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应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化建模方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 1036-1049页

作者：曹伟潘文珺刘斌路平江开勇华侨大学福建省特种能场制造重点实验室/厦门市数字化视觉测量重点实验室福建厦门361021

为了提高多孔零件的设计自由度、内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,提出一种应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化设计方法。将零件有限元分析结果分解为应力标量场和应力方向场,通过加权随机采样算法将应力标量场映射... 详细信息

为了提高多孔零件的设计自由度、内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,提出一种应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化设计方法。将零件有限元分析结果分解为应力标量场和应力方向场,通过加权随机采样算法将应力标量场映射为零件设计域内的维诺站点分布,实现零件内部力学性能的梯度分布;将应力方向场映射为二维黎曼流形,提出一种基于胞元择优方向生长策略的各向异性维诺图生成算法,生成胞元沿黎曼流形分布的各向异性维诺图。在此基础上,通过偏置算法、调和距离场和拉伸算法生成光滑的梯度各向异性维诺多孔零件。最后,采用有限元分析、三点弯曲实验等方法将所设计的多孔零件和其他多孔零件进行比较分析。实验结果表明,所提出的梯度各向异性维诺多孔零件建模方法能有效提升零件内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,降低材料消耗,实现轻量化设计。

关键词：轻量化设计多孔结构各向异性梯度维诺图

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电动装载机电液复合制动协同控制策略研究

农业机械学报 2024年第6期55卷 442-450页

作者：叶月影吴瑕林添良集美大学诚毅学院厦门361021 福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室厦门361021 华侨大学机电及自动化学院厦门361021

针对电动装载机的电液复合制动系统,为满足多工况制动需求以及保障制动安全性,本文提出了一种基于再生制动自由行程液压制动阀的电动装载机液压制动系统。结合电动装载机的理想前后轮制动力分配曲线以及制动意图识别得到的制动强度,制... 详细信息

针对电动装载机的电液复合制动系统,为满足多工况制动需求以及保障制动安全性,本文提出了一种基于再生制动自由行程液压制动阀的电动装载机液压制动系统。结合电动装载机的理想前后轮制动力分配曲线以及制动意图识别得到的制动强度,制定了制动强度与整车制动力矩需求的分配曲线;为进一步提高再生制动力与液压制动力分配的协调性,同时兼顾制动能量回收效率,提出了一种基于行走再生制动和液压制动的电液复合制动协同控制策略,降低了整车总制动力矩波动,保证了制动模式切换的平顺性。最后,搭建了基于AMESim-Matlab/Simulink联合仿真模型,并搭建试验样机,验证了电动装载机复合制动协同控制策略的可行性,结果表明,该系统能量回收效率可达71.6%,制动回收率可达44.5%,一个工作循环实现节能7.6%,说明本文提出的控制策略具有良好的制动性能和能量回收效率。

关键词：电动装载机复合制动液压制动能量回收协同控制

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鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的干法气溶胶喷印实验研究

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中国机械工程 2024年第1期35卷 152-159页

作者：舒霞云王策常雪峰钟智东唐毅泉厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 精密驱动与传动福建省高等学校重点实验室厦门361024 厦门市智能制造高端装备研究重点实验室厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。... 详细信息

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。通过激光烧结实验及电化学性能测试实验,分析了激光处理对气溶胶喷印线条电阻率、微观形貌、氧化程度的影响。实验结果表明:当喷印速度为19.20 mm/min、鞘气/载气体积流量比值为2.65时,获得了最小宽度为56.52μm的喷印线条;激光处理后,喷印线条中的纳米银粉末颗粒融化团聚并形成丝状物互相黏结,显著降低喷印线条的电阻率。

关键词：干法气溶胶喷印空气动力学透镜鞘气辅助聚焦喷印线条形貌激光烧结

非同轴并行彩色共聚焦测量系统表面倾斜角度误差分析及校正

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光学精密工程 2024年第13期32卷 2040-2051页

作者：李姝姝余卿张耀祖张伟王寅刘婷郑伟峰李丽娜华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021 福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室福建厦门361021 厦门市计量检定测试院福建厦门361004

针对非同轴式并行彩色共聚焦测量系统在被测物表面倾斜时存在的测量误差,提出了一种误差补偿方法。该方法使用两块标准量块搭建的台阶作为被测物进行实验,首先使样品横向运动,对采集的表面高度数据进行直线拟合获得倾斜表面的线性公式,... 详细信息

