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基于多尺度-组合式循环神经网络的内燃机缸套表面磨损量预测方法

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摩擦学学报 2024年

作者：张永芳侯丕鸿杨鑫亮陈锐搏康建雄邢志国吕延军西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安理工大学印刷包装与数字媒体学院兰州理工大学机电工程学院陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室

缸套作为内燃机的关键部件，其磨损状况直接影响内燃机活塞-缸套系统的服役性能。为了准确预测内燃机缸套表面的磨损状况，本文中提出了1种多尺度组合式的循环神经网络(MIXRNN)模型，该模型融合了多尺度特征提取技术与组合式循环神经网... 详细信息

缸套作为内燃机的关键部件，其磨损状况直接影响内燃机活塞-缸套系统的服役性能。为了准确预测内燃机缸套表面的磨损状况，本文中提出了1种多尺度组合式的循环神经网络(MIXRNN)模型，该模型融合了多尺度特征提取技术与组合式循环神经网络(RNN)架构，通过捕捉和学习缸套磨损过程中的时序特征及其动态关系，使其具备了非线性磨损量回归的能力。基于内燃机缸套实际运行数据的测试表明：该模型在平均绝对误差、平均相对误差、根均方误差及决定系数等性能指标上显著优于传统的RNN及其变体模型，尤其在处理小样本数据集和长时间序列数据时，具有很好的鲁棒性和准确性，为内燃机活塞-缸套系统的剩余寿命预测和服役性能评估提供了参考和依据。

关键词：内燃机缸套磨损量预测多尺度特征组合式循环神经网络小样本训练

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增材制造技术在飞行器结构上的应用需求分析

机械工程学报 2024年第11期60卷 74-84页

作者：时光辉武文华陶然罗俊荣林晔李强林晓虎孙齐东大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 北京机电工程研究所结构强度与动力技术研究室北京100074 北京理工大学先进结构技术研究院北京100081 陆军航空兵学院航空机械工程系北京101123

未来先进飞行器的研制,对结构系统在功能和性能上均提出更高的要求,表现在结构的承载功能一体化、智能化、轻量化、承载效率提升等方面的需求,因此需要与之匹配的先进制造手段作为支撑。增材制造由于其在宏微观复杂结构研制、小批量柔... 详细信息

未来先进飞行器的研制,对结构系统在功能和性能上均提出更高的要求,表现在结构的承载功能一体化、智能化、轻量化、承载效率提升等方面的需求,因此需要与之匹配的先进制造手段作为支撑。增材制造由于其在宏微观复杂结构研制、小批量柔性生产、高效率快速响应等方面的天然优势,成为未来支撑先进结构研制的先进制造方式之一。首先以飞行器承载结构为研究对象,分析各个部分的主要材料体系以及各个部分可能的增材制造应用前景,对现有的增材制造与飞行器结构研制的结合实现结构轻量化性能提升、复杂构件制备、快速原型机研制方面进行综述分析。进一步,通过具体的工程需求分析,阐述飞行器结构在新材料、优化设计、制备、维护/维修、成本控制等方面对增材制造的需求,为增材制造技术在飞行器承载结构和非承载功能结构技术上推广应用提供支撑和参考。

关键词：空天飞行器飞行器结构结构功能一体化增材制造轻量化

基于机器学习的巡飞弹气动优化与制导一体化设计

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兵器装备工程学报 2024年第9期45卷 38-47页

作者：吴明雨何贤军郑纯陈志华南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

针对巡飞弹末制导过程,提出了一种基于机器学习的气动优化与制导一体化设计方法。该方法首先以巡飞弹机翼为自由变形对象建立了基于全连接神经网络的气动参数代理模型,结合该模型提出了物理参数优化神经网络进行气动寻优,以此构建了在... 详细信息

针对巡飞弹末制导过程,提出了一种基于机器学习的气动优化与制导一体化设计方法。该方法首先以巡飞弹机翼为自由变形对象建立了基于全连接神经网络的气动参数代理模型,结合该模型提出了物理参数优化神经网络进行气动寻优,以此构建了在线气动优化模型;其次,耦合该优化模型和巡飞弹飞行动力学方程组,搭建了强化学习的制导环境,利用深度Q网络强化学习算法设计了智能制导律,实现了气动优化与制导一体化设计。通过打击地面静止目标的仿真实验,与无气动优化的制导律相比,表明:在线气动优化可使得巡飞弹以最优升阻比飞行,缩短了制导时间,节约燃料;一体化模型仅利用弹目视线角速率信息,可产生较连续的攻角制导指令,提高了制导精度。

关键词：气动优化制导律代理模型一体化设计机器学习深度Q网络

变压强工况下膜式空气弹簧橡胶气囊迟滞力学特性统一模型研究

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机械工程学报 2024年第16期60卷 241-248页

