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考虑热误差的电主轴建模与可靠性全局灵敏度分析

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 675-682页

作者：黄贤振于瑞姜智元荣治明东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819 大连海洋大学应用技术学院辽宁大连116300

以数控机床电主轴为研究对象,旨在分析其轴向热伸长量对电主轴可靠性的影响.采用Svenska Kullager-Fabriken(SKF)摩擦力矩模型对轴承生热量进行分析,设定对流换热系数为边界散热条件,建立了热分析有限元耦合模型,求解电主轴的温度以及... 详细信息

以数控机床电主轴为研究对象,旨在分析其轴向热伸长量对电主轴可靠性的影响.采用Svenska Kullager-Fabriken(SKF)摩擦力矩模型对轴承生热量进行分析,设定对流换热系数为边界散热条件,建立了热分析有限元耦合模型,求解电主轴的温度以及轴向热伸长分布.将有限元模型与实验结果进行对比,验证了建立的有限元模型的准确性.考虑随机因素的影响,建立电主轴热变形可靠性分析模型,并采用Kriging模型进行可靠性求解.对电主轴热误差可靠性全局灵敏度进行分析,结果表明,转速和冷却水流量对可靠度影响较大,轴向力和径向力对可靠度影响较小.

关键词：电主轴热特性有限元分析 Kriging模型可靠性全局灵敏度

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基于增量谐波平衡法的一维强非线性多自由度波动问题算法研究

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机械工程学报 2024年

作者：王鸿宇王雪峰赵剑张健黄毓大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室北京大学先进制造与机器人系大连海洋大学海洋与土木工程学院

针对采用高阶基函数的增量谐波平衡法(Incremental harmonic balance, IHB)在分析多自由度非线性介质的带隙性质时存在计算量大且不易收敛的问题，提出一种改进的IHB方法以高效求解外部激励确定情况下频率已知而波矢未知的非线性波动问... 详细信息

针对采用高阶基函数的增量谐波平衡法(Incremental harmonic balance, IHB)在分析多自由度非线性介质的带隙性质时存在计算量大且不易收敛的问题，提出一种改进的IHB方法以高效求解外部激励确定情况下频率已知而波矢未知的非线性波动问题。该方法将原始波动方程转化为具有任意自由度和任意阶数基函数的时滞微分方程(Delay differential equation, DDE)，并构造Jacobian矩阵的解析式，利用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform, FFT)代替数值积分，并通过收敛性分析确定最小展开阶数及稳态解。以分数非线性(基于赫兹接触定律的晶格)和立方非线性(基于立方弹簧的晶格)模型为例，分析晶格结构的带隙性质。结果表明，当系统处于强非线性时，采用高阶基函数才可获得收敛的稳态解，且计算效率提高220余倍。已知频率计算波矢时的稳态解的收敛性高于已知波矢的情况。非线性强度可以调控带隙的频段和宽度，且非线性越强，带隙的调控范围越大。

关键词：强非线性增量谐波平衡法波动问题时滞微分方程带隙性质

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硬磁软材料输流管的屈曲不稳定性分析

力学学报 2024年第3期56卷 691-703页

作者：马地龙王琳陈伟华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

输流管道广泛应用于海洋工程、航空航天、先进制造和生物医学等工程行业和前沿科技领域.在内部流体作用下,软材料输流管易丧失稳定性并出现较大位移.因此,如何预测其稳定性以及调控其力学行为显得至关重要.基于Hamilton原理,建立了磁调... 详细信息

输流管道广泛应用于海洋工程、航空航天、先进制造和生物医学等工程行业和前沿科技领域.在内部流体作用下,软材料输流管易丧失稳定性并出现较大位移.因此,如何预测其稳定性以及调控其力学行为显得至关重要.基于Hamilton原理,建立了磁调控下硬磁软材料输流管道的动力学理论模型,推导了铰支-可滑动铰支边界条件下输流管道的控制方程.在Galerkin方法离散的基础上,对输流管系统进行了稳定性分析.研究发现:当流速小于失稳临界值时,输流管在静态平衡位置保持稳定;当流速大于失稳临界值时,输流管以静态分岔形式发生屈曲失稳.通过求解输流管道的非线性控制方程,得到管道的非线性力学响应.研究结果显示,磁场力幅值P和磁偏角α会共同影响输流管系统的非线性力学响应行为,α的取值决定了系统临界流速和管道屈曲形状随P值增大的演化趋势,实现了对管道屈曲变形行为的磁调控.理论模型还可方便地推广应用于非均匀磁化管道的力学响应分析之中.文章采用的磁场调控方法具有非接触式和快速响应等优势,可望进一步应用于医用器械及极端环境作业等领域.

