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气-磁-金属复合的大承载三向准零刚度减振器设计

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机械工程学报 2024年

作者：周一帆高瑞齐吴明凯吴九林陈学东姜伟华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室

提出了一种气-磁-金属复合的大承载三向准零刚度减振器，通过吨级承载的空气静压止推气浮支承配合可调片弹簧机构实现水平向准零刚度，通过高线性环形磁负刚度机构与金属弹簧并联实现垂向准零刚度。基于数值模拟方法分析止推气浮支承节... 详细信息

提出了一种气-磁-金属复合的大承载三向准零刚度减振器，通过吨级承载的空气静压止推气浮支承配合可调片弹簧机构实现水平向准零刚度，通过高线性环形磁负刚度机构与金属弹簧并联实现垂向准零刚度。基于数值模拟方法分析止推气浮支承节流器结构参数和工作参数对承载力和刚度的影响规律，并进行优化设计；基于磁荷法建立多层环形磁负刚度计算模型，分析磁体结构参数对负刚度大小和线性度的影响规律并进行优化设计。研制了气-磁-金属复合的大承载三向准零刚度减振器样机，并搭建单元测试平台分别验证气浮支承的吨级承载能力和磁负刚度机构与金属弹簧并联的准零刚度特性。测试结果表明，研制的气浮支承机构承载力大于1 200 kg，承载力计算与实验误差小于5%；垂向磁负刚度理论计算与实验误差小于7%，垂向准零刚度部件综合刚度20.3 N/mm，均满足设计要求。所提出的减振器可实现吨级承载和三向准零刚度，适用于六自由度超低频减振。

关键词：空气静压支承承载力负刚度准零刚度减振

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考虑异构AGV的柔性作业车间集成调度

计算机集成制造系统 2024年

作者：李文贵姚友杰李新宇华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室

柔性作业车间中因产品尺寸和形状的差异导致需要多种功能异构的AGV进行运输。然而，现有研究主要关注同构AGV，未充分考虑异构AGV对运输调度的影响。针对考虑异构AGV和机器顺序相关准备时间的柔性作业车间生产与物流集成调度问题，提出... 详细信息

柔性作业车间中因产品尺寸和形状的差异导致需要多种功能异构的AGV进行运输。然而，现有研究主要关注同构AGV，未充分考虑异构AGV对运输调度的影响。针对考虑异构AGV和机器顺序相关准备时间的柔性作业车间生产与物流集成调度问题，提出了一种基于变邻域搜索的改进遗传算法以最小化最大返回时间(maximum return time)。研究引入基于任务的三层编码方法和主动解码策略，利用遗传操作进行全局搜索，并针对关键路径上加工和运输任务块设计了三种局部搜索邻域结构。同时，针对调度解包含多条关键路径的情况，提出解比较准则以增强局部搜索效果。最后，通过与其他有效算法在实例上的对比验证了所提出方法的有效性，并分析了异构AGV和AGV数量对调度结果的影响。

关键词：柔性作业车间异构AGV 集成调度顺序相关准备时间关键路径

考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法

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机床与液压 2024年第2期52卷 1-11页

作者：曹志晨许晋程燕张玉东胡铮邹天刚卢文龙华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室湖北武汉430074 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

湿式离合器动密封装配间隙是车辆传动系统中的重要装配要求,直接影响车辆运行性能与行驶安全。为保障实际工况下其装配间隙符合设计要求,基于有限元分析方法与雅可比旋量理论,提出考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法。针... 详细信息

湿式离合器动密封装配间隙是车辆传动系统中的重要装配要求,直接影响车辆运行性能与行驶安全。为保障实际工况下其装配间隙符合设计要求,基于有限元分析方法与雅可比旋量理论,提出考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法。针对某湿式离合器动密封装配间隙问题,计算转动状态下的最小装配间隙分布区间,并定量分析各载荷变形对装配间隙的贡献度。结果表明:实际运行状态下最小装配间隙分布区间为[-0.022,0.098]mm,与设计要求[0.025,0.207]mm严重不符;采用装配后再对内孔精加工的工艺对贡献度为74.22%的配流套内孔过盈装配变形进行调控后,最小装配间隙分布区间提升至[0.027,0.139]mm,符合设计要求,车辆运行性能得到有效保障。

