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液体火箭发动机涡轮泵多维度传感器优化布置

西安交通大学学报 2024年第9期58卷 72-82页

作者：马珮羽杨宝锋陈晖翟智王晨希马猛陈雪峰西安交通大学机械工程学院西安710049 西安航天动力研究所西安710100

针对液体火箭发动机涡轮泵健康监测时存在的结构重要模态信息遗漏、故障敏感信息提取不全等问题,提出了一种涡轮泵传感器多维度优化布置方法,并采用故障模拟实验台进行了实验验证。首先,建立了涡轮泵待优化区域的有限元模型并开展了结... 详细信息

针对液体火箭发动机涡轮泵健康监测时存在的结构重要模态信息遗漏、故障敏感信息提取不全等问题,提出了一种涡轮泵传感器多维度优化布置方法,并采用故障模拟实验台进行了实验验证。首先,建立了涡轮泵待优化区域的有限元模型并开展了结构约束模态分析以及轴承故障仿真瞬态动力学分析;其次,基于离散人工蜂群算法及瞬态分析结果得出传感器布置候选点集;再次,综合传感器多维度评估方法得出最终的传感器布置方法;最后,通过实验对比分析了传感器布置方法与传统方法的综合指标。计算结果表明:相对于有效独立法,布置测点优化后,传感器监测信号的模态振型符合率提高了20.1%,对轴承故障检测的准确率提高了27.5%,验证了多维度优化布置方法具有良好的故障诊断综合性能。

关键词：液体火箭发动机涡轮泵传感器优化布置涡轮泵离散人工蜂群算法瞬态动力学分析多维度评估

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渐缩型连接孔对双层壁冲击冷却的影响

航空动力学报 2024年第9期39卷 469-477页

作者：刘雨松朱华严彪李亮西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所西安710049

为探究叶片前缘双层壁冲击冷却中连接孔结构对整体流动和换热特性的影响,建立了具有0°、5°、10°、15°、20°倾角的5个渐缩型连接孔冲击冷却模型,采用ANSYS CFX进行数值模拟。结果表明:在双层壁冲击冷却结构中将连接孔调整为渐缩形... 详细信息

为探究叶片前缘双层壁冲击冷却中连接孔结构对整体流动和换热特性的影响,建立了具有0°、5°、10°、15°、20°倾角的5个渐缩型连接孔冲击冷却模型,采用ANSYS CFX进行数值模拟。结果表明:在双层壁冲击冷却结构中将连接孔调整为渐缩形态能显著提升综合换热能力。当连接孔倾斜角从0°增大到20°,其倾角变化对结构内、外腔室流动损失影响不大;内靶面平均努塞尔数随倾角的变化几乎不变,但外靶面换热强度随着倾角增大先增强后削弱。当连接孔倾角为15°时,外靶面平均努塞尔数最大,相比标准结构提升了19.7%;总综合换热因子随连接孔倾斜角的增大呈现先增大后减小的趋势,倾角为15°时,综合换热因子达到最高,相比于标准结构提升了12.15%。

关键词：双层壁冲击冷却渐缩型连接孔流动特性换热特性综合换热因子

膨润土基水凝胶黏合剂的可控构筑及其对砂岩质文物的长效保护应用研究

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高分子学报 2024年第4期55卷 462-472页

作者：史承钰周莹赵纯浴杨梢和玲潘爱钊西安交通大学化学学院西安710000

将改性膨润土引入到丙烯酰胺基水凝胶体系中,通过控制组分比例、温度和反应时间等因素,成功构筑了粘接修复型膨润土基水凝胶(AR-gel)材料,并实现了对破损和断裂的砂岩文物的高效修复.AR-gel中膨润土的存在提高了其与砂岩文物之间的兼容... 详细信息

将改性膨润土引入到丙烯酰胺基水凝胶体系中,通过控制组分比例、温度和反应时间等因素,成功构筑了粘接修复型膨润土基水凝胶(AR-gel)材料,并实现了对破损和断裂的砂岩文物的高效修复.AR-gel中膨润土的存在提高了其与砂岩文物之间的兼容性,展现出了极好的粘接性,且粘接修复完整的文物接缝处无明显粘接痕迹,无泛白变色现象,不影响被粘接文物的整体美观;同时,粘接过程中的溢胶,可用水轻易去除.修复过后的砂岩形貌与性能与砂岩对照样品基本一致,表明了AR-gel高粘接性能的同时,不会对砂岩基体造成二次破坏.通过严苛的冻融老化循环和盐结晶湿热循环老化试验验证了该AR-gel材料对砂岩的耐久性粘接保护,并分析了保护机理:砂岩与AR-gel间通过强氢键、Si-O-Si键、Si-O-M键、质子化和离子键、机械咬合等作用牢固结合在一起.此外,AR-gel对玻璃、金属、砂岩、陶瓷和陶器等各种材质的文物均具有极好的粘接性能.本研究工作为开发耐久性文物粘接修复保护材料提供了新方法和新思路.

