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垂向振动下坐姿人体局部频率敏感特性研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 482-488页

作者：林杰威李蒙郭智林泽峰张俊红天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院天津300072

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感... 详细信息

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感的贡献.随后进行了全身振动下人椅界面-人体局部传递率测试,关注传递率的频率峰值与局部不适感敏感频率的对应关系.在不同振动强度下拟合多个局部的振动不适感与全身不适感的数学关系,得到各局部不适感对全身不适感的贡献度.结果表明:全身振动下,坐姿人体“最不适”部位受振动频率影响显著,且这种频率敏感特性对振动强度不敏感.31.50 Hz以下振动造成的不适感主要集中在头部、胸部和腹部,头部对10.00~25.00 Hz的振动具有更明显的不适感,胸部和腹部分别对3.15~5.00 Hz和5.00~8.00 Hz的振动更敏感.即使人体各部位敏感频率不同,但都与座椅至该部位的传递率峰值频率接近,这表明了人体局部主客观响应间的对应关系.进而可以通过层次分析法得到分别适用于头部、胸部和腹部的频率权重.输入人体的振动激励经该计权处理后可反映坐姿人体垂向振动下的局部舒适度水平,从而为舒适性设计提供指导.

关键词：全身振动局部振动坐姿人体振动不适感传递率频率计权

云制造下小批量定制产品的服务组合双层优选方法

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 253-268页

作者：袁伟郭伟王磊马剑天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院机械工程学院天津301636

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价... 详细信息

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价值、交付按时率、供应偏好值4个指标,并依托变异系数法进行赋权来初筛供应商,实现一层优选;最后建立了以工艺总成本、工艺总时间及总碳排放作为优化目标,特征间的优先级关系作为约束的优化模型,并使用融入次候选集变异算子的改进遗传算法NSGA-Ⅲ对其进行求解,完成二层优选。通过对实例结果的工艺流动顺序分析验证了该方法的可行性,并证明了改进后的算法求解效果更佳。

关键词：云制造服务组合小批量定制第三代非支配排序遗传算法知识图谱

考虑蠕变三阶段的哈氏合金X蠕变-疲劳裂纹扩展模拟

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 321-333页

作者：张俊红李哲华林杰威于洋洋戴胡伟天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津300354 天津仁爱学院机械工程学院天津301636

结合应变硬化定律和连续损伤力学,提出了一种考虑蠕变3阶段的本构模型,对650℃下的哈氏合金X的CT试样进行了裂纹扩展有限元模拟分析.对比分析了不同蠕变阶段对纯蠕变裂纹扩展的影响,使用考虑蠕变3个阶段的本构模型进行了蠕变-疲劳裂纹... 详细信息

结合应变硬化定律和连续损伤力学,提出了一种考虑蠕变3阶段的本构模型,对650℃下的哈氏合金X的CT试样进行了裂纹扩展有限元模拟分析.对比分析了不同蠕变阶段对纯蠕变裂纹扩展的影响,使用考虑蠕变3个阶段的本构模型进行了蠕变-疲劳裂纹扩展模拟,讨论了载荷幅值、载荷比和保载时间对裂纹扩展速率的影响,并分析了每种载荷条件对裂纹扩展期间损伤积累的贡献.结果表明:纯蠕变裂纹扩展模拟结果中,考虑所有蠕变阶段的本构模型计算结果与实验结果一致性最高.载荷从5 kN增加到7 kN,考虑蠕变第Ⅰ、Ⅱ阶段的裂纹扩展速率平均预测差异由0.57增至0.61,考虑蠕变第Ⅱ阶段和考虑蠕变第Ⅱ、Ⅲ阶段分别由0.67减至0.64、由0.16减至0.07.蠕变-疲劳裂纹扩展模拟结果显示,随着载荷幅值从5 kN增大至7 kN,载荷比从0.01增至0.50,裂纹扩展速率前者增大、后者减小,da/dt-C t,avg曲线斜率基本不变,同时蠕变损伤占比增大,疲劳和交互损伤占比减小,各加载情况结果的蠕变损伤均占主导,其次为交互损伤,疲劳损伤占比最小.随保载时间从1 s增加到1800 s,循环相关的裂纹扩展速率增大,时间相关的扩展速率减小,da/dt-C t,avg曲线斜率增大,蠕变损伤增大,疲劳损伤减小,交互损伤先增后减,保载时间为10 s时各损伤占比近似相等,保载时间为1 s时疲劳损伤为83%,保载时间为600 s时蠕变损伤为96%.

