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舰船设备关键零件的冲击损伤累积及寿命预测方法

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振动与冲击 2025年第3期44卷 163-170页

作者：陈卓闫明金映丽沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

针对舰船设备在海战时遭受敌方武器及自身火炮后坐力冲击造成的损伤累积问题,提出了隶属函数和Miner损伤累积理论相结合的冲击疲劳寿命预测方法。从外界冲击中提取冲击幅值和均值,根据GM(1,1)模型预测冲击幅值的参数,并利用BP(back prop... 详细信息

针对舰船设备在海战时遭受敌方武器及自身火炮后坐力冲击造成的损伤累积问题,提出了隶属函数和Miner损伤累积理论相结合的冲击疲劳寿命预测方法。从外界冲击中提取冲击幅值和均值,根据GM(1,1)模型预测冲击幅值的参数,并利用BP(back propagation)神经网络修正残差提高预测精度。利用疲劳模数与寿命的联系提出一种新的应力-寿命模型,并基于多项式变异理论确定模型中的参数。将舰船设备上的关键零件6061铝合金轴作为试验对象,并结合几种隶属函数预测试件的冲击疲劳寿命。结果表明:采用Γ分布隶属函数求得的冲击疲劳寿命预测值与试验值相比误差最小,且当Γ分布中的k值一定时,参数a_(1)的变化在初始阶段对预测值基本不产生影响,只有当a_(1)逐渐接近S_(0)时才会有微小的影响。说明提出的疲劳寿命预测方法是可靠的,为舰船设备关键零件的冲击损伤累积研究及寿命预测提供理论参考和数据基础。

关键词：灰色估计多项式变异冲击损伤累积隶属函数寿命预测

基于视觉触觉双重迁移学习的番茄成熟度检测方法

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农业机械学报 2025年第1期56卷 74-83页

作者：张鹏杜东峰李爽单东日陈振学齐鲁工业大学(山东省科学院)信息与自动化学院齐鲁工业大学(山东省科学院)机械工程学院山东大学控制科学与工程学院

针对当前自动化采摘过程中仅依赖视觉技术无法准确识别番茄成熟度的问题，提出了一种基于视觉触觉双重迁移学习的番茄成熟度检测方法。该方法首先采用视觉触觉双重迁移学习融合算法作为特征提取融合模块，解决无法有效提取番茄特征信息... 详细信息

针对当前自动化采摘过程中仅依赖视觉技术无法准确识别番茄成熟度的问题，提出了一种基于视觉触觉双重迁移学习的番茄成熟度检测方法。该方法首先采用视觉触觉双重迁移学习融合算法作为特征提取融合模块，解决无法有效提取番茄特征信息的问题。其次，将软参数共享-多标签分类方法作为分类模块，通过增加不同分类任务之间的关联性，避免出现过拟合的现象。本文主要针对成熟后为红、黄果等单一颜色的番茄品种，并在新开发的视觉触觉数据集进行实验研究。实验表明，软参数共享-多标签检测模型参数量为1.882×10～7,成熟度AUC分值达到0.977 3,对比不确定性加权损失、自适应硬参数共享、十字绣网络和软参数共享等检测模型，参数量分别下降3.08×10～6、6.16×10～6、3.08×10～6和3.08×10～6,成熟度AUC分值分别提高0.017 5、0.017 9、0.026 7和0.008 9。这表明该方法在一定程度上提高了自动化采摘过程中对番茄成熟度的检测能力，为番茄成熟度检测问题提供了一种有效的解决方法。