关键词：膨润土水凝胶文物粘接修复长效保护粘接普适性

联合经验模式分解和混沌理论的稳态视觉诱发电位脑电识别

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 34-42页

作者：郭晓冰徐光华李辉谢杰仁江翰立张四聪西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室西安710049 西安交通大学第一附属医院西安710061

针对多目标稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号识别准确率低、线性识别方法抑制噪声的同时也会抑制信号本身特征等问题,基于经验模式分解对信号的降噪特性、达芬混沌系统对微弱周期信号的敏感性及噪声的免疫特性,提出了一种非线性多目标SSVEP... 详细信息

针对多目标稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号识别准确率低、线性识别方法抑制噪声的同时也会抑制信号本身特征等问题,基于经验模式分解对信号的降噪特性、达芬混沌系统对微弱周期信号的敏感性及噪声的免疫特性,提出了一种非线性多目标SSVEP信号识别算法。首先,采用共平均参考算法将多通道SSVEP信号融合成单通道信号,通过傅里叶变换求得SSVEP信号的相位谱,为达芬混沌系统周期策动力添加相位;接着,采用经验模式分解降噪,将获得的第一个本征模函数输入到达芬混沌系统中,利用基于频谱差异的混沌系统状态判别方法,求解各目标的刺激频率幅值;最后,根据最大刺激频率幅值确定刺激目标,实现了对多目标SSVEP信号的识别。研究结果表明:相较于典型相关分析法,所提非线性信号处理方法的平均识别准确率提高了7.3%,平均信息传输速率提高了3.84bit/min。该研究为探究非线性SSVEP信号解码算法提供了新方向。

关键词：稳态视觉诱发电位达芬混沌系统非线性信号处理经验模式分解

气膜抽吸作用下透平叶片冲击冷却的一维管网计算方法研究

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西安交通大学学报 2024年

作者：包林焌刘钊张韦馨丰镇平西安交通大学能动学院叶轮机械研究所

为了研究透平叶片冲击冷却结构的一维管网计算方法，利用Python自主编制了一维管网程序。分别选取平板冲击冷却、有无靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却模型为研究对象，通过分析冲击冷却的内部流动换热特性，提出了局部阻力修正方法，并考虑... 详细信息

为了研究透平叶片冲击冷却结构的一维管网计算方法，利用Python自主编制了一维管网程序。分别选取平板冲击冷却、有无靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却模型为研究对象，通过分析冲击冷却的内部流动换热特性，提出了局部阻力修正方法，并考虑了气膜抽吸的作用，提出了靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的换热修正方法。将管网计算结果分别与实验数据以及经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维CFD计算结果进行对比，对所编制的一维管网程序进行了验证。结果表明：所编制的一维管网程序在计算平板冲击冷却时计算精度较高，计算结果与实验数据吻合较好，相对误差不超过12.4%。对于前缘冲击冷却，经局部阻力修正后的一维管网程序流动计算结果误差较小，与三维CFD计算结果基本一致。由于气膜抽吸的作用，靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的计算精度有待进一步改进。综合考虑了气膜孔结构参数以及气膜孔出流比的影响后，提出了换热修正因子，并设计了管网模型的修正方案，经修正后靶面气膜抽吸的前缘冲击冷却的管网计算精度显著提高，相对误差基本在10%左右。

关键词：冲击冷却管网计算气膜抽吸修正方法

可解释人工智能在工业智能诊断中的挑战和机遇:先验赋能

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机械工程学报 2024年第12期60卷 1-20页

作者：严如强商佐港王志颖许文纲赵志斌王诗彬陈雪峰西安交通大学机械工程学院西安710049

进入“大数据”时代,人工智能技术因其强大的数据挖掘与学习能力,成为工业智能诊断领域的重要方法,在机械装备的异常检测、故障诊断和寿命预测等方面发挥重要作用。随着机械装备日益向大型化、高速化、集成化和自动化发展,诊断方法的可... 详细信息

进入“大数据”时代,人工智能技术因其强大的数据挖掘与学习能力,成为工业智能诊断领域的重要方法,在机械装备的异常检测、故障诊断和寿命预测等方面发挥重要作用。随着机械装备日益向大型化、高速化、集成化和自动化发展,诊断方法的可信度变得至关重要。因此弱可解释性正成为人工智能技术在诊断领域实际应用的巨大障碍。为了推动人工智能技术在工业智能诊断领域的发展,对可解释人工智能方法进行综述。首先介绍可解释性技术的概念与作用原理,并对目前可解释性技术的主要观点与分类进行总结。接着,从工业诊断中常用的信号处理先验和物理知识先验角度,概述内在可解释的先验赋能可解释技术的研究现状。最后指出先验赋能可解释技术存在的挑战与机遇。