关键词：本构模型蠕变-疲劳裂纹生长有限元模拟哈氏合金X

基于多域相似度与GBDT算法融合的加工链推荐方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：崔国庆郭伟王磊刘金剑郑鑫昌天津仁爱学院天津大学机械工程学院

针对工艺规划中零件加工链推荐存在的工艺重用率较低和推荐准确率不高等问题，提出了一种以零件特征作为推荐粒度的基于多域相似度与梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree， GBDT）算法融合的加工链推荐方法。该方法首先明... 详细信息

针对工艺规划中零件加工链推荐存在的工艺重用率较低和推荐准确率不高等问题，提出了一种以零件特征作为推荐粒度的基于多域相似度与梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree， GBDT）算法融合的加工链推荐方法。该方法首先明确了相关工艺概念，并通过对零件工艺信息的描述与存储，构建了零件特征模型及其知识图谱，然后基于本体分类树、模糊数学等相关知识，通过零件特征多域相似度计算方法，提高相似度计算的信息覆盖度和准确性；之后将梯度提升决策树多分类算法应用于加工链的创成方法中，将两者推荐结果通过最长公共子序列算法实现融合，弥补了单一方法准确率和重用率较低的缺陷，最后通过对移动套零件的应用证明了该方法的可行性和有效性。

关键词：零件相似度 GBDT 加工链推荐知识图谱

基于重型柴油车远程监控数据的尿素喷射速率预测

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内燃机工程 2024年第4期45卷 63-70页

作者：刘春涛裴毅强天津仁爱学院机械工程学院天津301636

基于一辆M3类重型柴油车的远程监控数据项,构建了尿素喷射速率预测模型,采用随机森林回归算法进行预测,对远程监控数据中缺少的尿素喷射速率的预测进行了研究。结果表明远程监控数据中存在多组高度相关的变量,其Spearman相关系数均超过0... 详细信息

基于一辆M3类重型柴油车的远程监控数据项,构建了尿素喷射速率预测模型,采用随机森林回归算法进行预测,对远程监控数据中缺少的尿素喷射速率的预测进行了研究。结果表明远程监控数据中存在多组高度相关的变量,其Spearman相关系数均超过0.85,基于此对模型的输入参数进行筛选。由于尿素供给以控制氨存储为目标,而氨存储的变化频率较低,逐秒的尿素喷射速率难以精确预测。不同周期内平均尿素喷射速率的预测结果显示,模型预测精度趋于稳定。当周期超过40 s后,预测精度趋于稳定。通过滑动窗口法验证了预测模型的泛化能力,在全部27个窗口中,决定系数R~2普遍高于0.96,平均绝对误差均控制在0.7%以内,均方根误差基本上低于1%,尿素喷射速率预测值与实际测量值吻合良好。

关键词：重型柴油车远程监控氨泄漏尿素喷射随机森林

基于主从博弈的虚拟电厂实时定价需求响应机制研究

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中国管理科学 2024年

作者：解百臣章露郝鹏天津大学管理与经济学部天津仁爱学院经济与管理学院

虚拟电厂通过运营商聚合分布式能源、可调负荷和储能系统，可以有效调控负荷用电行为，提高需求侧管理效率。本文考虑虚拟电厂运营商与产消者、外部主网的双向电力交易，以储能充放电量的日前优化结果为输入，基于主从博弈模型研究虚拟... 详细信息

虚拟电厂通过运营商聚合分布式能源、可调负荷和储能系统，可以有效调控负荷用电行为，提高需求侧管理效率。本文考虑虚拟电厂运营商与产消者、外部主网的双向电力交易，以储能充放电量的日前优化结果为输入，基于主从博弈模型研究虚拟电厂实时定价的需求响应机制；研究以主网、虚拟电厂运营商、终端负荷的协同调度为目标，采用分布式遗传算法求解各博弈主体的均衡策略。结果表明实时定价的需求响应机制能有效调控用户用电行为，实现削峰填谷、平抑负荷波动的目标；均衡状态下不同类型用户经济性存在显著差异：配备了燃气轮机发电的光伏产消者，参与需求响应其效益降低；单独配备燃气轮机发电的产消者能通过参与需求响应减少效益损失；无发电能力的用户、光伏产消者及虚拟电厂运营商均能通过参与需求响应实现效益提升。根据研究结果，从挖掘资源潜力、接入辅助服务市场、网厂互联等角度提出未来加强虚拟电厂建设的建议。

