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低频扭转振动辅助螺旋铣孔切削力模型研究

机械工程学报 2024年第5期60卷 390-402页

作者：冯勇周豪杰周智远贾晓林秦育彦徐伟伟南京工程学院机械工程学院南京211167 常熟理工学院机械工程学院苏州215500

晶须增强钛基复合材料因其高比刚度、比强度等优异性能,被广泛用于航空航天、车辆运输以及新能源等领域;然而,由于材料各向异性,在常规制孔加工中极易产生缺陷,限制了其大量推广和应用。为此,结合低频扭转振动的运动特点和螺旋铣削的加... 详细信息

晶须增强钛基复合材料因其高比刚度、比强度等优异性能,被广泛用于航空航天、车辆运输以及新能源等领域;然而,由于材料各向异性,在常规制孔加工中极易产生缺陷,限制了其大量推广和应用。为此,结合低频扭转振动的运动特点和螺旋铣削的加工特点,提出低频扭转振动辅助螺旋铣孔(低频扭振螺旋铣孔)工艺方法,并进一步推导了其切削力模型;在此基础上,开展了TiBw/TC4复合材料的铣孔实验研究,验证了切削力模型的合理性。仿真分析表明,扭振切向进给与切向每齿进给相同,扭振频率与切削频率同频时,端面合力的平均切削力峰值较常规螺旋铣孔分别下降近13.05%和13.64%。实验研究表明,低频扭振螺旋铣孔有助于减少出/入口毛刺、孔壁划痕、破碎等缺陷,并可有效降低刀具磨损;相较于常规螺旋铣孔,孔壁粗糙度降低36.29%。

关键词： TiBw/TC4复合材料低频扭振螺旋铣孔切削力模型制孔质量

紫外光催化辅助Ga面GaN化学机械抛光试验研究

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表面技术 2024年第6期53卷 157-167页

作者：杨友明周海胡士响夏丽琴任相璞盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

目的探究在紫外光催化辅助抛光过程中,相关因素对氮化镓晶片Ga面去除率(MRR)及表面粗糙度(Ra)的影响规律,提高单晶氮化镓高效率低损伤的超光滑表面质量。方法通过结合紫外光与化学机械进行抛光,采用单因素试验方案,对GaN晶片的Ga面进行... 详细信息

目的探究在紫外光催化辅助抛光过程中,相关因素对氮化镓晶片Ga面去除率(MRR)及表面粗糙度(Ra)的影响规律,提高单晶氮化镓高效率低损伤的超光滑表面质量。方法通过结合紫外光与化学机械进行抛光,采用单因素试验方案,对GaN晶片的Ga面进行紫外光催化辅助化学机械抛光试验,比较在无光照、光照抛光盘、光照抛光液3种抛光方式和不同TiO_(2)浓度、pH值、H_(2)O_(2)含量、抛光压力、抛光盘转速和抛光液流条件下的抛光效果。最后通过正交试验进行抛光工艺参数优化,通过测量不同条件下紫外光催化辅助化学机械抛光过程中的MRR值和Ra值,探究GaN晶片Ga面抛光效果。结果在紫外光催化辅助抛光条件下,通过对单因素试验和正交试验的抛光参数进行分析和优化,GaN晶片材料去除率可以达到698.864nm/h,通过白光干涉仪观测可以获得表面粗糙度Ra值为0.430nm的亚纳米级超光滑GaN晶体表面。结论基于紫外光催化辅助GaN晶片Ga面化学机械抛光试验,紫外光辅助化学机械的复合抛光方式能够促进GaN表面生成物Ga_(2)O_(3)快速去除,其中光照抛光液方式能够极大地提高抛光效率。紫外光催化辅助Ga面GaN化学机械抛光可以获得高效低损伤的单晶氮化镓抛光加工表面质量。

关键词：氮化镓紫外光催化抛光 MRR 表面粗糙度单因素试验正交试验

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热风干燥细胞尺度水分传输及收缩数值模拟

工程热物理学报 2024年第2期45卷 543-550页

作者：范芃佐王鹏李政赢董冰北京石油化工学院机械工程学院北京102617

目前植物物料热风干燥过程中品质变化机理未得到充分地研究,原因之一是对细胞尺度上干燥特性认识不足。本文基于模型细胞,针对细胞中不同的结构建立水分传输模型,并建立力学模型模拟细胞失水过程中的收缩现象,实现热风干燥过程植物细胞... 详细信息