关键词：番茄成熟度机器视觉机器触觉双重迁移学习软参数共享-多标签

AlCoCrFeNi_(x)高熵合金高温热处理微观组织演变及力学性能

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材料导报 2025年第2期39卷 191-197页

作者：曹雷刚侯鹏宇杨越蒙毅刘园崔岩北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切... 详细信息

由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切相关,固态相变对合金组织和性能的影响规律不尽相同。采用真空电弧熔炼制备AlCoCrFeNi_(x)(1.4≤x≤1.7)高熵合金,研究高温热处理过程合金微观组织的演变及其对力学性能的影响。结果表明,随Ni含量增加,铸态高熵合金BCC/B2枝晶组织比例逐渐降低,晶间区域比例逐渐增加,且由FCC单相组织转变为共晶组织。合金屈服强度和抗拉强度分别由1067 MPa(x=1.4)和1416 MPa(x=1.5)降低至464 MPa和1191 MPa(x=1.7),延伸率由1.7%(x=1.4)提升至11.5%(x=1.7)。经1100℃高温热处理,BCC/B2枝晶组织转变为FCC和B2双相组织,合金强度均有所降低,塑性明显提升。热处理态AlCoCrFeNi_(1.6)和AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金呈现典型的两级网状组织,且因FCC相脱溶析出B2相,合金屈服强度降幅逐渐减小。其中,热处理态AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金屈服强度和抗拉强度降幅分别仅为4.1%和7.5%,而延伸率增幅达52.2%,综合力学性能显著提升。

关键词：高熵合金热处理相变微观组织力学性能

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磁流变液环境下密封副非线性磨损行为研究

中国机械工程 2025年

作者：李姗姗孙兴伟杨恒乔赫廷沈阳工业大学机械工程学院沈阳工业大学信息科学与工程学院

为研究磁流变液摩擦动力学行为对密封副磨损机理的影响，建立表面粗糙度与铁粉耦合效应下的动态密封磨损模型，利用ANSYS对其进行微观接触力学仿真分析；并通过自制往复式动态密封磨损试验装置，测试不同表面粗糙度活塞杆样本在两种介... 详细信息

为研究磁流变液摩擦动力学行为对密封副磨损机理的影响，建立表面粗糙度与铁粉耦合效应下的动态密封磨损模型，利用ANSYS对其进行微观接触力学仿真分析；并通过自制往复式动态密封磨损试验装置，测试不同表面粗糙度活塞杆样本在两种介质下的摩擦磨损性能。结果表明，粗糙纹理与铁粉瞬时接触不仅能够缓解O形圈在微凸体交变剪切作用下表面出现疲劳裂纹，还有助于削弱铁粉对活塞杆产生的微切割效应，使密封副在磁流变液工况展现出良好的摩擦学性能；铁粉介于抛光样本与O形圈之间长期承受微观纹理施加的横向剪切力及纵向挤压力，迫使大量铁粉嵌入O形圈内部，并在往复运动的活塞杆表面产生明显的犁沟式磨痕，导致系统因两体磨粒磨损而过早引发密封失效。

关键词：磁流变液表面粗糙度磨损特性摩擦动力学行为磨粒磨损

锂离子电池荷电状态和内部缺陷的超声透射特性仿真研究

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北京工业大学学报 2025年第3期51卷 258-268页

作者：张斌鹏吕炎宋国荣高杰李永春何存富北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京工业大学信息学部北京100124 台湾成功大学机械工程系中国台湾台南701

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态(state of charge,SOC)、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析。首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿... 详细信息

采用有限元法分别对锂离子电池的荷电状态(state of charge,SOC)、内部缺陷(气泡缺陷、析锂缺陷和浸润不完全缺陷)与超声透射特性之间的影响规律进行了仿真分析。首先,利用Voronoi多边形建立了锂离子电池内部的多层多孔结构;其次,在仿真过程中,通过改变正负极材料的力学参数(杨氏模量和密度)实现了锂离子电池不同荷电状态下超声透射特性的提取。仿真结果表明,随着荷电状态的增加,快纵波的声强幅值和慢纵波的声强幅值均呈现线性增加的规律,慢纵波的渡越时间呈现线性减小的规律。随后,对锂离子电池内部不同缺陷形式进行仿真分析。通过对比正常电池和缺陷电池的声透射信息可以发现:当锂离子电池底部存在气泡缺陷时,透射信号的声强幅值显著衰减,且随着气泡厚度的增加,声强幅值的衰减也在增加;此外,随着气泡位置的改变,透射信号的声强幅值也呈现规律性变化;当锂离子电池内部存在析锂缺陷时,透射信号的声强幅值和渡越时间均随着析锂厚度的增加而逐渐减小;当锂离子电池内部存在浸润不完全缺陷时,仿真模型将退化为单相多孔介质,频域中也只存在一个频率成分,且声强幅值存在衰减。研究内容解决了用有限元法对锂离子电池荷电状态、内部缺陷进行模拟处理的问题,且慢纵波波速的仿真结果与理论结果吻合良好。

