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钢绞线导波传播特性研究

工程力学 2024年第S01期41卷 98-103页

作者：李浩华陈华鹏罗伟兵张国印李苇航华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330013

导波作为一种有效的无损检测方法,在钢绞线检测中具有广阔的应用前景。钢绞线的特殊螺旋结构,使得导波在钢绞线中的传播性质尚未完全了解。该文研究了导波在七丝钢绞线中频散性质。利用FrenetSerret方法建立了螺旋坐标系,在此基础上对... 详细信息

导波作为一种有效的无损检测方法,在钢绞线检测中具有广阔的应用前景。钢绞线的特殊螺旋结构,使得导波在钢绞线中的传播性质尚未完全了解。该文研究了导波在七丝钢绞线中频散性质。利用FrenetSerret方法建立了螺旋坐标系,在此基础上对传统半解析有限元方法进行了改进,得到了适用于螺旋结构的波导特征方程。计算了单根高强直钢丝的频散曲线,分析了导波的频散特性,研究了导波在七丝钢绞线中传播的频散特性,得到的频散曲线“陷频”现象中心频率与实验结果一致,并且钢绞线和直钢丝的频散曲线具有很大差异。通过钢绞线超声导波应力测试实验验证了该文所提出的螺旋半解析有限元法的正确性和有效性。结果表明,实验结果与理论群速度吻合良好,并且钢绞线的轴向应力与钢绞线中导波群速度近似线性关系。

关键词：导波检测半解析有限元法钢绞线螺旋坐标系频散特性

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基于太赫兹成像检测技术与特征提取方法结合巴旦木饱满度检测方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1896-1904页

作者：胡军吕豪豪乔鹏贺永刘燕德华东交通大学智能机电装备创新研究院江西南昌330013 浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

巴旦木是一种营养丰富的坚果,对巴旦木的品质进行检测具有重要的经济价值和实际意义。由于巴旦木具有较为坚硬的外壳,传统的检测手段较难实现内部检测,因此,采用新兴的太赫兹透射成像检测技术,开展巴旦木饱满度的检测研究。首先采集不... 详细信息

巴旦木是一种营养丰富的坚果,对巴旦木的品质进行检测具有重要的经济价值和实际意义。由于巴旦木具有较为坚硬的外壳,传统的检测手段较难实现内部检测,因此,采用新兴的太赫兹透射成像检测技术,开展巴旦木饱满度的检测研究。首先采集不同饱满度巴旦木的太赫兹透射图像,并且从太赫兹图像的感兴趣区域分别提取无样品区域、空壳区域和满仁区域的太赫兹光谱信息;为了提高模型的精度,减少计算量,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、无信息变量消除(UVE)、连续投影算法(SPA)、蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)和遗传算法(GA)对太赫兹光谱信息进行特征提取,建立对应的最小二乘支持向量机(LS-SVM)、随机森林(RF)和K-近邻(KNN)定性判别模型,对巴旦木的饱满和空壳区域进行检测和鉴别。此外,对太赫兹特征图像转为JPG格式,接着转化为RGB格式进行G通道提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,检测饱满度为太赫兹特征图像的壳仁像素点之比;对原始图像进行轮廓提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,实际饱满度为原始图像的壳仁像素点之比。通过计算检测饱满度和实际饱满度的误差,证明了太赫兹透射成像技术检测巴旦木饱满度的可行性。建立的KS-GA-RF模型的鉴别效果最优,准确率为98.21%;通过壳仁像素点之比分别计算出对应的检测饱满度和实际饱满度,误差为16%。研究验证了采用太赫兹图、谱相融合的方法,可以很好地实现对巴旦木内部种仁饱满度可视化检测,为巴旦木的准确分级提供了新的思路,也为太赫兹成像技术检测其他坚果饱满度提供了理论参考,具有重要的应用价值。

关键词：巴旦木饱满度太赫兹透射成像特征提取 RF判别模型

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分布式独立二次调压电液系统设计与控制

农业机械学报 2024年

作者：丁孺琦姜佑鹏李刚孙国华华东交通大学机电与车辆工程学院

通过多路阀实现负载敏感电液控制（LS）系统等集中式液压系统流量分配，会产生较大的节流损失，能量效率较低。分布式独立电液控制系统（DIEHCS）采用单泵单执行器的排量控制方式，基本消除节流损失，节能效果显著，但普遍存在独立式驱... 详细信息

