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激光增材成形纯锌的微观组织及力学性能各向异性研究(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 130-140页

作者：赵彦喆董志王迪宋长辉杨永强韩昌骏华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理。分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和... 详细信息

重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理。分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和分布进行了表征。结果表明:纯Zn试样在垂直平面上存在粗柱状晶,平均晶粒尺寸约为17.24μm,晶粒取向优先沿方向生长;在水平平面上则表现为等轴晶粒,表现出较弱的■与■纤维织构,等轴晶的平均晶粒尺寸为10.21μm,相比垂直平面减小了约40.8%。沿水平平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为123.5 MPa和11.7%,而沿垂直平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为108.0 MPa和14.1%。SLM成形纯锌在微观结构与力学性能上均存在明显的各向异性:沿水平平面成形的试样的强度高,归因于更细小的晶粒尺寸和更大的初始位错密度;沿垂直平面成形的试样的延展性更好,则是因为更多的高角度晶界有效阻碍了裂纹偏转。研究结果揭示了激光选区熔化增材制造纯Zn的微宏观各向异性机理,为Zn在医用植入物中的应用提供了理论参考。

关键词：激光技术激光选区熔化纯锌各向异性力学性能微观组织

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米勒循环汽油机燃用氢气燃烧及排放特性分析

机械科学与技术 2024年第5期43卷 750-755页

作者：吴广权杜家坤陈泓占文锋高文志吴威龙天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州511434

基于一台高压直喷米勒循环汽油机加装氢气喷射系统,试验研究了发动机燃用汽油与氢气时燃烧与排放的差异。结合电子增压器,通过增大过量空气系数,探索氢气发动机超稀薄燃烧模式热效率潜力,分析了汽油机三效催化转化器对氮氧化物转化效率... 详细信息

基于一台高压直喷米勒循环汽油机加装氢气喷射系统,试验研究了发动机燃用汽油与氢气时燃烧与排放的差异。结合电子增压器,通过增大过量空气系数,探索氢气发动机超稀薄燃烧模式热效率潜力,分析了汽油机三效催化转化器对氮氧化物转化效率和NH3的影响规律。结果表明:大负荷工况下氢气发动机对爆震较为敏感,采用稀薄燃烧方式可进一步提升氢气发动机有效热效率水平。2500 r/min转速条件下,缸内平均有效压力(Brake mean effective pressure,BMEP,记为PBME)=0.8 MPa时,过量空气系数由1.0增大至3.0时,热效率值增幅可达30%,NO_(x) 排放降幅可达约98%,且当负荷进一步提升至PBME=1.1 MPa时,热效率突破43.0%。传统汽油机TWC对氢发动机NO_(x) 转化效率在偏浓工况下相对较高,且在偏浓工况下,TWC后会产生大量氨气,当混合气进一步稀释后NH3生成量显著降低。

关键词：缸内直喷汽油机氢气稀薄燃烧排放

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考虑社会性行为的自动驾驶运动规划研究综述

机械工程学报 2024年第10期60卷 112-128页

作者：高镇海于桐孙天骏吉林大学汽车工程学院长春130022 吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室长春130022

目前自动驾驶技术正处于从园区内示范运营向开放场景的大规模市场应用过渡的关键阶段。自动驾驶车辆若想应用于人们的日常生活,必将与人类驾驶的车辆在道路上长期共存,这势必会产生大量的交互场景,而如何恰当地与人类驾驶的车辆进行交互... 详细信息

目前自动驾驶技术正处于从园区内示范运营向开放场景的大规模市场应用过渡的关键阶段。自动驾驶车辆若想应用于人们的日常生活,必将与人类驾驶的车辆在道路上长期共存,这势必会产生大量的交互场景,而如何恰当地与人类驾驶的车辆进行交互,则成为提升驾乘人员体验感及其对自动驾驶接受度的关键。人类的交互基于其社会属性,自动驾驶也应如此。但目前尚未有相关领域的完善综述。鉴于此,梳理其来龙去脉与最新进展。依次探讨传统方法所面临的驾驶困境、驾驶员社会性行为机理的相关研究和考虑社会属性的运动规划方法的最新进展与应用案例。在此基础上,总结现有方法的不足并对未来的研究方向进行展望。分析表明,结合社会学等领域的理论工具,分析驾驶员在复杂交通流中的社会性行为机理,并基于此构建符合大众预期的驾驶行为自动化决策体系,是未来自动驾驶社会性运动规划的主要研究方向。此外,进一步建立健全自动驾驶社会性行为的评价体系,同样对智能汽车的社会性人性化设计具有重要意义。

关键词：自动驾驶社会属性运动规划交互行为混合交通流

DP-GH4169合金在Delta工艺中的热变形行为及机制

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稀有金属 2024年第5期48卷 651-659页

作者：张海燕程明胡如夫张士宏赵忠宁波工程学院机械与汽车工程学院浙江宁波315336 中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016

