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简谐基础加速度激励下的点阵结构优化设计

航空学报 2023年

作者：陈立曾孝云黄文张建飞中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

航空航天类产品面临愈加剧烈的振动环境，同时对结构的设计也提出了更高的轻量化需求。针对简谐基础加速度激励下的结构振动抑制问题，基于高比强度、比刚度的轻质点阵结构，提出通过优化点阵结构杆件的截面尺寸来降低结构动响应的优化... 详细信息

航空航天类产品面临愈加剧烈的振动环境，同时对结构的设计也提出了更高的轻量化需求。针对简谐基础加速度激励下的结构振动抑制问题，基于高比强度、比刚度的轻质点阵结构，提出通过优化点阵结构杆件的截面尺寸来降低结构动响应的优化方法。以点阵结构杆件的截面尺寸为设计变量，结构体积为约束，建立简谐基础加速度激励下结构关键点处位移响应最小为优化目标的优化数学模型。采用模态位移法高效求解结构动响应及灵敏度，并通过GCMMA优化算法实现优化问题求解。数值算例和振动实验表明所提出的点阵结构优化方法在保证结构轻量化的同时，能够大幅度降低结构的振动响应。

关键词：简谐基础加速度激励点阵结构动响应结构优化模态位移法

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电流模式对柠檬酸盐体系镀金的影响

中国表面工程 2019年第3期32卷 88-98页

作者：王卿张勇斌陈金明王锋中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

针对作为密封层使用的镀金层存在沉积速率低、厚度不均匀的问题,使用自研精密电镀电源,对比直流(DC)、正向单脉冲(FPC)、正向群脉冲(FGPC)、周期换向脉冲(PPRC)对镀金的影响。仿真PPRC一个周期内镀层厚度的变化情况。使用场发射扫描电... 详细信息

针对作为密封层使用的镀金层存在沉积速率低、厚度不均匀的问题,使用自研精密电镀电源,对比直流(DC)、正向单脉冲(FPC)、正向群脉冲(FGPC)、周期换向脉冲(PPRC)对镀金的影响。仿真PPRC一个周期内镀层厚度的变化情况。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光测厚仪分析镀层的表面形貌、结构、沉积速率、厚度均匀性和电流效率。结果表明:仿真中PPRC较FPC可以明显改善镀层的厚度均匀性,电流模式影响镀金层的晶面峰强和电流效率,DC、FPC、FGPC、PPRC镀金层的晶粒尺寸依次减小,镀金层表面的致密性和厚度均匀性提高,脉冲模式下阴极振动可显著提高沉积速率。使用适宜的PPRC参数镀金,可以在较高的沉积速率下获得厚度均匀、致密的镀金层。

关键词：电镀金电镀电源正向单脉冲正向群脉冲周期换向脉冲

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基于深度强化学习的大口径轴孔装配策略

浙江大学学报(工学版) 2023年第11期57卷 2210-2216页

作者：姜玉峰陈东生中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

针对大口径轴孔装配任务中存在的惯性冲击大、力控不稳定、装配精度差等问题,提出基于深度强化学习与模糊策略的大口径轴孔装配策略.该策略通过模糊动作生成器对强化学习算法输出的装配动作进行补偿,实现精确的状态跟踪.通过深度确定性... 详细信息

针对大口径轴孔装配任务中存在的惯性冲击大、力控不稳定、装配精度差等问题,提出基于深度强化学习与模糊策略的大口径轴孔装配策略.该策略通过模糊动作生成器对强化学习算法输出的装配动作进行补偿,实现精确的状态跟踪.通过深度确定性决策梯度(DDPG)算法采集环境状态数据并计算输出动作,引导机器人改变装配状态.引入模糊动作生成器,与DDPG算法结合生成DDPGFA装配策略,利用模糊策略添加动作系数,提高装配动作准确性.在合理制定奖赏函数和模糊规则的基础上,实现训练过程的快速收敛.通过设定安全阈值保证在线学习过程中系统的受力安全.大口径轴孔装配仿真和实验结果表明,与未采用模糊动作的强化学习装配策略相比,DDPGFA策略能在更稳定的步数下完成装配,且离线训练速度提升约15%,装配接触力减小约30%.