通过多路阀实现负载敏感电液控制（LS）系统等集中式液压系统流量分配，会产生较大的节流损失，能量效率较低。分布式独立电液控制系统（DIEHCS）采用单泵单执行器的排量控制方式，基本消除节流损失，节能效果显著，但普遍存在独立式驱动装机功率大、分布式安装结构不紧凑等问题。为此，本文以6t挖掘机为对象，提出了一种分布式独立二次调压电液控制系统（DIEHCS-SPR）。该系统主要由3个独立布置于臂架上的开式电液执行器（EHA）及1个恒压控制的主泵（布置于舱室内）组成。各EHA根据执行器预期速度和负载力方向实现四象限工况的精确运转。6t挖掘机虚拟样机仿真结果表明，在同一个工作周期下，提出的DIEHCS-SPR系统相比于LS系统节能效率可达42%～46%。相比于现有DIEHCS，所提出系统各EHA峰值输出功率最高可降低70%～74%，可显著减小各EHA外形尺寸和质量，不仅节约了关键元件（EHA）的制造成本，更降低了分布式安装时自重所产生的额外能耗。

关键词：液压挖掘机分布式独立电液控制系统电液执行器二次调压泵控系统

基于振幅放大机制的周期钢弹簧浮置板轨道结构低频振动控制

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机械工程学报 2024年第3期60卷 155-169页

作者：冯青松杨舟郭文杰华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013

钢弹簧浮置板轨道结构因其具有良好的减隔振性能在城市轨道交通中应用广泛,但对于20 Hz以下的低频振动,尤其是人体敏感频率范围内(4~8 Hz)的隔振效果并不理想。鉴于此,引入振幅放大思想,设计了一种杠杆式隔振器,用于有效提升钢弹簧浮置... 详细信息

钢弹簧浮置板轨道结构因其具有良好的减隔振性能在城市轨道交通中应用广泛,但对于20 Hz以下的低频振动,尤其是人体敏感频率范围内(4~8 Hz)的隔振效果并不理想。鉴于此,引入振幅放大思想,设计了一种杠杆式隔振器,用于有效提升钢弹簧浮置板轨道在人体敏感频率范围内的隔振效果。基于钢弹簧浮置板轨道结构的周期性特征,采用能量泛函变分法并结合人工弹簧技术建立了配置有杠杆式隔振器的周期性钢弹簧浮置板轨道结构带隙特性分析模型;以带隙特性作为评价指标,从研究振动波传递的角度出发,系统地分析了配置有杠杆式隔振器的钢弹簧浮置板轨道结构中弯曲振动波的传递路径特征,验证了杠杆式隔振器对轨道结构中低频弯曲振动波的调控作用。在此基础上,进一步考虑列车荷载的作用,分析验证了动态轮轨力作用下杠杆式隔振器的低频隔振性能以及对轨道结构动力响应的影响。结果表明:杠杆式隔振器对浮置板轨道的低频弯曲波调控效果明显,由0~9.6 Hz成功调控至4 Hz以下;与普通浮置板轨道相比,4~8 Hz范围内传递至下部基础的力大幅度衰减,最大衰减约20 dB,同时,杠杆式隔振器对轨道结构的振动也有一定的抑制效果。

关键词：振幅放大周期性钢弹簧浮置板轨道带隙弯曲波调控低频振动控制

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滚动轴承打滑研究综述与展望

机械强度 2024年第2期46卷 484-496页

作者：涂文兵张桂源袁晓文罗丫王佳明王浩华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013

伴随旋转机械系统向高转速、高精度和高可靠性发展,滚动轴承作为基础零部件之一是旋转机械系统非常重要的组成部分。而轴承打滑行为严重影响了旋转机械系统的稳定性、运行精度和服役寿命,因此针对滚动轴承打滑特性及运动机制的研究已成... 详细信息

