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舰船设备关键零件的冲击损伤累积及寿命预测方法

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振动与冲击 2025年第3期44卷 163-170页

作者：陈卓闫明金映丽沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

针对舰船设备在海战时遭受敌方武器及自身火炮后坐力冲击造成的损伤累积问题,提出了隶属函数和Miner损伤累积理论相结合的冲击疲劳寿命预测方法。从外界冲击中提取冲击幅值和均值,根据GM(1,1)模型预测冲击幅值的参数,并利用BP(back prop... 详细信息

针对舰船设备在海战时遭受敌方武器及自身火炮后坐力冲击造成的损伤累积问题,提出了隶属函数和Miner损伤累积理论相结合的冲击疲劳寿命预测方法。从外界冲击中提取冲击幅值和均值,根据GM(1,1)模型预测冲击幅值的参数,并利用BP(back propagation)神经网络修正残差提高预测精度。利用疲劳模数与寿命的联系提出一种新的应力-寿命模型,并基于多项式变异理论确定模型中的参数。将舰船设备上的关键零件6061铝合金轴作为试验对象,并结合几种隶属函数预测试件的冲击疲劳寿命。结果表明:采用Γ分布隶属函数求得的冲击疲劳寿命预测值与试验值相比误差最小,且当Γ分布中的k值一定时,参数a_(1)的变化在初始阶段对预测值基本不产生影响,只有当a_(1)逐渐接近S_(0)时才会有微小的影响。说明提出的疲劳寿命预测方法是可靠的,为舰船设备关键零件的冲击损伤累积研究及寿命预测提供理论参考和数据基础。

关键词：灰色估计多项式变异冲击损伤累积隶属函数寿命预测

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多策略融合的改进黑猩猩优化算法

北京航空航天大学学报 2025年第1期51卷 235-247页

作者：张福兴高腾吴泓达大连工业大学机械工程与自动化学院大连116034

针对黑猩猩优化算法存在迭代速度慢、精度不高及初始化分布不均匀等问题,提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法。采用改进的Sine混沌映射初始化种群,解决种群边界聚集分布问题,引入考虑线性权重系数、自适应加速因子的粒子群思想,配... 详细信息

针对黑猩猩优化算法存在迭代速度慢、精度不高及初始化分布不均匀等问题,提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法。采用改进的Sine混沌映射初始化种群,解决种群边界聚集分布问题,引入考虑线性权重系数、自适应加速因子的粒子群思想,配合改进的非线性收敛因子平衡算法的全局搜索能力,加快算法收敛,提高收敛精度。引入自适应水波因子改进麻雀精英突变和Bernoulli混沌映射策略,提高个体跳出局部最优的能力。利用22个基准测试函数进行迭代分析求解和Wilcoxon秩和统计检验,得出所提算法迭代速度更快、精度更高、跳出局部最优能力更强。将所提算法应用到工程实例中,进一步验证算法处理现实优化问题的优越性。

关键词：改进的Sine混沌映射非线性衰减因子麻雀精英突变 Bernoulli混沌映射 Wilcoxon秩和检验

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港口重载AGV转向稳定性容错控制策略

计算机集成制造系统 2025年第1期31卷 47-55页

作者：刘璇刘玉卿王子航张明路张建华河北工业大学机械工程学院天津300401 北京科技大学机械工程学院北京100083

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪... 详细信息

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。

关键词：港口重载AGV 模型预测控制器 PI车速跟随控制器 RBF神经网络滑模控制失效分配

基于应变模态的风力机动态偏航工况下叶片振动感知方法

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太阳能学报 2025年第1期46卷 125-133页

作者：王颖刘翔宇翟金刚刘珍王锦内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051

针对现阶段运行状态下风力机叶片振动测量方法中,加速度传感器常布设到风力机机头靠近风轮处,导致测量结果易受干扰的问题。基于叶片受力分析和应变模态理论,将叶片上应变传感器采集的原始信号分解为叶片应变信号与振动信号的叠加,设计... 详细信息