关键词：轴孔装配深度强化学习深度确定性决策梯度(DDPG) 模糊策略大口径部件

等径角挤压(ECAP)技术在NiTi基形状记忆合金中的研究进展

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稀有金属 2023年第9期47卷 1263-1273页

作者：张永皞范啟超孙明艳杨琴陈捷黄姝珂中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621999

NiTi基形状记忆合金具有优异的形状记忆性能和超弹性,同时还具有强度高、抗疲劳性能优良、抗腐蚀性能好等一系列优点,已在航空航天、核电以及军工等领域取得了应用,是目前各类主流形状记忆合金中最具有实际工程应用价值的合金种类。为... 详细信息

NiTi基形状记忆合金具有优异的形状记忆性能和超弹性,同时还具有强度高、抗疲劳性能优良、抗腐蚀性能好等一系列优点,已在航空航天、核电以及军工等领域取得了应用,是目前各类主流形状记忆合金中最具有实际工程应用价值的合金种类。为了提高NiTi基形状记忆合金的综合性能,人们通过各种手段开展了大量研究工作,渐渐深入认识了NiTi基合金的微观组织与相组成,以及合金相变行为、形状回复能力和力学性能等的主要影响因素,并一直尝试对合金的性能进行进一步提升。等径角挤压(ECAP)技术是目前最具有工业化应用前景的大塑性变形方法之一,该技术近年来在NiTi基形状记忆合金的研究中得到了越来越多的采用。根据目前的报道,ECAP通过显著细化合金微观组织,不仅能够实现力学性能的提高,同时还能对合金的相变行为、形状回复性能、耐磨性能等一系列性能产生有益的影响。基于此,本文整理了近年来国内外ECAP技术在NiTi基形状记忆合金中的研究成果,总结了NiTi基合金常用的ECAP参数以及该技术对合金微观组织、力学性能、相变行为以及记忆性能等各个方面的影响,分析了其优势以及目前主要存在的不足,并对日后的改进和优化方向进行了展望。

关键词：等径角挤压(ECAP) NiTi基形状记忆合金晶粒细化性能

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基于自抗干扰的装配机器人阻抗控制技术

浙江大学学报（工学版） 2022年第9期56卷 1876-1881页

作者：张世玉陈东生宋颖慧中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略.该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪.通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对... 详细信息

为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略.该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪.通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对环境参数的适应性.引入阻抗模型改进扰动观测器,使观测器的响应速度增大,力跟踪的精度提高.基于六自由度机器人的精密轴孔装配实验结果表明,与传统阻抗控制相比,基于自抗扰控制(ADRC)的阻抗控制能够在较小的接触力误差下完成装配,且基于改进型自抗扰控制的阻抗控制的力平均误差比改进前自抗扰控制减小12.0%~28.2%.

关键词：轴孔装配柔顺装配阻抗控制自抗扰控制(ADRC) 机器人

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基于位置偏差调速的激光跟踪运动控制方法

中国测试 2023年

作者：游奇峰唐强米良何韬肖杰中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

跟踪算法和伺服算法的设计是实现激光跟踪运动控制的关键，决定了激光跟踪运动的速度及其稳定性。为了获得更好的跟踪性能，基于工业控制器及其伺服算法，提出一种基于实时角度位置偏差动态调节轴系运动速度的激光跟踪算法；首先，分析... 详细信息

跟踪算法和伺服算法的设计是实现激光跟踪运动控制的关键，决定了激光跟踪运动的速度及其稳定性。为了获得更好的跟踪性能，基于工业控制器及其伺服算法，提出一种基于实时角度位置偏差动态调节轴系运动速度的激光跟踪算法；首先，分析基于位置偏差动态调速实现连续稳定跟踪的控制原理；然后，建立被控对象的数学模型及包含此跟踪算法的跟踪系统数学模型，并完成激光跟踪的仿真测试；最后，搭建激光跟踪实验平台，对跟踪算法进行实验验证，最终实验结果表明，激光束能够很好的跟踪动态目标，电机运行平稳流畅，跟踪能力优于7 (°)/s。该控制方法为激光跟踪测量系统的搭建提供了技术参考。

关键词：激光跟踪跟踪算法速度控制跟踪性能

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甚高频共振式脉冲源放电蚀除

中国机械工程 2019年第20期30卷 2439-2446页

作者：王锋张勇斌刘广民王卿袁伟然胡波中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

针对传统微细电火花脉冲电源普遍存在的放电频率低、脉宽较大、纳米级高效蚀除能力难以日益提高的问题,设计出了一种基于电路共振原理的甚高频微能脉冲源,该脉冲源可产生放电频率55MHz、电压峰峰值220V的开路电压波形,电压脉宽可压缩至9... 详细信息

针对传统微细电火花脉冲电源普遍存在的放电频率低、脉宽较大、纳米级高效蚀除能力难以日益提高的问题,设计出了一种基于电路共振原理的甚高频微能脉冲源,该脉冲源可产生放电频率55MHz、电压峰峰值220V的开路电压波形,电压脉宽可压缩至9.1ns。进行了不同开路电压下的放电实验,获得了各实验条件下的放电波形。实验结果证明所设计的甚高频微能脉冲源具有良好的加工工艺性能。

