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尾鳍式压电泵尾鳍形状优化、模拟及实验

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 560-565,622,623页

作者：胡笑奇李垚纪晶胡彩旗赵伟枣庄学院机电工程学院枣庄277160 青岛农业大学机电工程学院青岛266109

尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件,受到多种生物鱼尾结构的启发,提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍,并对其进行研究和对比。首先,在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析,并基于响应面法优化了... 详细信息

尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件,受到多种生物鱼尾结构的启发,提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍,并对其进行研究和对比。首先,在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析,并基于响应面法优化了尾鳍形状参数;其次,基于COMSOL软件进行了振子在泵腔内的流固耦合分析,模拟了泵出口端的泵流量;最后,进行了流量测试实验,绘制了泵的流量-频率曲线。结果表明:优化后的上述4种形状尾鳍振子的振幅依次提高了233%,100%,78%和138%;4种尾鳍振子的泵流量比优化前分别提高了43%,20%,-27%和87%;实测流量分别提高了48.7%,20.6%,-21.2%和101.5%,变化趋势和模拟值趋同。

关键词：压电无阀泵仿生结构摆动振子

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基于移动机器人的树木识别与冠层信息测量

中国农机化学报 2024年第5期45卷 232-238页

作者：廖舒怀王凯宋健解福祥王名声龚中良中南林业科技大学机电工程学院长沙市410004 潍坊学院机械与自动化学院山东潍坊261061

针对人工测量苗圃冠层参数费时费力,无法快速提取果树冠层参数的问题,提出一种基于环境点云识别算法的树木冠层信息提取方法。首先利用LiDAR-IMU紧耦合里程计进行点云矫正和特征点提取,在建图中使用旋转约束解决Z轴偏移问题,完成测量区... 详细信息

针对人工测量苗圃冠层参数费时费力,无法快速提取果树冠层参数的问题,提出一种基于环境点云识别算法的树木冠层信息提取方法。首先利用LiDAR-IMU紧耦合里程计进行点云矫正和特征点提取,在建图中使用旋转约束解决Z轴偏移问题,完成测量区域的环境重建;将点云地图传输至后台工作站后,使用欧式聚类和3D-FV-DNNs算法对树木点云进行分割与识别;最后在找到第一主枝后利用立方体素法实现冠层体积建模,采用二维栅格法提取冠层面积参数。试验表明:本文采用的建图算法能较高精度地重建完整果园环境,基于DNN深度学习分类器的苗圃识别方法获取的P-R曲线的Bet值比SVM与RF分类器所获取的数值高出0.064 1与0.099 9,此外树冠体积与面积的R^(2)与RMSE分别为0.746 77、0.697 8以及0.097 54、0.076 77。表明本文算法测得的冠层参数与人工测量值有强相关性,为果园精细化管理提供重要支撑。

关键词：移动机器人点云环境地图深度学习点云识别树冠参数

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聚乙二醇@聚乙烯醇同轴相变纤维的储热特性

高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 134-143页

作者：徐瑾陈龙王金玉何燕青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质... 详细信息

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质量分数为45%、进液速度为0.06 mL/h时,PEG@PVA具有良好的形貌及较高含量的PEG,相变纤维核壳分界面明显。红外光谱分析显示,PEG与PVA化学相容性良好;差示扫描量热分析和热重分析表明,PEG@PVA熔融温度为62.8℃,熔融焓为86.40 J/g,封装效率为42.2%,并且相变纤维膜起始热分解温度较高,在经过500次热循环实验后,熔融焓约损失3.1%,仍能保持绝大部分相变能力;导热测试表明,PEG@PVA膜的热导率介于壳层PVA与核层PEG之间;模拟PEG@PVA膜在工作环境中的温度变化得到温度-时间曲线,结果表明,相变纤维膜可以有效地调节微环境的温度。

关键词：静电纺丝同轴纤维相变材料储热性能

湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料梁阻尼特性的细观力学分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 202-211页

作者：邵士儒王洋孙双双青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

基于复合材料细观力学,利用能量耗散原理及宏观应变能法建立了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料层合梁的阻尼预测模型。利用MATLAB软件编写了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料损耗因子的计算程序,研究了纤维铺设角度、体积分数、铺层顺... 详细信息

基于复合材料细观力学,利用能量耗散原理及宏观应变能法建立了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料层合梁的阻尼预测模型。利用MATLAB软件编写了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料损耗因子的计算程序,研究了纤维铺设角度、体积分数、铺层顺序以及湿热效应对玻/碳纤维混杂复合材料层合梁阻尼性能的影响规律。结果表明:湿热环境导致材料产生湿热应变是影响阻尼特性的主要机理;玻/碳纤维混杂复合材料层合梁的损耗因子均随温度及吸水浓度的增大而增大,且温度的影响远大于吸水浓度的影响;纤维体积分数越高,受湿热影响程度越大;铺层角度对损耗因子影响远高于湿热、混杂方式、纤维体积分数的影响。

关键词：损耗因子玻/碳纤维混杂复合材料应变能法湿热效应细观力学分析

废旧聚氨酯泡沫醇解产物作为再生剂实现废橡胶的力化学再生

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 119-126页

作者：刘功旭白立臣郭守运柴海林渐兴澳赵金阳刘可鑫郭磊刘海超青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

近年来,废聚氨酯和废橡胶产量呈上升趋势,其资源化循环利用成为研究热点。文中使用丙二醇作为醇解剂在不同温度下分解聚氨酯泡沫,并利用聚氨酯醇解产物作为再生剂实现了废橡胶的力化学再生。醇解产物下层液(PAPL)含有较多的胺类基团,可... 详细信息