伴随旋转机械系统向高转速、高精度和高可靠性发展,滚动轴承作为基础零部件之一是旋转机械系统非常重要的组成部分。而轴承打滑行为严重影响了旋转机械系统的稳定性、运行精度和服役寿命,因此针对滚动轴承打滑特性及运动机制的研究已成为国内外学者讨论的热点话题。研究工作介绍了滚动轴承的打滑运动机制以及损伤形式,详细总结了滚动轴承打滑的研究方法以及滚动轴承的打滑因素。最后,针对滚动轴承打滑特性的研究方法(试验法、动力学仿真)和打滑因素(工况、结构、装配参数以及故障轴承)的研究现状、不足及未来发展方向进行了探讨。

关键词：滚动轴承打滑试验法动力学打滑因素

基于GMFDE与Singer-ELM的三相异步电机故障诊断

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：谢锋云王阳孙恩广樊秋阳宋成杰朱海燕华东交通大学机电与车辆工程学院

三相异步电机是现代工业生产中广泛应用的机械设备，其运行状态关系着整个系统的安全性和稳定性，一种有效、鲁棒的三相异步电机故障诊断方法有助于电机的稳定和健康运行。鉴于电机故障特征提取困难且故障诊断准确率较低的问题，提出一... 详细信息

三相异步电机是现代工业生产中广泛应用的机械设备，其运行状态关系着整个系统的安全性和稳定性，一种有效、鲁棒的三相异步电机故障诊断方法有助于电机的稳定和健康运行。鉴于电机故障特征提取困难且故障诊断准确率较低的问题，提出一种基于多尺度波动耿贝尔散步熵（Multiscale Fluctuation Gumbel Dispersion Entropy,GMFDE）和Singer混沌映射-极限学习机（Singer Chaotic Mapping Extreme Learning Machine,Singer-ELM）的三相异步电机故障诊断方法，实现多工况下电机的故障诊断。首先，使用加速度传感器采集电机不同工况下的振动信号。其次，提出GMFDE用于特征提取，由耿贝尔分布对信号进行线性化与平滑性处理，耿贝尔分布有助于更好地捕捉数据中的异常值，再计算信号的GMFDE值来构造不同故障样本的特征向量。为了进一步提高预测的准确率和效率，使用序列前向选择算法从中选择最优特征。最后，提出Singer-ELM分类器模型，充分利用混沌映射的内部不相关性，使用Singer混沌映射生成ELM中的输入权重和偏置，将最优特征向量输入到Singer-ELM模型中进行分类和识别。结果分析表明，所提出的方法在三相异步电机实验平台上的平均识别准确率在99%以上，可以很好的诊断出电机故障类型。通过比较四个评价指标：调整兰德指数、归一化互信息、F值和准确率，得出所提方法相较于其它方法具有一定的优越性，在故障诊断领域有很好的诊断性能。

关键词：电动机多尺度波动耿贝尔散步熵序列前向选择 Singer混沌映射故障诊断

基于图像识别的铁路机车转向架螺栓紧固状态检测

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：李响赖本涛张瑷霖李国正华东交通大学交通运输工程学院北京交通大学机械与电子控制工程学院江西开放大学

为通过可视化图像分析手段辅助机务检修作业人员进行铁路机车转向架螺栓紧固状态检测，提出一种基于图像识别的铁路机车转向架螺栓紧固状态检测方法。首先，使用YOLOv7算法快速定位图像中的螺栓，利用深度学习算法的强鲁棒性和泛化能力... 详细信息

为通过可视化图像分析手段辅助机务检修作业人员进行铁路机车转向架螺栓紧固状态检测，提出一种基于图像识别的铁路机车转向架螺栓紧固状态检测方法。首先，使用YOLOv7算法快速定位图像中的螺栓，利用深度学习算法的强鲁棒性和泛化能力，在机务检修各场景下准确获得包含螺栓及其定位漆的螺栓目标检测结果图像。其次，将螺栓目标检测结果图像转换至YCbCr空间，结合螺栓定位漆的色彩特征，提取Cr分量图像并应用自适应分割算法，有效滤除背景像素后得到仅包含螺栓定位漆的二值化图像。最后，针对螺栓定位漆的形状、位置和角度差异，提取Hu矩特征作为螺栓定位漆状态信息的定量表征，并结合SVM建立分类模型得到最终的螺栓紧固状态检测结果。实验结果表明，该方法充分利用了铁路机车转向架螺栓的特点，在保证螺栓目标检测准确率和螺栓定位漆分割精度的情况下，在所有场景下的铁路机车转向架螺栓紧固状态查准率为92.42%，查全率为94.55%，平均正确率为93.28%。

