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热塑性纤维素与PVA混溶性的分子动力学模拟

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 149-158页

作者：冯彦洪陈帅杰孙航华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510000

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着... 详细信息

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着改性程度增加,ORC与PVA会产生更强烈的相互作用,这促进了组分间的混溶.当ORC的改性程度达到40%后,ORC与PVA的溶解度参数差值为2.02(J/cm^(3))^(1/2),达到混溶条件.根据Flory-Huggins理论确定了醇解度为88%和99%的PVA与ORC的混溶性,结果表明PVA(88%)与ORC的混溶性更好.对共混体系中形成氢键原子的径向分布函数分析发现,醋酸乙烯酯重复单元上的羰基更倾向与ORC形成分子链间氢键,而乙烯醇重复单元上的羟基更倾向形成分子链内氢键,这促使PVA(88%)/ORC共混体系中形成更多的分子链间氢键,从而混溶性更好.研究结果可为ORC/PVA复合材料的制备提供理论指导.

关键词：混溶性氧化还原改性纤维素分子动力学聚乙烯醇

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基于主动学习PC-Kriging模型的复杂结构可靠性分析方法

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汽车工程 2025年第2期47卷 383-390页

作者：陈吉清张钰奇兰凤崇周云郊王俊峰华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广东省汽车工程重点实验室广州510640

对于复杂结构可靠性设计中多维设计变量和隐式非线性响应的问题,构造准确的代理模型是一种有效的解决方法。然而,基于预设样本量的试验设计来构建代理模型,可能面临效率低下或准确性不足的挑战。为此,提出一种主动学习PC-Kriging模型的... 详细信息

对于复杂结构可靠性设计中多维设计变量和隐式非线性响应的问题,构造准确的代理模型是一种有效的解决方法。然而,基于预设样本量的试验设计来构建代理模型,可能面临效率低下或准确性不足的挑战。为此,提出一种主动学习PC-Kriging模型的可靠性分析方法,结合多项式混沌展开增强全局近似精度以及Kriging捕捉局部特征的优点,利用主动学习策略,自适应地选择最佳样本点,最大程度减少训练样本量,即减少结构性能分析的计算成本,提高分析效率。进一步构建主动学习PC-Kriging模型驱动的多软件协同设计框架,对前、后处理软件进行二次开发,实现参数化建模、性能分析和后处理的无缝连接,形成一套自动化分析流程。最后,以电池包结构为例进行可靠性分析,验证本文方法的高效性和准确性。

关键词：结构可靠性分析主动学习代理模型 PC-Kriging 多软件协同

基于数字孪生和深度迁移学习的电主轴热误差建模方法

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机械工程学报 2025年第03期 52-66页

作者：马帅冷杰武陈祝云李巍华李波刘强广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室华南理工大学机械与汽车工程学院湖北文理学院机械工程学院襄阳华中科技大学先进制造工程研究院

热误差是电主轴系统误差的主要来源之一，热误差建模是提高系统可靠性的重要手段。电主轴装载刀具加工时，需要在多个方向上运动，导致实时测量困难，难以采集足够的热误差样本。不同工况下的数据分布差异较大，在某一工况下训练的热误... 详细信息

热误差是电主轴系统误差的主要来源之一，热误差建模是提高系统可靠性的重要手段。电主轴装载刀具加工时，需要在多个方向上运动，导致实时测量困难，难以采集足够的热误差样本。不同工况下的数据分布差异较大，在某一工况下训练的热误差预测模型难以在其他工况下取得满意的预测精度。针对上述问题，提出了一种基于数字孪生和深度迁移学习的电主轴热误差建模方法。首先，建立电主轴系统热行为数字孪生模型，模拟出不同工况下的温度场和热变形数据，缓解实际场景中热误差样本缺失的限制。其次，开发基于领域对抗机制的卷积双向长短期记忆网络，数字孪生模型生成的虚拟数据用作源域，真实数据作为目标域，不同尺度的卷积层构成特征提取器，分别提取源域和目标域温度数据的空间特征，处理多维温度特征的共线性问题。构建双向长短期记忆网络作为预测器，处理温度与热误差的时序关系并输出预测值。同时，结合领域适配的对抗训练技术，利用域判别器混淆两域特征，最小化两域数据分布，提高模型的泛化能力。最后，搭建多源数据协同采集平台，获取不同工况下的真实数据，通过不同迁移任务验证，结果表明：在热误差标签样本缺失的情况下，该方法成功实现热误差建模，具备较好的预测性能。