作者：杨树军刘泓江陈俊杰王宏宇高向东刘敬豪燕山大学河北省特种运载装备重点实验室秦皇岛066004 江西理工大学机电工程学院赣州341000 江西理工大学江西省矿冶机电工程技术研究中心赣州341000 江西大隆重型工业有限公司技术中心鹰潭335000

橡胶气囊是影响膜式空气弹簧力学特性的关键部件,导致膜式空气弹簧力学特性具有典型的迟滞非线性、压强参数时变等特性。围绕变压强工况下橡胶气囊迟滞力学特性建模难题,引入压强因子,建立Coulomb摩擦压强摄动模型、分数导数Kelvin-Voig... 详细信息

橡胶气囊是影响膜式空气弹簧力学特性的关键部件,导致膜式空气弹簧力学特性具有典型的迟滞非线性、压强参数时变等特性。围绕变压强工况下橡胶气囊迟滞力学特性建模难题,引入压强因子,建立Coulomb摩擦压强摄动模型、分数导数Kelvin-Voigt压强摄动模型描述橡胶气囊迟滞力学特性行为,构建压强统一方程表征变压强工况下模型参数的演变规律,建立变压强工况下橡胶气囊迟滞力学特性统一模型。以某膜式空气弹簧为试验样件A,基于MTS852.05测试台架开展变压强工况下膜式空气弹簧的静态、动态特性试验,计算与试验结果表明样件A静刚度迟滞回线相对误差小于1.1%,迟滞回线损耗能量相对误差小于1.3%,动刚度最大相对误差小于3.4%,验证变压强工况下橡胶气囊迟滞力学特性统一模型的准确性和普适性。最后,分析压强因子对橡胶气囊迟滞力学特性的影响规律,指出压强因子对模型参数F_(fmax)(p_(z))、K_(e)(p_(z))的正相关影响导致橡胶气囊的动态特性具有类似的压强相关性。研究结果为变压强工况下膜式空气弹簧刚度设计与匹配提供理论依据。

关键词：橡胶气囊膜式空气弹簧迟滞力学特性统一模型变压强工况

柱面摩擦限矩器接触特性及打滑转矩影响因素研究

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机械设计与制造 2024年第7期 188-192页

作者：刘兆懿崔红伟常宗旭乔一军太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

为了促进柱面摩擦限矩器在刮板输送机驱动系统上的应用,应用ANSYS有限元软件建立了数值模拟模型,仿真分析了给定油腔压力作用下柱面摩擦副的接触应力分布情况,通过公式得到了打滑转矩与油腔压力的关系,探讨了油腔长度、油腔厚度、油腔... 详细信息

为了促进柱面摩擦限矩器在刮板输送机驱动系统上的应用,应用ANSYS有限元软件建立了数值模拟模型,仿真分析了给定油腔压力作用下柱面摩擦副的接触应力分布情况,通过公式得到了打滑转矩与油腔压力的关系,探讨了油腔长度、油腔厚度、油腔内径以及接触间隙对最大接触应力与打滑转矩的影响,并通过正交试验设计,得出了各因素对最大接触应力与打滑转矩的影响显著性排序。结果表明:通过数值模拟与正交试验设计相结合的方法,获得了柱面摩擦限矩器结构参数对最大接触应力与打滑转矩的影响,为柱面摩擦限矩器的结构设计及打滑转矩预测提供了理论依据。

关键词：柱面摩擦副空心油腔变形接触特性打滑转矩正交试验设计

冲击载荷作用下传爆药细观损伤模式及本构模型研究

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兵器装备工程学报 2024年第2期45卷 150-157页

作者：裴柯磊肖有才肖向东王志军中北大学机电工程学院太原030051 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为获取传爆药在冲击载荷作用下的细观损伤模式及本构模型,基于一级轻气炮装置,设计JH-14C传爆药多轴冲击损伤实验,获得了不同速度下应力历程曲线,并利用扫描电镜对回收试样进行细观形貌观测。基于黏弹性统计裂纹模型开发VUMAT子程序,代... 详细信息

为获取传爆药在冲击载荷作用下的细观损伤模式及本构模型,基于一级轻气炮装置,设计JH-14C传爆药多轴冲击损伤实验,获得了不同速度下应力历程曲线,并利用扫描电镜对回收试样进行细观形貌观测。基于黏弹性统计裂纹模型开发VUMAT子程序,代入到ABAQUS中对SHPB实验进行数值模拟,对照实验结果验证了模型以及参数的有效性,并进一步对多轴冲击试验进行数值模拟,分析不同速度下JH-14C损伤度。结果表明:多轴冲击下JH-14C内部损伤主要为穿晶断裂,JH-14C损伤度随着速度增大而变大。数值模拟与实验结果吻合较好,本构模型可较好描述在不同加载条件下传爆药的力学特性。

