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超疏水表面在抗/促凝血领域的研究进展

功能材料 2024年第1期55卷 1068-1076页

作者：关小雅吴兵彭毅贵州大学机械工程学院贵阳550025

近年来,随着超疏水材料在冷凝传热、油水分离、除冰防雾、表面防腐、管道减阻等方面应用的研究逐步趋于成熟,其在生物医疗领域的应用前景也备受学者关注,由于医疗设备与血液接触时产生的凝血血栓及大量出血引发的失血性休克问题会对患... 详细信息

近年来,随着超疏水材料在冷凝传热、油水分离、除冰防雾、表面防腐、管道减阻等方面应用的研究逐步趋于成熟,其在生物医疗领域的应用前景也备受学者关注,由于医疗设备与血液接触时产生的凝血血栓及大量出血引发的失血性休克问题会对患者生命安全造成极大威胁。为了能够有效解决血栓出现及大量失血问题,国内外诸多学者展开了大量研究,超疏水材料由于其特殊的表面润湿性及较低的表面自由能可显著降低材料表面的血小板粘附量,其与亲水材料的组合可在止血的前提下减少出血量并降低伤口二次撕裂出血的可能,同时,研究表明超疏水材料还具有良好的抗菌性,故针对超疏水材料的研究成为了该领域的热点与方向。基于此,首先介绍了超疏水材料基本理论,主要包括Young润湿模型、Wenzel润湿模型以及Cassie-Baxter润湿模型,其次详细阐述了其在抗/促凝血过程中的作用机理,然后以部分研究为代表着重讨论了目前超疏水材料在血液接触应用领域的研究现状,指明超疏水材料在该领域的应用中主要存在的问题,最后对其未来的发展前景进行了展望。

关键词：超疏水润湿性抗/促凝血血小板粘附抗菌性

移动荷载作用下基于主成分分析的斜拉桥拉索损伤识别分析

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应用力学学报 2024年第1期41卷 90-99页

作者：徐翔宇刘习军张素侠天津大学机械工程学院天津300072

提出了一种基于主成分分析的斜拉桥拉索损伤识别方法来实现斜拉索损伤识别。该方法首先采集移动荷载激励桥面时拉索结构的加速度响应,然后采用主成分分析法对时域信号进行降维处理,提取降维后信号的统计学数据,结合D-S证据理论构造多阶... 详细信息

提出了一种基于主成分分析的斜拉桥拉索损伤识别方法来实现斜拉索损伤识别。该方法首先采集移动荷载激励桥面时拉索结构的加速度响应,然后采用主成分分析法对时域信号进行降维处理,提取降维后信号的统计学数据,结合D-S证据理论构造多阶统计矩融合指标进行识别。以天津永和桥为例,利用有限元进行数值模拟,分别针对斜拉索损伤程度、荷载质量、荷载移动速度对损伤识别精度的影响进行了探究。分析结果表明,所提方法具有良好的识别效果,有较好的噪声鲁棒性。

关键词：斜拉索主成分分析移动荷载损伤识别

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航空发动机分布式系统的事件触发滑模控制

航空动力学报 2024年第2期39卷 144-155页

作者：王玮轩彭靖波张志芬张驭谢寿生温广瑞郑劲松空军工程大学航空工程学院西安710038 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对存在时变时延和随机丢包的航空发动机分布式控制系统,在具有外部扰动的情况下,设计了保证系统渐近稳定的事件触发滑模控制器。为了提高资源的利用率,引入了动态事件触发机制(DETM)来调度采样信号的传输。为了便于滑模面的建立,设计... 详细信息

针对存在时变时延和随机丢包的航空发动机分布式控制系统,在具有外部扰动的情况下,设计了保证系统渐近稳定的事件触发滑模控制器。为了提高资源的利用率,引入了动态事件触发机制(DETM)来调度采样信号的传输。为了便于滑模面的建立,设计了状态观测器,并基于观测状态构造了积分滑模面。通过李雅普诺夫方法,得到了稳定性准则,并给出了线性矩阵不等式(LMIs)形式的控制器、观测器、事件触发器的参数计算方法。随后设计了滑模控制律,确保了滑模面的可达性。此外,为了提高LMIs的可行性,提出了基于iL-SHADE算法的LMIs参数优化方法。仿真结果表明,在给定的控制框架下,闭环系统能够保证较好的控制性能。在给定的仿真条件下,减少了96.5%的信号传输,极大节省了通信资源。

