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足式机器人触地检测方法的研究综述

浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 334-348页

作者：姜晓勇应凯健吴起威魏璇浙江科技学院机械与能源工程学院浙江杭州310000 浙江大学机械工程学院浙江杭州310058

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响.总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法.归纳地面湿滑、地面松... 详细信息

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响.总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法.归纳地面湿滑、地面松软以及非足端触地这3种特殊场景中的触地检测方法.分析触地检测技术的应用场景,具体包括运动控制的需要、导航中的应用、地形与地质的感知这三大应用场景.指出硬件改进和集成、多模态触地检测、多传感器融合化触地检测以及智能化触地检测这四大触地检测方法相关的发展趋势,总结各触地检测算法之间的具体关联,为触地检测后续技术的发展及触地检测的具体应用提供指导.

关键词：足式机器人触地检测力传感器状态估计足端力估计

四元Co-Ni-Cr-Al合金高温氧化模式及其转变机理

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金属学报 2024年第7期60卷 947-956页

作者：吕云蕾任延杰冯抗抗周梦妮王文陈荐牛焱长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410076 浙江科技大学机械与能源工程学院杭州310023 中国科学院金属研究所沈阳110016

为深入探究Cr、Al元素对Co-Ni合金高温氧化行为的影响,本工作研究了四元Co-20Ni-8Cr-xAl (x=3、5,质量分数,%)合金在纯氧中800、900、1000和1100℃下的氧化行为。氧化后,2种合金表面均生成了复杂的氧化膜。2种合金在800、900和1000℃下... 详细信息

为深入探究Cr、Al元素对Co-Ni合金高温氧化行为的影响,本工作研究了四元Co-20Ni-8Cr-xAl (x=3、5,质量分数,%)合金在纯氧中800、900、1000和1100℃下的氧化行为。氧化后,2种合金表面均生成了复杂的氧化膜。2种合金在800、900和1000℃下均有不连续Al_(2)O_(3)膜生成,1100℃下仅在Co-20Ni-8Cr-5Al表面生成Al2O3。温度从800℃升到900℃,合金的氧化速率均提高,而温度从1000℃升高到1100℃后,2种合金的氧化速率均下降。合金中Al含量由3%增加到5%,Co-Ni-Cr-Al合金的氧化速率随之下降,但5%的Al含量仍不足以令合金表面生成保护性的Al2O3膜。与Al含量相同的Co-Ni-Al三元合金相比,Cr和Al的同时存在有利于降低四元Co-Ni-Cr-Al合金的氧化速率。

关键词： Co-Ni-Cr-Al合金高温氧化氧化动力学保护性氧化膜

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基于逆向工程的小型钻床立柱结构优化

制造技术与机床 2024年第3期 94-101页

作者：汪栋成王宇刘淑莲陈岁繁浙江科技大学机械与能源工程学院浙江杭州310023

立柱的结构性能是机床工作稳定的关键。为了满足在减轻立柱质量的同时提高其动静态特性,文章从机床结构模型获取出发,通过三维扫描采集机床零部件点云数据,然后利用逆向建模技术将其转换为实体模型,再使用有限元仿真求解立柱的关键性指... 详细信息

立柱的结构性能是机床工作稳定的关键。为了满足在减轻立柱质量的同时提高其动静态特性,文章从机床结构模型获取出发,通过三维扫描采集机床零部件点云数据,然后利用逆向建模技术将其转换为实体模型,再使用有限元仿真求解立柱的关键性指标并完成优化。在模型获取方面,使用2D分析比较立柱实体外轮廓与点云数据偏差,测得整体平均偏差为-0.0509 mm,满足试验需求。在结构优化方面,采用多目标拓扑优化快速确定立柱结构整体布局,进一步使用尺寸优化减少总变形增大对机床加工精度的影响,实现在总变形基本不变的情况下,立柱1阶固有频率有效提高16%,质量减轻5.3%。该方法将逆向工程和有限元仿真集成运用,为有限元分析提供了逆向获取的模型参数,增加了结构优化的工程可靠性,为产品改进和再设计提供新思路,加快了新产品开发效率,节约了设计和制造成本。