关键词：微细电火花加工甚高频电路共振重铸层表面粗糙度

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声弹效应测量螺栓轴向应力的有限元计算分析

振动与冲击 2019年第13期38卷 164-171页

作者：孙朝明王增勇李建文孙凯华中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

为促进超声技术在定量评价螺栓拧紧状态中的有效应用,结合实际检测需求,对基于声弹效应的螺栓轴向应力测量方法构建了合适的有限元模型。使用二维轴对称方式模拟M8×25的螺栓,螺栓头部安放10MHz的超声波探头;有限元计算时,采用具有默纳... 详细信息

为促进超声技术在定量评价螺栓拧紧状态中的有效应用,结合实际检测需求,对基于声弹效应的螺栓轴向应力测量方法构建了合适的有限元模型。使用二维轴对称方式模拟M8×25的螺栓,螺栓头部安放10MHz的超声波探头;有限元计算时,采用具有默纳汉三阶弹性常数的超弹性材料,将结构场与声场进行耦合分析,通过前后两个研究步骤,确定出螺栓在轴向拉伸状态下的超声波形信号;有限元计算结果表征了声传播时间差(ns)、轴向载荷(MPa)间的线性关系,此线性关系随螺栓夹紧长度、螺栓材料的不同而相应地改变;计算表明,对基于声弹效应的轴向应力测量方法而言,线性系数的准确测定非常重要;对有限元计算结果进行深入分析,可知螺栓内部应力状态对于超声传播声时变化存在叠加影响;因螺栓夹紧长度不同会引起声弹效应的较大变化,在实际测量时应对此足够重视。有限元计算结果与解析计算结果、实际试验测试结果对比,结果吻合性良好;所建立的超声法测量螺栓轴向应力的有限元模型,解决了对声弹效应进行数值模拟分析的难题,可为检测方法分析、专用仪器研发提供技术指导。

关键词：轴向应力超声测量声弹效应有限元方法超弹性材料

“近单相”型NiTiNb形状记忆合金研究进展

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材料导报 2019年第19期33卷 3272-3276页

作者：张永皞孟玉堂范啟超孙明艳黄姝珂中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

NiTiNb形状记忆合金由于其独特的相变宽滞后特性而具有极大的工程便利性,但传统成分的Ni47Ti44Nb9合金由于含有大量的稀贵金属Nb而在一定程度上限制了其大规模的商业化推广。“近单相”型NiTiNb合金则属于一类低Nb含量的NiTi基形状记忆... 详细信息

NiTiNb形状记忆合金由于其独特的相变宽滞后特性而具有极大的工程便利性,但传统成分的Ni47Ti44Nb9合金由于含有大量的稀贵金属Nb而在一定程度上限制了其大规模的商业化推广。“近单相”型NiTiNb合金则属于一类低Nb含量的NiTi基形状记忆合金,其Nb含量相较于Ni47Ti44Nb9合金降低了1/2以上。该类合金不仅同样具备较优的形状记忆性能,同时也具备较宽的相变滞后,这些特征为其应用于实际工程提供了可能。“近单相”型NiTiNb合金虽然较早就已经出现,但近年来才逐渐受到人们的关注。在该合金中,由于大部分Nb元素主要以固溶态形式存在,使其既具有NiTi二元合金的优点,同时也具备NiTiNb宽滞后合金的部分特征。目前,人们对“近单相”合金的研究较多集中于微观组织、相变行为、力学性能以及形状记忆性能等多个方面。通过研究,人们已经基本掌握了“近单相”合金的特性和主要优势,而该合金低Nb含量的特性也为深入探讨Nb元素对合金相变行为和形状回复性能的影响机理提供了便利。基于现有研究,“近单相”合金中部分Nb元素可能以β-Nb相的形式存在,其数量不仅与Nb的绝对含量有关,也与合金中的Ni和Ti的原子比有关。由于β-Nb相的塑性变形不可回复,“近单相”合金优良的形状记忆性能主要归功于其较低的β-Nb相含量。虽然有学者证实了“近单相”合金在相变滞后方面的突出表现,并由此指出固溶Nb元素对相变滞后所起的关键作用,但研究亦表明低Nb合金的相变滞后尚不能完全达到Ni47Ti44Nb9合金的水平。此外,Nb含量的降低也可能对“近单相”合金的力学性能产生不利影响。因此,具备工程应用价值的“近单相”合金的Nb含量并不宜过低。本文整理了近年来人们在“近单相”型NiTiNb合金领域的研究成果,总结了该类合金在微观组织、相变行为、力学性能以及形状记忆效应等方面的特点,分析了其相较于传统高Nb合金的优势以及目前主要存在的不足,并对此类合金今后的改进和优化方向进行了展望。

关键词： "近单相"NiTiNb合金马氏体相变微观组织力学性能