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基于改进量子粒子群算法的柔性车间调度与预测性维护协同优化管控方法

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 295-308页

作者：马亚杰管理姜斌陈丽君黄斌达黄玉莹南京航空航天大学自动化学院南京211106 航空工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106

针对柔性车间设备传统周期性维护存在过维修现象,导致维修资源和生产成本的浪费,本文研究了柔性车间多目标调度与预测性维护协同管控方法.考虑订单工艺路径和产线机器资源复杂耦合特性,建立以最大完工时间,最大设备负荷和设备总负荷为... 详细信息

针对柔性车间设备传统周期性维护存在过维修现象,导致维修资源和生产成本的浪费,本文研究了柔性车间多目标调度与预测性维护协同管控方法.考虑订单工艺路径和产线机器资源复杂耦合特性,建立以最大完工时间,最大设备负荷和设备总负荷为优化目标的柔性车间调度模型;采用威布尔分布准确刻画车间设备的恶化效应,基于设备预测性维护模型设计最优维护策略;提出基于改进量子粒子群算法的柔性车间多目标调度与预测性维护协同优化方法,设计混合初始化方法以获得高质量的初始种群,构造三种邻域搜索算子和两种变异算子,提升调度与维护协同优化算法的搜索能力与搜索精度.实验结果验证了所提算法的有效性和可行性.

关键词：柔性车间调度问题多目标优化协同优化量子粒子群算法预测性维护

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基于变密度法的SLM增材制造无人机承载接头结构拓扑优化设计

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工程科学学报 2025年第1期47卷 56-65页

作者：原帅超王建峰段宇航郝璐静占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

针对某大型无人机机身轻量化需求,以选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)制造的承载接头结构为研究对象建立有限元模型,基于ANSYS Workbench计算接头结构在不同极限工况下的强度、刚度性能,并根据材料最大许用应力准则进行校核... 详细信息

针对某大型无人机机身轻量化需求,以选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)制造的承载接头结构为研究对象建立有限元模型,基于ANSYS Workbench计算接头结构在不同极限工况下的强度、刚度性能,并根据材料最大许用应力准则进行校核.采用拓扑优化变密度法,以应力最小化为目标、保留质量40%为响应约束,对接头结构进行拓扑优化,根据优化结果设计两种重构方案并进行静力学验证.结果表明,两种模型重构方案分别减重了13.8%和13.3%,在轻量化程度相近的情况下,方案Ⅱ明显具有更小的应力分布以及变形程度,即最优重构方案成功实现轻量化设计,与原结构件相比质量减轻13.3%,且相较于其他方案承载能力最强,满足静态结构设计要求.为大型无人机承载接头结构实现低成本、轻量化的结构设计探索了新的途径.

关键词：拓扑优化静力学分析增材制造轻量化设计结构设计

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一类双层高静低动刚度隔振系统试验研究

振动工程学报 2025年第1期38卷 47-53页

作者：邵敏强利云云周徐斌陈卫东刘兴天南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016 上海卫星工程研究所空间机热一体化技术实验室上海201109 上海航天精密机械研究所上海201600

对一种由欧拉屈曲梁负刚度调节器与双层线性隔振系统并联构成的双层高静低动刚度隔振系统进行了试验研究。描述了高静低动刚度的力学原理,对欧拉屈曲梁负刚度调节器样机进行了压缩试验,验证了其负刚度机理。根据负刚度调节器并联形式的... 详细信息

对一种由欧拉屈曲梁负刚度调节器与双层线性隔振系统并联构成的双层高静低动刚度隔振系统进行了试验研究。描述了高静低动刚度的力学原理,对欧拉屈曲梁负刚度调节器样机进行了压缩试验,验证了其负刚度机理。根据负刚度调节器并联形式的不同,设计了约束型和无约束型两类隔振系统,求解系统的消极隔振模型动力学方程,分析了两类隔振系统在不同上、下层刚度组合下的隔振性能。搭建两种高静低动刚度的隔振试验系统,通过扫频和定频试验验证了其隔振性能,并对结果偏差进行了分析。

关键词：双层隔振欧拉屈曲梁高静低动刚度隔振试验力传递率

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基于滚动时域控制的飞机维修路径恢复策略

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 164-172页

作者：胥洪胡家文钟罡电子科技大学航空航天学院四川成都611731 南京航空航天大学民航学院江苏南京211106

在航司日常运营过程中,经常面临不正常航班导致的飞机维修路径恢复问题,传统的研究往往只考虑航班的延误成本或者取消成本,忽略了对原有维修路径计划造成扰动的影响。面向最常见的临时检修引发的航班不正常情况,基于飞机短期维修计划,... 详细信息