关键词： JH-14C 多轴冲击黏弹性统计裂纹模型损伤

基于多层耦合网络的装备保障体系级联失效及抗毁性分析

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指挥与控制学报 2024年第1期10卷 67-80页

作者：张帅周伟白光晗兑红炎陶俊勇国防科技大学智能科学学院装备综合保障技术重点实验室长沙410073 解放军32256部队广州510630 郑州大学管理工程学院郑州450001

为准确描述装备保障体系结构特征与毁伤失效流程,进而提升装备保障体系功能与抗毁能力,基于杀伤层、保障层和储供层构建装备保障体系的多层耦合网络模型。基于杀伤链给出装备维修保障链与储供保障链的特征和典型样式,在此基础上,提出考... 详细信息

为准确描述装备保障体系结构特征与毁伤失效流程,进而提升装备保障体系功能与抗毁能力,基于杀伤层、保障层和储供层构建装备保障体系的多层耦合网络模型。基于杀伤链给出装备维修保障链与储供保障链的特征和典型样式,在此基础上,提出考虑装备保障体系多层耦合网络特性的级联失效模型与节点重要度评估方法。给出对应的网络抗毁性评估指标。仿真结果表明,考虑级联失效的多层耦合网络模型能较好地反映遭受攻击时整个装备保障体系的性能变化情况,所提出的使命任务节点重要度能准确识别关键节点。与传统网络抗毁性指标相比,杀伤链数量对节点失效产生的装备保障体系抗毁性变化更加敏感。

关键词：装备保障体系网络抗毁性多层耦合网络级联失效节点重要度

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农业装备行驶滑动辨识与控制研究现状与展望

农业机械学报 2024年第8期55卷 1-20页

作者：杜小强洪方伟马锃宏李月婵赵立军浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江省全省农业智能感知与机器人重点实验室杭州310018 浙江省丘陵山区特色林果智能装备协同创新中心杭州310018 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室(部省共建) 杭州310018 重庆文理学院智能制造工程学院重庆402160

农业环境中农业装备时常发生行驶滑动现象且具有明显不确定性,滑动现象使行驶机构处于不可控状态,从而影响作业精度,严重阻碍了种植、中耕管理和收获等需要精准作业环节的农业装备信息化及智能化发展。本文从滑动原理、滑动辨识及行驶... 详细信息

农业环境中农业装备时常发生行驶滑动现象且具有明显不确定性,滑动现象使行驶机构处于不可控状态,从而影响作业精度,严重阻碍了种植、中耕管理和收获等需要精准作业环节的农业装备信息化及智能化发展。本文从滑动原理、滑动辨识及行驶滑动控制方面,分别对滑动力学特性、滑动辨识方法和考虑滑动的路径跟踪控制的国内外研究现状进行综述。滑动原理方面,着重阐述了针对不同行驶机构的结构特点和行驶地面环境建立的多种行驶机构与地面的系统模型。滑动辨识方面,分别对基于数学模型和基于数据驱动两类方法进行分析,揭示各方法优势与局限性。行驶滑动控制方面,重点归纳了应用于农业装备的路径跟踪控制方法,指出了目前行驶滑动控制研究方法局限性。最后,指出行驶滑动辨识研究对于农业装备自动化发展具有重要意义,未来农业装备行驶滑动研究可以从滑动力学理论模型、滑动实时辨识方法、行驶滑动控制方法等方面开展深入研究。

关键词：农业装备行驶滑动路径跟踪控制滑动辨识

基于多批次增长试验的舰空导弹命中概率贝叶斯估计

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系统工程与电子技术 2024年

作者：刘昊邦陈童胡涛李明贵杜凯海军工程大学管理工程与装备经济系宇航动力学国家重点实验室陆军步兵学院石家庄校区

针对现有舰空导弹命中概率估计方法主要从单批次试验角度研究，而未能考虑命中概率多批次增长试验特点的问题，致使命中概率准确估计较为困难。对此本文以舰空导弹二维正态射弹散布现象为切入点，基于贝叶斯方法选取正态-逆伽马分布作... 详细信息

针对现有舰空导弹命中概率估计方法主要从单批次试验角度研究，而未能考虑命中概率多批次增长试验特点的问题，致使命中概率准确估计较为困难。对此本文以舰空导弹二维正态射弹散布现象为切入点，基于贝叶斯方法选取正态-逆伽马分布作为射弹散布参数的先验分布，融合先验信息弥补小样本试验数据量不足问题，在各批次试验的射弹散布参数值之间建立顺序约束关系，并利用马尔科夫链-蒙特卡洛（Markov chain-Monte Carlo， MCMC）方法结合吉布斯（Gibbs）抽样进行贝叶斯求解，从而实现融合多批次增长试验信息的目的。研究结果表明该方法相比现有单批次试验命中概率估计方法能够考虑多批次增长试验的特点，为舰空导弹命中概率估计提供借鉴。

关键词：舰空导弹命中概率多批次增长试验射弹散布贝叶斯马尔科夫链-蒙特卡洛