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高温水浸对T800/环氧树脂基复合材料性能的影响

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吉林大学学报（工学版） 2023年第7期53卷 1943-1950页

作者：许良边钰博周松肖景厚沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136

分析了不同温度水浸环境下T800碳纤维/环氧树脂基复合材料的吸湿特性及性能。首先对其进行水浸吸湿试验,再分析其质量变化、吸湿率变化、红外光谱、水浸前后的表面形貌、玻璃化转变温度、压缩强度及层间剪切强度。结果表明,水浸环境温... 详细信息

分析了不同温度水浸环境下T800碳纤维/环氧树脂基复合材料的吸湿特性及性能。首先对其进行水浸吸湿试验,再分析其质量变化、吸湿率变化、红外光谱、水浸前后的表面形貌、玻璃化转变温度、压缩强度及层间剪切强度。结果表明,水浸环境温度越高,吸湿速率越快,玻璃化转变温度Tg下降程度越大;经水浸后,试样表面产生裂纹,纤维与树脂基体界面发生破坏,试样的层间剪切强度与压缩强度下降明显。

关键词： T800/环氧树脂基复合材料水浸环境吸湿率力学性能

基于深度学习初始位姿估计的机器人摄影测量视点规划

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自动化学报 2023年第11期49卷 2326-2337页

作者：姜涛崔海华程筱胜田威南京航空航天大学机电学院南京210016 宿迁学院机电工程学院宿迁223800

针对机器人摄影测量中离线规划受初始位姿标定影响的问题,提出融合初始位姿估计的机器人摄影测量系统视点规划方法.首先构建基于YOLO(You only look once)的深度学习网络估计被测对象3D包围盒,利用PNP(Perspective-N-point)算法快速求... 详细信息

针对机器人摄影测量中离线规划受初始位姿标定影响的问题,提出融合初始位姿估计的机器人摄影测量系统视点规划方法.首先构建基于YOLO(You only look once)的深度学习网络估计被测对象3D包围盒,利用PNP(Perspective-N-point)算法快速求解对象姿态;然后随机生成机器人无奇异无碰撞的视点,基于相机成像的2D-3D正逆性映射,根据深度原则计算每个视角下目标可见性矩阵;最后,引入熵权法,以最小化重建信息熵为目标建立优化模型,并基于旅行商问题(Travelling saleman problem,TSP)模型规划机器人路径.结果表明,利用深度学习估计的平移误差低于5 mm,角度误差低于2°.考虑熵权的视点规划方法提高了摄影测量质量,融合深度学习初始姿态的摄影测量系统提高了重建效率.利用本算法对典型零件进行摄影测量质量和效率的验证,均获得优异的位姿估计和重建效果.提出的算法适用于实际工程应用,尤其是快速稀疏摄影重建,促进了工业摄影测量速度与自动化程度提升.

关键词：摄影测量机器人深度学习视点规划可见性矩阵熵权法

不同几何尺寸SiC微粒对机床导轨材料GCr15的磨损机制

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表面技术 2024年

作者：王奔史忠澳祝天龙张棋沈阳航空航天大学机电工程学院

目的　探究不同几何尺寸SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑对机床精密部件磨损性能的影响机制以及磨损机理，为机床防护提供理论参考。方法　以机床精密部件-导轨运动副为例，利用SiC磨粒代替SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑，采用机床导轨运动副... 详细信息

目的　探究不同几何尺寸SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑对机床精密部件磨损性能的影响机制以及磨损机理，为机床防护提供理论参考。方法　以机床精密部件-导轨运动副为例，利用SiC磨粒代替SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑，采用机床导轨运动副材料GCr15轴承钢，在不同几何尺寸磨粒条件下进行销盘摩擦磨损试验，采用宏观摩擦系数与微观磨损形貌对磨损表面进行表征，探究磨损机制。结果　对比无磨粒条件，磨粒的加入会产生更高更不稳定的摩擦系数。磨粒条件下，GCr15轴承钢的磨损表面存在大量的平行凹槽与不规则压痕，并伴随着少量剥落坑。随磨粒尺寸的增加，损伤加重，平行凹槽磨损更深更宽，表面材料剥落坑更密集，同时，磨粒几何尺寸的增加也导致了更深的磨痕深度以及更高的磨损量。结论　磨粒在摩擦界面存在游离和结合两种运动形式，磨损机制是由滚动挤压磨损与滑动开槽磨损的结合，并且随着磨粒几何尺寸的增大，磨损机制由磨粒滚动挤压过渡为滑动开槽主导；1μm与5μm磨粒对摩擦进程的影响主要体现在剧烈磨损阶段，而10μm与20μm磨粒对整个进程都有明显的影响，且大尺寸磨粒的加入会使摩擦副提前进入剧烈阶段；对比不同条件下的磨损形貌、摩擦系数以及磨损量，1μm与5μm的磨粒对摩擦影响较小。

