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基于空芯反谐振光纤的三芯结构宽带耦合器设计

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光学学报 2024年第7期44卷 188-195页

作者：陈乐陈明阳江苏大学机械工程学院江苏镇江212000

提出一种基于三芯结构空芯反谐振光纤的太赫兹耦合器。采用有限元分析法对太赫兹光纤的模式特性进行分析,并基于耦合理论得到其耦合特性曲线。仿真结果表明,三芯结构模式具有比单芯结构更低的传输损耗,其耦合长度可通过改变纤芯间隔和... 详细信息

提出一种基于三芯结构空芯反谐振光纤的太赫兹耦合器。采用有限元分析法对太赫兹光纤的模式特性进行分析,并基于耦合理论得到其耦合特性曲线。仿真结果表明,三芯结构模式具有比单芯结构更低的传输损耗,其耦合长度可通过改变纤芯间隔和隔离包层管的间隙进行调节。采用长度为223.2 mm的三芯结构空芯光纤可以实现插入损耗小于3.5 dB、带宽达到0.52 THz的宽带、均匀分束。

关键词：光学器件空芯太赫兹光纤反谐振模式耦合损耗特性带宽分析

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变工况滚动轴承故障诊断方法综述

计算机工程与应用 2022年第18期58卷 26-42页

作者：胡春生李国利赵勇成芳娟宁夏大学机械工程学院银川750021

智能制造背景下,旋转机械工况更加复杂,运行条件更加严峻,设备的运行状态监测与故障诊断更加重要。变工况条件下,轴承振动信号存在幅值变、脉动冲击间隔、采样相位不恒定和信号噪声污染等特点,传统滚动轴承故障诊断方法的应用受到了限... 详细信息

智能制造背景下,旋转机械工况更加复杂,运行条件更加严峻,设备的运行状态监测与故障诊断更加重要。变工况条件下,轴承振动信号存在幅值变、脉动冲击间隔、采样相位不恒定和信号噪声污染等特点,传统滚动轴承故障诊断方法的应用受到了限制。针对变工况条件下的轴承故障诊断技术,发展了以阶次跟踪、时频分析、随机振动以及混沌理论等人工提取特征的信号解调与分析方法、以卷积神经网络、自编码器与深度置信网络为代表的深度学习方法以及迁移学习方法。回顾近五年变工况轴承故障诊断领域的进展,从算法原理、算法优化以及算法实际应用等角度,详细介绍几种当前主流的变工况故障诊断方法,讨论各类算法的优势不足及适用场景,为后续的研究指明方向。

关键词：变工况故障诊断深度学习迁移学习时频分析阶次跟踪

铜合金表面激光制备Ni60-WC-Cu涂层的显微组织与摩擦磨损性能

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1252-1267页

作者：张振宇王守仁王高琦段旭楠赵鹏杨海宁济南大学机械工程学院济南250022

激光熔覆涂层是解决铜合金零件因摩擦磨损导致失效的一种方法,但铜合金由于其对激光能量的高反射性、高导热性,使得在铜合金表面进行激光制备涂层成为一个难题。本文在白铜基体表面制备了不同WC含量的Ni60-WC-Cu复合涂层,对涂层相结构... 详细信息

激光熔覆涂层是解决铜合金零件因摩擦磨损导致失效的一种方法,但铜合金由于其对激光能量的高反射性、高导热性,使得在铜合金表面进行激光制备涂层成为一个难题。本文在白铜基体表面制备了不同WC含量的Ni60-WC-Cu复合涂层,对涂层相结构、微观形貌和显微硬度进行分析,并通过摩擦磨损试验,研究了涂层的耐磨性及磨损机理。结果表明:涂层中的相主要为NiW,其峰值随着WC含量的增加而增大;WC含量在20%与25%时观察到熔覆区出现大量的胞晶、枝晶组织,涂层顶部出现团聚状硬质相;涂层硬度均高于基体,WC含量为25%涂层的平均硬度为908.4HV;涂层耐磨性优于铜合金基体,随着WC含量增加,涂层耐磨性逐渐提高并均优于基体,氧化磨损、疲劳磨损和磨粒磨损;WC含量为25%时,涂层表现出最好的耐腐蚀性能;WC含量为20%时,表现出良好的导电率。

