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大功率GHz重复频率飞秒光纤激光技术及前沿应用

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科学通报 2024年

作者：修昊陈学文温俊鹏梁兆恒范怡衡胡旭王文龙林巍韦小明杨中民华南理工大学物理与光电学院华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室华南理工大学广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心华南理工大学广东省光纤激光材料及应用技术重点实验室华南师范大学未来技术研究院

与kHz～MHz重复频率飞秒激光相比, GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具... 详细信息

与kHz～MHz重复频率飞秒激光相比, GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具有先天优势,是大功率GHz重复频率飞秒激光的重要发展方向,有望拓展激发超快激光在尖端领域应用,支撑核心工业、生命医学、航空航天等领域持续创新.本文从大功率GHz重复频率飞秒光纤激光器的技术难点、最新进展、前沿应用等方面进行综述,并展望未来发展前景.

关键词：飞秒激光高重复频率大功率光纤激光超快激光

基于ALIF-GAF-AlexNet的微电机故障分类

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机床与液压 2024年第9期52卷 186-191页

作者：刘其洪陈璐李伟光伍世豪华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

微电机是一种重要的动力驱动元件,其诊断过程并不复杂,但人工听音比较低效且诊断结果片面,投入大量的人工对其进行分类是不合理的。为了提高微电机的诊断效率和实用性,提出一种诊断方法。使用自适应局部迭代滤波方法来降低噪声,然后用... 详细信息

微电机是一种重要的动力驱动元件,其诊断过程并不复杂,但人工听音比较低效且诊断结果片面,投入大量的人工对其进行分类是不合理的。为了提高微电机的诊断效率和实用性,提出一种诊断方法。使用自适应局部迭代滤波方法来降低噪声,然后用格拉姆角场将特征提取后的声音信号转换为图像,将转换后的图像应用深度卷积神经网络模型进行分类研究。基于微电机声音信号实验采集装置,对采集的数据应用所提出的方法进行故障诊断分类,并与其他方法进行比较。结果表明,该方法比其他方法具有更高的分类精度,准确率达到94.1%。

关键词：微电机 ALIF GAF 深度学习

掺硅类金刚石薄膜的HiPIMS-MFMS共沉积制备及其高温摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第1期44卷 18-29页

作者：陈彦军苏峰华孙建芳陈泽达林松盛李助军华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510650 广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广州铁路职业技术学院机电工程学院广东广州510430

元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕和UMT-TriboLab摩擦试验机等系统分析了Si含量对Si-DLC薄膜的结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响,重点探讨了Si-DLC薄膜在高温下摩擦磨损机制.结果表明:Si-DLC薄膜中Si以四面体碳化硅的形式随机分布于无定型DLC基体中,增强薄膜的韧性.同时,Si掺杂使DLC薄膜向金刚石结构发生转变并显著提高了薄膜的硬度.摩擦结果表明,当Si原子分数为15.38%时,Si-DLC薄膜在常温下的摩擦系数和磨损率最低,同时该薄膜在300℃下能维持在较低的摩擦系数(约0.1),主要是由于Si-DLC薄膜中的四面体碳化硅结构能够提升sp^(3)键的稳定性.此外,Si-DLC薄膜中的Si在高温摩擦时会在对偶球表面形成1层SiO_(2)保护层,减缓Si-DLC薄膜和过渡层的氧化,使得薄膜能够在高温下持续润滑.当Si含量进一步增加时,Si-DLC薄膜的力学性能显著提升,然而其摩擦学性能发生明显降低,主要是当DLC薄膜中的硅含量过高时,大气环境下的高温摩擦使得薄膜内的氧化加剧,过量氧化硅的生成破坏了薄膜结构从而导致摩擦性能下降.