相是镍基变形高温合金GH4169合金中主要强化相γ″的稳定相,以δ时效处理后的GH4169(Delta processed GH4169,DP-GH4169)合金为研究对象,通过等温恒应变速率压缩实验,在温度为954~996℃和应变速率为0.001~0.1 s^(-1)的范围内研究了该合... 详细信息

相是镍基变形高温合金GH4169合金中主要强化相γ″的稳定相,以δ时效处理后的GH4169(Delta processed GH4169,DP-GH4169)合金为研究对象,通过等温恒应变速率压缩实验,在温度为954~996℃和应变速率为0.001~0.1 s^(-1)的范围内研究了该合金在Delta工艺中的热变形行为,获得了合金的热变形激活能和应变速率敏感因子,建立了功率耗散图。通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了该合金在Delta工艺热变形时的变形机制和微观组织演变机制。结果表明,DP-GH4169合金在Delta工艺热变形中的微观组织演变机制为动态再结晶(DRX)和片层状δ相的球化;变形激活能为332.276 kJ·mol^(-1);片层状δ相的球化行为与晶界滑移机制的相互作用,导致合金在应变速率范围为0.001~0.1 s^(-1)变形时应变速率敏感因子的变化规律不同;基于功率耗散图,DP-GH4169合金在高于980℃变形时,高应变速率更有利于获得细晶;在温度为957~971℃和应变速率为0.001~0.004 s^(-1)的范围内变形时,DP-GH4169合金发生了超塑性变形。

关键词：变形行为 GH4169合金 Delta工艺(DP) 功率耗散图 δ相

面向自动泊车的可变滑动窗口环视SLAM算法

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电子测量技术 2024年

作者：张炳力米向东郑达黄浩然张梓迟合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽省智能汽车工程研究中心

针对车辆在自动泊车场景中遇到减速带或坑洼地带导致的地图偏移问题，以及动态环境多变导致的系统实时性变差、精度降低的问题，提出了一种面向自动泊车的可变滑动窗口环视SLAM算法。首先，使用IMU对采集的环视图像进行实时姿态校准，... 详细信息

针对车辆在自动泊车场景中遇到减速带或坑洼地带导致的地图偏移问题，以及动态环境多变导致的系统实时性变差、精度降低的问题，提出了一种面向自动泊车的可变滑动窗口环视SLAM算法。首先，使用IMU对采集的环视图像进行实时姿态校准，提升建图的准确性；其次，结合多传感器融合优势，融合IMU和里程计数据对车辆位姿进行估计；最后，通过可变滑动窗口算法加速后端优化，提升系统的实时性和精度。仿真测试结果表明，该方法解决了减速带或坑洼地带的地图偏移问题，且在特征稀疏环境下，效率和实时性分别提升了31.35%和25.06%。实车试验结果表明，该方法可以达到平均误差0.039m的定位精度，为泊车提供了安全保障。

关键词：自动泊车同步定位与建图可变滑动窗口多传感器融合

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路侧多传感器融合中的联合标定优化设计

同济大学学报（自然科学版） 2024年第11期52卷 1750-1757页

作者：佘锋杨贵永刘建虎王平吉利汽车研究院浙江宁波315336 同济大学电子与信息工程学院上海201804

在路侧感知中,交通场景复杂多变,单类传感器无法满足全天候、全天时工作的要求,多传感器融合逐渐成为发展趋势,而多传感器融合的前提是实现传感器之间的联合标定。在激光雷达和相机的共视区内摆放标定物,从而获得特征点的点云坐标和对... 详细信息

在路侧感知中,交通场景复杂多变,单类传感器无法满足全天候、全天时工作的要求,多传感器融合逐渐成为发展趋势,而多传感器融合的前提是实现传感器之间的联合标定。在激光雷达和相机的共视区内摆放标定物,从而获得特征点的点云坐标和对应像素坐标,再使用EPnP(Efficient Perspective-n-Points)算法求得激光雷达和相机之间的外参;对激光雷达路面的点云进行上采样,根据联合标定的外参矩阵生成对应的像素坐标,然后采用决策树回归、随机森林回归算法训练模型;根据激光雷达标定的结果实现像素坐标到WGS84坐标的转换,该方法不需要将激光雷达和相机集成在一起。最后,经实验验证该联合标定方案的有效性。

关键词：联合标定路侧感知多传感器融合车路协同

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一种3自由度并联抛磨机械臂的运动学分析

机械传动 2024年第4期48卷 75-81页

作者：包新棉王学雷张伟涛王禄赵栋杰聊城大学机械与汽车工程学院山东聊城252000 北京电子科技职业学院汽车工程学院北京100176

针对百叶窗叶片的仿形抛磨要求,研究了一种可为末端执行器提供X向、Y向的移动和Z向转动的3自由度并联机械臂。为了验证机械臂的运动学性能,首先,描述了其机构特征,并基于螺旋理论进行了机构自由度分析;其次,基于闭环矢量法构建了机构运... 详细信息