关键词：激光熔覆铜合金复合涂层显微组织摩擦磨损

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复合织构刀具切削铝合金的性能

中国表面工程 2022年第3期35卷 281-288页

作者：周云何玉洋杨泽檀杨杰符永宏江苏大学机械工程学院镇江212013

基于铝合金材料切削的现状和需求,针对单一织构刀具存在的抗黏减摩性能不足的问题,将不同织构应用于刀-屑接触区域,提出刀具前刀面分区异构的思想。利用皮秒激光在刀具黏结区与滑移区分别加工凹坑和沟槽,并调整沟槽的取向(平行/垂直于... 详细信息

基于铝合金材料切削的现状和需求,针对单一织构刀具存在的抗黏减摩性能不足的问题,将不同织构应用于刀-屑接触区域,提出刀具前刀面分区异构的思想。利用皮秒激光在刀具黏结区与滑移区分别加工凹坑和沟槽,并调整沟槽的取向(平行/垂直于主切削刃),得到上下型(SXDV和SXDP)和左右型(ZYDV和ZYDP)四种复合织构刀具。对6061铝合金进行湿切削试验,研究不同区域内添加不同织构对刀-屑接触表面摩擦状态的影响。研究结果表明,对比无织构和单一织构刀具,ZYDP复合织构刀具展现了更好的切削性能。具体表现如下:与无织构刀具相比,ZYDP刀具的主切削力降低30.7%,刀面黏结面积减少63.9%,切屑卷曲半径减少27.4%。合理的复合织构方案可以明显改善刀具切削过程中的黏结磨损问题,延长了刀具寿命。复合织构方案的提出以及相应的激光加工过程可为织构刀具的设计及实际应用提供新思路。

关键词：复合织构铝合金刀具磨损切屑形貌

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刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

物理学报 2022年第5期71卷 191-202页

作者：郑所生黄瑶邹鲲彭倚天东华大学机械工程学院上海201620

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体... 详细信息

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.

关键词：非牛顿流体剪应变率黏度流动特性

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基于立体视觉的目标检测与轨迹预测研究综述

计算机工程与应用 2022年第3期58卷 50-65页

作者：胡春生闫小鹏魏红星李国利宁夏大学机械工程学院银川750021

目前基于立体视觉信息的运动目标识别定位、跟踪及轨迹预测是机器视觉领域的研究热点。通过归纳整理相关文献,从双目立体视觉技术、运动目标检测技术、运动目标轨迹预测技术三个方面对基于立体视觉的运动目标检测及轨迹预测进行了概述,... 详细信息

目前基于立体视觉信息的运动目标识别定位、跟踪及轨迹预测是机器视觉领域的研究热点。通过归纳整理相关文献,从双目立体视觉技术、运动目标检测技术、运动目标轨迹预测技术三个方面对基于立体视觉的运动目标检测及轨迹预测进行了概述,分别阐述了相机标定的常见方法、图像特征提取及立体匹配不同算法的适用场景、各运动目标检测方法的优缺点、常用轨迹预测方法的预测思路及优劣势。针对基于立体视觉的运动目标检测与轨迹预测的研究,指出了其现今面临的挑战和研究重点,可为相关研究人员提供参考。

关键词：立体视觉相机标定图像特征提取立体匹配运动目标检测轨迹预测

基于区域生长和内窥镜尺寸先验的共聚焦探针定位算法

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生物医学工程学杂志 2022年第5期39卷 945-957页

作者：刘玉莹王一帆左思洋天津大学机械工程学院天津300350

共聚焦激光显微内镜技术可以实时、原位获取细胞级图像,能够辅助医生术中实时诊断,但是其无创性给重新定位光学活检部位带来了困难。共聚焦探针定位算法可以自动计算探针尖端坐标,即光学活检部位坐标。本文提出了一种基于区域生长和内... 详细信息