关键词：高功率脉冲磁控溅射类金刚石薄膜元素掺杂高温摩擦磨损

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开关柜合格性检验的力矩奇异性特征分析方法

机械设计与制造 2024年第4期398卷 361-367页

作者：张铁杨明达邹焱飚华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

面向开关柜的合格性检验,提出一种基于力矩信号奇异性分析的检验算法。根据开关柜的合格性与力矩信号的奇异性特征的相关性,提出将力矩信号的12个统计学特征通过Fisher判别法压缩至5个,并将由该特征组成的样本集输入至SVM分类器中训练... 详细信息

面向开关柜的合格性检验,提出一种基于力矩信号奇异性分析的检验算法。根据开关柜的合格性与力矩信号的奇异性特征的相关性,提出将力矩信号的12个统计学特征通过Fisher判别法压缩至5个,并将由该特征组成的样本集输入至SVM分类器中训练出能判别开关柜合格性的SVM模型。最后对所提算法进行了实验验证,结果表明所提算法对开关柜的合格性检验的识别率达100%,延迟在30ms以内,所识别点均落在设定区域内。阻尼干扰下,与小波变换理论算法相比,在兼顾快速响应的同时鲁棒性更好,且不需要大量的训练样本和训练时间。

关键词：机器人合格性检验力矩奇异性特征分析

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动力锂离子电池关键参数估计方法研究进展

中国测试 2024年第6期50卷 1-9,34页

作者：李远茂刘桂雄华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

锂离子电池热失控、电化学模型参数和荷电状态等关键参数无法直接通过设备或无损方法进行直接测量,需通过复杂模型或算法进行估计,在参数估计方面仍然面临着挑战。该文对动力锂离子电池关键参数进行系统综述,包括动力锂离子电池热失控... 详细信息

锂离子电池热失控、电化学模型参数和荷电状态等关键参数无法直接通过设备或无损方法进行直接测量,需通过复杂模型或算法进行估计,在参数估计方面仍然面临着挑战。该文对动力锂离子电池关键参数进行系统综述,包括动力锂离子电池热失控扩散建模、电化学模型参数估计、荷电状态参数估计等方法的基本原理、相关研究进展与应用,比较分析各类方法的优缺点及其适用对象,研究指出:研究电池包层级的热失控仿真技术有助于电池包的热扩散特性分析、电池热管理系统设计优化;电化学模型参数估计通常需应用元启发式算法,但选择合适的元启发算法仍需要深入研究、加强;深度学习网络+注意力机制、元启发式算法优化网络超参数等均为提升荷电状态参数估计性能重要方法。

关键词：锂离子电池热失控电化学模型参数荷电状态

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锂离子电池铝塑膜建模研究

电源技术 2024年第1期48卷 101-106页

作者：曲杰刘奇飞何志豪代国军华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

为了准确建立软包锂离子电池有限元模型,进行了开裂准则适用性研究。开发了铝塑膜单向拉伸、等双向拉伸、杯突实验专用夹具并对铝塑膜进行相应测试,采用弹塑性有限元模型模拟相应的实验,并分别应用韧性断裂准则、剪切断裂准则、Mus chen... 详细信息

为了准确建立软包锂离子电池有限元模型,进行了开裂准则适用性研究。开发了铝塑膜单向拉伸、等双向拉伸、杯突实验专用夹具并对铝塑膜进行相应测试,采用弹塑性有限元模型模拟相应的实验,并分别应用韧性断裂准则、剪切断裂准则、Mus chenborn-Sonne成形极限图(MSFLD)准则模拟铝塑膜的开裂行为。由模拟结果知:三个断裂准则都能较好地模拟单向拉伸和等双向拉伸实验中铝塑膜的开裂行为,而只有韧性断裂准则能够较好地模拟杯突实验中铝塑膜的开裂行为。该研究结果可为建立软包锂离子电池模型提供参考。

关键词：铝塑膜数值模拟实验测试损伤准则

(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)轻质中熵合金的力学与腐蚀性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 219-235页

作者：王浩陈维平郝良彦褚晨亮熊伟付志强华南理工大学广东省金属新材料制备与成形重点实验室广州510641 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 Physical Metallurgy and Materials Design Laboratory Department of Mechanical Engineering and Materials ScienceUniversity of PittsburghPittsburghPA15261USA