关键词：智能诊断可解释性先验赋能信号处理物理知识

面向航空复杂零件智能工艺规划的孪生工艺模型构建与应用研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 32-43页

作者：张超周光辉李晶晶魏智博秦天宇西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054

针对航空制造企业以人工经验为主的试错型工艺规划方式及工艺设计与加工过程缺乏协同导致的航空复杂零件工艺方案设置不合理、加工过程调整不及时、几何精度与物理性能指标调控难等问题,通过引入数字孪生技术,构建面向航空复杂零件智能... 详细信息

针对航空制造企业以人工经验为主的试错型工艺规划方式及工艺设计与加工过程缺乏协同导致的航空复杂零件工艺方案设置不合理、加工过程调整不及时、几何精度与物理性能指标调控难等问题,通过引入数字孪生技术,构建面向航空复杂零件智能工艺规划的新型孪生工艺模型及其参考框架。据此,从实测数据、质量信息和工艺知识融合的角度,提出孪生工艺模型数据空间、虚拟空间和知识空间的构建方法,明晰加工过程几何误差与物理性能指标使能的孪生工艺模型多维空间协同演进机制,实现工艺设计与加工过程的联动优化。进一步以航空薄壁件为例,实现孪生工艺模型的原型开发,并探索孪生工艺模型的典型应用场景,为航空制造企业革新工艺规划方式、实现工艺设计与加工过程的联动优化提供支撑。

关键词：数字孪生智能工艺规划孪生工艺模型质量调控航空复杂零件智能决策

重卡传动轴用高强7075铝合金热流变行为及径向锻造微观组织演变

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西安交通大学学报 2024年第8期58卷 124-135页

作者：张超赵升吨邢轲郑文浩李坤王永飞西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学金属成形技术与重型装备全国重点实验室西安710049

为研究重型卡车轻量化传动轴用高强7075铝合金在径向锻造时的热变形行为,将大直径7075铝合金挤压棒料预热退火后,取样进行了不同变形条件下的等温压缩试验。分别考虑温度与应变速率对应变强化及软化的影响,构建了适用于中大型7075铝合... 详细信息

为研究重型卡车轻量化传动轴用高强7075铝合金在径向锻造时的热变形行为,将大直径7075铝合金挤压棒料预热退火后,取样进行了不同变形条件下的等温压缩试验。分别考虑温度与应变速率对应变强化及软化的影响,构建了适用于中大型7075铝合金传动轴热加工的改进Hansel-Spittel本构模型。根据动态材料模型理论获得了7075铝合金的热加工图,并据此分析了7075铝合金棒料在典型径向锻造工艺中的组织变化。研究结果表明:改进Hansel-Spittel模型能更准确地模拟预热退火态7075铝合金的峰值和稳态流变应力,预测值与试验值的平均相对误差仅为2.71%;7075铝合金在温度为350~450℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)范围内具有较高的热加工稳定性,高温及低应变速率的变形条件有利于材料的微观组织演化;预热退火态7075铝合金棒料在经过截面收缩率为55.6%的径向锻造工艺和T6热处理后,原始板条晶粒转变为细化大转角晶粒组织,抗拉强度提高至651 MPa,延伸率提高至12.5%,综合性能得到显著改善。

关键词：重型卡车轻量化 7075铝合金本构模型热加工图径向锻造微观组织演化

压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置研究

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西安交通大学学报 2024年第1期58卷 178-186页

作者：陈敬李敏何国璎张超宙西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4... 详细信息

为解决手康复训练中指尖触觉刺激装置刺激形式单一、体积与质量过大、刺激效果不佳的问题,提出了一种压觉-滑觉-粗糙度多模态指尖触觉刺激装置。首先,分析人体指尖曲面特征,设计多接触面的气动压觉反馈装置,包括中央、指尖、两侧共计4个气室;然后,设计电极阵列模块,采用电刺激实现滑觉、粗糙度的反馈,建立人体阻抗模型确定供电电压等电刺激参数,并通过仿真验证;最后,采用柔性材料分别打印制作气动压觉执行器和电极阵列,集成的触觉反馈装置质量为14.8 g,尺寸为40 mm长、30 mm宽。实验结果表明,气动压觉反馈装置的线性度较高、迟滞小,单腔力反馈最大为12 N;电刺激装置的粗糙度识别准确率达到100%,滑觉粗糙识别率超过80%。设计的装置可以同时提供给用户指尖精确的压觉、滑觉以及粗糙度的触觉反馈,并且质量轻、体积小、反馈力大,对多模态触觉反馈装置具有一定的参考价值,有应用于脑卒中患者康复训练的潜力。

关键词：触觉反馈电刺激气动压觉反馈多模态