共聚焦激光显微内镜技术可以实时、原位获取细胞级图像,能够辅助医生术中实时诊断,但是其无创性给重新定位光学活检部位带来了困难。共聚焦探针定位算法可以自动计算探针尖端坐标,即光学活检部位坐标。本文提出了一种基于区域生长和内窥镜尺寸先验的共聚焦探针定位算法,该算法在探针边缘图像上通过区域生长检测探针区域,随后基于给定的探针轴线搜索尖端点,并迭代优化。最后基于探针单自由度运动特点,利用内窥镜的尺寸先验信息计算出探针尖端点的三维坐标,解决了单目相机的尺度不确定问题。在本文采集到的数据集上对共聚焦探针定位算法进行测试,结果表明,该算法不再依赖于探针的颜色信息,避免了光照不均匀对探针像素灰度值的影响,具有较鲁棒的定位精度和运行速度。在探针伸出内窥镜0~5 cm的长度范围内,像素误差最低可达11.76像素,平均相对位置误差最低可达1.66 mm,能够实时、准确地实现共聚焦探针的定位。

关键词：共聚焦探针定位区域生长内窥镜尺寸先验

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湿式双离合器换挡优化控制

机械科学与技术 2022年第6期41卷 936-947页

作者：郝洪涛马辉宁夏大学机械工程学院银川750021

双离合变速器的换挡过程控制是其品质提升的关键,提出了一种基于摩擦参数估计的换挡控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波设计出了估计湿式双离合器换挡过程中两个离合器传递扭矩的方法;其次基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因... 详细信息

双离合变速器的换挡过程控制是其品质提升的关键,提出了一种基于摩擦参数估计的换挡控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波设计出了估计湿式双离合器换挡过程中两个离合器传递扭矩的方法;其次基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘法估计出了换挡过程中相应的系数并计算得到离合器接合过程中的实时动态摩擦因数;最后使用模型预测控制优化出换挡过程中两个离合器的需求扭矩,结合估计获得的动态摩擦因数逆推出液压执行机构的需求油压,进而达到改善车辆换挡品质的目的。基于MATLAB/Simulink平台搭建了装备湿式双离合变速器的车辆模型并对提出算法进行了仿真验证,仿真实验结果表明使用该控制方法后离合器换挡过程的冲击度和滑摩功都有所降低,验证了该方法对改善湿式双离合变速器换挡品质的有效性。

关键词：湿式双离合器摩擦参数估计模型预测控制换挡品质

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封闭式背腔微穿孔板吸声结构

噪声与振动控制 2022年第2期42卷 79-84页

作者：吴腾刘秀娟宁夏大学机械工程学院银川750021

为提高微穿孔板吸声体的吸声性能,提出一种宽频带封闭式背腔微穿孔板吸声结构。使用薄膜封闭背腔中的特定气体,改变背腔声抗,配合参数合理的微穿孔板,能够提升低频吸声性能并有效拓宽吸声频带。基于声电类比法推导该吸声体的吸声系数计... 详细信息

为提高微穿孔板吸声体的吸声性能,提出一种宽频带封闭式背腔微穿孔板吸声结构。使用薄膜封闭背腔中的特定气体,改变背腔声抗,配合参数合理的微穿孔板,能够提升低频吸声性能并有效拓宽吸声频带。基于声电类比法推导该吸声体的吸声系数计算方法,通过有限元仿真以及阻抗管实验对理论计算结果进行验证,最后探究背腔气体、微穿孔板振动和薄膜厚度对吸声性能的影响。结果表明,背腔气体对吸声性能有显著影响,当在背腔中填充六氟化硫时,能提升该结构的低频吸声性能,但使吸声带宽变窄;当在背腔中填充氦气时,其法向吸声系数在240 Hz~4 300 Hz频率范围内大于0.5。

关键词：声学宽频带微穿孔板封闭背腔气体吸声系数