研究轻质(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,7.5,10,摩尔分数,%)中熵合金在铸态和均匀化态下的显微组织、力学性能和腐蚀行为。结果表明,随着Al含量从0增加到10%(摩尔分数),铸态合金均由相同的相组成,即体心立方(BCC)相和少... 详细信息

研究轻质(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,7.5,10,摩尔分数,%)中熵合金在铸态和均匀化态下的显微组织、力学性能和腐蚀行为。结果表明,随着Al含量从0增加到10%(摩尔分数),铸态合金均由相同的相组成,即体心立方(BCC)相和少量TiCr2型Laves相组成。均匀化后,所有合金均由单相BCC组成。此外,(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)中熵合金表现出在铸态和均匀态条件下最优异的力学性能,屈服强度分别约为1048 MPa和1017 MPa,同时保持超50%压缩应变。与TC4和铸态(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)合金相比,均匀态(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)合金表现出更优异的耐腐蚀性能,这主要归因于均匀的显微组织与化学成分。

关键词：中熵合金轻质合金显微组织力学性能腐蚀行为

自适应材料插值在柔顺常力机构非线性拓扑优化中的应用

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机电工程 2024年第5期41卷 913-923页

作者：梁俊文朱本亮张宪民华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

为解决柔顺常力机构的非线性拓扑优化中存在的数值不稳定问题,对非线性拓扑优化的材料插值方法进行了研究。首先,根据常力机构的工作特点以及输出特性,分别构建了其非线性拓扑优化的设计域以及优化模型;然后,对数值不稳定问题产生的原... 详细信息

为解决柔顺常力机构的非线性拓扑优化中存在的数值不稳定问题,对非线性拓扑优化的材料插值方法进行了研究。首先,根据常力机构的工作特点以及输出特性,分别构建了其非线性拓扑优化的设计域以及优化模型;然后,对数值不稳定问题产生的原因展开了讨论,从控制应变以避免数值不稳定问题的角度出发,提出了一种新的材料插值模型,模型中引入了参数α,对低密度单元抗变形能力进行了统一调节,并根据最大等效应变给出了一种参数α的自适应调整策略;最后,基于提出的材料插值模型,推导了常力机构优化模型的目标函数敏度表达式,对不同常力区间的常力机构进行了优化,分别对优化结果以及优化效率进行了讨论;并搭建了实验平台,对优化得到的常力机构的实际输出性能进行了验证。实验结果显示:该方法优化得到的常力机构在特定的常力区间内,最大输出力误差为2.3%。研究结果表明:自适应材料插值方法有效地避免了数值不稳定问题,稳定性得到了提升,且优化效率相比于附加超弹材料方法得到了提升。

关键词：柔顺常力机构自适应材料插值非线性拓扑优化数值不稳定目标函数敏度优化效率

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视觉表面缺陷无监督学习检测方法研究进展

中国测试 2024年第3期50卷 1-12页

作者：刘桂雄闫奕樸邢星奥华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

视觉表面缺陷检测是工业生产质量控制重要环节,其中无监督学习范式检测方法是重要的发展趋势。该文针对视觉表面缺陷无监督学习检测方法在工业生产、质量控制中的实际应用问题,系统介绍目前国内外的主要物体表面缺陷数据集以及缺陷视觉... 详细信息

视觉表面缺陷检测是工业生产质量控制重要环节,其中无监督学习范式检测方法是重要的发展趋势。该文针对视觉表面缺陷无监督学习检测方法在工业生产、质量控制中的实际应用问题,系统介绍目前国内外的主要物体表面缺陷数据集以及缺陷视觉检测方法主要评价指标,评述图像重建范式、生成模型范式、特征嵌入范式在视觉表面缺陷无监督学习检测中的分类、基本原理及框架、应用性能等方面内容,总结比较各种方法的应用特点以及技术发展趋势,指出归一化流模型、预训练大模型等无监督视觉表面缺陷检测研究值得关注。

关键词：无监督学习表面缺陷视觉检测