关键词：硬磁软材料输流管道稳定性磁调控屈曲

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基于递归门控卷积的遥感图像超分辨率研究

计算机科学 2024年第2期51卷 205-216页

作者：刘长新吴宁胡俐蕊高霸高学山广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西海洋工程装备与技术重点实验室(北部湾大学) 广西钦州535011 北部湾大学电子与信息工程学院广西钦州535011 北部湾大学机械与船舶海洋工程学院广西钦州535011

由于受到硬件条件的限制,通常难以获得具有高分辨率(HR)的遥感图像。利用单幅图像超分辨率(SISR)技术对低分辨率(LR)遥感图像进行超分辨率重建是获取高分辨率遥感图像的常用方法。近年来,在图像超分辨率领域引入的卷积神经网络(CNN)改... 详细信息

由于受到硬件条件的限制,通常难以获得具有高分辨率(HR)的遥感图像。利用单幅图像超分辨率(SISR)技术对低分辨率(LR)遥感图像进行超分辨率重建是获取高分辨率遥感图像的常用方法。近年来,在图像超分辨率领域引入的卷积神经网络(CNN)改进了图像重建性能。然而,现有的基于CNN的超分辨率模型通常使用低阶注意力机制提取深层特征,其表征能力有待提高,且常规卷积的感受野有限,缺乏对远距离依赖关系的学习。为了解决以上问题,提出了一种基于递归门控卷积的遥感图像超分辨率方法RGCSR。该方法引入递归门控卷积g n Conv学习全局依赖和局部细节,通过高阶空间交互来获取高阶特征。首先,使用由高阶交互子模块(HorBlock)和前馈神经网络(FFN)组成的高阶交互——前馈神经网络模块(HFB)提取高阶特征。其次,利用由通道注意力(CA)和g n Conv构建的特征优化模块(FOB)优化各个中间模块的输出特征。最后,在多个数据集上的对比结果表明,RGCSR比现有的基于CNN的超分辨率方法具备更好的重建性能和视觉效果。

关键词：递归门控卷积高阶空间交互通道注意力遥感图像超分辨率

Cr和Zn晶核对Cu/Ni复合体精密电沉积脱模的影响

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材料科学与工艺 2023年

作者：陈菊杨光胡正晨田振岐集美大学海洋装备与机械工程学院

在模具表面喷涂K2Cr2O7是辅助电铸脱模的有效手段之一，然而六价Cr具有较强的致癌性。为了替代六价Cr钝化层，本文采用电沉积方法制备Cr晶核和Zn晶核，形成低毒三价Cr氧化物和无毒二价Zn钝化物防粘层替代六价Cr钝化层。利用计时电流法... 详细信息

在模具表面喷涂K2Cr2O7是辅助电铸脱模的有效手段之一，然而六价Cr具有较强的致癌性。为了替代六价Cr钝化层，本文采用电沉积方法制备Cr晶核和Zn晶核，形成低毒三价Cr氧化物和无毒二价Zn钝化物防粘层替代六价Cr钝化层。利用计时电流法测试了沉积Cr和Zn晶核的电流-时间曲线，分析了三价Cr和二价Zn晶核在多晶Cu表面的形核特性；对Cu-Cr和Cu-Zn表面进行了SEM、EDS以及XPS测试，研究了电沉积三价Cr和二价Zn晶核后的表面形貌、表面元素组成及含量；对Cu、Cu-Cr和Cu-Zn表面进行了接触角测试，基于表面能理论计算了含三价Cr和二价Zn晶核多晶Cu的表面能。研究表明：三价Cr和二价Zn在Cu电极上的形核符合瞬态成核特性；三价Cr晶核在Cu表面上的分布比二价Zn晶核均匀且形状较为规整；三价Cr和二价Zn晶核在Cu表面均形成氧化物，Cr2O3的含量明显高于ZnO含量；多晶Cu、Cu-Cr和Cu-Zn的表面能大小依次为：多晶Cu>Cu-Zn>Cu-Cr，三价Cr和二价Zn氧化物辅助脱模后的Cu、Ni表面粗糙度相差57.14%和64.52%。因此，三价Cr氧化物可以更好地辅助Cu/Ni复合体顺利脱模。

