多样性,目前建立较为通用的立柱片剪切刚度计算模型还比较困难。以常见的Z型立柱片为例,提出了物理模拟与数据驱动混合的剪切刚度认知预测方法,以期提高工业货架抗侧倾设计的科学决策能力。首先,建立了基于力学性能试验的立柱片剪切刚度有限元仿真模型,并获取了不同立柱片结构的剪切刚度分析数据集;其次,采用XGBOOST算法建立了立柱片剪切刚度智能化预测模型;相比于卷积神经网络和长短期记忆网络,其预测效率较高且更接近于有限元数值计算,便于立柱片剪切性能的快速评估。以此为基础,选取SHAP(Shapley additive explanation,SHAP)值可视化分析方法对立柱片预测模型计算结果进行理解与认知。重要性分数显示,改善立柱片剪切性能的关键在于斜横撑结构的设计;而立柱片跨距对剪切性能影响相对有限,可以根据需要灵活配置。另外SHAP摘要图和依赖图显示,分离型斜横撑配置模式下增大结构件规格尺寸可以明显提高立柱片的剪切刚度值。

关键词：数据驱动剪切刚度 XGBOOST 认知预测立柱片

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面向周期性工业时序数据的流式清洗系统

同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 462-471页

作者：王耀赵炯周奇才熊肖磊陈传林张恒同济大学机械与能源工程学院上海201804 同济大学浙江学院浙江嘉兴314051 上海地铁盾构设备工程有限公司上海200233

为了高效清洗具有时序性、周期性等特点的工业数据,首先利用分布式组件设计了一套流式清洗系统,系统以Mosquitto作为采集数据的汇集中心,以Flume为连接组件,以Kafka为缓冲组件,对接数据清洗组件,使系统具有高吞吐、大缓冲等优势。然后... 详细信息

为了高效清洗具有时序性、周期性等特点的工业数据,首先利用分布式组件设计了一套流式清洗系统,系统以Mosquitto作为采集数据的汇集中心,以Flume为连接组件,以Kafka为缓冲组件,对接数据清洗组件,使系统具有高吞吐、大缓冲等优势。然后基于速度约束模型,设计了一种周期性数据清洗算法,综合工业数据的时序性、周期性、物理意义等特性,在原有速度约束算法基础上增加周期性检测和数据切片机制,以解决速度约束算法处理周期性数据的失真问题,提高可用度。最后文中以盾构掘进数据集为样本,验证了系统和算法的有效性,以及改进算法的适用性。

关键词：数据清洗工业大数据时序数据速度约束周期性

具有时变刚度的骨折内固定植入物结构设计及骨重塑效果评估

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生物医学工程学杂志 2024年第3期41卷 595-603页

作者：孙浩丁晓红徐世鹏段朋云熊敏张横上海理工大学机械工程学院上海200093 上海市特种设备监督检验技术研究院上海200062

理想的骨折内固定植入物刚度应具有随时间变化的性能,使骨折在不同愈合阶段都能产生合理的力学刺激,可降解材料可以满足这一性能。考虑到材料降解过程的时间依赖性,提出一种具有时变刚度的骨折内固定植入物复合结构拓扑优化设计方法。... 详细信息

理想的骨折内固定植入物刚度应具有随时间变化的性能,使骨折在不同愈合阶段都能产生合理的力学刺激,可降解材料可以满足这一性能。考虑到材料降解过程的时间依赖性,提出一种具有时变刚度的骨折内固定植入物复合结构拓扑优化设计方法。采用相对密度和降解残留率描述两种具有不同降解速度和弹性模量的材料分布和降解状态,建立降解模拟-力学分析耦合数学模型;基于变密度法设计双材料复合结构,使之具有时变刚度特性。以胫骨骨折治疗用的接骨板为例,采用所提出方法设计具有时变刚度特性的复合结构接骨板,优化结果显示高刚度的材料1形成柱状的支撑结构,低刚度的材料2分布在降解边界和内部。利用骨重塑模拟模型对优化后的接骨板进行评估,经过11个月重塑,使用可降解时变刚度接骨板、钛合金接骨板和不锈钢接骨板的骨痂平均弹性模量分别为8634、8521、8412 MPa,表明使用可降解时变刚度接骨板可使骨痂取得更好的重塑效果。

关键词：拓扑优化时变刚度复合结构生物降解骨重塑

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基于深度学习的变电站仪表示数自动识别方法

工程设计学报 2024年

作者：王飞陈向俊浙江省特种设备科学研究院浙江省特种设备检验技术研究重点实验室蓝卓数字科技有限公司

随着新型能源系统的不断发展，变电站的自动化水平对于电网稳定运行和设备维护具有至关重要影响。仪表盘示数的准确获取是实现变电站自动化的关键环节之一，对于电气设备的状态监控和故障诊断具有重要意义。然而，由于仪表示数复杂多变... 详细信息

随着新型能源系统的不断发展，变电站的自动化水平对于电网稳定运行和设备维护具有至关重要影响。仪表盘示数的准确获取是实现变电站自动化的关键环节之一，对于电气设备的状态监控和故障诊断具有重要意义。然而，由于仪表示数复杂多变以及环境因素影响，例如光线、角度等问题，实现仪表盘示数的自动识别给研究者和实践者带来了重大挑战。解决这一问题能够降低变电站运维的人力物力投入，提高工作效率与安全，进一步推动电力系统的智能化进程。因此，本文提出了一种基于深度学习的变电站仪表盘示数自动识别方法。首先，对Fast R-CNN的目标检测技术进行了深入的理论研究，并详细描述了其训练过程。此外，我们设计了基于DeepLabV3+的仪表盘语义分割模型以及示数计算方法。进一步的实验研究显示，本文提出的方案在变电站仪表盘示数自动识别问题上具有高效且准确的效果，表明本文提出的基于深度学习的变电站仪表盘示数自动识别方法具有很好的鲁棒性和稳健性。