针对现阶段运行状态下风力机叶片振动测量方法中,加速度传感器常布设到风力机机头靠近风轮处,导致测量结果易受干扰的问题。基于叶片受力分析和应变模态理论,将叶片上应变传感器采集的原始信号分解为叶片应变信号与振动信号的叠加,设计一种基于应变模态理论和变分模态分解的叶片振动感知方法。通过设计静态模态实验和模拟动态偏航的叶片振动实验,对叶片表面应变和机头振动信号进行对比分析,表明叶片振动感知方法在频域和时频域上均能正确识别叶片振动特征,且其谱线更清晰,受干扰更小,从而为动态偏航运行工况下风力机叶片振动测量提供了一种新方法,可为风力机叶片安全、可靠运行提供技术支持。

关键词：风力机叶片动态偏航振动感知叶片应变变分模态分解应变模态理论

碳化硅表面微织构尺寸和面密度对滑动密封面摩擦学性能的影响

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化工学报 2025年

作者：王梦娇胡凯学孟祥铠江锦波彭旭东浙江工业大学机械工程学院

干气密封端面过度摩擦磨损是其常见失效形式之一，为研究微织构尺寸和面密度对织构化碳化硅(SiC)干气密封环摩擦学性能的影响，采用激光加工技术在SiC陶瓷表面制造45°椭圆微织构，探究了织构尺寸和面密度对摩擦学性能影响规律。试验结... 详细信息

干气密封端面过度摩擦磨损是其常见失效形式之一，为研究微织构尺寸和面密度对织构化碳化硅(SiC)干气密封环摩擦学性能的影响，采用激光加工技术在SiC陶瓷表面制造45°椭圆微织构，探究了织构尺寸和面密度对摩擦学性能影响规律。试验结果表明：随织构尺寸和面密度增加，摩擦系数和磨损率均呈现先降低后升高的趋势，在等效直径80 μm、面密度10%时摩擦学性能最好。织构尺寸过小，织构刮擦损伤严重；织构尺寸过大，摩擦副间剪切力增大。织构面密度过小，改形效果不显著；织构面密度过大，易引发应力集中和加剧磨粒磨损。只有当尺寸和面密度均适宜的织构可以发挥其收容磨屑、减小接触面积，减轻磨粒磨损与粘着磨损的效果，提升SiC的摩擦学性能。

关键词：干气密封碳化硅激光微织构摩擦学性能磨损机理

改进辛几何包分解及其在行星齿轮故障诊断中的应用

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机械科学与技术 2025年

作者：潘海洋许大洋程健郑近德童靳于安徽工业大学机械工程学院

针对辛几何包分解(Symplectic Geometry Packet Decomposition， SGPD)在强噪声干扰下难以实现特征有效提取的问题，提出了一种改进辛几何包分解(Improved Symplectic Geometry Packet Decomposition， ISGPD)方法。在利用ISGPD进行信号分解过程中，首先，利用辛几何相似变换理论对原始信号进行分解并重构出初始辛几何分量，对不同模态分量完成初步分割；然后，定义Ramanujan谱信噪比指标，衡量各模态分量所包含的状态信息量，避免了有效特征信息的遗失；最后，为了最大程度地滤除有效分量中包含的噪声信息，对分量信号展开多层次分解，弱化有效分量中的干扰信息。将所提ISGPD方法应用于行星齿轮箱故障仿真信号和实测信号，分析结果表明：与SGPD方法相比，ISGPD具有更强的特征提取能力、噪声鲁棒性。

关键词：改进辛几何包分解行星齿轮箱故障诊断 Ramanujan谱信噪比

双面开槽石墨圆周密封分层计算模型及开槽位置影响研究

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化工学报 2025年

作者：潘嘉阳江锦波彭旭东孟祥铠马艺浙江工业大学机械工程学院

随着石墨圆周密封向着低磨损、长寿命目标的发展，不同开槽结构动压型石墨圆周密封性能的高效、准确求解显得尤为重要。本文针对转子面开槽、静子面开槽和双面开槽三种开槽模式圆周密封结构，推导了适用于不同开槽模式圆周密封膜压分布... 详细信息

