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航天铝合金变极性等离子弧焊焊接接头的腐蚀与疲劳交替研究

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材料导报 2024年第12期38卷 141-147页

作者：高冲董丽虹王海斗李斌吕晓仁聂佳鹏沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国人民解放军陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

随着可重复使用航天器理念的提出,可重用航天器多次空天往返和地面修复过程的腐蚀与疲劳交替问题不可忽视。本工作以5A06铝合金变极性等离子弧焊焊接接头为研究对象,对焊接接头进行腐蚀与疲劳交替试验,研究不同单位腐蚀时间对腐蚀与疲... 详细信息

随着可重复使用航天器理念的提出,可重用航天器多次空天往返和地面修复过程的腐蚀与疲劳交替问题不可忽视。本工作以5A06铝合金变极性等离子弧焊焊接接头为研究对象,对焊接接头进行腐蚀与疲劳交替试验,研究不同单位腐蚀时间对腐蚀与疲劳交替工况下疲劳寿命的影响。通过扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对其断口进行表征,分析了腐蚀与疲劳交替后焊接接头的损伤特性。结果表明,随着单位腐蚀时间的延长,腐蚀与疲劳交替寿命呈现先下降后平稳的趋势。这主要归因于腐蚀会钝化疲劳裂纹尖端,形成新的点蚀坑,同时钝化疲劳过程中的侵入/挤出和微裂纹降低了表面应力的集中程度,使疲劳寿命相对延长,从而反映出寿命保持稳定的状态。其中,断裂位置均处于热影响区,这主要因为焊接热影响区耐腐蚀性差,易造成严重腐蚀损伤,较大的腐蚀坑引起严重的应力集中,从而加速裂纹萌生。

关键词： 5A06铝合金变极性等离子弧焊(VPPAW) 腐蚀与疲劳交替盐雾腐蚀

掩码表征迁移策略下的锂电池变工况健康状态预测

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控制理论与应用 2024年第8期41卷 1377-1385页

作者：王一航陈旭沈萌赵春晖浙江大学控制科学与工程学院

锂电池健康状态(SOH)预测可以对电池老化程度进行评估.由于电池工作状况的差异,锂电池训练数据(源域)和在线应用数据(目标域)具有不同的分布,而迁移学习是解决上述问题的有效方法.然而,一方面,传统迁移学习方法需要大量源域数据标签,而... 详细信息

锂电池健康状态(SOH)预测可以对电池老化程度进行评估.由于电池工作状况的差异,锂电池训练数据(源域)和在线应用数据(目标域)具有不同的分布,而迁移学习是解决上述问题的有效方法.然而,一方面,传统迁移学习方法需要大量源域数据标签,而SOH测量困难,难以提供充足标签;另一方面,这些方法无法充分利用已有的专家知识.基于此,本文创新性地提出了一种掩码表征迁移策略(MFTS),实现了源域无标签场景下的变工况锂电池SOH预测.首先,设计了一种掩码自监督框架,其可以在无标签的情况下实现自动特征提取来表征源域数据.其次,提出了一种专家知识模块,引导所提特征逼近专家特征,从而实现了专家知识的融入.最后,提出了一种双学习率的方法对特征提取和SOH预测网络进行同步变速训练,在迁移源域知识的同时实现了目标域SOH的准确预测.基于NASA的公开数据集,所提出的MFTS模型在6组实验上的预测误差均不大于4.08%.

关键词：锂离子电池健康状态掩码表征迁移策略变工况迁移

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高熵合金在激光增材修复中研究应用进展

航空材料学报 2024年第1期44卷 59-71页

作者：李占明王梦璐孙晓峰王瑞王宏宇陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

将新兴高熵合金材料引入激光增材修复的先进智能制造之中,有望推动新一代材料与制造技术的深度融合发展,大幅提高原材料和能量的利用率,具有广泛的应用领域和极好的发展前景。本文介绍了高熵合金在激光增材修复中的应用现状,指出强度塑... 详细信息

将新兴高熵合金材料引入激光增材修复的先进智能制造之中,有望推动新一代材料与制造技术的深度融合发展,大幅提高原材料和能量的利用率,具有广泛的应用领域和极好的发展前景。本文介绍了高熵合金在激光增材修复中的应用现状,指出强度塑性有待提高、调控工艺有待优化、强化机理有待明确是高熵合金在激光增材修复中拓展应用解决的关键科学问题。探究高熵合金熔覆涂层金属强韧化机制,明确熔覆涂层的材料、工艺、组织结构和宏观性能之间基本对应关系,获取完整有效的高熵合金成分预测方法,创新合金体系设计、优化调整控制工艺,获得适用于极端服役环境且成本低廉的高性能熔覆涂层是未来的主要研究热点和发展趋势。

关键词：高熵合金材料设计工艺优化强化机理激光增材修复

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TiC含量对SPS制备TiC/Cu复合材料力学与摩擦学性能的影响