针对非同轴式并行彩色共聚焦测量系统在被测物表面倾斜时存在的测量误差,提出了一种误差补偿方法。该方法使用两块标准量块搭建的台阶作为被测物进行实验,首先使样品横向运动,对采集的表面高度数据进行直线拟合获得倾斜表面的线性公式,再利用获得倾斜表面直线的斜率与倾斜角度之间的关系,得到表面倾斜角度,并通过三角函数关系计算出每个数据点的误差,最终通过补偿的方式消除因表面倾斜产生的数据误差。为了保证彩色相机能够捕获到反射回的光谱信号,不断调试被测物倾斜角度,设置被测物表面倾斜角度在[-4°,4°],在该范围内进行被测物表面在不同倾斜角度时的误差补偿实验,以倾斜角度为4°为例,补偿后的台阶高度测量平均值为101.92μm,相对误差为3.00%,系统的测量精度可达微米级。

关键词：光学测量彩色共焦测量倾斜角度高度测量误差补偿

一种无桥高增益单级LED驱动电路及其混合控制策略

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电机与控制学报 2024年第1期28卷 105-119页

作者：刘光清林维明陈欣玮福州大学、福建省新能源发电与电能变换重点实验室福建福州350108

中小功率的LED驱动电源中,传统两级LED驱动电源存在体积大、成本高以及传统Boost PFC电路在低压输入时导通损耗大等问题。为此提出一种由无桥二次型Boost PFC电路和DC-DC LLC电路集成的无桥高增益单级LED驱动电路,实现了高电压增益、功... 详细信息

中小功率的LED驱动电源中,传统两级LED驱动电源存在体积大、成本高以及传统Boost PFC电路在低压输入时导通损耗大等问题。为此提出一种由无桥二次型Boost PFC电路和DC-DC LLC电路集成的无桥高增益单级LED驱动电路,实现了高电压增益、功率开关器件软开关、一套控制电路和高电路转换效率。针对单级电路在电网输入电压变化引起直流母线电压变动范围大等问题,设计一种适用于所提电路的APWM-PFM混合控制策略,并对混合控制原理和控制过程进行详细分析。最后设计一台200 W的实验样机,在输入电压80~120 Vrms范围内,占空比最大为0.5,最大电压增益为6.7,直流母线电压基于网侧特性和LLC电路特性设计在700 V以内,样机的功率因数值均高于0.990,THD均低于15%。在满载条件下,110 Vrms输入时,样机效率为93.20%,相比于传统无桥PFC,电压增益提高了2.21倍,实现了高电压增益和软开关,有效提升了在低压输入条件下的电路转换效率。仿真和实验结果验证了所提出电路和控制方法的有效性。

关键词： LED驱动电路功率因数校正高增益Boost与LLC电路集成混合控制策略软开关

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基于回馈升压逆变器的无刷直流电机宽速度范围转矩脉动抑制

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1725-1736页

作者：李珍国韩启萌贾益丞常梦婷燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004

无刷直流电机固有的转矩脉动问题严重限制了其在诸多高精尖场合的应用,为此该文提出一种适用于宽速度范围转矩脉动抑制的回馈升压逆变器拓扑及控制策略。在正常导通期间通过保持非换相相电流的恒定以减小转矩脉动。当电机运行在低速区间... 详细信息

无刷直流电机固有的转矩脉动问题严重限制了其在诸多高精尖场合的应用,为此该文提出一种适用于宽速度范围转矩脉动抑制的回馈升压逆变器拓扑及控制策略。在正常导通期间通过保持非换相相电流的恒定以减小转矩脉动。当电机运行在低速区间时,由于换相时所需的母线电压小于直流侧电源电压,因此通过脉宽调制便足以实现电机的平滑换相;而在更高速的情况下为实现快速换相并有效抑制换相转矩脉动,可在换相期间利用所提拓扑提升母线电压,其中额外补偿的能量均来自非换相期间电机的回馈。最后通过相应的Matlab仿真和DSP驱动实验验证了所提控制技术的可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机转矩脉动回馈升压宽速度范围

基于边缘计算的轴向柱塞泵磨损状态辨识方法研究

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机械工程学报 2024年第4期60卷 189-199页

作者：王丹丹黄伟迪张军辉赵守军于斌刘施镐吕飞苏琦徐兵浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 北京精密机电控制设备研究所北京100076 航天伺服驱动与传动技术实验室北京100076

判断轴向柱塞泵的磨损状态对维护轴向柱塞泵正常运行具有重要意义。然而,现有的轴向柱塞泵故障诊断方法大多为离线式和基于云计算的在线式,存在延时长和数据量大的问题,无法满足轴向柱塞泵磨损状态辨识的实时性需求。为了减少延迟时间... 详细信息