关键词：机床导轨销盘试验三体磨粒磨损摩擦磨损性能磨损机制

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仿生柔性外肢体机器人的优化设计与实现

机器人 2024年第2期46卷 147-157页

作者：徐嘉骏张添一黄恺真曹凯吉爱红徐林森南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 河海大学机电工程学院江苏常州213022

纤维增强型驱动器(FRA)受到了章鱼触手多肌纤维生物学特性的启发,有望用于外肢体机器人(SRL)完成多样化的运动。本文首先介绍了FRA实现伸长、膨胀、弯曲、扭转变形的驱动原理,阐述了FRA的制备流程,并在此基础上提出了采用FRA的柔性外肢... 详细信息

纤维增强型驱动器(FRA)受到了章鱼触手多肌纤维生物学特性的启发,有望用于外肢体机器人(SRL)完成多样化的运动。本文首先介绍了FRA实现伸长、膨胀、弯曲、扭转变形的驱动原理,阐述了FRA的制备流程,并在此基础上提出了采用FRA的柔性外肢体机器人的设计与实现方法。通过建立FRA的分析模型,揭示了驱动器在不同变形模态下其构形参数与输入气压对变形量的影响规律,并通过有限元仿真加以验证。此外,还提出了柔性外肢体机器人轨迹优化算法,通过构建多目标优化函数并基于置信域方法优化各FRA的设计参数,协助穿戴者完成规定任务。通过样机试验测试了本文的外肢体机器人的系统性能,该外肢体机器人可以有效提升穿戴舒适性,实现3维空间中的灵活运动。研究结果表明,采用FRA的柔性外肢体机器人在穿戴舒适性、动作多样性、控制精准性等方面优于现有的柔性外肢体机器人。

关键词：外肢体机器人软体机器人纤维增强型驱动器有限元建模轨迹优化

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机器人俯仰关节能耗特性分析

机器人 2022年第4期44卷 484-493页

作者：陶广宏耿世雄姜春英叶长龙沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

以降低架空线移动机器人能耗为目标,从结构设计角度出发提出一种基于平行四边形机构的机器人俯仰关节,由单电机配合柔索驱动。首先,在考虑摩擦因素的情况下进行了关节受力及能耗分析,分别给出本文关节与传统俯仰关节的能耗计算方法。再... 详细信息

以降低架空线移动机器人能耗为目标,从结构设计角度出发提出一种基于平行四边形机构的机器人俯仰关节,由单电机配合柔索驱动。首先,在考虑摩擦因素的情况下进行了关节受力及能耗分析,分别给出本文关节与传统俯仰关节的能耗计算方法。再分别就多单元串联式机器人俯仰运动、以及架空线移动机器人越障运动的能耗特性,进行了本文关节和传统俯仰关节之间的对比。仿真分析得出基于所提关节的机器人完成特定架空线越障动作可节能39.4%。通过自行搭建的关节样机进行了实验,不同负载位置下的关节驱动电流均值之间的差小于0.7 mA。结果表明,摩擦能耗对关节驱动总能耗的影响微小,关节驱动负载做俯仰动作的运动能耗仅与关节本体及负载等效作用于关节本体的重力相关。所设计关节具有低能耗特性,且负载至关节本体的距离越远,相对于传统俯仰关节的低能耗效果越明显。

关键词：俯仰关节低能耗平行四边形机构架空线移动电力线路巡检机器人柔索驱动越障运动

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地面分层注水井口注水量智能控制关键技术

机械设计与制造 2024年

作者：王志坚崔志豪黄雪琴于锡泽沈阳航空航天大学机电工程学院

以某石油企业的地面分层注水井口的控制系统为研究对象，开展对地面分层注水井口智能控制关键技术的研究。结合先进传感器，PLC，DTU，PID控制，MODBUS通信协议设计了一套智能控制系统，对该系统的硬件系统、软件系统和远程监控及传输... 详细信息

以某石油企业的地面分层注水井口的控制系统为研究对象，开展对地面分层注水井口智能控制关键技术的研究。结合先进传感器，PLC，DTU，PID控制，MODBUS通信协议设计了一套智能控制系统，对该系统的硬件系统、软件系统和远程监控及传输系统进行设计，以此实现对注水量的智能控制并实现各注水参数的远程监控及传输。对在油藏开发应用广泛的超声波流量计传感器安装位置进行优化分析，结果表明：传感器的最小安装高度为传感器所在直管段直径的11倍。提出将PID智能控制策略应用于分层注水，并在地面分层注水井口智能控制系统试验平台上进行智能控制注水试验，确认经过短时间的智能控制后，各层实际流量值均可被调整达到预设值，且误差极小，达到精确控制注水效果。