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材料工程 2024年第8期52卷 178-188页

作者：李雪伍陈朝鹏尹艳丽邢志国于鹤龙西安科技大学机械工程学院西安710054 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

采用等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料,研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构,考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦... 详细信息

采用等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料,研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构,考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦学行为的影响。结果表明:850℃烧结得到的TiC/Cu复合材料组织致密,增强体和基质相结合良好。一方面,随着TiC含量的升高,TiC/Cu复合材料中的铜基质相的晶粒不断得到细化,晶界密度升高,导致复合材料的硬度和屈服强度升高。另一方面,TiC含量的增加逐渐导致增强体和基质相的结合界面出现孔隙和裂纹,并成为应力集中和裂纹形成的首选位置,造成复合材料电导率、抗拉强度和伸长率的下降。TiC质量分数为5%~15%时,复合材料的抗拉强度、弹性模量和屈服强度较高,硬度适当,综合力学性能较好。当TiC质量分数超过20%时,TiC/Cu复合材料的屈服强度大幅降低,复合材料断裂机制由韧性断裂转为脆性断裂。TiC增强体显著改善了铜基复合材料的摩擦学性能,摩擦过程中复合材料摩擦因数和磨损量随载荷增大呈线性增加,并随TiC含量的升高呈下降趋势。在TiC质量分数为20%时,复合材料具有最高的耐磨性和最低的摩擦因数,其磨损机制以磨粒磨损为主,且伴随轻微黏着磨损和氧化磨损。

关键词：铜基复合材料放电等离子烧结微观结构力学性能摩擦学行为

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煤液化调节阀流场演变特性的测试与分析

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 313-319,411页

作者：刘秀梅彭佳佳贺杰李贝贝张雨佳向少斌刘威威中国矿业大学机电工程学院徐州221116 徐州工程学院电气与控制工程学院徐州221018

利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,简称PIV)和涡量分析原理对调节阀不同工况下的流场信息进行测量,研究了进口压力对液压调节阀速度场、涡量场及湍动能的影响。结果表明:调节阀节流口处有对冲射流,其在阀芯头部下游汇... 详细信息

利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,简称PIV)和涡量分析原理对调节阀不同工况下的流场信息进行测量,研究了进口压力对液压调节阀速度场、涡量场及湍动能的影响。结果表明:调节阀节流口处有对冲射流,其在阀芯头部下游汇合后形成向下游的整体喷射;节流口下游的油液轴向速度先减小后增大,在喉部末尾处附近趋于稳定;在靠近壁面区域油液径向流动速度都较低,在流道中心区域流动速度较高;阀芯头部和下游流道存在由速度梯度引起的介质回流旋涡,高涡量区域主要分布在阀芯头部和壁面处,强的正涡与负涡呈2条斜形宽带分布;阀芯头部为高涡量区且具有贴壁特征,壁面附近高涡量区向下游延展;随着调节阀进口压力的增大,阀口流量、流场高速分布区域、旋涡的强度和尺度以及湍动能均随之增大。

关键词：调节阀粒子图像测速速度场涡量场湍动能

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面向高端装备承力结构的超声导波检测系统

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 121-128,201页

作者：魏钧涛韩泽陈佩祥姜明顺山东大学控制科学与工程学院济南250061

针对高端装备承力结构的健康监测问题,研制了集成128个传感器通道的超声导波检测系统,包括集成化的压电传感智能层、系统主机和具有损伤实时定位功能的上位机软件3部分。首先,通过优化智能层外观与叠层设计、提高主机输出功率、自适应... 详细信息

针对高端装备承力结构的健康监测问题,研制了集成128个传感器通道的超声导波检测系统,包括集成化的压电传感智能层、系统主机和具有损伤实时定位功能的上位机软件3部分。首先,通过优化智能层外观与叠层设计、提高主机输出功率、自适应放大响应信号、增加串扰抑制电路等措施,保证系统能够在复杂环境中可靠运行;其次,搭建不同的测试环境,分别对系统的串扰抑制效果、定位准确性和变温变振动条件下信号的稳定性进行验证。结果表明:系统实现了对不同强度串扰信号的剥离;损伤定位误差为毫米级;温度和振动干扰引起的损伤指数较模拟损伤小1个数量级。该超声导波检测系统稳定性高、环境适应性强,可作为在线监测仪器用于高端装备承力结构的健康监测。

关键词：超声导波串扰抑制智能层结构健康监测

面向锂电池少量循环的二维支持域直推式健康状态预测

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 474-483页

作者：王一航冯良骏赵春晖浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州 310027

锂离子电池的健康状态(SOH)是反映电池老化程度的关键指标,但由于电池老化的非线性和不确定性使得SOH难以精确估计,并且受到电池数据收集的高时间成本和容量再生现象的影响,传统的数据驱动方法在历史充放电循环数较少时效果较差.针对上... 详细信息