判断轴向柱塞泵的磨损状态对维护轴向柱塞泵正常运行具有重要意义。然而,现有的轴向柱塞泵故障诊断方法大多为离线式和基于云计算的在线式,存在延时长和数据量大的问题,无法满足轴向柱塞泵磨损状态辨识的实时性需求。为了减少延迟时间和传输数据量,提出一种基于边缘计算的轴向柱塞泵磨损状态辨识方法。构造出一个集成信号采集、信号预处理、特征提取和磨损状态分类的边缘节点,用于正确和实时地辨识磨损状态。设置4种轴向柱塞泵滑靴副磨损状态作为故障源,并构建相应的磨损故障数据集。为了减少边缘节点计算量,在上位机中利用随机森林包外误差选择敏感特征值。为了实现磨损状态辨识,在上位机中训练磨损状态分类的特征选择人工神经网络模型,并将信号预处理和特征提取功能算法以及模型参数嵌入边缘节点。通过与其他方法的比较和在线磨损状态辨识试验证明所提方法的正确性和实时性。

关键词：轴向柱塞泵边缘计算磨损状态辨识特征敏感程度人工神经网络

基于3D打印的柔性三频微带天线的设计与加工

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压电与声光 2024年第2期46卷 241-245页

作者：钟智东舒霞云常雪峰唐毅泉诸世敏厦门理工学院机械与汽车工程学院福建厦门361024 精密驱动与传动福建省高校重点实验室(厦门理工学院) 福建厦门361024 福建省绿色智能清洗技术与装备重点实验室福建厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361021

为解决可穿戴设备在复杂应用场景中无线信号响应范围较窄的问题,该文提出了一种柔性三频微带天线,在2.5 GHz、3.5 GHz、5.4 GHz微波频段采用双“T”型+双“L”型表面结构实现天线的谐振,采用聚酰亚胺为基底材料,纳米银为辐射贴片及接地... 详细信息

为解决可穿戴设备在复杂应用场景中无线信号响应范围较窄的问题,该文提出了一种柔性三频微带天线,在2.5 GHz、3.5 GHz、5.4 GHz微波频段采用双“T”型+双“L”型表面结构实现天线的谐振,采用聚酰亚胺为基底材料,纳米银为辐射贴片及接地面的导电材料以实现柔性化。使用ANSYS HFSS对天线进行建模并进行仿真分析,使用微滴喷射3D打印工艺对其加工,有效地解决了传统微机电系统(MEMS)加工在柔性电子领域上成本高及步骤复杂等问题。最后使用场发射扫描电镜分析打印面形貌,并使用矢量网络分析仪分别测试天线成品的回波损耗、可弯折性及弯折抗疲劳性,测试结果与仿真结果基本一致,且天线具有较好的弯折性能。

关键词：柔性微带天线聚酰亚胺微滴喷射多频段纳米银

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中国农业净碳汇的时空动态及其驱动因素

水土保持学报 2024年第4期38卷 198-208页

作者：董晓龙郑兰钦连海峰田碧莲陈志勇福建农林大学计算机与信息学院福州350002 生态与资源统计福建省高校重点实验室福州350002

[目的]在“双碳”战略背景下,明确我国农业净碳汇的时空动态及其驱动因素,为促进我国农业低碳发展提供理论依据。[方法]基于水稻种植、农地利用、农用物资及畜禽养殖4大方面19类主要碳源和7类主要碳汇,测算2002—2022年我国及31个省市区... 详细信息

[目的]在“双碳”战略背景下,明确我国农业净碳汇的时空动态及其驱动因素,为促进我国农业低碳发展提供理论依据。[方法]基于水稻种植、农地利用、农用物资及畜禽养殖4大方面19类主要碳源和7类主要碳汇,测算2002—2022年我国及31个省市区(除港澳台)农业净碳汇,运用Arc GIS统计软件分析其时空动态,并采用LMDI模型分析影响我国农业净碳汇的因素。[结果]我国农业碳排放的主要碳源已由畜牧业的肠道发酵和粪便管理转向种植业的农用物资;碳汇以水稻和玉米的贡献为主;农业净碳汇和碳汇水平整体呈现波动上升的态势,不同地区的农业净碳汇和碳汇水平表现为东北部高西部低的空间分布格局;农业净碳汇存在显著的全局空间正相关,各地区呈现出高高聚集或低低聚集的特征,且空间聚集呈增长趋势;农业净碳汇强度、农业产业结构和农村人口规模在抑制农业净碳汇方面发挥了重要作用,农业经济发展水平在一定程度上增强了碳汇能力。[结论]我国农业净碳汇呈现明显向好趋势,提高农业生产水平、优化农业产业结构对推动我国农业低碳发展、实现低碳循环具有重要作用。

关键词：中国农业净碳汇时空动态 LMDI模型