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DED熔池熔凝行为与枝晶形貌对拉伸强度的影响

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机械工程学报 2024年第7期60卷 411-424页

作者：宋博学王子生陈克强姜兴宇于天彪刘伟军杨国哲沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

熔池不稳定的瞬态对流与传热传质特征导致沉积层机械性能呈现强烈的各向异性。为探究沉积层枝晶形貌特征对拉伸性能强化差异的影响规律,构建面向热-流耦合的介观熔池动力学模型并探究熔池从产生到准稳态过程中的瞬态对流与热特征演变规... 详细信息

熔池不稳定的瞬态对流与传热传质特征导致沉积层机械性能呈现强烈的各向异性。为探究沉积层枝晶形貌特征对拉伸性能强化差异的影响规律,构建面向热-流耦合的介观熔池动力学模型并探究熔池从产生到准稳态过程中的瞬态对流与热特征演变规律,获得了熔池凝固边界附近的温度梯度与凝固速率等凝固条件。通过WBM相场模型获得了沿凝固边界不同凝固条件诱发的枝晶形貌预测结果,同时探究了凝固条件的变化对一次枝晶臂间距、枝晶尖端半径和枝晶尖端过冷的影响规律,揭示了枝晶形貌特征对沉积层不同部位半定量拉伸强度的强化趋势,结果表明受枝晶形貌特征诱发的拉伸强化值在沉积层底部与中部的差异达到了99 MPa,进而对枝晶形貌特征对拉伸强度的强化机理进行了详细讨论。为实现单/多层定向能量沉积拉伸性能的可调可控提供了理论依据。

关键词：定向能量沉积沉积层熔池相场机械强度

基于深度强化学习的网联混合动力汽车队列控制

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机械工程学报 2024年第2期60卷 262-271页

作者：郭景华李文昌王班王靖瑶厦门大学机电工程系厦门361102 同济大学汽车学院上海201804 厦门大学自动化系厦门361102

针对网联混合动力汽车队列具有混杂非线性、多动力源混合驱动等特点,提出基于深度强化学习的队列分层控制策略。首先,设计了队列模型预测控制器,基于车车通信获取的车辆状态求解约束条件下满足多性能目标的队列车辆最优期望加速度。其次... 详细信息

针对网联混合动力汽车队列具有混杂非线性、多动力源混合驱动等特点,提出基于深度强化学习的队列分层控制策略。首先,设计了队列模型预测控制器,基于车车通信获取的车辆状态求解约束条件下满足多性能目标的队列车辆最优期望加速度。其次,为提高车辆的燃油经济性,将发动机最优工作曲线和电池特性曲线作为专家知识嵌入深度强化学习算法中。然后,通过分析电池荷电状态、车辆车速以及车辆加速度对智能体动作值的影响来阐明基于深度强化学习(Deep Q network,DQN)的队列能量管理策略是如何根据动作值实现对队列中车辆多系统动力输出之间的协调控制。最后,设计了以电池荷电状态、瞬时燃油消耗率为自变量的奖励值函数,利用最小化损失函数,采用梯度下降法对DQN网络参数进行更新,通过深度强化学习算法实现网联混合动力汽车队列的能量管理控制。试验结果表明,所提出的队列控制策略可以动态规划出队列中车辆期望加速度,实时合理的分配发动机功率与电机功率,最终实现队列中车辆的节能行驶。

关键词：网联混合动力汽车队列深度强化学习模型预测控制节能行驶

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强磁烧结陶瓷CBN砂轮磨削表面形貌研究

组合机床与自动化加工技术 2024年

作者：孙雪高峰郭永信杨凡于天彪无锡学院自动化学院东北大学机械工程与自动化学院

针对现有磨削表面形貌模型无法准确表征强磁烧结陶瓷CBN砂轮特定磨粒取向的问题,提出一种新型的虚拟砂轮与磨削表面形貌数值模型。首先,选择磨粒模型,使其长轴具备特定取向,利用将已经阵列排布磨料的位置随机地位移的方法,建立具备随机... 详细信息

针对现有磨削表面形貌模型无法准确表征强磁烧结陶瓷CBN砂轮特定磨粒取向的问题,提出一种新型的虚拟砂轮与磨削表面形貌数值模型。首先,选择磨粒模型,使其长轴具备特定取向,利用将已经阵列排布磨料的位置随机地位移的方法,建立具备随机磨粒位置的砂轮模型;其次,将磨粒与工件表面数值离散,建立磨削表面形貌数值模型;最后,开展仿真与磨削实验,揭示了强磁烧结陶瓷CBN砂轮磨削中,不同磨削加工参数对磨削表面形貌的综合影响规律,验证了该模型的有效性,为后续研究强磁烧结陶瓷CBN砂轮磨削机理提供了理论基础。

