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基于多性能退化参数的电主轴可靠性研究

机床与液压 2024年第17期52卷 124-129页

作者：訾佼佼张涛刘宏昭西安交通工程学院机械与电气工程学院陕西西安710300 长安大学工程机械学院陕西西安710300 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

以数控机床磨削电主轴为研究对象,运用多性能退化参数可靠性理论对磨削电主轴进行研究。通过分析磨削电主轴的失效机制,选取性能退化参数,并在此基础上建立性能退化模型,提出一种基于多性能退化参数的电主轴可靠性评估方法。通过搭建试... 详细信息

以数控机床磨削电主轴为研究对象,运用多性能退化参数可靠性理论对磨削电主轴进行研究。通过分析磨削电主轴的失效机制,选取性能退化参数,并在此基础上建立性能退化模型,提出一种基于多性能退化参数的电主轴可靠性评估方法。通过搭建试验台,采集性能退化参数试验样本数据,预测电主轴的可靠性变化规律,并将基于多性能退化参数的电主轴可靠性方法与基于单一性能退化参数中的贝叶斯法进行对比。结果表明:基于单一性能退化参数的方法往往高估电主轴的寿命,多性能退化参数的电主轴可靠性评估方法更加贴合实际。提出的方法可为数控机床电主轴可靠性评估提供参考。

关键词：数控机床电主轴多性能退化参数可靠性

基于周期性加热模式的激光消融组织效果快速预测及优化设计方法

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中国激光 2024年第15期51卷 152-161页

作者：肖玉张泽龙简梦华董威上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

激光消融技术以其高精度、强可控性和微创性等优势,在癌症治疗领域中展现出广阔的应用前景。为确保在肿瘤组织被完全消融的同时,激光消融技术对正常组织的热损伤最小,提出了一种基于周期性加热模式的辐照参数优化设计方法。首先,建立激... 详细信息

激光消融技术以其高精度、强可控性和微创性等优势,在癌症治疗领域中展现出广阔的应用前景。为确保在肿瘤组织被完全消融的同时,激光消融技术对正常组织的热损伤最小,提出了一种基于周期性加热模式的辐照参数优化设计方法。首先,建立激光消融过程中生物传热和热损伤的数值模拟模型,通过实验验证该模型的准确性。随后,利用径向基函数神经网络建立激光消融效果预测模型,以快速、精准地评估正常组织的不可逆热损伤体积、不可逆热损伤总体积,以及肿瘤组织表面的平均温度。最后,采用遗传算法开展激光消融技术的单目标优化设计,在肿瘤组织完全消融和肿瘤组织表面的平均温度不超过70℃的前提下,正常组织的不可逆热损伤体积仅占不可逆热损伤总体积的0.053%,实现了激光消融技术对正常组织的不可逆热损伤的最小化目标。

关键词：激光消融辐照参数热损伤神经网络遗传算法

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复合磨床砂轮架模态分析与试验研究

振动与冲击 2024年第5期43卷 268-272,291页

作者：陈俊生姚振强汤振荣上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

基于赫兹接触理论建立了轴承滚动结合部接触模型,采用弹簧阻尼单元代替轴承滚子结合部,在ABAQUS有限元分析软件建立复合磨床砂轮架转塔有限元模型,对转塔结构进行模态分析。利用LMS结构试验系统对转塔结构进行模态测试与分析。试验表明... 详细信息

基于赫兹接触理论建立了轴承滚动结合部接触模型,采用弹簧阻尼单元代替轴承滚子结合部,在ABAQUS有限元分析软件建立复合磨床砂轮架转塔有限元模型,对转塔结构进行模态分析。利用LMS结构试验系统对转塔结构进行模态测试与分析。试验表明,采用弹簧阻尼单元模拟轴承滚动结合部的有限元模态分析与动态试验结果吻合,验证了该方法的可行性。弹簧阻尼单元替代轴承可以减小建模难度,并为砂轮工作转频和转塔结构优化提供参考依据。

关键词：复合磨床有限元砂轮架转塔模态分析

基于双臂共轴桁架机器人的钣金件分拣顺序规划

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1770-1778页

作者：王育文明伟伟张执南上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对双臂共轴桁架机器人在执行钣金件分拣任务需要避免机械臂自碰撞而原地等待导致的任务运行时间长、效率低等问题,提出一种考虑自避障等待时间的分拣顺序规划方案。该方案将两个机械臂分为主臂和从臂,主臂的顺序规划采用LKH(Lin-Kerni... 详细信息