关键词：需求响应虚拟电厂主从博弈实时定价

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基于多模态深度学习的实时交互系统设计

机械设计 2024年第S2期 200-204页

作者：李晓峰张银慧李子阳张文泉天津仁爱学院信息与智能工程学院

人机交互系统中，计算机视觉技术和深度学习算法常用来实现手势分割、特征提取和分类识别等。系统由本地终端和云端服务器组成，本地终端采集常用手势图像，利用亮度信息和方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradients,HOG）等多... 详细信息

人机交互系统中，计算机视觉技术和深度学习算法常用来实现手势分割、特征提取和分类识别等。系统由本地终端和云端服务器组成，本地终端采集常用手势图像，利用亮度信息和方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradients,HOG）等多模态特征建立训练数据集；云端服务器基于Nvidia Jetson Nano B01 AI平台以迁移学习方式进行卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）训练；利用边缘计算技术将手势图像预处理和特征提取等任务放在本地完成，降低对服务器算力依赖。测试结果表明，系统平均处理和延时在2 s左右，满足普通的实时交互需求；CNN模型对45种手势的整体预测精确率为0.99；手势识别结果在本地实现图像-文本-语音转换，增强了交互的便利性和效率；用户数据在本地存储既保证了安全，也拓展了系统的应用场景。

关键词：人机交互手势识别多模态深度学习计算机视觉卷积神经网络

基于机器视觉的水电机械装备内部缺陷智能检测技术研究

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机械设计 2024年第S2期 165-168页

作者：张银慧边旭李晓峰张博雨陈梓博天津仁爱学院信息与智能工程学院

针对水电机械装备内部缺陷实时自识别检测问题，提出了一种基于机器视觉的智能检测方法。该方法基于内窥镜单目视觉系统设计，研究并提出了一套多点图像清晰度-距离估计算法，并结合光线等相关性因素得到的数据信息，可以构建出测量目... 详细信息

针对水电机械装备内部缺陷实时自识别检测问题，提出了一种基于机器视觉的智能检测方法。该方法基于内窥镜单目视觉系统设计，研究并提出了一套多点图像清晰度-距离估计算法，并结合光线等相关性因素得到的数据信息，可以构建出测量目标（缺陷）的立体图形，从而实时高精度地获取缺陷深度及长度特征。与传统方法相比，该方法基于单目视觉系统设计，探头体积更小，结构更加简单。试验结果表明，基于文中设计的测距网络模型，该方法对于水电机械装备内部缺陷深度估计最大误差为0.5 mm，长度测量误差1 mm左右，最小误差为0.028 mm。

关键词：机器视觉缺陷智能检测图像清晰度评价算法

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水电设备加工用机床立柱优化设计

机械设计 2024年第S2期 173-177页

作者：张玥郑阳付世浩马舜天津仁爱学院机械工程学院

针对现有立柱结构优化设计中模型复杂、计算量大及求解时间长等问题，提出一种结合拓扑优化、灵敏度分析、径向基函数（RBF）神经网络模型和带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的组合优化设计方法。采用拓扑优化方法明确加工中... 详细信息

针对现有立柱结构优化设计中模型复杂、计算量大及求解时间长等问题，提出一种结合拓扑优化、灵敏度分析、径向基函数（RBF）神经网络模型和带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的组合优化设计方法。采用拓扑优化方法明确加工中心立柱材料的最佳分布，并进行模型修复；以立柱开孔、开槽和横竖筋板尺寸为输入参数，立柱质量、最大变形、最大等效应力和1阶固有频率作为目标进行灵敏度分析，筛选出6个关键尺寸作为优化设计变量。采用拉丁超立方抽样和有限元分析获得试验样本和结果，构建RBF神经网络优化模型并采用遗传算法求解。分析结果表明：优化后立柱质量减轻8.8%,1阶固有频率提升5%，立柱最大应力减小36%，立柱静动态特性都有所提高。

关键词：拓扑优化 RBF神经网络 NSGA-Ⅱ 多目标优化