关键词：锂离子电池 Voronoi多边形缺陷荷电状态超声透射有限元仿真

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基于响应面法的端面齿轮精压成形模拟及优化研究

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塑性工程学报 2025年第1期32卷 68-75页

作者：王雪朱亚辉杨岑周玉峰李萍薛克敏合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

为了提高新能源汽车用端面齿轮的成形质量,提高锻件综合性能,减少模具磨损,以端面精压成形工艺代替传统闭式模锻,利用有限元模拟技术和BBD响应面法对其成形过程进行数值模拟和工艺优化。选取摩擦因数、成形速度和坯料温度作为优化参数,... 详细信息

为了提高新能源汽车用端面齿轮的成形质量,提高锻件综合性能,减少模具磨损,以端面精压成形工艺代替传统闭式模锻,利用有限元模拟技术和BBD响应面法对其成形过程进行数值模拟和工艺优化。选取摩擦因数、成形速度和坯料温度作为优化参数,以最大成形载荷和变形均匀系数作为优化目标,利用响应面模型进行多目标优化,结果表明:坯料温度和摩擦因数对成形载荷的影响最显著,而变形均匀系数主要受坯料温度的影响;最佳工艺参数组合方案为摩擦因数0.11,成形速度1.38 mm·s^(-1),坯料温度400℃。在最优工艺参数下进行锻件成形过程的多物理场分析,结果表明:坯料流动方向有序,齿根部位优先发生塑性变形,齿形端面的等效应力和等效应变分布均匀性在成形过程中不断提高,试验得到的锻件成形质量良好,未发现明显成形缺陷,齿形端面的显微硬度较初始态提升了8.1%。

关键词：端面齿轮端面精压响应面法数值模拟工艺优化

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自动引线系统中旋转偏心检测与补偿方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 1-12页

作者：王跃宗曲道多王盛逸北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了... 详细信息

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了一种偏心模型与图像特征提取算法结合的偏差测量方法,并提出基于自动控制与补偿模型的校正方法。通过实验验证了模型的精确性以及偏心补偿的有效性,基于均方根误差的评价,模型对于偏差预测以及特征提取算法均具有较高的精度,补偿后的最大残余误差小于4μm,平均补偿幅度约为98.6%,引线实验展示了所提方法的优良性能。提出的偏心检测补偿方法具有精度高、复杂度低、效率高、实时性,以及嵌入式等优点,且在微操作以及微装配领域具有更合适、更广泛的应用。

关键词：空心杯转子线圈旋转偏心模型特征提取微操作微装配

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港口重载AGV转向稳定性容错控制策略

计算机集成制造系统 2025年第1期31卷 47-55页

作者：刘璇刘玉卿王子航张明路张建华河北工业大学机械工程学院天津300401 北京科技大学机械工程学院北京100083

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪... 详细信息

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。

关键词：港口重载AGV 模型预测控制器 PI车速跟随控制器 RBF神经网络滑模控制失效分配

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精梳机钳板机构接触碰撞动力学建模与仿真

纺织学报 2025年第1期46卷 179-186页

作者：畅博彦韩芳孝周杨关鑫天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

高速、高产、优质是新一代国产棉纺精梳机的发展目标,而当前精梳机存在的主要问题之一是高速运行时钳板机构产生的冲击严重限制了精梳机转速的提升,针对该问题进行动力学研究以提升钳板机构稳定性,达到推进精梳机高速化的目的。首先,以... 详细信息

高速、高产、优质是新一代国产棉纺精梳机的发展目标,而当前精梳机存在的主要问题之一是高速运行时钳板机构产生的冲击严重限制了精梳机转速的提升,针对该问题进行动力学研究以提升钳板机构稳定性,达到推进精梳机高速化的目的。首先,以中支点式钳板机构为研究对象,基于接触碰撞理论建立钳板在接触和分离瞬时的冲击力计算模型,结合Lagrange方程对钳板机构进行接触碰撞动力学建模。其次,运用MatLab对所建动力学模型进行数值计算仿真,结合三维虚拟样机仿真验证模型的正确性和有效性。最后,分析钳板机构工况参数和加压弹簧刚度对冲击运动和冲击接触应力的影响规律。结果表明:钳口与牵吊杆处的最大接触应力远大于稳定接触应力,且回弹量和回弹时间会随锡林轴转速的提高而增大,随加压弹簧刚度的增大而减小。

关键词：精梳机钳板机构接触碰撞力 Lagrange方程动力学