关键词：公差分析实际工况雅可比旋量有限元分析湿式离合器

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基于距离感知的金属缺陷样本标签分配算法

中国机械工程 2024年

作者：朱传军梁泽启付强张超勇湖北工业大学机械工程学院华中科技大学数字制造设备与技术国家重点实验室

针对金属表面缺陷检测模型在训练过程中正负样本分配时不考虑金属表面缺陷的长宽比、对目标分布的定位能力差等问题，提出了距离感知的动态标签分配算法DDA。DDA不改变原有检测模型的结构也不增加计算开支，根据真实框的几何特性提出新... 详细信息

针对金属表面缺陷检测模型在训练过程中正负样本分配时不考虑金属表面缺陷的长宽比、对目标分布的定位能力差等问题，提出了距离感知的动态标签分配算法DDA。DDA不改变原有检测模型的结构也不增加计算开支，根据真实框的几何特性提出新的距离损失计算范式，以优化长宽比悬殊的回归问题，将迭代过程中的回归偏移量解码为预测框坐标，最后计算预测框、锚框和真实框三者之间综合交并比信息，动态地选择正负样本以提高训练精度。通过在武汉某钢厂冷轧带钢表面缺陷检测中进行验证，并引入公开的热轧带钢表面缺陷数据集进行了泛化试验，结果均有显著提升，对金属表面质量规范有实际应用价值。

关键词：目标检测样本选择策略长宽比金属缺陷检测距离回归损失函数

极大似然噪声估计的高动态范围叠层衍射成像术

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激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 165-171页

作者：李文杰谷洪刚刘力钟磊周玉刘世元华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室湖北武汉430074 光谷实验室湖北武汉430074

衍射场作为叠层衍射成像技术(ptychography)的重要约束,其信息的丰富度和准确性将直接影响重构质量。提出一种基于极大似然噪声估计的高动态范围(ML-HDR)叠层衍射成像方法,即在探测器线性响应假设下,构建复合高斯噪声模型,根据极大似然... 详细信息

衍射场作为叠层衍射成像技术(ptychography)的重要约束,其信息的丰富度和准确性将直接影响重构质量。提出一种基于极大似然噪声估计的高动态范围(ML-HDR)叠层衍射成像方法,即在探测器线性响应假设下,构建复合高斯噪声模型,根据极大似然估计求解最优权重函数,由多张低动态范围衍射场合成高信噪比衍射场。对比了单次曝光、传统HDR和ML-HDR三种方法的重构质量。仿真和实验结果表明:相比单次曝光,ML-HDR能将动态范围拓宽8位,重构分辨率提升至2.83倍;相比传统HDR,ML-HDR能提高重构图像的均匀性和对比度,且无需额外标定硬件参数。

关键词：计算成像叠层衍射成像术高动态范围相位恢复极大似然估计

基于半监督自组织映射的航空叠层异质材料铆接孔径预测

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控制工程 2024年

作者：周子恒张永马贵君孙佳华沈浩然程骋袁烨华中科技大学人工智能与自动化学院武汉科技大学信息科学与工程学院华中科技大学机械科学与工程学院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室

飞机结构件的连接是飞机装配过程中的重要一环，需要大量锪窝制孔来进行铆钉或螺纹连接。航空工业现有的零部件铆接工艺存在孔径精确检测成本高、现有方法检测精度低、人工复检率低等问题。针对以上问题，实现只通过人工复检少量孔径，... 详细信息

飞机结构件的连接是飞机装配过程中的重要一环，需要大量锪窝制孔来进行铆钉或螺纹连接。航空工业现有的零部件铆接工艺存在孔径精确检测成本高、现有方法检测精度低、人工复检率低等问题。针对以上问题，实现只通过人工复检少量孔径，在不影响生产周期和不提高人力成本的情况下预测其余孔径。在实际生产环境中使用硬质合金刀具和叠层材料试刀板采集了一批同把刀具铆接制孔的扭矩数据，通过人工复检测量孔径的方法构建了一个扭矩-孔径数据集，并使用了一种基于自组织映射神经网络的半监督算法建立模型，使用只有少量孔径标签的训练数据，实现了对孔径的预测。实验结果表示半监督方法运用在铆接制孔的孔径预测中，在保证生产效率的前提下，且分别只有10%、20%、30%的孔径标签数据存在的情况下，均方根误差分别达到了0.0109mm、0.0110mm和0.0103mm，预测精度满足特定航空工业生产需求，且与常用的监督机器学习方法效果相比有相似甚至更高的预测精度。