关键词：精密电沉积表面能表面钝化脱模表面粗糙度

基于小样本数据驱动的弹壳打凹—平底成形工艺参数优化决策方法

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中国机械工程 2024年第6期35卷 1086-1096页

作者：梁强李雄王海洋王伟任徐永航刘新杜彦斌重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆长江电工工业集团有限公司重庆401336 驻重庆地区第三军事代表室重庆400000

针对某外贸款弹壳在调试生产中加工质量差和模具寿命短的问题,提出一种基于小样本数据驱动的弹壳打凹-平底成形工艺参数多目标优化与决策方法。首先,利用中心复合试验法设计试验,将各试验方案代入有限元模型中进行数值模拟,以仿真结果... 详细信息

针对某外贸款弹壳在调试生产中加工质量差和模具寿命短的问题,提出一种基于小样本数据驱动的弹壳打凹-平底成形工艺参数多目标优化与决策方法。首先,利用中心复合试验法设计试验,将各试验方案代入有限元模型中进行数值模拟,以仿真结果为基础采用随机森林算法建立弹壳打凹-平底成形工艺参数与打凹下冲头最大等效应力、平底上冲头最大等效应力和平底成形后弹壳内圆角的多目标优化模型。其次,应用改进多目标灰狼优化算法对多目标优化模型进行寻优并获得非劣解集,采用主客观综合熵权-优劣解距离法评价决策出最优工艺参数组合。最后,采用该优化工艺参数组合进行数值模拟和工艺试验,结果显示,模拟结果与工艺试验结果吻合,弹壳底部内圆角充填饱满,模具使用寿命得到提高。

关键词：弹壳小样本驱动改进多目标灰狼优化算法打凹-平底成形

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基于大流量止回阀实验系统的快速预测模型

机电工程 2024年第4期41卷 659-665页

作者：王江坤赵晶查洒洒王剑曲洺剑张俊飞沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 沈阳盛世五寰科技有限公司辽宁抚顺110172 辽宁五寰特种材料与智能装备产业技术研究院辽宁沈阳118015

针对传感器在数据获取中的局限性和无法用于对实验系统进行全面的数据收集问题,对大流量止回阀实验系统的快速预测模型技术进行了研究,建立了实验系统的快速预测模型,进行了快速预测模型的结果分析。首先,搭建了实体模型,根据大流量止... 详细信息

针对传感器在数据获取中的局限性和无法用于对实验系统进行全面的数据收集问题,对大流量止回阀实验系统的快速预测模型技术进行了研究,建立了实验系统的快速预测模型,进行了快速预测模型的结果分析。首先,搭建了实体模型,根据大流量止回阀实验系统的结构,结合实验系统的工作原理对其进行了简化,并进行了有限元分析;然后,利用快速预测模型的关键技术构建了实验系统数据库,进行了实验系统的样本采集;通过比对不同机器学习算法的预测准确率,选择了随机森林算法,并建立了实验系统内压与应力应变的关系;最后,进行了快速预测模型的结果分析,并完成了实验系统整体预测实验和实验系统部件单独预测实验。研究结果表明:采用随机森林(RF)算法建立的快速预测模型,拟合优度(R 2)达到了0.99,相较于深度神经网络(DNN)算法和梯度提升树(GBDT)算法,拟合优度(R 2)提高了68.97%和51.47%。实验系统整体预测与实验系统部件单独预测的对比试验结果表明:整体预测模型的预测速度更快,且精度可以达到97.43%。