关键词：三维扫描有限元仿真结构优化

F55双相不锈钢在800~1000℃纯氧气中的高温氧化行为

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中国腐蚀与防护学报 2024年第5期44卷 1332-1338页

作者：吴铭任延杰马灼春张思甜陈荐牛焱长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410076 浙江科技大学机械与能源工程学院杭州310023

研究了F55双相不锈钢在800、900、1000℃下1.013×10^(5) Pa纯氧中的氧化行为。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析了合金中氧化膜结构和相组成。结果表明:在不同实验温度下氧化膜主要由Cr_(2)O_(3)和Cr、Mn氧化... 详细信息

研究了F55双相不锈钢在800、900、1000℃下1.013×10^(5) Pa纯氧中的氧化行为。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析了合金中氧化膜结构和相组成。结果表明:在不同实验温度下氧化膜主要由Cr_(2)O_(3)和Cr、Mn氧化物组成。氧化动力学曲线均遵循抛物线规律,合金的氧化增重随着温度的升高而增大。合金近表层的α相中的Cr易于向外扩散发生氧化,α相转变为γ相。在氧化过程中,合金内部的α相发生共析生成σ+γ相,σ相中的Cr优先扩散至合金表面发生氧化反应。

关键词： F55双相不锈钢高温氧化相变共析反应

激光选区熔化Inconel 625合金的高温热腐蚀行为

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 2030-2042页

作者：赵斌王琪霖任延杰韩林虎蒋东方长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410083 浙江科技大学机械与能源工程学院杭州310023 国网能源研究院有限公司北京102209

采用电化学阻抗谱对比研究了激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)和轧制Inconel 625合金在600℃覆盖50%KCl+50%Na_(2)SO_(4)(质量分数)盐膜时的电化学腐蚀行为。结果表明:SLM Inconel 625合金的腐蚀电化学阻抗谱呈双容抗特征,腐... 详细信息

采用电化学阻抗谱对比研究了激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)和轧制Inconel 625合金在600℃覆盖50%KCl+50%Na_(2)SO_(4)(质量分数)盐膜时的电化学腐蚀行为。结果表明:SLM Inconel 625合金的腐蚀电化学阻抗谱呈双容抗特征,腐蚀过程受荷电离子迁移控制;轧制Inconel 625合金由高频段的容抗弧和低频段的直线组成,表明腐蚀受扩散控制;SLM Inconel 625合金的腐蚀产物层为Cr_(2)O_(3)/Ni_(3)S_(2)多层交替结构,而轧制Inconel 625合金表面腐蚀产物由Cr_(2)O_(3)和NiO的混合物组成,存在明显的内硫化现象;SLM Inconel 625合金较多的位错及亚晶粒促进了铬元素向外扩散并与氧发生反应,改变了合金表面的硫分压,进而影响了合金表面腐蚀产物膜的组成及结构。

关键词：热腐蚀激光选区熔化 Inconel 625 电化学阻抗谱位错密度

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磁热耦合下的比例电磁铁热稳健性再设计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 89-98页

作者：刘宸宇王安麟李晓田刘家铭李晓祥同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温... 详细信息

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温度分布测试,验证了所提出的参数化模型的有效性,并在保证电磁算力精度的前提下,标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数;以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子,以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子,基于田口方法设计正交试验,定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数;以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源,在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下,进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明:线圈长度和匝数是影响电磁铁热稳健性的主要因素,由绕线工艺决定的线圈窗口形态决定了系统的导磁、传热能力。文中提出的比例电磁铁热稳健性再设计方法对于磁热耦合下的机电产品定制化设计具有工程化参考价值。

关键词：比例电磁铁线圈多物理场耦合热稳健性再设计田口方法

侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体生物动力学特性

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声学学报 2024年第2期49卷 183-193页

作者：林泽峰林杰威郑旭刘迟邱毅浙江大学能源工程学院杭州310027 天津大学机械工程学院天津300354

研究了侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体动力学特性。测取了8名被试者在单轴随机侧倾振动下的动力学响应,通过人椅交界面处的角加速度和力矩定义了视在惯量,识别了人体在侧倾方向上位于1 Hz和2.5 Hz方向的两阶共振。随后引入垂向振动,对侧... 详细信息