关键词：仪表设备目标检测示数识别 Fast R-CNN DeepLabV3+

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CMG框架伺服控制与隔振器耦合稳定性分析

振动与冲击 2024年第3期43卷 287-294页

作者：潘望白吕亮亮王董华刘钰方贤亮吴琳娜上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载... 详细信息

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载荷的影响。建立伺服机构三环控制模型和一个单自由度隔振器模型,揭示了隔振器引起伺服系统速度环耦合失稳的现象。通过分析隔振器频率、阻尼比、惯量等关键设计参数对速度环稳定性的影响,对隔振器进行详细设计,试验结果全流程验证了考虑伺服机构控制稳定性的CMG隔振器设计流程和隔振效果,为同类型产品设计提供了工程经验。

关键词：控制力矩陀螺(CMG) 隔振器伺服控制稳定性分析

基于可解释预测模型的Z型立柱片剪切刚度人工认知

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东华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：褚铭吕志军陈齐霍伟猛李宏亮东华大学机械工程学院上海仓储物流设备工程技术研究中心上海精星仓储设备工程有限公司

由立柱、斜横撑等钢结构件组合而成的立柱片的剪切刚度对高层工业货架侧向抗震性能至关重要。由于结构件的特殊性以及连接方式的多样性，目前使用通用的解析计算模型描述立柱片的剪切行为还比较困难。为此，以Z型立柱片为例提出了一种... 详细信息

由立柱、斜横撑等钢结构件组合而成的立柱片的剪切刚度对高层工业货架侧向抗震性能至关重要。由于结构件的特殊性以及连接方式的多样性，目前使用通用的解析计算模型描述立柱片的剪切行为还比较困难。为此，以Z型立柱片为例提出了一种可解释的立柱片剪切刚度预测模型。通过基于性能试验的有限元仿真获取了不同立柱片结构的剪切刚度数据，并基于XGBoost算法建立了立柱片剪切刚度可解释预测模型。与神经网络等其他机器学习算法相比，该预测模型分析与有限元数值计算结果接近且便于理解。以此为基础，采用SHAP方法以可视化的方式对Z型立柱片剪切行为进行了人工认知。结果显示，提高剪切性能的关键在于立柱和斜横撑截面的设计以及斜横撑结构配置模式；而不同结构配置模式下，可以采用针对性的设计方法对立柱片剪切性能进行改进。

关键词：立柱片剪切刚度数据驱动 XGBoost SHAP 人工认知

C_(2)H_(2)流量对反应溅射石墨制备非晶碳膜层结构及性能影响研究

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表面技术 2024年第3期53卷 113-122页

作者：刘京周鞠鹏飞周宏邢明秀吴国华张鼎元上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分... 详细信息

目的研究反应溅射石墨制备非晶碳过程中乙炔流量变化对非晶碳微观结构、力学性能及摩擦学性能的影响规律。方法通过在乙炔气氛中反应溅射石墨靶,调控乙炔流量,制备不同结构的非晶碳膜层,采用X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析膜层的微观结构,采用纳米压痕仪表征膜层的力学性能,采用球盘式摩擦磨损试验机、白光干涉仪和光学显微镜表征膜层摩擦学性能。结果通过反应溅射法制备了致密均匀的非晶碳,分析发现,所有薄膜表层均含有一定量O元素(原子数分数为6.36%~13.86%)。经Ar^(+)刻蚀后,大部分膜层的O含量可降至1%以下;随着乙炔流量的增加,膜层的硬度(H)、弹性模量(E)和H^(3)/E^(2)均呈先增后减的趋势,在乙炔流量为10 cm^(3)/min时膜层的硬度和弹性模量达到最大值,分别为27.93、233.55 GPa;摩擦学性能测试结果显示,膜层的平均摩擦因数在0.09~0.11之间,在启动阶段摩擦因数随着氢元素(H)含量的增加呈下降趋势,5 cm^(3)/min试样的膜层的耐磨性最高、磨损量最小,其磨损量为0.72×10^(−16)m^(3)/(N·m)。结论通过调节反应溅射石墨过程中乙炔的流量,可调控非晶碳中sp^(3)/sp^(2)、H含量,进而达到调控非晶碳力学性能、摩擦学性能的目的。

关键词：乙炔反应溅射非晶碳微观结构力学性能摩擦学性能

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压力管道工程中有关焊接诸多认知误区和盲区浅析(三)——焊后热处理和硬度检测

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化工设备与管道 2024年第4期61卷 100-109页

作者：应道宴汤晓英尤子涵余鑫萍全国化工设备设计技术中心站上海200040 上海市特种设备监督检验技术研究院上海200333 中石化上海工程有限公司上海200120

铁素体钢的电熔焊过程中,热影响区的冷却速率是导致焊接近缝区组织变化和残余应力的关键因素。焊后热处理具有降低残余应力,形成回火马氏体组织,降低硬度的积极作用,但对现场管道系统的施工而言,增加了管道施工成本。承压设备和管道标... 详细信息

铁素体钢的电熔焊过程中,热影响区的冷却速率是导致焊接近缝区组织变化和残余应力的关键因素。焊后热处理具有降低残余应力,形成回火马氏体组织,降低硬度的积极作用,但对现场管道系统的施工而言,增加了管道施工成本。承压设备和管道标准规范中有关PWHT的保温温度和豁免厚度存在较大的分歧,GB/T20801.4—2020对PWHT也作了相应规定。

关键词：铁素体钢残余应力硬度淬硬组织 PWHT 豁免条件保温温度局部PWHT 硬度检测