关键词：分布式控制系统时延和丢包动态事件触发机制滑模控制线性矩阵不等式

基于深度学习的激光熔覆熔池形貌提取方法研究

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应用激光 2024年第2期44卷 34-41页

作者：雍耀维张伟伟王刚张帅刘海波宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021 吴忠仪表有限责任公司宁夏吴忠751100

激光熔覆技术是先进制造的重要发展方向。随着科技和工业的高速发展,人们对熔覆层的质量要求越来越高,熔池作为激光熔覆过程中一个重要的检测对象,其特征直接决定着熔覆层的好坏。目前熔池形貌的提取都是基于传统的图像分割实现的,遇到... 详细信息

激光熔覆技术是先进制造的重要发展方向。随着科技和工业的高速发展,人们对熔覆层的质量要求越来越高,熔池作为激光熔覆过程中一个重要的检测对象,其特征直接决定着熔覆层的好坏。目前熔池形貌的提取都是基于传统的图像分割实现的,遇到特征不明显的熔池时,传统图像分割表现不佳,影响后续实验结果。为此,开发一种基于语义分割网络的熔池形貌提取方法,用语义分割网络替代传统图像分割,结合机器语言实现熔池形貌的高精度提取,并用实验验证证明方法的可行性,为后续熔池的检测与分析打下坚实基础。

关键词：深度学习语义分割激光熔覆熔池检测图像处理

面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 837-851页

作者：董青胡双贤徐格宁南方磊戚其松太原科技大学机械工程学院山西太原030024

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场... 详细信息

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场景出发,结合数字孪生五维模型,设计起重机结构承载能力数字孪生框架;以多指标下的结构承载能力动态综合评估方法为支撑,围绕虚实映射、数据交互与服务交互,分层分级阐述结构承载能力数字孪生系统构建方法;从模块内聚,功能集成的角度,搭建数字孪生系统平台。以YDC20/30轻小型移动式起重机为例,验证了所提方法及系统的有效性,为及时精准判断起重机服役过程中的安全性提供了一种新途径、新策略。

关键词：数字孪生移动式起重机承载能力综合评估虚实映射

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非球面微柱面透镜阵列精密玻璃模压仿真研究

中国激光 2024年

作者：王启林姚鹏王一帆何婉盈黄传真燕山大学机械工程学院山东大学机械工程学院

为了实现石英玻璃非球面微柱面透镜阵列精密玻璃模压过程中应力状态的准确预测以及工艺参数优化，进行了精密玻璃模压有限元仿真研究。首先，进行了石英玻璃最小单轴蠕变测试；然后，对石英玻璃粘弹参数进行有限元仿真验证；最后，通过... 详细信息

为了实现石英玻璃非球面微柱面透镜阵列精密玻璃模压过程中应力状态的准确预测以及工艺参数优化，进行了精密玻璃模压有限元仿真研究。首先，进行了石英玻璃最小单轴蠕变测试；然后，对石英玻璃粘弹参数进行有限元仿真验证；最后，通过有限元仿真，分析多个模压工艺参数对最大应力的影响，获得了优化的工艺参数。建立了石英玻璃粘弹性本构模型，获得了其时温等效模型，并利用有限元仿真验证了模型的准确性。对非球面微柱面透镜阵列模压成形参数进行有效优化，在下压量1.5 mm的前提下，保压后的透镜最大应力为0.9693 MPa。本研究为石英玻璃非球面微柱面透镜阵列精密模压提供理论基础。

关键词：石英玻璃非球面微柱面透镜阵列精密玻璃模压有限元仿真最小单轴蠕变压缩最大应力

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2R1T并联机器人滑模自适应迭代学习控制

机器人 2024年第3期46卷 317-329页

作者：周博文张海峰李秦川浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018

针对具有两转一移自由度的并联机器人的重复性加工轨迹跟踪精度问题,提出了一种滑模-自适应-迭代学习控制方案。具体而言,采用迭代学习控制来提高轨迹控制的精度,引入滑模控制来增强控制系统的鲁棒性,并采用自适应控制来处理系统内在的... 详细信息