关键词：强磁烧结表面形貌虚拟砂轮磨削机理

制造约束下自由曲面离轴多反光学系统设计方法

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光学学报 2024年第3期44卷 226-237页

作者：孙艺玮魏阳杰陈思轲赵继东北大学计算机科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

在离轴多反光学系统的装调过程中,光学对准工作成本高、操作复杂。光学系统的一体化加工制造方法通过在设计过程中加入制造约束避免了离轴多反系统的反复装调。然而,现有自由曲面离轴多反系统的设计方法很少考虑制造约束,设计的光学系... 详细信息

在离轴多反光学系统的装调过程中,光学对准工作成本高、操作复杂。光学系统的一体化加工制造方法通过在设计过程中加入制造约束避免了离轴多反系统的反复装调。然而,现有自由曲面离轴多反系统的设计方法很少考虑制造约束,设计的光学系统无法满足一体化加工制造的要求。针对这一问题,提出了一种符合制造约束的离轴多反系统自动生成方法。首先,提出了由共圆程度函数和遮拦评估函数构成的制造约束模块,对初始结构的合理性进行判断;其次,通过对离轴多反系统的光路结构进行光线追迹,构建了光学系统初始结构的综合目标搜索函数;然后,以搜索获取的初始结构参数为输入,结合改进的Wassermann-Wolf(W-W)法,提出了制造约束下自由曲面离轴多反系统的设计方法。实验结果表明,所提方法可以在保证较高成像质量的前提下,快速、准确地设计出符合制造约束的自由曲面离轴多反系统。

关键词：制造约束离轴多反设计起点自由曲面

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基于神经网络的壁板铆接视觉测量研究

工具技术 2024年第1期58卷 131-136页

作者：郝博王婵娟王杰张力东北大学机械工程与自动化学院

铆接制孔直径是影响制孔质量的重要参数之一,针对人工测量存在的人为偏差和效率低的问题,提出了一种基于神经网络的机器视觉测量方法,该方法通过图像预处理、ROI提取和图像识别及尺寸测量四个阶段对产品进行检测。图像预处理阶段的目标... 详细信息

铆接制孔直径是影响制孔质量的重要参数之一,针对人工测量存在的人为偏差和效率低的问题,提出了一种基于神经网络的机器视觉测量方法,该方法通过图像预处理、ROI提取和图像识别及尺寸测量四个阶段对产品进行检测。图像预处理阶段的目标是通过基于神经网络的镜头补偿模型获得更好的原始图像。检测到的边界可作为滤波图像ROI提取的基础,压缩后的ROI存储在数据库中并由图像识别模块发送,图像识别模块是基于反向残差块构建的,在保持识别精度的同时减少了模型大小和计算时间,孔的图像识别准确率达到94.67%。利用参照物的像素直径得到壁板铆接被测孔的像素直径。实验结果表明,在不同位置的孔直径测量中,本方法的直径测量精确率平均在95%左右。

关键词：机器视觉神经网络边缘检测尺寸测量双线性插值

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纳秒激光去除铝合金表面漆层的工艺研究

激光技术 2024年

作者：车亚龙华希俊王康孙义皓孙瑜华逸舟汤发全江苏大学机械工程学院机械设计制造及自动化系

为了提高激光除漆的质量和效率，对2024铝合金表面喷涂了丙烯酸漆层并进行了清洗试验。采用正交试验方法，对除漆后试样表面的形貌、元素能谱及粗糙度进行了观察和分析，研究了各激光参数对除漆效果的影响程度，并通过验证试验对比得出... 详细信息

为了提高激光除漆的质量和效率，对2024铝合金表面喷涂了丙烯酸漆层并进行了清洗试验。采用正交试验方法，对除漆后试样表面的形貌、元素能谱及粗糙度进行了观察和分析，研究了各激光参数对除漆效果的影响程度，并通过验证试验对比得出最佳工艺参数组合。结果表明：5个主要参数中对除漆厚度影响最为显著的是激光功率；在单次扫描能基本去除漆层的情况下，单一提高激光功率不能明显提高除漆效果；在合适的参数组合下，能够完全去除铝合金表面200μm左右的漆层，并且不损伤基材。该研究为激光除漆工艺提供了一定参考。

关键词：激光技术激光清洗正交试验工艺优化表面形貌

Fe-3%Si合金薄带连铸板热处理过程层状异构组织演变的相场模拟研究

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材料导报 2024年第11期38卷 229-235页

作者：杨玉芳胡晋龙刘永博王明涛沈阳工学院机械工程与自动化学院辽宁抚顺113122 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