关键词：精密钻削自组织映射算法半监督学习孔径预测

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面内周期性结构多分辨率拓扑优化设计

固体力学学报 2024年第4期45卷 533-546页

作者：邹胤康李少华邱文科夏凉华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

复合材料在微观尺度上具有复杂的结构形式,对其进行结构分析设计需要精细化有限元网格剖分,导致计算规模庞大.面内周期性结构作为一种常见的复合材料结构形式,在宏观尺度上可以承受任意方向载荷,但是其性能表征困难,设计分析难度较大.... 详细信息

复合材料在微观尺度上具有复杂的结构形式,对其进行结构分析设计需要精细化有限元网格剖分,导致计算规模庞大.面内周期性结构作为一种常见的复合材料结构形式,在宏观尺度上可以承受任意方向载荷,但是其性能表征困难,设计分析难度较大.本文基于厚板假设和多分辨率网格策略,建立了面内周期性结构的高效拓扑优化方法.首先,利用粗糙网格对宏微观结构进行解耦分析,求解微观边值条件,进行非均质单胞的力学性能等效表征;其次,根据均匀化等效性能求解宏观边值条件,利用精细网格进行设计变量更新和密度变量映射.一方面,考虑面外剪切变形的厚板假设使双尺度拓扑优化设计更符合实际承载场景;另一方面,利用多分辨率建模策略,在不牺牲优化构型分辨率的前提下,避免有限元计算量过大导致可求解问题规模受限的问题.

关键词：面内周期性结构厚板假设多分辨率网格双尺度拓扑优化

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飞行器智能蒙皮异质多层电路制造技术进展

航空制造技术 2024年第13期67卷 68-83页

作者：戈家影文钧民叶冬黄永安华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

智能蒙皮在飞行器承载结构蒙皮表面集成异质多功能电路系统,是实现未来变体飞行器“Fly-by-Feel”的使能技术。飞行器智能蒙皮涉及多功能分布式传感系统、共形天线、频率选择表面、防/除冰等功能模块,这提升了飞行器态势感知能力并促进... 详细信息

智能蒙皮在飞行器承载结构蒙皮表面集成异质多功能电路系统,是实现未来变体飞行器“Fly-by-Feel”的使能技术。飞行器智能蒙皮涉及多功能分布式传感系统、共形天线、频率选择表面、防/除冰等功能模块,这提升了飞行器态势感知能力并促进其结构向轻量化发展,其技术关键在于复杂3D结构表面异质多层电路的成型制造。针对智能蒙皮多功能电路制造难题,本文对不同种类曲面功能单元制造中的难点进行详细分析,并对比阐述适用于不同类型结构的制造技术,包括共形打印、通孔互联、曲面贴装、薄膜制备等。最后总结和展望了智能蒙皮异质多层电路制造技术面临的挑战和潜在解决方案,为下一代飞行器智能蒙皮制造技术的突破提供有益的参考。

关键词：智能蒙皮多层电路共形打印通孔互连曲面贴装薄膜制备

面齿轮-行星齿轮耦合传动系统非线性动力学研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第10期 40-46页

作者：莫帅黄轩刘文斌张伟广西大学特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西大学机械工程学院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室直升机传动技术国防科技重点实验室

为研究偏心误差对直升机齿轮传动系统的动力学影响，建立含齿轮偏心误差的面齿轮-行星齿轮动力学模型，同时考虑了时变啮合刚度及齿侧间隙、齿间摩擦等非线性因素．分别求解偏心误差出现在面齿轮系统和行星齿轮系统两种情况下的动力学... 详细信息

为研究偏心误差对直升机齿轮传动系统的动力学影响，建立含齿轮偏心误差的面齿轮-行星齿轮动力学模型，同时考虑了时变啮合刚度及齿侧间隙、齿间摩擦等非线性因素．分别求解偏心误差出现在面齿轮系统和行星齿轮系统两种情况下的动力学响应．用时域图、频谱图、分岔图及最大李雅普诺夫指数图等表征系统在偏心误差下的动力学行为，揭示偏心作用对复杂齿轮传动系统振动特性的影响．结果表明：在部分齿轮偏心作用下，其对应啮合线位移振动位移显著增大，原有周期响应向多周期响应转变，由于各部分的耦合作用，因此系统其余啮合线位移在偏心激励下均出现周期性波动，振动位移表现出不同程度增大，并发生分岔复制现象，从而使得整个系统运动稳定性降低．

关键词：面齿轮行星齿轮齿轮偏心误差非线性动力学分岔与混沌

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