研究了侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体动力学特性。测取了8名被试者在单轴随机侧倾振动下的动力学响应,通过人椅交界面处的角加速度和力矩定义了视在惯量,识别了人体在侧倾方向上位于1 Hz和2.5 Hz方向的两阶共振。随后引入垂向振动,对侧倾-垂向双轴激励下的人体响应开展频响函数分析与偏相干分析,分析了人体垂向响应与侧倾响应的耦合关系。研究发现,侧倾振动在0~10 Hz测试频率范围内对人体动力学响应特性几乎没有影响,垂向振动在两阶侧倾共振频率附近对包括模态频率、视在惯量幅值等侧倾动力学特性几乎没有影响。最后,面向侧倾与垂向振动激励,建立了人体动力学模型并识别了其中的动力学参数,实现了单一模型对双轴激励下人体响应的预测。

关键词：全身振动视在惯量生物动力学双轴振动

钛合金超声辅助等离子体氧化改性磨削基本加工特性研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 13-25页

作者：武韩强陈卓叶曦珉张诗博李偲偲曾江汪强吴勇波南方科技大学机械与能源工程系深圳518055 温州大学机电工程学院温州325600

鉴于钛合金的难加工特性,提出了超声辅助等离子体氧化改性磨削新方法。首先介绍了新方法的加工原理,并基于加工原理构建了实验装置;其次就不同电解质溶液对等离子体氧化层生长方向,工艺参数对等离子体氧化层厚度的影响规律开展研究;随... 详细信息

鉴于钛合金的难加工特性,提出了超声辅助等离子体氧化改性磨削新方法。首先介绍了新方法的加工原理,并基于加工原理构建了实验装置;其次就不同电解质溶液对等离子体氧化层生长方向,工艺参数对等离子体氧化层厚度的影响规律开展研究;随后表征等离子体氧化层表面主要化学成分、显微硬度,并利用单点磨削实验揭示等离子体氧化层的材料去除行为;最后对比有、无氧化层的磨削加工特性。研究表明:Na_(2)SO_(4)溶液下的氧化层主要向内生长;在工艺参数中,降低进给速度和增加超声振幅可以提升氧化层厚度;氧化层较低的硬度和疏松多裂纹结构提高了钛合金的切削加工性。相比于无氧化层的传统磨削,超声辅助等离子体氧化改性生成的氧化层可以降低磨削力,提升表面质量,减少砂轮磨粒脱落和磨屑粘附。

关键词：钛合金超声等离子体氧化氧化层性能磨削性能

基于GA-BP模型与NSGA-Ⅱ算法的冲压成形工艺参数优化方法

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2330-2342页

作者：陈岁繁王世杰戴光明王树飞李其朋何雄华浙江科技大学机械与能源工程学院杭州310000 无锡鸣石峻致医疗科技有限公司无锡214000 永康市迪迪科技有限公司金华321300

为了解决异形、薄壁特征零件在冲压成形过程中严重起皱、成形不足及能耗过高等问题,创新地建立了以压边力与摩擦因数为设计变量,以最大厚度、厚度减薄率和压边能耗为优化目标的GA-BP神经网络优化模型,并应用非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算... 详细信息

为了解决异形、薄壁特征零件在冲压成形过程中严重起皱、成形不足及能耗过高等问题,创新地建立了以压边力与摩擦因数为设计变量,以最大厚度、厚度减薄率和压边能耗为优化目标的GA-BP神经网络优化模型,并应用非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法求解,获得了冲压成形过程中的最优工艺参数组合。结果表明,通过有限元仿真获得了最优工艺参数组合下的最大厚度、厚度减薄率和压边能耗分别为0.269 mm、15.8%、8720 J,分别改善了0.74%、3.06%和11.32%,有效地改善了异形薄壁零件的严重起皱、成形不足及能耗过高此等问题。

关键词：冲压变压边力 GA-BP优化网络 NSGA-Ⅱ算法