针对双臂共轴桁架机器人在执行钣金件分拣任务需要避免机械臂自碰撞而原地等待导致的任务运行时间长、效率低等问题,提出一种考虑自避障等待时间的分拣顺序规划方案。该方案将两个机械臂分为主臂和从臂,主臂的顺序规划采用LKH(Lin-Kernighan-Helsgaun)算法,从臂的顺序规划将LKH算法与遗传算法结合,在规划时考虑两个机械臂的碰撞,以减少机械臂的等待时间,提高运行效率。在仿真验证中,该方案与双臂均以最短路径为目标,采用LKH算法进行顺序规划方案对比。仿真结果表明,所提方法较不考虑自碰撞的方法均可缩减4%以上时间,该方法可拓展应用于多臂共轴桁架机器人协同场景。

关键词：钣金件分拣顺序规划 Lin-Kernighan-Helsgaun算法遗传算法

基于水电解制氢的梯度多孔传输层中气液流动可视化实验研究

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化工学报 2024年第2期75卷 520-530页

作者：刘志鹏赵长颖吴睿张智昊上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

在电解水制氢的过程中,多孔电极内的孔隙会发生气泡阻塞现象,这会妨碍气体扩散以及电解液在多孔电极内的流动,从而导致电极传质电阻的增加,进而影响电解水制氢的速率和能耗。采用3D金属打印技术制备了LSL-PTL、MMM-PTL和SLS-PTL三种规... 详细信息

在电解水制氢的过程中,多孔电极内的孔隙会发生气泡阻塞现象,这会妨碍气体扩散以及电解液在多孔电极内的流动,从而导致电极传质电阻的增加,进而影响电解水制氢的速率和能耗。采用3D金属打印技术制备了LSL-PTL、MMM-PTL和SLS-PTL三种规则的镍铁合金电极扩散层,进行了可视化的水电解实验,定量地记录了不同电流密度下梯度多孔传输层中气液两相流动的变化,包括气泡形态、孔隙含气率和气泡脱离速率等参数,研究扩散层梯度对气液传质过程的影响,并分析了不同电极梯度结构对电解过程中阻抗和过电位的影响。实验结果显示,与SLS-PTL和MMM-PTL相比,LSL-PTL的梯度结构从催化层即逐渐增大孔隙尺寸,始终保持较低的容积含气率,可以加速气泡在扩散层中的迁移,使气液交换更加频繁,有效减小气液传质阻力,并获得更低的传质阻抗和电解过电位,三种梯度电极在相同电流密度下的电解电势关系为ELSL

关键词：水电解多孔传输层梯度结构制氢气液两相流

燃气轮机中心分级燃烧器天然气掺氢燃烧的受迫振荡特性

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 304-311页

作者：史挺金明葛冰臧述升上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

天然气掺氢燃烧是燃气轮机机组降低碳排放重要措施之一,但掺氢燃料的组分变化会导致燃烧室火焰结构及燃烧稳定性发生变化.为分析中心分级燃烧器掺氢燃烧条件下的燃烧不稳定性问题,通过试验研究了燃烧器入口速度扰动下,不同掺氢比对中心... 详细信息

天然气掺氢燃烧是燃气轮机机组降低碳排放重要措施之一,但掺氢燃料的组分变化会导致燃烧室火焰结构及燃烧稳定性发生变化.为分析中心分级燃烧器掺氢燃烧条件下的燃烧不稳定性问题,通过试验研究了燃烧器入口速度扰动下,不同掺氢比对中心分级掺氢燃烧的瞬态火焰结构、压力以及热释放响应的影响,并利用本征正交分解(POD)法提取了火焰脉动的特征模态,发现其主要包含火焰干涉区强脉动和轴向扰动两种模态.试验结果表明,随着掺氢体积比从0%增大到30%,火焰前沿向上游移动,两级火焰间距缩短,火焰干涉对应的脉动模态的能量占比增大,加强了压力与热释放的耦合,导致燃烧室内的压力响应增大9%,热释放响应增大37%.