关键词：分层注水智能控制无线远程超声波流量计 PID控制

CO_(2)在RP5航空燃油中的质扩散系数测量

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北京航空航天大学学报 2022年第3期48卷 412-418页

作者：李超越冯诗愚徐雷王志凌金陵科技学院机电工程学院南京211169 南京航空航天大学航空学院南京210016

根据数字全息干涉度量原理搭建了气液质扩散系数测量实验平台,设计并加工了中空不锈钢恒温扩散槽,采用自编程序进行数字图像处理,通过测量298.15 K时0.33 mol/L KCl溶液在水中的质扩散系数验证了实验系统的正确性。实验测量了常压下278.... 详细信息

根据数字全息干涉度量原理搭建了气液质扩散系数测量实验平台,设计并加工了中空不锈钢恒温扩散槽,采用自编程序进行数字图像处理,通过测量298.15 K时0.33 mol/L KCl溶液在水中的质扩散系数验证了实验系统的正确性。实验测量了常压下278.15~343.15 K温度范围内CO_(2)在RP5航空燃油中的质扩散系数。随着温度的增加,CO_(2)在RP5航空燃油中的质扩散系数逐渐增大。不同温度下的质扩散系数可利用Arrhenius方程模型进行拟合,而且质扩散系数理论模型计算与实验测量结果之间的相对误差均小于9.51%。在实际工程应用中,可根据拟合的Arrhenius方程对CO_(2)在RP5航空燃油中的质扩散系数进行准确的预测,实验测量结果为燃油箱惰化系统的优化设计提供了数据支持。

关键词：质扩散系数数字全息干涉 CO_(2)RP5航空燃油数字图像处理

湿热环境对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响

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材料工程 2021年第10期49卷 138-143页

作者：周松贾耀雄许良边钰博涂宜鸣沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136

对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料进行湿热老化实验,通过质量变化、老化前后表面形貌、红外光谱、动态力学性能,层间剪切和压缩实验,研究3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在70℃下溶液浸泡对碳纤维/环氧树脂基复合材... 详细信息

对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料进行湿热老化实验,通过质量变化、老化前后表面形貌、红外光谱、动态力学性能,层间剪切和压缩实验,研究3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在70℃下溶液浸泡对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响。结果表明:T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在去离子水和3.5%NaCl溶液中的吸湿率相对较低,分别为0.82%和0.67%;未老化试样纤维与基体之间黏结良好,在3.5%NaCl溶液老化后纤维与基体界面破坏相比去离子水中老化更严重;经去离子水中浸泡后剪切强度降低8.8%,压缩强度降低4.3%;在3.5%NaCl中浸泡后剪切强度降低10.1%,压缩强度降低4.7%。在两种溶液老化后试样的T g降低,但相差不大。此次研究结果对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在腐蚀环境中的应用提供了依据。

关键词： T800碳纤维/环氧树脂基复合材料湿热老化腐蚀环境力学性能

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数字孪生驱动的机械工艺系统研究进展

航空学报 2023年

作者：戚浩李晓月陶强李亮南京航空航天大学机电学院青岛大学机电工程学院

数字孪生技术以数字化方式创建物体虚拟模型，基于数据模拟物体现实中的行为，借助虚实反馈、数据融合分析、决策迭代优化等方式，达到缩短产品研发周期、降低成本的目的。机械工艺系统中存在诸多问题如加工过程监测实时性和交互性差、... 详细信息

数字孪生技术以数字化方式创建物体虚拟模型，基于数据模拟物体现实中的行为，借助虚实反馈、数据融合分析、决策迭代优化等方式，达到缩短产品研发周期、降低成本的目的。机械工艺系统中存在诸多问题如加工过程监测实时性和交互性差、设备故障难以诊断、加工误差影响大等，数字孪生技术是解决这些问题的有效手段。本文阐述了数字孪生的基本概念和数字孪生驱动的机械工艺系统技术路线；归纳了基于数字孪生技术建立虚实交互系统、实现多模型融合以及数据感知、算法预测和智能决策的关键技术等；从产品设计、产品制造、产品服务三个阶段总结了数字孪生驱动的机械工艺系统在产品全生命周期各阶段的具体应用，实现了产品的方案制定、加工状态监测及预测、加工参数优化、设备预测性维护和加工工艺评价等功能；探讨了新兴使能技术为数字孪生驱动的机械工艺系统带来的机遇和挑战。从关键技术、应用方向和数据利用三方面展望了未来发展趋势，以期为后续研究提供参考。

关键词：数字孪生机械工艺系统产品全生命周期孪生模型使能技术