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基于南海岛礁暴露试验的混凝土服役寿命

硅酸盐学报 2025年

作者：高宇宁朱海威余红发麻海燕达波梅其泉韩向辉李增壮南京航空航天大学民航学院河海大学港口海岸与近海工程学院三江学院土木工程学院

南海岛礁相比于普通沿海地区，其环境更加恶劣。随着我国对南海岛礁的开发，南海岛礁严酷环境下钢筋混凝土的耐久性研究至关重要。通过在南海岛礁地区建立长期暴露试验站，结合实验室测试和现场暴露试验，研究了不同钢筋阻锈剂和混凝土... 详细信息

南海岛礁相比于普通沿海地区，其环境更加恶劣。随着我国对南海岛礁的开发，南海岛礁严酷环境下钢筋混凝土的耐久性研究至关重要。通过在南海岛礁地区建立长期暴露试验站，结合实验室测试和现场暴露试验，研究了不同钢筋阻锈剂和混凝土强度等级对钢筋锈蚀及钢筋混凝土结构力学性能的影响。通过长期暴露试验和实验室测试，评估了混凝土的耐久性，并运用寿命预测模型（ChaDuraLife Model）进行了结构寿命预测。结果表明：内掺SBT-KLJ（IV）疏水化合孔栓物（HPA）阻锈剂的混凝土试件在侵蚀1227 d后，钢筋自然腐蚀电位(Ecorr)出现正移，钢筋表面钝化膜稳定性增强。掺加HPA的混凝土试件在侵蚀365 d至730 d期间极化阻抗(Rp)持续增大，呈现较好的防腐效果。在岛礁氯离子侵蚀环境下，通过添加HPA，混凝土表面的氯离子含量(Cs)相比不掺阻锈剂的混凝土能够降低近59.9%。基于实验室实验及暴露站现场测试条件，使用ChaDuraLife寿命预测模型进行计算，结果显示，在南海岛礁极端环境下，内掺阻锈剂或提高混凝土强度等级均能有效提高钢筋混凝土结构的服役寿命。其中，内掺阻锈剂效果较为明显，保护层厚度50 mm，混凝土强度等级为C40时，计算结果显示，失效概率为5%时，内掺阻锈剂可以使混凝土服役寿命提升至20 a以上，其中HPA阻锈剂在南海岛礁恶劣环境下有效延长混凝土寿命达50 a。为南海岛礁工程混凝土结构的设计和寿命预测提供了科学依据。

关键词：南海岛礁暴露站钢筋混凝土电化学阻锈剂寿命预测

修整辅助液对固结磨料化学机械抛光单晶SiC材料去除稳定性的影响

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中国表面工程 2025年

作者：吴鹏飞刘宁贺雷朱楠楠朱永伟南京航空航天大学机电学院南京工业职业技术大学工程技术实训中心

为了改善固结磨料垫材料去除率的稳定性，进一步提高单晶SiC化学机械抛光的材料去除效率，提出一种在线修整固结磨料垫高效化学机械抛光单晶SiC的加工方法。采用烧结法制备聚集体金刚石磨料，通过热固化等工艺得到本研究中所用的固结磨... 详细信息