近年来,废聚氨酯和废橡胶产量呈上升趋势,其资源化循环利用成为研究热点。文中使用丙二醇作为醇解剂在不同温度下分解聚氨酯泡沫,并利用聚氨酯醇解产物作为再生剂实现了废橡胶的力化学再生。醇解产物下层液(PAPL)含有较多的胺类基团,可与橡胶再生过程中产生的自由基结合,提高橡胶的脱硫程度,从而提高再生胶(RRs)的力学性能。与只填加活化剂的RRs相比,在原有活化剂填加份数的基础上,加入PAPL可缩短RRs的最佳硫化时间,提高交联密度。使用180℃制备的聚氨酯醇解产物下层液,RRs硫化橡胶的综合性能最好,拉伸强度达到15.6MPa,断裂伸长率达到325.5%。该方法实现了废聚氨酯和废橡胶的双重高价值回收,应用前景广阔。

关键词：聚氨酯醇解废橡胶回收再生试剂高价值回收

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育种马铃薯单株收获根系稳定性分析与试验

农业工程学报 2024年第13期40卷 25-35页

作者：杨然兵王伟静潘志国青苡任张健戚晟淳海南大学机电工程学院海口570228 青岛农业大学机电工程学院青岛266109

针对育种试验马铃薯机械收获过程中根系团聚体易破碎、株间块茎易混杂,导致后续块茎性状信息提取困难、工作效率低等问题,以中原二作区无性一代马铃薯为研究对象,建立入土角-植株运动模型和根系振动模型,并对马铃薯根系在挖掘过程和输... 详细信息

针对育种试验马铃薯机械收获过程中根系团聚体易破碎、株间块茎易混杂,导致后续块茎性状信息提取困难、工作效率低等问题,以中原二作区无性一代马铃薯为研究对象,建立入土角-植株运动模型和根系振动模型,并对马铃薯根系在挖掘过程和输送过程进行受力和运动分析,得出单株根系稳定性随着挖掘铲入土角的增大而减小,随输送时间的增加,块茎在振动方向和输送方向呈往复性运动的规律;进一步应用离散元仿真分析方法建立了块茎-根系-土壤离散元模型,确定了挖掘铲的最佳入土角度范围为20°~28°;设计了以挖掘铲入土角、机具前进速度和输送装置的振动频率为试验因素,以单株完整率为试验指标的正交旋转组合试验,并进行响应曲面分析,结果表明,单株完整率最大时的最佳参数组合为:挖掘铲入土角21.8°,机具前进速度0.96 km/h、振动频率1.44 Hz,单株完整率为100%,该参数组合下田间试验平均单株完整率为95.1%。该研究可为育种试验马铃薯收获机的设计提供工作参数选取依据和理论基础。

关键词：育种马铃薯收获离散元根系稳定

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大白菜机械化收获技术研究现状与发展趋势

农机化研究 2024年第3期46卷 252-258页

作者：王名声龚中良解福祥宋健廖舒怀李崔建中南林业科技大学机电工程学院长沙410004 潍坊学院机械与自动化学院山东潍坊261061

随着现代农业技术的发展,大白菜机械化收获技术在我国越来越引起重视。目前,我国大白菜收获作业仍以人工为主,机械化收获水平较低。为了使大白菜收获跟上时代的步伐,满足大白菜的生产需要,结合国内外大白菜机械化收获技术,重点分析了大... 详细信息

随着现代农业技术的发展,大白菜机械化收获技术在我国越来越引起重视。目前,我国大白菜收获作业仍以人工为主,机械化收获水平较低。为了使大白菜收获跟上时代的步伐,满足大白菜的生产需要,结合国内外大白菜机械化收获技术,重点分析了大白菜机械化收获中拔取、切根、输送提升及转运收集等关键技术;然后,总结现有收获机及其关键部件所存在的问题;最后,针对我国现阶段的研究情况,对我国大白菜机械化收获方面的研究提出几点建议,旨在为我国大白菜机械化收获技术装备的研发与应用提供参考依据。

关键词：大白菜机械化收获结球叶菜

面向手过头任务的残差神经网络肌肉疲劳预测模型

同方期刊数据库博看期刊评论

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医用生物力学 2024年第3期39卷 482-488页

作者：赵晓一赵川杨文鑫刘思棋青岛大学机电工程学院山东青岛266000

目的探讨手过头任务中上肢关节角度与肌肉疲劳之间的关系,并构建了一种基于残差神经网络(residual neural networks, ResNet)的肌肉疲劳预测模型。方法通过模拟不同作业姿势和不同操作面下的钻孔试验,测量了肌肉最大自主收缩力、最大... 详细信息

目的探讨手过头任务中上肢关节角度与肌肉疲劳之间的关系,并构建了一种基于残差神经网络(residual neural networks, ResNet)的肌肉疲劳预测模型。方法通过模拟不同作业姿势和不同操作面下的钻孔试验,测量了肌肉最大自主收缩力、最大耐受时间、最大剩余肌力和主观疲劳评分。将测量后数据进行数据处理作为ResNet预测模型的输入,构建残差神经网络模型,以预测肌肉疲劳水平。结果 ResNet模型具有出色的预测精度,均方根误差(root mean square error, RMSE)为0.028,相较于传统的BP神经网络(RMSE=0.053)和MLP多层感知器神经网络(RMSE=0.059),其误差更小,拟合更好。结论提出的残差神经网络肌肉疲劳预测模型能够有效准确地预测肌肉疲劳,为提高工作效率、减少工作相关肌肉骨骼疾病风险提供了有力支持。

关键词：手过头作业肌肉疲劳关节角度残差神经网络工作相关肌肉骨骼疾患

智能制造背景下传感器与检测技术课程改革探索

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