锂离子电池的健康状态(SOH)是反映电池老化程度的关键指标,但由于电池老化的非线性和不确定性使得SOH难以精确估计,并且受到电池数据收集的高时间成本和容量再生现象的影响,传统的数据驱动方法在历史充放电循环数较少时效果较差.针对上述问题,本文创新性地提出了一种二维支持域直推式学习(2D-RoSTL)建模思路,建立了数据由粗到细的精准划分方法,用于少量充放电循环下的SOH预测.一方面,考虑同型号多块电池的批次特性,利用历史数据和批次数据构造二维支持域扩充模型信息来源,提供了粗范围的大量可供选择的样本;另一方面,首次尝试以直推式学习的方式解决SOH预测的任务,利用离线和在线样本特征空间的信息,对每个样本进行细致划分,提升少量充放电循环情况下模型的预测可靠性.基于NASA的公开数据集,所提出的二维支持域直推式建模方法在4个电池上的预测误差均小于1.56％,实现了对锂电池充放电历史初期及再生点的精确预测.

关键词：锂电池健康状态少量充放电循环二维支持域直推式学习

来源：博看期刊评论

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考虑路段恢复差异的道路网络恢复决策优化

上海交通大学学报 2024年第7期58卷 1118-1129页

作者：路庆昌刘鹏秦汉徐鹏程长安大学电子与控制工程学院西安710064

现有路网恢复决策研究忽略了不同路段恢复速度和恢复程度差异对于路网恢复效果的影响.针对该问题,首先构建基于路段阻抗容忍度的路网连通性指标,以开展路段通行能力部分恢复情况下的路网性能评价;然后,以加权路网性能韧性和恢复速度韧... 详细信息

现有路网恢复决策研究忽略了不同路段恢复速度和恢复程度差异对于路网恢复效果的影响.针对该问题,首先构建基于路段阻抗容忍度的路网连通性指标,以开展路段通行能力部分恢复情况下的路网性能评价;然后,以加权路网性能韧性和恢复速度韧性为优化目标,构建应急恢复决策双层优化模型,在确定待恢复路段的最优集合及恢复时序的同时,通过路段层面的资源分配与预算分配获得待恢复路段的恢复程度和恢复速度;最后,基于传统并行机调度问题遗传算法,构建新型编译码方法求解上层模型,基于Frank-Wolfe算法求解下层模型.基于贵州省区域高速公路网数据,对上述模型和算法进行了验证和分析.结果表明:在一定的资源和预算约束下,考虑路段恢复程度差异可提高32.62%的路网性能韧性,考虑路段恢复速度差异可提高10.17%的路网性能韧性.敏感性分析表明:考虑路段恢复速度差异可以提高增加恢复资源数量对于路网性能韧性、恢复速度韧性和加权韧性提升的边际效益,分别为12.69%、5.47%和22.93%.考虑路段恢复程度差异有助于平衡恢复预算增加导致的路网性能韧性的提高和恢复速度韧性的降低,保障路网恢复效果.因此考虑不同路段恢复差异对于路网恢复决策制定有重要意义.

关键词：道路交通网络恢复决策优化双层规划模型网络韧性遗传算法

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集成学习框架下的车辆跟驰行为建模

哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 46-55页

作者：李立李仕琪徐志刚李光泽汪贵平长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学信息工程学院西安710064

为了提高复杂行驶环境下车辆跟驰行为预测精度,提出了一种集成学习框架下融合理论驱动模型和数据驱动模型的车辆跟驰行为建模方法。基于stacking集成学习框架,选择理论驱动的智能驾驶模型(IDM)、考虑车辆队列和周围行驶条件因素的数据... 详细信息

为了提高复杂行驶环境下车辆跟驰行为预测精度,提出了一种集成学习框架下融合理论驱动模型和数据驱动模型的车辆跟驰行为建模方法。基于stacking集成学习框架,选择理论驱动的智能驾驶模型(IDM)、考虑车辆队列和周围行驶条件因素的数据驱动的长短时记忆(LSTM)网络和门控循环单元(GRU)网络作为跟驰行为特征的一级学习算法,选择3种线性和8种非线性回归方法作为备选二级学习算法来融合一级学习器的输出特征。通过对比使用实际车辆轨迹数据计算的模型预测精度,确定了最优模型。研究结果表明:包含车辆队列和周围行驶条件变量的数据驱动跟驰模型比IDM模型的预测精度更高;多数情况下采用非线性二级学习算法的融合跟驰模型的预测精度高于IDM模型、数据驱动跟驰模型以及采用线性二级学习算法的融合跟驰模型;分别采用GBRT回归和随机森林回归作为二级学习算法的IDM-LSTM-stacking模型和IDM-GRU-stacking模型具有最高的预测精度;外界干扰下的融合跟驰模型稳定性优于单一的理论和数据驱动跟驰模型。集成学习为驾驶行为建模提供了新方法。

关键词：交通工程跟驰模型集成学习理论驱动模型数据驱动模型