关键词：电主轴热误差建模数字孪生深度迁移学习领域适配

基于一维卷积残差网络的微热管几何结构及制造工艺参数预测

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 281-294页

作者：李勇张靖昊刘苑喆高昂陈昕宇张泽华华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

压扁型微热管在散热领域应用广泛,微热管传统设计方法依赖人工经验及多次重复实验以确定其几何结构及制造工艺参数,耗时费力.本文提出一种基于copula熵(copula entropy,CE)和一维卷积残差网络的微热管几何结构及制造工艺参数预测方法.... 详细信息

压扁型微热管在散热领域应用广泛,微热管传统设计方法依赖人工经验及多次重复实验以确定其几何结构及制造工艺参数,耗时费力.本文提出一种基于copula熵(copula entropy,CE)和一维卷积残差网络的微热管几何结构及制造工艺参数预测方法.通过功率测试设备收集微热管样品的传热性能数据,构建性能数据集;利用copula熵表征微热管结构设计需求参数及最大传热功率间关联程度,通过特征筛选获得微热管设计需求关键参数;通过训练一维卷积残差网络建立微热管设计需求关键参数与其几何结构及制造工艺参数映射关系.将该模型与传统人工神经网络进行对比,以微热管设计需求关键参数为输入且具有残差结构的一维卷积网络模型精度更高,在测试集上误差仅为0.66%.最后,根据实际微热管设计需求,对所提出方法进行验证,结果表明该方法能较好实现微热管几何结构及制造工艺参数预测.

关键词：微热管参数预测 copula熵一维卷积残差

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非晶碳掺杂二硫化钼薄膜的真空高温摩擦学性能

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期 298-311页

作者：苏峰华滑利强周杰孙建芳林松盛华南理工大学机械与汽车工程学院广东省科学院新材料研究所

二硫化钼（MoS2）薄膜是一种性能优异的润滑材料，但在高温条件下容易氧化成MoO3,极大降低润滑性能。为提高MoS2薄膜的力学性能和高温摩擦学性能，该文采用直流磁控和高功率脉冲复合溅射技术制备了掺杂非晶碳的MoS2-C复合薄膜，并研究... 详细信息

二硫化钼（MoS2）薄膜是一种性能优异的润滑材料，但在高温条件下容易氧化成MoO3,极大降低润滑性能。为提高MoS2薄膜的力学性能和高温摩擦学性能，该文采用直流磁控和高功率脉冲复合溅射技术制备了掺杂非晶碳的MoS2-C复合薄膜，并研究了非晶碳掺杂及含量对MoS2薄膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明：MoS2-C复合薄膜表现出（002）晶面的择优取向，非晶碳的掺入使其具有致密的结构，同时呈现较低的表面粗糙度。掺杂合适含量非晶碳的MoS2-C复合薄膜纳米硬度和弹性模量分别达到5.50和82.53GPa;膜基结合力达到8.30N,约为纯MoS2薄膜的3.6倍。MoS2及MoS2-C复合薄膜在室温下的摩擦学性能表现不佳，这主要是由于空气水分子对摩擦界面MoS2层间的侵入和氧化。MoS2-C复合薄膜在真空环境下的摩擦学性能得到提升，主要是由于隔绝了氧气的侵蚀。100～300℃高温条件下，MoS2-C复合薄膜摩擦系数低于纯MoS2薄膜。特别在300℃下，纯MoS2薄膜迅速发生失效，MoS2-C复合薄膜仍具有较低的摩擦系数和较长的磨损寿命，这主要是由于碳的掺入有效抑制了MoS2在高温环境下的氧化，从而提升了薄膜在高温环境下的耐磨性和承载能力。

关键词：二硫化钼薄膜碳掺杂摩擦学力学性能真空高温

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工业异常检测大模型方法研究进展

中国测试 2025年第1期51卷 1-10,23页

作者：闫奕樸刘桂雄邢星奥华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

工业异常检测是制造过程质量控制核心环节之一,其中零样本大模型检测方法是发展趋势。文章针对工业异常检测大模型方法面向工业生产应用,介绍目前国内外主要工业异常的数据集、检测大模型方法评价指标,评述工业异常检测少样本学习、工... 详细信息

工业异常检测是制造过程质量控制核心环节之一,其中零样本大模型检测方法是发展趋势。文章针对工业异常检测大模型方法面向工业生产应用,介绍目前国内外主要工业异常的数据集、检测大模型方法评价指标,评述工业异常检测少样本学习、工业异常检测零样本学习大模型方法的基本原理、框架与应用性能等方面内容,总结比较各方法应用特点及发展趋势,指出工业异常检测零样本大模型方法值得研究及关注方向。

