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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

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疏水性微结构聚合物的高效注塑成形制备

材料导报 2024年第15期38卷 293-298页

作者：欧阳江秀鲁艳军卓永就钟慧敏徐锦豪深圳大学机电与控制工程学院广东深圳518060

针对微结构聚合物元件的高效成形制备,本工作采用金刚石砂轮在钛硅碳陶瓷模芯表面精密磨削加工出V形沟槽阵列结构,通过微注塑成形工艺将模芯表面的微结构快速成形复制到聚合物工件表面,实现微结构聚合物元件的批量化与制造,研究不同微... 详细信息

针对微结构聚合物元件的高效成形制备,本工作采用金刚石砂轮在钛硅碳陶瓷模芯表面精密磨削加工出V形沟槽阵列结构,通过微注塑成形工艺将模芯表面的微结构快速成形复制到聚合物工件表面,实现微结构聚合物元件的批量化与制造,研究不同微结构尺寸对微结构聚合物表面疏水性的影响。结果表明,通过微细磨削加工技术和微注塑成形工艺,能够高效快速制备出微结构聚合物元件。微结构聚合物工件表面接触角随V沟槽间距的增加而逐渐减小,当V沟槽深度为150μm时,表面接触角可达123.19°。聚合物工件表面质量越高,其表面疏水性能越好。

关键词：微结构精密磨削微注塑成形聚合物疏水性

基于深度强化学习的网联混合动力汽车队列控制

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机械工程学报 2024年第2期60卷 262-271页

作者：郭景华李文昌王班王靖瑶厦门大学机电工程系厦门361102 同济大学汽车学院上海201804 厦门大学自动化系厦门361102

针对网联混合动力汽车队列具有混杂非线性、多动力源混合驱动等特点,提出基于深度强化学习的队列分层控制策略。首先,设计了队列模型预测控制器,基于车车通信获取的车辆状态求解约束条件下满足多性能目标的队列车辆最优期望加速度。其次... 详细信息

针对网联混合动力汽车队列具有混杂非线性、多动力源混合驱动等特点,提出基于深度强化学习的队列分层控制策略。首先,设计了队列模型预测控制器,基于车车通信获取的车辆状态求解约束条件下满足多性能目标的队列车辆最优期望加速度。其次,为提高车辆的燃油经济性,将发动机最优工作曲线和电池特性曲线作为专家知识嵌入深度强化学习算法中。然后,通过分析电池荷电状态、车辆车速以及车辆加速度对智能体动作值的影响来阐明基于深度强化学习(Deep Q network,DQN)的队列能量管理策略是如何根据动作值实现对队列中车辆多系统动力输出之间的协调控制。最后,设计了以电池荷电状态、瞬时燃油消耗率为自变量的奖励值函数,利用最小化损失函数,采用梯度下降法对DQN网络参数进行更新,通过深度强化学习算法实现网联混合动力汽车队列的能量管理控制。试验结果表明,所提出的队列控制策略可以动态规划出队列中车辆期望加速度,实时合理的分配发动机功率与电机功率,最终实现队列中车辆的节能行驶。

关键词：网联混合动力汽车队列深度强化学习模型预测控制节能行驶

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金属的应变率效应及其动态本构研究进展

机械工程学报 2024年第2期60卷 81-98页

作者：徐腾邓春阳冉家琪龚峰唐恒深圳大学机电与控制工程学院深圳518060 深圳大学深圳市高性能特种制造重点实验室深圳518060

绝大多数金属均存在复杂的应变率效应,屈服强度和流变应力在不同应变速率下的值不同,不同应变速率范围内应力变化趋势也会不同,表现为应变率强化效应和应变率弱化效应。应变速率影响着金属材料的宏观力学性能以及内部微观组织结构,不同... 详细信息

绝大多数金属均存在复杂的应变率效应,屈服强度和流变应力在不同应变速率下的值不同,不同应变速率范围内应力变化趋势也会不同,表现为应变率强化效应和应变率弱化效应。应变速率影响着金属材料的宏观力学性能以及内部微观组织结构,不同变形速度下的金属材料塑性变形行为存在明显差异。在板材高速拉深等高速冷成形过程中,材料局部应变速率的提升将导致该区域内塑性变形功转化为热量造成瞬时温升,局部的高温高压使材料的拉深成形性能和表面质量受到不同程度的影响。在金属板材高速成形领域,建立考虑应变率效应以及绝热温升效应影响的动态本构模型是准确获取材料力学行为响应、实现形性一体化高精密成形的重要前提。综述金属应变率效应以及应变速率对金属塑性变形行为的影响,并对金属动态力学行为和动态本构模型研究进展进行了总结,着重对唯象本构、物理本构、人工神经网络本构这三类模型的研究工作,以及流变应力的应变率效应进行了论述和分析,最后就金属应变率效应研究和构建金属高速成形动态本构关系研究工作中的不足进行了总结讨论,为开展金属高速成形动态本构相关的研究工作给出了一定的建议和展望。

关键词：应变率效应高速成形绝热温升动态力学行为动态本构模型

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金刚石切削单晶镍纳米表面生成机理研究

中国机械工程 2024年

作者：郑江锋张国庆韩俊鸿赖志慧深圳大学广东省微纳光机电工程技术重点实验室深圳大学机电与控制工程学院深圳市高性能特种制造重点实验室深圳大学机电与控制工程学院

为研究单晶镍超精密切削加工表面生成机理，首先建立了金刚石切削单晶镍分子动力学仿真模型，通过结果分析得到不同参数对单晶镍纳米加工的影响；然后对单晶镍进行金刚石切削实验，采用白光干涉仪和扫描电子显微镜对切削表面和切屑形态... 详细信息