针对百叶窗叶片的仿形抛磨要求,研究了一种可为末端执行器提供X向、Y向的移动和Z向转动的3自由度并联机械臂。为了验证机械臂的运动学性能,首先,描述了其机构特征,并基于螺旋理论进行了机构自由度分析;其次,基于闭环矢量法构建了机构运动学方程,对其进行了位置正、逆解分析,并通过具体算例对分析结果进行了初步验证;最后,构建了机构的数值仿真模型和虚拟样机模型,进行了位置、速度的逆运动学仿真分析。仿真结果表明,两种模型的分析结果一致,逆解理论分析结果可信;机械臂各支链可协调运动,运动过程平稳,位移、速度曲线平滑、无突变,可为后续机械臂的尺寸优化和运动控制提供依据。

关键词：并联机械臂螺旋理论运动学虚拟样机

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基于视觉图像处理的雨刷控制系统的设计

汽车实用技术 2024年第4期49卷 30-35页

作者：赵薇陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院陕西西安710200

雨刷系统是保障汽车安全行驶的重要设备之一,雨雪天气时为了保证视野清晰,驾驶员需要不断地调节雨刷器,这会干扰到驾驶员的注意力从而导致意外事故的发生。基于视觉图像处理的雨刷控制系统可以根据车辆行驶中的实际情况自动调节雨刷的运... 详细信息

雨刷系统是保障汽车安全行驶的重要设备之一,雨雪天气时为了保证视野清晰,驾驶员需要不断地调节雨刷器,这会干扰到驾驶员的注意力从而导致意外事故的发生。基于视觉图像处理的雨刷控制系统可以根据车辆行驶中的实际情况自动调节雨刷的运动,解放驾驶员双手,提高驾驶的安全性和便利性。结合雨刮传感器国内外发展趋势,应用数字图像处理技术、模糊逻辑和控制器原理,从系统组成及图像获取、雨水图像处理(预处理、分割膨胀、特征提取)、模糊控制器的设计与仿真三大模块提出一种新的设计思路,实现通过图像处理得到输入、模糊控制器推理得到输出、自动高效率调节雨刷系统运动。在汽车电子化、智能化、汽车物联网化和新能源汽车的市场份额逐渐扩大的大背景下,为传统汽车安全系统的智能化实现方式提供了一个新的思路,也为将计算机图像处理技术运用到汽车设计中提供了参考。

关键词：智能雨刷系统数字图像处理模糊控制器

微织构排布方式对水润滑轴承启停过程摩擦学性能的影响

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中国表面工程 2024年第1期37卷 160-168,178页

作者：崔博超陈平杨潍旭乔小溪李建超北京科技大学机械工程学院北京100083 聊城大学机械与汽车工程学院聊城252000

梯度排布微织构在提升水润滑轴承摩擦学性能方面具有显著效果,然而梯度排布微织构在水润滑轴承中的应用仍缺乏系统性研究。为了探究梯度排布微织构对水润滑轴承启停过程摩擦学性能的影响,基于Greenwood-Tripp微凸体接触模型、Archard磨... 详细信息

梯度排布微织构在提升水润滑轴承摩擦学性能方面具有显著效果,然而梯度排布微织构在水润滑轴承中的应用仍缺乏系统性研究。为了探究梯度排布微织构对水润滑轴承启停过程摩擦学性能的影响,基于Greenwood-Tripp微凸体接触模型、Archard磨损模型求解轴瓦表面的磨损量。通过CFT-I材料表面性能综合测试仪对CNC雕刻机加工的织构化表面进行水润滑条件下的摩擦学试验研究。针对光滑、单一圆形织构、圆形与三角形以轴向交错平行■和周向交错平行分布(1212)方式梯度排布的表面,测量各个表面的磨损量和摩擦因数。通过立体显微镜、扫描电子显微镜对摩擦磨损试验前后的表面形貌和摩擦因数进行分析。数值模拟和试验结果显示,与光滑表面和单一织构化表面相比,梯度排布微织构化表面磨损量和摩擦因数显著降低;圆形与三角形以■方式的梯度排布微织构化表面摩擦学性能最佳,接触表面磨损量最小、表面摩擦因数最低。梯度排布微织构在流体润滑过程中相互影响,可以起到提高轴承表面举升力,减少表面接触,降低表面磨损和摩擦因数的作用。研究不同形状、排布方式下梯度排布微织构化表面的磨损量和摩擦因数的变化规律,可为舰船装备水润滑轴承研制阶段主动设计提供理论基础。

关键词：梯度排布微织构水润滑轴承磨损量摩擦因数