关键词：中心分级燃烧器天然气掺氢受迫振荡本征正交分解

倾斜椭球凹陷阵列湍流强化传热实验与数值分析

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推进技术 2024年第4期45卷 144-152页

作者：许超张鹏饶宇上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为了提高涡轮叶片内部通道对流传热性能,本文基于瞬态液晶热像技术分别针对矩形通道表面排布的球形凹陷和斜椭球凹陷阵列的传热和压力损失特性进行了实验研究。在雷诺数为1×10^(4)~6×10^(4)内,与基准球形凹陷相比,平行排布和V形排布... 详细信息

为了提高涡轮叶片内部通道对流传热性能,本文基于瞬态液晶热像技术分别针对矩形通道表面排布的球形凹陷和斜椭球凹陷阵列的传热和压力损失特性进行了实验研究。在雷诺数为1×10^(4)~6×10^(4)内,与基准球形凹陷相比,平行排布和V形排布的斜椭球凹陷总体传热分别增强了23.8%~33.8%和104%~121%,V形排布的斜椭球凹陷综合传热性能显著提高了25%~68.3%。通过数值模拟发现,平行排布的斜椭球凹陷虽然可以诱发更强烈的二次流,但是平行的排布方式使下游凹陷受到来自上游凹陷升温后的流体冲刷,因此限制了传热的进一步增强。V形排布的斜椭球凹陷通过诱发大尺度的纵向涡对将来自主流的冷流体输运至壁面,冷流体直接冲击壁面并与近壁流体剪切,极大地增强了对流传热。

关键词：涡轮叶片冷却斜椭球凹陷传热瞬态液晶热像实验流动结构

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两相并联换热通道间流量分配特性实验研究

西安交通大学学报 2024年第1期58卷 99-107页

作者：辛鹏飞王文上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为提高两相流动换热通道的换热能力及系统性能,探究其并联换热通道中流量分配不均的特征,开展了以水为工质的两并联通道换热实验,对流量分配不均所带来的参数变化进行研究。实验参数变化主要包括进口温度、热流密度、进口流量,以及外部... 详细信息

为提高两相流动换热通道的换热能力及系统性能,探究其并联换热通道中流量分配不均的特征,开展了以水为工质的两并联通道换热实验,对流量分配不均所带来的参数变化进行研究。实验参数变化主要包括进口温度、热流密度、进口流量,以及外部扰动、集管结构带来的流量分配差异。将实验结果与模型计算结果进行了对比,结果表明:并联换热通道间流量分配不均时,优先沸腾通道中流量较少,未沸腾通道出口温度明显降低;增加进口温度、增加热流密度、降低进口流量会导致流量分配不均的出现,其产生和消失对应的进口温度、热流密度、进口流量分别变化了24.8℃、175.6 W/m、19.8%,并存在滞后现象;扰动会加速流量分配不均的出现,对应进口温度相差3.2℃;集管结构会影响优先沸腾通道的位置,单相状态下流量较少的通道倾向于优先沸腾。研究结果可为提高并联换热通道流量分配的均匀性提供参考。

关键词：并联换热通道流量分配两相流流动换热

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一种新型液压导管应变测量装置设计与研究

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 180-188页

作者：李泽函廖昕昕黄浩何清波上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对飞行器液压导管应变测量环境复杂,传统有线测量设备传感器布置困难、引线多等问题,提出了一种新型液压导管应变测量方法。该方法基于频响函数法建立测量装置与导管的动力学模型,研究了两者之间的应变映射关系,设计了可拆卸式测量装... 详细信息

针对飞行器液压导管应变测量环境复杂,传统有线测量设备传感器布置困难、引线多等问题,提出了一种新型液压导管应变测量方法。该方法基于频响函数法建立测量装置与导管的动力学模型,研究了两者之间的应变映射关系,设计了可拆卸式测量装置,实现传感器非接触测量导管应变;结合理论计算和有限元仿真,研究了测量装置对导管模态及应变的影响,优化了装置设计及相关尺寸参数;通过试验验证有限元仿真结果,检验了装置非接触测量液压导管应变方法的有效性。结果表明,测量装置对导管应变影响微弱,300 Hz以下应变重构相对平均偏差为6.2%,证明测量装置能够有效测得导管应变,该方法和装置有望解决复杂测量环境下飞行器液压导管应变的快速准确测量问题。

关键词：液压导管应变测量频响函数可拆卸式