为了改善固结磨料垫材料去除率的稳定性，进一步提高单晶SiC化学机械抛光的材料去除效率，提出一种在线修整固结磨料垫高效化学机械抛光单晶SiC的加工方法。采用烧结法制备聚集体金刚石磨料，通过热固化等工艺得到本研究中所用的固结磨料垫，利用修整辅助液对固结磨料垫进行在线修整；通过正交试验探索聚集体金刚石磨料一次粒径、抛光压力、修整辅助液的磨料浓度、H2O2浓度对材料去除率和表面粗糙度的影响规律；讨论修整辅助液磨料的种类、粒径对材料去除率、材料去除率变化、摩擦因数、固结磨料垫形貌的影响。结果表明：当聚集体金刚石磨料一次粒径为7～10 μm，抛光压力为27.6 kPa，修整辅助液的磨料浓度为3%，H2O2浓度为10%时，材料去除率的最优水平达到27.3 μm/h。修整辅助液中的磨料粒径和种类对固结磨料垫在线修整能力影响显著，其中8000#碳化硅粉的修整能力优于相同粒径范围的氧化铝粉，且修整辅助液中的磨料粒径越大修整能力越强；在相同抛光压力下，不同修整辅助液类型对抛光过程中实时摩擦因数影响各不相同，并且摩擦因数与材料去除率呈正相关。修整辅助液在加工中的作用机制表现为：修整辅助液的磨料加速固结磨料垫基体的磨损，促进聚集体金刚石磨料的微破碎过程，从而提高了固结磨料垫的自修整能力和材料去除的稳定性，有助于实现单晶SiC的高效稳定抛光加工。

关键词：化学机械抛光固结磨料垫聚集体金刚石磨料修整辅助液材料去除率变化单晶SiC

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

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航空工业金城南京机电液压工程研究中心

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

融合卷积深度置信网络与可拓神经网络的齿轮故障诊断方法

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计算机集成制造系统 2025年

作者：王体春夏天费叶琦南京航空航天大学机电学院南京理工大学紫金学院智能制造学院

本研究针对齿轮传感器在单通道状态监测中的信息量和可信度不足、噪声干扰及变工况下数据分布差异等问题，提出了一种融合增强卷积深度置信网络与自适应加权可拓网络的齿轮箱故障诊断方法。首先，使用压缩感知算法重构收集到的多通道振... 详细信息

本研究针对齿轮传感器在单通道状态监测中的信息量和可信度不足、噪声干扰及变工况下数据分布差异等问题，提出了一种融合增强卷积深度置信网络与自适应加权可拓网络的齿轮箱故障诊断方法。首先，使用压缩感知算法重构收集到的多通道振动数据；其次，通过引入软池化层优化的膨胀卷积深度置信网络进行特征提取，并采用注意力机制技术加权融合多通道特征；然后，利用侧距优化的加权可拓神经网络完成齿轮故障分类；最后，通过公开数据集进行验证和对比分析。结果表明，该模型相比较于卷积神经网络模型、深度置信网络模型、高斯卷积深度置信网络模型等具有更高的识别精度，并在噪声干扰和变工况条件下保持良好的故障诊断性能。

关键词：深度学习卷积深度置信网络可拓神经网络故障诊断

基于改进APF-QRRT^(*)策略的移动机器人路径规划

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电光与控制 2025年第1期32卷 21-26,33页

作者：刘文浩余胜东吴鸿源胡文科李小鹏蔡博凡马金玉温州大学机电工程学院浙江温州325000 国科温州研究院(温州生物材料与工程研究所) 浙江温州325000 南京航空航天大学航空学院南京210000

针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(... 详细信息

针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(*))算法具备更好的初始解和更快的收敛速度。改进传统人工势场(APF)方法获得一种新的无势正交向量场,在一定条件下使整体排斥向量场与吸引向量场正交,并将其作用于关键路径点,从而提高路径的安全性。将IAPF-QRRT^(*)策略与其他算法比较,通过数值模拟实验证明了所提策略的有效性。

关键词：移动机器人路径规划人工势场法 Q-RRT^(*)算法安全性

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基于吸引力势场法的机器人扰动恢复动态运动基元算法

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工程科学与技术 2025年

作者：万俊孙薇王克鸿吴洪涛章晓勇许晋玮南京理工大学材料科学与工程学院江苏理工学院汽车与交通工程学院南京航空航天大学机电学院

扰动恢复动态运动基元方法在机器人轨迹学习过程能够有效应对环境中突发扰动的介入，防止出现机器人轨迹学习运动中断或者偏离目标位置的情况，保证了机器人示教学习过程的顺利进行，对机器人自适应环境的研究至关重要。考虑到扰动恢复... 详细信息