关键词：大流量旋启式止回阀单向阀随机森林算法响应时间深度神经网络梯度提升树决定系数

应用于作业式水下自主潜航器的水下电动机械手研发（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2024年第3期 238-251页

作者：胡晓辉陈家旺周航任自强浙江大学海洋学院浙江大学海南研究院教育部海洋传感技术与装备工程研究中心

目的：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象，探索水下电动机械臂和自主水下航行器（AUV）的集成技术，设计一套全新的适用于500 m以上水深的水下机械臂。2.提高AUV的现场操作干预能力和自主作业能力，为海底探测取样作业提供更加... 详细信息

目的：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象，探索水下电动机械臂和自主水下航行器（AUV）的集成技术，设计一套全新的适用于500 m以上水深的水下机械臂。2.提高AUV的现场操作干预能力和自主作业能力，为海底探测取样作业提供更加有效、经济、方便、快速的手段，在海洋资源探测中发挥更大的作用。创新点：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象，探索水下电动机械臂和AUV的集成技术，设计了一款全新的适应AUV搭载的水下电动机械手。2.该水下电动机械手的密封方式借鉴了深海液压系统的工作原理，采用压力补偿的方式提升电动机械手本身的耐压性和防水性，提升了电动机械手的适用水深和水下工作的可靠性。方法：1.基于机器人运动学与动力学理论，进行仿真验证，并搭建水下电动机械手实验平台。2.进行陆上和水下的实验，完成轨迹的跟踪实验，并对水上水下和仿真实验的数据进行对比分析，得到水下电动机械手的轨迹跟踪精度，以验证该机械手的运行精度。结论：1.在匀加速/减速过程中，机械手关节的运行更加稳定；在从匀减速到停止的过渡阶段有微量的过冲；在匀速运动过程中，关节角度跟踪不稳定，从波动幅度来看，误差范围约为0.01 rad。2.通过进一步分析机械手致动器的运动轨迹误差可以得出，机械手在空气中的绝对跟踪误差峰值约为18 mm，而在水下约为14 mm；机械手在水下的末端运动精度比在水中高，匀速时产生的振动幅度也比在空气中小得多。3.要提高机械臂系统的性能，需要设计更精确的控制系统；进行流体力学分析，还需要搭载配备视觉系统的AUV，以便在水下环境和实际海洋环境中进行下一步的自主操作实验。

关键词：水下电动操纵器逆运动学轨迹规划轨迹跟踪精度

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84消毒液对304不锈钢腐蚀的影响

装备环境工程 2024年第6期21卷 96-101页

作者：邓培昌林国栋胡杰珍耿保玉冯梦倩广东海洋大学化学与环境学院广东湛江524088 广东海洋大学湛江市海洋工程及装备腐蚀与防护重点实验室广东湛江524088 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088

目的探究84消毒液对304不锈钢腐蚀行为的影响及其腐蚀机理。方法采用数码相机和三维视频显微镜对304不锈钢进行宏观与微观腐蚀形貌观察,结合电化学测试分析研究84消毒液对304不锈钢腐蚀行为的影响。结果在喷洒试验初期,在不锈钢表面... 详细信息

目的探究84消毒液对304不锈钢腐蚀行为的影响及其腐蚀机理。方法采用数码相机和三维视频显微镜对304不锈钢进行宏观与微观腐蚀形貌观察,结合电化学测试分析研究84消毒液对304不锈钢腐蚀行为的影响。结果在喷洒试验初期,在不锈钢表面可观察到少量较浅的点蚀坑生成,腐蚀电位升高,腐蚀电流密度下降。随着喷洒时间的延长,试验后期,点蚀坑增加和变大,腐蚀电位降低,腐蚀电流密度提高,304不锈钢的耐腐蚀性能降低,腐蚀速率提高。结论大气环境下喷洒84消毒液,304不锈钢发生局部腐蚀。试验初期,NaClO促进了不锈钢钝化膜的形成,腐蚀速率下降。随着喷洒时间的延长,NaClO被还原形成的Cl^(–),使钝化膜发生破裂,促进了不锈钢的点蚀。

关键词： 84消毒液 304不锈钢腐蚀次氯酸钠点蚀

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