本研究基于Fe-3%Si合金铸轧板材组织特征,构建了不同类型柱状晶/等轴晶层状异构组织相场模型,实现了界面曲率为驱动力的情况下层状异构组织的高温粗化过程模拟,量化分析了层状异构特征对铸轧组织演化过程的影响规律。研究表明,由于晶粒... 详细信息

本研究基于Fe-3%Si合金铸轧板材组织特征,构建了不同类型柱状晶/等轴晶层状异构组织相场模型,实现了界面曲率为驱动力的情况下层状异构组织的高温粗化过程模拟,量化分析了层状异构特征对铸轧组织演化过程的影响规律。研究表明,由于晶粒长径比对晶粒尖端曲率的影响,当初始状态下柱状晶长径比较高时,在界面曲率的驱动下最终会形成等轴化的多晶组织;反之则等轴化程度减小。明确了不同类型异构组织演化特征,相同退火时间下组织的等轴化程度受其层状异构特征的影响,这一现象的本质是等轴晶通过自身演化引起柱状晶两端曲率变化,诱发柱状晶间的相互“吞噬”并发生等轴化,柱状晶则在部分结构的组织中生长至带钢表面后停止生长,最终保持柱状特征。本研究进一步加深了对铸态薄带中初始凝固组织在后续热处理时演化过程的认识,对硅钢制备工艺优化具有重要的理论指导意义和实际应用价值。

关键词： Fe-3%Si合金薄带连铸相场模拟组织演化

基于改进YOLOv4轻量化网络的机械手状态检测算法

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第6期45卷 769-775页

作者：郭立新毕素涛赵明扬东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 季华实验室广东佛山528200

YOLOv4网络结构复杂、参数较多、模型较大,因此极大地限制了其在工业上的应用.针对这一问题,提出一种改进YOLOv4的轻量化网络.首先,采用GhostNet代替YOLOv4主干网络,简化网络结构,降低模型参数量;其次,为了弥补网络简化后带来的精度损失... 详细信息

YOLOv4网络结构复杂、参数较多、模型较大,因此极大地限制了其在工业上的应用.针对这一问题,提出一种改进YOLOv4的轻量化网络.首先,采用GhostNet代替YOLOv4主干网络,简化网络结构,降低模型参数量;其次,为了弥补网络简化后带来的精度损失,在其余两个输出特征层后加入Spatial Pyramid Pooling结构,加强特征提取;再次,加入Squeeze and Excitation Network通道注意力机制,增强网络重要信息提取能力;最后,将损失函数CIOU替换为SIOU,加快模型收敛,进而产生更好的模型.实验结果表明,在满足工业要求的前提下,改进后的轻量化网络相比于YOLOv4网络,在牺牲较小检测精度的情况下,模型参数量和计算量大幅下降,同时检测速度得到了提升,从而证明了改进算法在光纤插拔任务中机械手夹持状态识别检测的有效性.

关键词： YOLOv4 GhostNet 深度可分离卷积注意力机制损失函数

多源激励下航空发动机L型管路动力学建模与验证

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航空学报 2024年第12期45卷 134-145页

作者：李晖谷建霏李济楠孙占彬孙凯华刘小川王鑫张丙杰王相平马辉东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

从解析分析角度,创建了考虑基础随机振动和流体压力脉动影响的多源激励下受卡箍约束的航空发动机L型管路的动力学模型。基于Timoshenko梁理论和传递矩阵法,推导获得了管路系统分别在轴向、横向以及轴向扭转方向对应的振动平衡方程,实现... 详细信息

从解析分析角度,创建了考虑基础随机振动和流体压力脉动影响的多源激励下受卡箍约束的航空发动机L型管路的动力学模型。基于Timoshenko梁理论和传递矩阵法,推导获得了管路系统分别在轴向、横向以及轴向扭转方向对应的振动平衡方程,实现了充液后该管路系统固有特性的求解。提出了频域倍频能量法构造流体压力脉动函数的激振力,在采用虚拟激励法模拟基础随机振动载荷后,将2种激励方式同时加入到平衡方程中,在上述复杂的多源激励条件下,成功求解获得管路的振动响应。最后,组建了多源激励下航空发动机管路振动测试系统,在不同的激励条件下开展了验证测试,证明了所提出的理论模型及其分析结果的有效性,其对于复杂激励载荷下航空航天多种管路系统的动态响应预报与减振设计具有重要参考价值。

关键词：基础随机振动激励流体压力脉动激励航空发动机 L型管路动力学建模