关键词：螺栓紧固状态检测 YOLOv7 YCbCr Hu矩

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负载口独立控制系统非线性滤波振动抑制方法

西安交通大学学报 2024年第4期58卷 200-210页

作者：程敏侯严迪丁孺琦重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013

针对负载口独立控制系统在作业过程中时常因控制信号突变而造成执行器速度振荡及液压缸两腔压力波动,从而导致操作舒适性和机器可靠性降低甚至引发安全事故的问题,首先,分析了负载口独立控制系统压力流量复合控制策略以及传统阻尼补偿... 详细信息

针对负载口独立控制系统在作业过程中时常因控制信号突变而造成执行器速度振荡及液压缸两腔压力波动,从而导致操作舒适性和机器可靠性降低甚至引发安全事故的问题,首先,分析了负载口独立控制系统压力流量复合控制策略以及传统阻尼补偿方法抑振的局限性,阐明了引发速度振荡与压力波动的原因;然后,基于该控制系统,提出了采用非线性滤波器修改突变控制信号的抑振方法,并给出了非线性滤波器的边界选取原则;最后,设计了负载口独立控制系统的进出口阀控制器,通过修改参考流量信号,降低了不同突变信号对执行器速度带来的影响。基于20 t挖掘机负载口独立控制系统开展数值仿真,结果表明:相较于传统阻尼补偿方法,采用所提方法能够有效降低阶跃、斜坡信号引起的执行器速度振荡与压力波动,且在动臂液压缸全伸、全缩典型工况下压力波动较小,并使速度振荡降低了32.5%~64.7%,从而有效改善了系统的动态特性。

关键词：负载口独立压力流量复合控制非线性滤波突变信号振动抑制

钎焊时间对TiH_(2)-65Ni+TiB_(2)钎料钎焊连接TiAl合金接头的影响

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机械工程学报 2024年第8期60卷 176-185页

作者：李力王一轩罗芬张文涛赵巍李小强华东交通大学材料科学与工程学院南昌330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510641

基于Kissinger方程计算激活能对机械球磨法制备的(TiH_(2)-65Ni)_(1−x)(TiB_(2))_(x)(x=0~17.70wt.%)复合粉末钎料进行成分优化,并采用TiB_(2)含量为8.16 wt.%的最优钎料在1230℃下钎焊连接Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B(at.%)合金。系统研究TiAl钎焊接头界面组织和形成机理以及钎焊时间(0~20 min)对接头界面组织和抗剪强度的影响规律,并在详尽分析接头界面组织与抗剪强度关联性基础上揭示TiB晶须的强化机制。结果表明,TiAl钎焊接头界面组织为γ-TiAl/α_(2)-Ti_(3)Al+τ_(3)-Al_(3)NiTi_(2)(层Ⅰ)/τ_(3)-Al_(3)NiTi_(2)+α_(2)-Ti_(3)Al(层Ⅱ)/α_(2)-Ti_(3)Al+τ_(3)-Al_(3)NiTi_(2)+TiB(层Ⅲ)/τ_(3)-Al_(3)NiTi_(2)+α_(2)-Ti_(3)Al(层Ⅱ)/α_(2)-Ti_(3)Al+τ_(3)-Al_(3)NiTi_(2)(层Ⅰ)/γ-TiAl。随着钎焊时间的增加,与钎缝基体热力学相容性较好的TiB晶须长径比先增大而后团聚堆积,钎缝中孔洞先消失而后又出现,时间过长时钎缝中还会存在裂纹和高的残余应力,导致接头抗剪强度先增加后急剧减小。钎焊时间10 min时,接头抗剪强度达到最大值332.87 MPa,以准解理断裂方式脆断于层Ⅱ中。通过改变钎焊时间来调控TiAl合金的溶解和扩散量以期生成较多大长径比的TiB晶须,促使接头组织细化、物相分布均匀,为TiAl合金的推广使用及其高质量钎焊连接提供技术支撑。

关键词：钛基粉末钎料钛铝合金钎焊时间界面显微组织抗剪强度