在航司日常运营过程中,经常面临不正常航班导致的飞机维修路径恢复问题,传统的研究往往只考虑航班的延误成本或者取消成本,忽略了对原有维修路径计划造成扰动的影响。面向最常见的临时检修引发的航班不正常情况,基于飞机短期维修计划,以最大化飞机在定检前的累计飞行小时数以及最小化航班扰动次数为目标函数,考虑航班覆盖约束、飞行任务衔接约束、飞机定检等约束,对飞机维修路径恢复问题进行建模。同时,提出一种针对性的滚动时域控制算法对模型进行求解。通过实例分析证明,所提策略及算法能够在短时间内有效完成飞机维修路径恢复,为航司调度提供指导。

关键词：不正常航班飞机维修路径恢复临时检修短期维修计划滚动时域控制

体声波驱动的微球声操控装置结构设计与动力学建模

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振动工程学报 2025年

作者：冯浩人王亮闫旭冉金家楣赵淳生南京航空航天大学航空学院

靶丸作为惯性约束核聚变（inertial confinement fusion, ICF）的热核燃料容器，其表面质量直接影响ICF打靶实验的成败。因此制靶前对靶壳（ICF微球）的形貌检测至关重要。为解决目前检测设备在ICF微球操控过程中二次损伤微球表面的问... 详细信息

靶丸作为惯性约束核聚变（inertial confinement fusion, ICF）的热核燃料容器，其表面质量直接影响ICF打靶实验的成败。因此制靶前对靶壳（ICF微球）的形貌检测至关重要。为解决目前检测设备在ICF微球操控过程中二次损伤微球表面的问题，提出了一种体声波驱动的微球声操控装置，通过激励由压电陶瓷片和金属基体构成的振子的面外弯振模态，在液体内部建立声场并以非接触的声辐射力驱动ICF微球运动，进而实现ICF微球检测时的无损操控。为了分析声操控装置的振动和其产生的声场之间的关系，利用传递矩阵法建立了振子的机电耦合动力学模型。模型综合考虑了振子的尺寸、材料、边界、压电陶瓷片的布置方式、激励电压、水质量引起的额外负载等因素，通过该模型分别计算了振子的两个共振驻波、一个非共振行波的振型和上述振动所建立的三个声场。根据计算结果加工并装配了原理样机，通过实验对原理样机进行了振动特性测试和操控性能研究。结果表明，理论计算和实验测试得到的声操控装置的振动特性一致性较好，验证了所建立动力学模型的正确性；所提出的非共振行波和共振驻波均可实现ICF微球的有效操控，其中共振驻波驱动下微球的运动速度更快，验证了所提出的声操控的可行性和有效性。此外，该装置基于模态切换测控方法，无需显微镜即可实现ICF微球直径分类。

关键词：声操控机电耦合动力学模型 ICF微球振动模态体声波

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基于图模型的不确定偏好下冲突决策共识模型

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 191-201页

作者：张瑾木子徐海燕陈璐南京航空航天大学经济与管理学院江苏南京211106

针对决策者偏好信息可能存在的不确定性,考虑决策者不仅具有共识或利己行为,还可能具有激进或保守的风险态度,将简单偏好下冲突分析图模型共识理论推广到不确定场景,构建不确定偏好下的冲突决策共识模型。具体而言,将不确定偏好结构引... 详细信息

针对决策者偏好信息可能存在的不确定性,考虑决策者不仅具有共识或利己行为,还可能具有激进或保守的风险态度,将简单偏好下冲突分析图模型共识理论推广到不确定场景,构建不确定偏好下的冲突决策共识模型。具体而言,将不确定偏好结构引入冲突共识理论,分别定义4种不确定偏好下冲突共识与非共识偏好和稳定性的逻辑及矩阵表达,后者不仅方便冲突的计算和分析,更推动相关算法的实现。所建立的模型被应用于航空业冲突,从而得到可行解决方案。结果表明,该模型能够对不确定环境下复杂冲突的消解提供有效策略建议。