针对具有两转一移自由度的并联机器人的重复性加工轨迹跟踪精度问题,提出了一种滑模-自适应-迭代学习控制方案。具体而言,采用迭代学习控制来提高轨迹控制的精度,引入滑模控制来增强控制系统的鲁棒性,并采用自适应控制来处理系统内在的不确定性,降低了滑模控制中切换项引起的振荡问题。进一步,通过Bellman-Gronwall定理与λ范数证明了控制系统的收敛性。通过设计类李雅普诺夫函数证明了控制系统的稳定性。最后,进行控制方案的数值仿真以及真机实验,验证了所提出的控制方案能够有效提升两转一移类并联机构的控制精度以及系统鲁棒性。在该控制算法下,并联机器人关节空间的平均误差、最大误差及标准差相比于PD控制方法降低了59.5%、55.1%和60.1%。

关键词：迭代学习控制 2R1T并联机器人滑模控制自适应控制

基于视觉感知域的钢轨铣磨车人机界面布局优化方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1694-1709页

作者：刘伟军刘新昊孙猛魏喆赵日铮于沈弘杨国哲姜兴宇沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

如何快速获取铣削作业参数信息与铣磨车车机作业状态是保证钢轨铣磨车钢轨修复作业效率、质量与安全的关键。基于此,提出一种基于灰狼-蚁狮算法的钢轨铣磨车人机交互界面优化方法。综合考虑钢轨修复过程中多维度信息、多流程、多功能、... 详细信息

如何快速获取铣削作业参数信息与铣磨车车机作业状态是保证钢轨铣磨车钢轨修复作业效率、质量与安全的关键。基于此,提出一种基于灰狼-蚁狮算法的钢轨铣磨车人机交互界面优化方法。综合考虑钢轨修复过程中多维度信息、多流程、多功能、多对象等要求,建立以视觉感知强度为目标的钢轨铣磨车人机交互界面优化模型;提出一种基于灰狼-蚁狮的模型求解算法,解决多决策变量界面布局模型求解时陷入局部最优与极值点逼近问题,获得钢轨铣磨车人机交互界面优化方案。最后,对优化前后的钢轨铣磨车人机交互界面进行眼动实验,实验结果表明,优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型与算法的有效性和可行性。

关键词：钢轨铣磨车视觉感知强度人机界面优化灰狼-蚁狮算法

基于EWT-KLD的机械密封金刚石涂层磨损声发射降噪

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西南交通大学学报 2024年第1期59卷 177-184页

作者：林志斌高宏力吴昱东谭咏文西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为了准确获得机械密封金刚石涂层在磨损过程的声发射信号,在分析机械密封设备的噪声特性基础上,提出了基于经验小波变换(EWT)和相对熵(KLD)的声发射降噪方法;通过对磨损声发射信号进行经验小波变换得到划分其频带的滤波器组,对磨损声发... 详细信息

为了准确获得机械密封金刚石涂层在磨损过程的声发射信号,在分析机械密封设备的噪声特性基础上,提出了基于经验小波变换(EWT)和相对熵(KLD)的声发射降噪方法;通过对磨损声发射信号进行经验小波变换得到划分其频带的滤波器组,对磨损声发射信号和背景噪声发射信号用相同的滤波器组划分频带;计算相应频带2种信号的相对熵,用累计和算法在升序排列的相对熵中找到首个大于3σ的值作为阈值,保留相对熵值大于阈值的频带重构信号,完成降噪.研究结果表明:本文所提的EWT-KLD方法可以有效抑制不同工况、不同磨损状态的声发射信号的噪声,有效改善了磨损声发射信号的信噪比,尤其是微弱磨损信号的信噪比,提高了密封端面磨损声发射检测的精度和灵敏度;通过与传统降噪方法的对比发现,本文方法能够对不同工况下的密封磨损声发射信号降噪表现出更强的适应性和稳定性,对于及时检测早期密封磨损和准确监测磨损累积变化过程具有重要意义.

关键词：机械密封声发射降噪经验小波分解金刚石涂层