目前植物物料热风干燥过程中品质变化机理未得到充分地研究,原因之一是对细胞尺度上干燥特性认识不足。本文基于模型细胞,针对细胞中不同的结构建立水分传输模型,并建立力学模型模拟细胞失水过程中的收缩现象,实现热风干燥过程植物细胞尺度上的水分传输和收缩变形的模拟。通过与文献结果对比验证了本文模拟结果的正确性,分析了植物细胞中不同结构在水分传输和失水收缩过程的规律,以及细胞收缩变形对其水分传输的影响,为从细胞尺度分析物料的干燥特性打下基础。

关键词：热风干燥植物细胞水分传输失水收缩数值模拟

云制造下小批量定制产品的服务组合双层优选方法

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 253-268页

作者：袁伟郭伟王磊马剑天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院机械工程学院天津301636

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价... 详细信息

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价值、交付按时率、供应偏好值4个指标,并依托变异系数法进行赋权来初筛供应商,实现一层优选;最后建立了以工艺总成本、工艺总时间及总碳排放作为优化目标,特征间的优先级关系作为约束的优化模型,并使用融入次候选集变异算子的改进遗传算法NSGA-Ⅲ对其进行求解,完成二层优选。通过对实例结果的工艺流动顺序分析验证了该方法的可行性,并证明了改进后的算法求解效果更佳。

关键词：云制造服务组合小批量定制第三代非支配排序遗传算法知识图谱

磁场辅助激光生长类金刚石膜的微结构及光学性能

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物理学报 2024年第10期73卷 337-344页

作者：陆益敏汪雨洁徐曼曼王海奚琳安徽工程大学机械工程学院芜湖241000

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下... 详细信息

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下的飞行轨迹,显示出磁场限制了碳离子的自由膨胀,使其螺旋前进并向永磁体中心区域聚集.膜层表面干涉和椭偏测量的拟合参数显示,磁场的磁感应强度越高,激光生长类金刚石膜的厚度及光学性能越不均匀.拉曼光谱及其拟合结果显示,磁场有利于提高碳网络结构的局部压力、提高膜层中的sp~3键含量.

关键词：类金刚石膜脉冲激光沉积磁约束等离子体微结构

基于多尺度知识蒸馏与增量学习的滚动轴承故障诊断方法

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振动与冲击 2024年第12期43卷 276-285页

作者：夏逸飞皋军邵星王翠香盐城工学院信息工程学院江苏盐城224000 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224000

为了缓解单任务轴承故障诊断方法在不同工况诊断时产生的灾难性遗忘问题,提出一种基于多尺度知识蒸馏与增量学习(multi-scale knowledge distillation and continual learning,CL-MSKD)的滚动轴承故障诊断方法。以一维卷积神经网络作为C... 详细信息

为了缓解单任务轴承故障诊断方法在不同工况诊断时产生的灾难性遗忘问题,提出一种基于多尺度知识蒸馏与增量学习(multi-scale knowledge distillation and continual learning,CL-MSKD)的滚动轴承故障诊断方法。以一维卷积神经网络作为CL-MSKD主要框架,余弦归一化层作为多任务共享的分类器,通过标签与特征两个尺度的知识蒸馏实现模型知识的保存与传递。CL-MSKD能够以一个统一结构的网络模型对在不同工况下的轴承故障进行诊断,通过知识压缩方法不断地学习和保存知识,最终缓解增量阶段产生的灾难性遗忘问题,提升跨工况场景下轴承故障诊断性能。试验表明,CL-MSKD能够有效缓解灾难性遗忘并保持良好的诊断效果。在任务环境差异较大的情况下,准确率指标仍能达到97.09%,与其他增量方法相比稳定性更好,精度更高。

关键词：增量学习知识蒸馏卷积神经网络轴承故障诊断共享分类器

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基于电子鼻和机器视觉的鱼肉新鲜度检测研究

食品与发酵工业 2024年

作者：袁也周博吴泽玮盐城工学院机械工程学院

为了提升鱼肉新鲜度检测的准确率，该研究采用了电子鼻、机器视觉和多数据融合技术快速地检测冷藏鱼肉的新鲜度。挥发性盐基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）与新鲜度密切相关且易于测量，因此被选定作为鱼肉新鲜度的指标；... 详细信息