扰动恢复动态运动基元方法在机器人轨迹学习过程能够有效应对环境中突发扰动的介入，防止出现机器人轨迹学习运动中断或者偏离目标位置的情况，保证了机器人示教学习过程的顺利进行，对机器人自适应环境的研究至关重要。考虑到扰动恢复动态运动基元方法复现示教轨迹时，存在提升轨迹位置精度功能方面的缺失问题，本文提出了一种改进的扰动恢复动态运动基元轨迹学习方法。首先，对扰动恢复动态运动基元方法在应对“停止”扰动和“移动”扰动介入的有效性进行仿真验证。然后基于上述理论基础，以四节点样条轨迹为示教轨迹，并设定示教轨迹中少数个重要位置点为型值点，以高斯内核函数的形式对虚拟势场下单个型值点处的势场能量进行表示，得到虚拟势场下的示教轨迹型值点处的总势场能量，借鉴动态运动基元方法耦合人工势场法的表达形式，进而得到其梯度函数的吸引力势场函数，最后将吸引力势场函数耦合到扰动恢复动态运动基元模型下的转换系统函数中。同时，为了避免了机器人初始时刻的速度和角速度不连续，以一阶滤波方法对耦合后的转换函数进行改进。MATLAB的仿真结果显示，所提扰动改进动态运动基元方法在应对扰动介入和提升轨迹位置精度方面的有效性。最后，搭建四自由度SCARA机器人试验平台，通过机器人LABVIEW控制系统联合MATLAB程序进行轨迹学习试验。试验结果表明，在机器人离线轨迹学习和拖动示教场景应用过程中，所提扰动改进动态运动基元方法能够有效提升学习轨迹的位置精度，同时实现了SCARA机器人末端轨迹曲线的平滑无振荡。

关键词：机器人动态运动基元扰动恢复吸引力势场函数

氮气流量对MoSiN薄膜在Hank’s溶液中的电化学与摩擦性能的影响

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中国表面工程 2025年

作者：安明东钱建国杨成马越王谦之汤春波沈建新周飞南京航空航天大学机电学院南京医科大学附属口腔医院种植科

钛合金作为一种生物相容性材料被广泛应用于骨植入和牙种植体手术，然而其低耐磨性会导致植入手术的失败，通过在钛合金衬底表面沉积一层氮化物薄膜可以有效提升钛合金的性能。MoSiN薄膜具有优异的力学和摩擦学性能，因此，通过在钛合... 详细信息

钛合金作为一种生物相容性材料被广泛应用于骨植入和牙种植体手术，然而其低耐磨性会导致植入手术的失败，通过在钛合金衬底表面沉积一层氮化物薄膜可以有效提升钛合金的性能。MoSiN薄膜具有优异的力学和摩擦学性能，因此，通过在钛合金衬底上制备MoSiN薄膜可以有效提高钛合金的性能。为了探究氮气流量对MoSiN薄膜的微观组织、电化学及力学性能的影响。使用磁控溅射技术在硅片和Ti-6Al-4V合金衬底上制备了不同氮气流量下的MoSiN薄膜，并对其微观结构、力学性能和电化学性能进行表征；对薄膜在干摩擦环境和和Hank’s溶液环境中摩擦学行为进行研究。结果显示：随着氮气流量增加，薄膜的氮含量逐渐增加，电荷转移电阻Rct呈现先增大后减小的趋势，薄膜的硬度和弹塑性指数(H/E和H3/E2)逐渐增加。氮气流量为15 sccm时，薄膜具有最大的电荷转移电阻；此外，在极化测试中，该组薄膜具有最低的自腐蚀电流密度(5.56×10-8A/cm2)，并且薄膜阳极极化曲线出现了明显的钝化行为，表现出最优的电化学性能;氮气流量为35 sccm时，在两种摩擦环境下薄膜都具有最稳定的摩擦系数和最低的磨损率。研究结果可为制备具有兼顾耐磨损、耐腐蚀性能的SiN基薄膜提供一定试验支撑。