随着石墨圆周密封向着低磨损、长寿命目标的发展，不同开槽结构动压型石墨圆周密封性能的高效、准确求解显得尤为重要。本文针对转子面开槽、静子面开槽和双面开槽三种开槽模式圆周密封结构，推导了适用于不同开槽模式圆周密封膜压分布求解的广义瞬态雷诺方程，基于动网格技术和有限体积法自主编程求解获得膜压分布和性能参数，并与商用软件模拟结果的求解精度和计算效率进行对比，在相同槽深条件下对比分析了三种开槽模式圆周密封的膜压分布和浮升力、泄漏率的时变特性，探讨了转速、入口压力和密封间隙等运行参数对三种开槽模式密封性能的影响规律。结果表明：相较于商用软件求解，相同面网格数下的圆周密封膜压分布自主编程计算结果吻合良好，但计算时间约为5%～30%，计算效率显著提高；相较于单面开槽密封，双面开槽密封的时均浮升力和时均泄漏率均显著下降；因转子面与静子面螺旋槽相对位置变化，双面开槽密封的介质泄漏会出现反向回流和正向高泄漏周期波动的情况，弱化了密封封严特性和成膜特性。本文所提出基于广义瞬态雷诺方程的分层计算模型为不同开槽表面圆周密封的性能分析提供了新的方法。

关键词：圆周密封动压型浮升力瞬态雷诺方程双面开槽

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基于文献计量的车间调度研究进展与趋势分析

计算机集成制造系统 2025年

作者：王亚良柯雪潘立浙江工业大学机械工程学院

在现代制造业迅速发展的背景下，车间调度问题在生产制造中起着重要作用，是确保生产流程顺畅、提高生产效率、降低生产成本的关键环节。为全面系统地分析我国车间调度领域的发展状况和研究动态，通过检索中国知网(CNKI)和Web of Scienc... 详细信息

在现代制造业迅速发展的背景下，车间调度问题在生产制造中起着重要作用，是确保生产流程顺畅、提高生产效率、降低生产成本的关键环节。为全面系统地分析我国车间调度领域的发展状况和研究动态，通过检索中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)数据库，获得2000年至2023年以车间调度为主题的中英文文献共14298篇，再运用CiteSpace 6.3 R1软件对文献进行可视化分析，分别从发文量、研究作者、国家地区、机构、关键词共现和被引文献等不同角度审视研究主题结构，结合可视化知识图谱对车间调度领域的现状、趋势和热点进行分析。分析结果表明，由于车间调度在实际应用中的复杂性和多样性，车间调度领域的研究热点也呈现多元化的趋势，目前该领域的研究主要围绕动态与实时调度的优化、多目标优化的平衡追求和智能化算法的应用等方面展开，智能化、绿色化、可持续化和跨学科融合等是未来的发展方向。

关键词：车间调度文献计量知识图谱可视化分析

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基于回声状态网络的风电机组运行状态监测

仪器仪表学报 2025年

作者：金晓航喻轩昂关汉林浙江工业大学机械工程学院

“双碳”目标引领下，风能作为一种清洁可再生能源得到了广泛的利用。风电机组作为将风能转化为电能的重要装备，累计装机容量持续增长。然而，风电机组工作环境恶劣，运行工况多变，故障频发。为保障风电机组安全高效运行，亟需故障诊... 详细信息

“双碳”目标引领下，风能作为一种清洁可再生能源得到了广泛的利用。风电机组作为将风能转化为电能的重要装备，累计装机容量持续增长。然而，风电机组工作环境恶劣，运行工况多变，故障频发。为保障风电机组安全高效运行，亟需故障诊断与智能运维技术。针对风电机组运行工况复杂多变以及循环神经网络在时间序列学习过程中存在梯度消失和爆炸等问题，提出一种融合运行工况识别与回声状态网络的风电机组运行状态监测方法。首先，采用最大互信息系数对数据采集与监控系统(SCADA)采集的多维数据进行特征选择，筛选出与风电机组运行状态相关性高的特征。其次，利用K-means聚类算法构建机组的工况识别模型，对不同运行工况进行有效划分。然后，利用差分进化算法优化不同工况下的回声状态网络模型，增强其对复杂运行工况的适应能力，以此开展不同工况下风电机组有功功率预测。继而，结合功率预测残差分析确定相应的健康阈值，用于评判机组运行状态。最后，通过两个实际风电机组的案例分析表明，所提方法可有效监测机组的运行状态，当故障发生时，比SCADA系统提前发现机组运行状态的异常，可实现故障的早期预警。

关键词：风电机组状态监测回声状态网络