为研究单晶镍超精密切削加工表面生成机理，首先建立了金刚石切削单晶镍分子动力学仿真模型，通过结果分析得到不同参数对单晶镍纳米加工的影响；然后对单晶镍进行金刚石切削实验，采用白光干涉仪和扫描电子显微镜对切削表面和切屑形态进行表征，从理论和实验两方面对单晶镍切削加工工艺参数进行优化。结果表明：切削深度在一定范围内与单晶镍表面质量呈正向关；刀具负前角利于提高表面质量，但会带来毛刺；单晶镍在金刚石切削过程中未发生非晶化，位错类型以Shockley位错为主导，共存少量的Hirth、Stair-rod和Frank位错，(110)晶面的[110]晶向亚表面损伤最小，为最佳加工晶向。当前研究可以为优化单晶镍的超精密加工工艺及提高加工精度提供理论指导。

关键词：金刚石切削单晶镍分子动力学仿真表面生成机理

纯钽薄壁构件高速级进拉深应变率效应及工艺性研究

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中国机械工程 2024年

作者：徐腾邓春阳邱国强谢泽锋冉家琪龚峰深圳大学机电与控制工程学院

针对纯钽薄壁构件高速拉深成形过程因应变率效应引起的成形性问题，首先开展纯钽薄板拉伸应变率效应研究及率相关本构模型参数识别，构建其考虑材料应变率效应的高速拉深成形Johnson-Cook本构模型，结果表明纯钽薄板表现出明显的应变率... 详细信息

针对纯钽薄壁构件高速拉深成形过程因应变率效应引起的成形性问题，首先开展纯钽薄板拉伸应变率效应研究及率相关本构模型参数识别，构建其考虑材料应变率效应的高速拉深成形Johnson-Cook本构模型，结果表明纯钽薄板表现出明显的应变率强化效应，动态加载下的屈服强度远高于准静态拉伸。然后开展钽电容器外壳高速级进拉深成形热力耦合仿真及成形实验研究，分析构件在低速和高速级进拉深成形时的壁厚、温度场分布情况，结果表明壁厚分布仿真结果与实验较为相符，成形速度增加时，会导致最终成形件壁厚不均匀性增加；级进拉深最终成形件的最大减薄区出现在筒壁靠中间区域，该区域温度最高且其温度与成形速度正相关；不同速度下的最终成形筒形件的金相组织没有发生明显变化，仅不同变形区的晶粒形状和大小略有差异。

关键词：高速级进拉深应变率效应率相关本构纯钽薄板

基于渐开线轮廓凸轮的杠杆式偏角解耦变刚度关节设计

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机器人 2024年第5期46卷 524-533页

作者：唐贵阳杨晓钧李兵汪大愚哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院广东深圳518000

针对当前的杠杆式变刚度关节存在的刚度与偏角耦合的缺点,提出一种变刚度关节设计方案。首先,提出了可调支点杠杆机构的结构方案。通过静力学模型分析得出关节刚度与偏角无关。进而,设计了调整杠杆机构支点位置的渐开线凸轮机构,使得凸... 详细信息

针对当前的杠杆式变刚度关节存在的刚度与偏角耦合的缺点,提出一种变刚度关节设计方案。首先,提出了可调支点杠杆机构的结构方案。通过静力学模型分析得出关节刚度与偏角无关。进而,设计了调整杠杆机构支点位置的渐开线凸轮机构,使得凸轮转角与支点位置成线性关系,降低了关节刚度调节的难度。最后,设计并制作了变刚度关节的原理样机,分别进行了样机关节刚度特性以及刚度与偏角关系的仿真与实验,验证了变刚度原理的可行性以及刚度与偏角的解耦性。

关键词：变刚度关节渐开线轮廓凸轮杠杆原理偏角解耦

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基于双重距离的多目标粒子群优化算法

控制与决策 2024年第6期39卷 1801-1809页

作者：慈雨荣淼彭晨上海大学机电工程与自动化学院上海200444

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越... 详细信息

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越多,粒子的等级越大.当等级相同时,算法结合粒子的拥挤距离选择最优粒子,并更新外部归档集.此外,算法结合粒子的变异行为避免陷入局部最优.在对比实验中,该算法在收敛性和多样性上可取得较优结果.最后,将该算法应用到电力系统的环境/经济调度模型(environmental/economic dispatch,EED),也可获得性能较好的解集.

关键词：平均距离拥挤距离邻域信息多目标粒子群优化多目标问题环境/经济调度

复杂工况下选择性催化还原脱硝系统的迁移强化学习控制

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 496-501页

作者：孙小明彭晨程传良上海大学机电工程与自动化学院上海200444

针对复杂工况下选择性催化还原(SCR)系统难以实现精确脱硝控制的问题,本文提出一种基于迁移强化学习的智能控制方法.首先根据机组负荷的变化将整体运行过程划分为不同阶段.然后训练了强化学习控制器以分别学习各个阶段的不同特征,从而... 详细信息

针对复杂工况下选择性催化还原(SCR)系统难以实现精确脱硝控制的问题,本文提出一种基于迁移强化学习的智能控制方法.首先根据机组负荷的变化将整体运行过程划分为不同阶段.然后训练了强化学习控制器以分别学习各个阶段的不同特征,从而实现了变工况下SCR脱硝系统的精确控制.此外,借鉴了迁移学习的思路以应对预料之外的未知工况,避免了因工况未知所造成的不利影响.最后将训练好的控制器用于实际SCR脱硝系统的控制中,实验结果表明所提方法可以有效地控制复杂工况下燃煤机组NOx的排放量,为复杂工况下SCR脱硝系统的智能控制提供了借鉴.

关键词： SCR脱硝系统变工况未知工况强化学习迁移学习