为了提升鱼肉新鲜度检测的准确率，该研究采用了电子鼻、机器视觉和多数据融合技术快速地检测冷藏鱼肉的新鲜度。挥发性盐基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）与新鲜度密切相关且易于测量，因此被选定作为鱼肉新鲜度的指标；机器视觉和电子鼻获取样品的图像和气味信息。应用反向传播神经网络（backpropagation neural network，BPNN）、卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和卷积神经网络-门控循环单元-注意力（CNN-GRU-Attention）3种模型对鱼肉新鲜度进行3分类和7分类预测。结果表明，无论是进行3分类还是7分类，3种模型利用电子鼻数据进行分类的效果均优于机器视觉方法。此外，对原始数据进行融合后，3个模型的分类准确率均有提升。特别是基于CNN-GRU-Attention模型的多感官数据融合方法在本次研究中表现最为出色，其在测试集上的准确率分别达到了97.61%和90.48%。研究结果表明，采用多感知检测技术结合CNN-GRU-Attention预测模型能够有效地提高鱼肉新鲜度检测的准确性。

关键词：鱼肉新鲜度电子鼻机器视觉数据融合神经网络

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7075铝合金多场耦合流变行为和软化机理

塑性工程学报 2024年第5期31卷 113-123页

作者：朱春雨夏建生窦沙沙刘镕滔钱海旭朱云飞盐城工学院机械工程学院江苏盐城224001 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

在应变速率为0.01~10 s^(-1),电流密度为18~27 A·mm^(-2),温度为150~330℃条件下,对7075铝合金进行了脉冲电流辅助拉伸实验。探讨了应变速率与电流密度对7075铝合金力学性能的影响,推导出耦合了电参数的修正Johnson-Cook本构模型,并进... 详细信息

在应变速率为0.01~10 s^(-1),电流密度为18~27 A·mm^(-2),温度为150~330℃条件下,对7075铝合金进行了脉冲电流辅助拉伸实验。探讨了应变速率与电流密度对7075铝合金力学性能的影响,推导出耦合了电参数的修正Johnson-Cook本构模型,并进行了验证。为解析热、电与力的耦合关系提供了新的研究思路。结果表明,与室温相比,通电试样的断面形貌中出现尺寸更大、分布更规整的韧窝。应变速率0.1~1 s^(-1)和电流密度21~24 A·mm^(-2)对降低7075铝合金的流动应力有着显著影响,说明电流密度的影响存在阈值。并且修正后的Johnson-Cook模型在预测上展现出了较高的可靠性,模型预测与试验数据高度吻合,相关性达到0.9961,平均绝对相对误差仅为3.35%。

关键词： 7075铝合金电塑性效应多场耦合 Johnson-Cook本构模型

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基于流形特征域适配的滚动轴承故障诊断

振动与冲击 2024年第5期43卷 94-102页

作者：周宏娣黄涛李智钟飞湖北工业大学机械工程学院武汉430068

针对变工况下存在两域特征分布复杂,数据在原始空间进行分布对齐时,特征扭曲和发散难以消除等问题,提出一种基于流形特征域适配(manifold feature domain adaptation, MFDA)的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过无监督的方式生成一个与... 详细信息

针对变工况下存在两域特征分布复杂,数据在原始空间进行分布对齐时,特征扭曲和发散难以消除等问题,提出一种基于流形特征域适配(manifold feature domain adaptation, MFDA)的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过无监督的方式生成一个与目标域具有相似分布的中间域,构建与源域、中间域和目标域相关的公共子空间,并利用局部生成差异度量保留数据在子空间中的流形局部几何结构,以避免数据对齐时出现扭曲和发散;同时利用最大均值差异度量对齐中间域和目标域,以最小化两域间的分布差异,保证数据间局部与全局结构的相关性。最后,利用学习到的特征,以最小二乘法实现滚动轴承的跨域故障识别。在三组滚动轴承数据集上进行试验验证,与其他智能识别算法相比,该方法能有效避免特征扭曲和发散,且具有优良的泛化性能。

关键词：滚动轴承迁移学习变工况故障诊断流形特征域适配(MFDA)