关键词：工业异常检测大模型零样本少样本

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铜微针阵列结构犁挤-切削加工及其成形机理

机械工程学报 2025年

作者：张保玉邓文君汤勇唐恒安徽大学电气工程与自动化学院合肥工业大学机电产品低碳循环利用技术与装备安徽省重点实验室华南理工大学机械与汽车工程学院深圳大学机电与控制工程学院

金属微针阵列是滴状冷凝强化表面的通用基底，在沙漠集水、海水淡化、高效换热等领域得到广泛应用。然而，微针针体的细长锥形结构和极小尺寸导致现有加工工艺无法实现微针阵列结构的高效制造。为此，基于塑性金属单元切屑成形原理，提... 详细信息

金属微针阵列是滴状冷凝强化表面的通用基底，在沙漠集水、海水淡化、高效换热等领域得到广泛应用。然而，微针针体的细长锥形结构和极小尺寸导致现有加工工艺无法实现微针阵列结构的高效制造。为此，基于塑性金属单元切屑成形原理，提出一种微针阵列犁挤-切削加工新方法，并对微针阵列的加工参数和成形机理进行分析。结果发现，微针阵列的成形能力与相对犁切深度tpd和刀具前角γc呈负相关性，与犁切深度tp呈正相关性。前置犁挤过程将切削层金属分为分离层和成形层，分离层用于产生微针阵列底部的连续带材，成形层通过金属大塑性“层积和挤裂”过程产生圆形截面的微针单元。犁挤-切削加工法通过调控工艺参数可制备挺拔、细长的针体结构，是一种简单、可行的微针阵列高效加工方法。

关键词：犁挤-切削加工微针阵列结构切屑成形高效制造表面结构

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液体定向自驱动输运结构设计与制造研究进展

机械工程学报 2025年第03期 376-391页

作者：唐恒谢岩松孙亚隆伍春霞汤勇深圳大学机电与控制工程学院郑州大学机械与动力工程学院华南理工大学机械与汽车工程学院

液体定向自驱动输运结构，是指液体在没有外场作用下，利用液体表面能驱动液体向特定方向移动、铺展或穿透的结构。自然界中的许多生物，如仙人掌、猪笼草、蜘蛛、蜥蜴等，能利用液体定向自驱动输运结构收集或排出水，保障各种生命活动... 详细信息

液体定向自驱动输运结构，是指液体在没有外场作用下，利用液体表面能驱动液体向特定方向移动、铺展或穿透的结构。自然界中的许多生物，如仙人掌、猪笼草、蜘蛛、蜥蜴等，能利用液体定向自驱动输运结构收集或排出水，保障各种生命活动的进行。由于不需要外界额外提供能量，液体定向自驱动输运结构便于实现设备的轻量化，在医学、化工、能源、服装等领域有着广阔的应用前景。对液体定向自驱动输运结构的最新发展和应用进行了全面综述，介绍了液体定向自驱动输运的原理以及在不同温度、湿度环境下的应用，总结了不同的液体定向自驱动输运结构的设计与制造研究进展。最后，概述了液体定向自驱动输运结构的发展现状及面临的挑战，并对未来的研究进行了科学预测和展望。

关键词：表面结构液体定向输运微结构制造液体表面能

融合复合多尺度注意熵和改进ISSA优化ELM的旋转机械故障诊断

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制造技术与机床 2025年

作者：张扬吉佘文鹏何林磊广州市工贸技师学院先进制造产业系华南理工大学机械与汽车工程学院广东世创金属科技股份有限公司

为准确提取旋转机械轴承故障信号的特征，从而实现多类型的故障分类，提出一种融合复合多尺度注意熵(composite multiscale attention entropy， CMAE)和改进的麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm， ISSA)优化极限学习机（... 详细信息

为准确提取旋转机械轴承故障信号的特征，从而实现多类型的故障分类，提出一种融合复合多尺度注意熵(composite multiscale attention entropy， CMAE)和改进的麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm， ISSA)优化极限学习机（extreme learning machine， ELM）的旋转机械故障诊断方法。首先，针对传统注意熵缺少粗粒度易丢失信息的缺点提出复合多尺度注意熵，仿真试验证明该方法具有良好的稳定性和识别能力；其次，为提高麻雀搜索算法的性能，引入多种策略优化麻雀搜索算法并用基准测试函数测试其收敛性和求解时间，算法性能优异；然后，针对极限学习机参数难以调节的问题采用改进的算法对其进行优化，得到CMAE-ISSA-ELM模型；最后，利用数据集对所提模型进行旋转机械故障诊断试验。结果表明，相比未改进的方法，所提模型的诊断结果的精度提高了7.7%，这证明了融合CMAE-ISSA-ELM的旋转机械故障诊断的可靠性和优越性。

关键词：旋转机械故障诊断改进麻雀搜索算法复合多尺度注意熵极限学习机