关键词：磁控溅射氮气流量 MoSiN薄膜电化学摩擦学

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考虑订单交货期的柔性作业车间主动调度方法

工业工程 2025年

作者：朱海华陶帅王健杰张毅唐敦兵刘长春南京航空航天大学机电学院

随着物联网技术与工业基础设施的迅猛发展，制造现场数字化网络化能力不断攀升，为离散制造车间生产任务的智能调度与管控奠定了技术基础与保障。现阶段产品多品种、小批量、定制化的需求不断增加，导致生产现场的车间环境越来越复杂多... 详细信息

随着物联网技术与工业基础设施的迅猛发展，制造现场数字化网络化能力不断攀升，为离散制造车间生产任务的智能调度与管控奠定了技术基础与保障。现阶段产品多品种、小批量、定制化的需求不断增加，导致生产现场的车间环境越来越复杂多变，订单交货期不确定性变大，而订单剩余完工时间则是影响交货期的关键因素之一。基于车间现场强大的数据感知与获取能力，提出一种考虑订单交货期的柔性作业车间主动调度方法。首先建立基于改进深度Q网络的调度决策模型，将订单剩余完工时间预测值作为决策模型的状态特征之一，增强模型调度的主动性；针对工件分派到机器以及机器缓冲区的工件选择问题设计了复合调度规则动作集；以最大完工时间、最大总延期时间、最大平均延期时间等为优化目标，根据实时数据通过预测网络和目标网络来训练决策模型选择最优动作，进而实现生产过程的主动调度，并保证多目标全局优化效果；最后，通过应用案例验证证明所提调度方法的有效性和优越性。

关键词：订单交货期柔性作业主动调度改进深度Q网络

热处理对激光修复7075铝合金组织性能的影响

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中国表面工程 2025年

作者：贺晨李家栋王俊豪赵宇辉赵吉宾王志国何振丰中国科学院沈阳自动化研究所工艺装备与智能机器人研究室东北大学材料科学与工程学院沈阳航空航天大学机电工程学院

高强度7075铝合金在激光修复的过程中易出现合金氧化、低沸点元素烧损，生成气孔与热裂纹等问题，导致了修复后零件的力学性能降低，为了能够提高7075铝合金修复区的力学性能，采用激光熔化沉积技术以及(Ti+B4C)/AA7075铝基复合粉末对7... 详细信息

高强度7075铝合金在激光修复的过程中易出现合金氧化、低沸点元素烧损，生成气孔与热裂纹等问题，导致了修复后零件的力学性能降低，为了能够提高7075铝合金修复区的力学性能，采用激光熔化沉积技术以及(Ti+B4C)/AA7075铝基复合粉末对7075铝合金基板进行修复，之后通过固溶加单级时效对修复后的试样性能进行强化，研究了不同时效时间对试样的显微组织及力学性能的影响规律。结果表明：热处理可以有效细化试样热影响区的晶粒组织，促使修复区中的TiAl3相向Ti3Al相转变。随着时效时间的增加，试样力学性能逐渐改善，当时效时间为6 h时，试样基板以及修复区的显微硬度分别为149.38 HV以及164.28 HV，分别提升了12.7%以及69.1%；抗拉强度由329.59 MPa提升为436.30 MPa，提升了32.4%；磨痕深度由25 μm下降到10 μm，磨损率由10.4×10-5mm3·N-1·m-1降低至4.63×10-5mm3·N-1·m-1，本研究通过固溶加单级时效的热处理工艺实现了对激光修复7075铝合金组织的改善，同时提高了修复区的硬度、拉伸性能以及耐磨性能，为解决激光修复7075铝合金力学性能不足的问题提供研究基础。

关键词：铝合金激光修复热处理微观组织力学性能