关键词：不确定偏好冲突分析图模型决策共识矩阵表达航空业冲突

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多轴向叶片预制体三维织造成形工艺研究

南京航空航天大学学报 2025年第01期 100-108页

作者：边金帅王尧尧孙正郭子桐檀晨晨郭科宏南京航空航天大学机电学院南京航空航天大学航空航天结构力学与控制全国重点实验室南京航空航天大学材料科学与技术学院

为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形，开展多轴向复合材料预制体微观结构研究，发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异，提出三维模型非等厚度分层准则，基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序，对叶片模型进行切... 详细信息

为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形，开展多轴向复合材料预制体微观结构研究，发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异，提出三维模型非等厚度分层准则，基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序，对叶片模型进行切片测试，获取每层纱线织造范围，根据切片结果进行分层织造。试验结果表明，根据非等厚度切片算法对三维模型进行切片所得到的各层织造轮廓进行织造可以实现样件预制体的近净成形，对于多轴向异形构件近净成形具有重要工程意义。

关键词：三维织造多轴向叶片碳纤维复合材料近净成形预制体

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基于机器视觉的半导体晶圆缺陷检测方法综述

中国图象图形学报 2025年第1期30卷 25-50页

作者：胡志强吴一全南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106

当今许多新兴科技领域的发展需要集成电路(integrated circuit,IC)技术的支撑。半导体晶圆作为集成电路芯片中的关键角色,因制作工艺复杂,容易产生各种缺陷,其故障会极大地影响芯片的最终工作性能并增加成本。因此半导体晶圆的缺陷检测... 详细信息

当今许多新兴科技领域的发展需要集成电路(integrated circuit,IC)技术的支撑。半导体晶圆作为集成电路芯片中的关键角色,因制作工艺复杂,容易产生各种缺陷,其故障会极大地影响芯片的最终工作性能并增加成本。因此半导体晶圆的缺陷检测是保证其良品率和生产率的重要手段。结合机器视觉算法的晶圆缺陷检测方法普适性强、速度快,能更好地满足工业检测的相关需求。鉴于此,综述了近十几年来半导体晶圆缺陷检测方法的研究进展,介绍了晶圆制造的复杂工艺、表面缺陷检测的流程,根据不同的标准将晶圆缺陷进行分类。重点阐述了基于学习的方法,包括有监督机器学习、无监督机器学习、混合学习、半监督学习以及迁移学习5大类。对晶圆缺陷检测的深度神经网络分类为检测网络、分类网络、分割网络与组合网络。随后梳理了在晶圆缺陷检测领域常用的数据集以及性能评价指标。最后总结了晶圆缺陷检测当前存在的问题,对未来的研究方向进行了展望。

关键词：半导体晶圆缺陷检测机器视觉深度神经网络(DNN) 机器学习晶圆缺陷数据集

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砂型增材制造表面质量精准调控工艺

南京航空航天大学学报 2025年第01期 34-44页

作者：宋魏飞单忠德杨浩秦任洪稳闫丹丹姜二彪南京航空航天大学材料科学与技术学院南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京航空航天大学机电学院通用技术集团机床工程研究院有限公司

针对砂型增材制造出现的成形精度和表面质量不高等问题，本文系统地研究了打印工艺参数和砂型表面粗糙度之间的关系，并验证砂型打印自适应切片优化砂型表面质量的可行性。通过设计定倾角砂型打印响应面实验研究树脂质量百分数、分层层... 详细信息

针对砂型增材制造出现的成形精度和表面质量不高等问题，本文系统地研究了打印工艺参数和砂型表面粗糙度之间的关系，并验证砂型打印自适应切片优化砂型表面质量的可行性。通过设计定倾角砂型打印响应面实验研究树脂质量百分数、分层层厚和型砂目数对砂型表面粗糙度的影响，优化打印工艺参数，设计变倾角砂型打印正交试验研究分层层厚和打印倾角影响砂型表面粗糙度的显著性，并选取叶轮下砂型验证自适应切片工艺。研究结果表明：树脂质量百分数2.08%、分层厚度0.3 mm、型砂100/200目时，定倾角砂型具有较好的表面质量。在打印竖直方向上具有曲率变化的砂型时，打印倾角对砂型打印样件表面粗糙度影响较大，并提出一种自适应分层切片工艺打印叶轮下砂型，与传统等厚分层工艺相比，尺寸精度和表面粗糙度分别提高了约51.03%和30.11%。本文基于砂型打印表面粗糙度开展基础工艺调控研究，相关研究结论有助于进一步实现复杂结构砂型高精高效增材制造。

关键词：砂型增材制造表面粗糙度自适应切片工艺优化高精高效制造