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圆弧形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力响应研究

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振动与冲击 2024年第5期43卷 214-222,238页

作者：余阳付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆... 详细信息

为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆弧形夹芯板的运动方程解析求解。在理论模型有效性验证方面,低速冲击下蜂窝夹芯板中心最大横向位移的理论模型计算结果与ABAQUS有限元仿真结果的最大相对误差为4.9%,同时求得理论模型与已发表文献计算出的接触力最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。通过理论模型研究了蜂窝胞元参数变化对蜂窝夹芯板动力响应的影响,研究结果表明:随着球形冲击器的冲击速度递增,圆弧形蜂窝夹芯板中心最大横向位移也呈现出递增的规律;圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元半径或角度的增大而减小,当蜂窝胞元半径从5 mm增加至7 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少40.28%;当蜂窝胞元角度从30°增加至60°时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少83.64%;蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元壁厚的增大而增大,当蜂窝胞元壁厚从1 mm增加至3 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性提升59.51%。通过减小胞元角度和半径,增加胞元壁厚可以提升圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性。

关键词：低速冲击蜂窝夹芯板一阶剪切变形理论质量-弹簧模型 ABAQUS有限元仿真

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安全最优跟踪控制算法与机械手仿真

兵工学报 2024年第8期45卷 2688-2697页

作者：陈文杰崔小红王斌锐中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

为确保安全关键型系统在安全区域内运行并保持最佳性能,提出一种基于强化学习的安全最优控制跟踪算法。通过在评价函数中加入控制屏障函数,兼顾系统的安全性和最优性;通过在控制屏障函数中加入阻尼系数,指定其对评价函数的相对支配能力... 详细信息

为确保安全关键型系统在安全区域内运行并保持最佳性能,提出一种基于强化学习的安全最优控制跟踪算法。通过在评价函数中加入控制屏障函数,兼顾系统的安全性和最优性;通过在控制屏障函数中加入阻尼系数,指定其对评价函数的相对支配能力。引入强化学习的思想,实现系统动力学未知系统的安全最优跟踪控制,证明跟踪控制系统能在安全区域内能实现最优性和稳定性。利用二连杆平面机械手仿真验证所提算法的有效性,仿真实验结果表明:机械手末端位置被控制在安全范围内的同时,也实现稳定下的最优性能表现;仿真结果证明所提算法能实现系统状态安全下的最优的跟踪控制效果。

关键词：强化学习安全最优跟踪控制控制屏障函数阻尼系数

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基于磁编码器和窄带解调的太阳轮故障检测

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 365-371,414页

作者：尹兴超郭瑜李震焘华健翔昆明理工大学机电工程学院昆明650500

绝对式磁编码器具有价格低、安装方便等优势,适合于工程应用,但在低转速工况下其角度信号受测量误差的影响较大,需要对角度信号进行拟合以消除测量误差带来的干扰。传统的分段拟合方法在分段点处易出现不连续现象,角度信号的不连续导致... 详细信息

绝对式磁编码器具有价格低、安装方便等优势,适合于工程应用,但在低转速工况下其角度信号受测量误差的影响较大,需要对角度信号进行拟合以消除测量误差带来的干扰。传统的分段拟合方法在分段点处易出现不连续现象,角度信号的不连续导致由其计算的瞬时角速度(instantaneous angular speed,简称IAS)信号中出现虚假冲击,并对基于IAS信号的故障特征提取造成干扰。针对此问题,提出一种基于绝对式磁编码器IAS估计和窄带解调的太阳轮故障检测方法。首先,为保证IAS信号的连续性与平滑性,提出基于最小二乘拟合与5次Hermite插值的方法,实现了对IAS信号的拟合估计和平滑处理;其次,结合窄带解调技术实现了对行星齿轮减速器太阳轮故障特征的有效提取;最后,通过对正常与故障太阳轮的绝对式磁编码器信号分析对比,验证了所提方法的有效性。

关键词：磁编码器行星齿轮箱瞬时角速度信号窄带解调角域同步平均

半导体量子点分子-腔光机械耦合系统中光学双稳及多稳态的形成及调控

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原子与分子物理学报 2025年第5期 121-128页

作者：曾莹任波徐名琪杨红佘彦超吉首大学物理与机电工程学院铜仁学院物理与电子工程系

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示，外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下，系统的光学双稳态... 详细信息

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示，外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下，系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而增大.随着磁场强度和隧穿耦合强度的进一步增加，系统的双稳态将演变为多稳态.有趣的是，在强隧穿和强磁场作用下，系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而减小.这种对耦合腔光机械系统中光学双稳态的灵活调控将在可控光开关方面具有潜在的广泛应用前景.

关键词：双稳态多稳态点间隧穿耦合光力耦合

基于CEEMD-MPE-IMPROVED WTD的爆炸振动信号噪声抑制方法

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振动与冲击 2024年第1期43卷 184-192页

作者：童晓玲曾斐宇江轲梁磊武汉理工大学机电工程学院武汉430070

光纤分布式声传感(distributed acoustic sensing,DAS)系统因其灵敏度高、抗电磁干扰和分布式远距离传感的特点,广泛应用于微震监测和震源定位等领域。通过DAS系统采集爆炸产生的振动信号,并利用信号的到时信息进行爆源定位。但由于爆... 详细信息

光纤分布式声传感(distributed acoustic sensing,DAS)系统因其灵敏度高、抗电磁干扰和分布式远距离传感的特点,广泛应用于微震监测和震源定位等领域。通过DAS系统采集爆炸产生的振动信号,并利用信号的到时信息进行爆源定位。但由于爆炸试验现场的噪声干扰,信号和噪声混叠,到时算法求得的到时信息误差较大,影响定位精度,因此需要对信号进行去噪处理。鉴于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法处理爆炸振动信号时有效信息的严重损失,提出了一种基于互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)、多尺度互变熵(multiscale permutation entropy,MPE)和改进的小波阈值去噪(wavelet threshold denoising,WTD)的融合降噪方法,对DAS系统采集的信号进行去噪。它与EEMD-MPE、CEEMD-MPE和CEEMD-MPE-WTD方法进行了比较。试验结果表明,该方法可以将信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)提高到25.95 dB,明显高于其他方法。用去噪后的信号来定位信号源,误差在5米以内。而且该方法可以有效地去除环境噪声和仪器的高频噪声,同时保留了爆炸振动信号的主导频率能量。结果表明,该方法适用于爆炸振动信号的去噪。

关键词：隧道爆破振动信号去噪处理

Al/Cu超声波焊接界面晶粒形貌与断裂机制

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机械工程学报 2024年

作者：柳健刘龙方文俊郭志明长沙学院机电工程学院

针对Al/Cu焊接接头易发生脆性断裂的问题，调整铝板和铜板的结构形式，进行了Al/Cu超声波焊接试验研究，探究了焊接振幅、焊接时间、焊接能量与峰值功率等焊接参数之间的联系。通过扫描电子显微镜与背向散射电子衍射技术分析了不同结构... 详细信息

针对Al/Cu焊接接头易发生脆性断裂的问题，调整铝板和铜板的结构形式，进行了Al/Cu超声波焊接试验研究，探究了焊接振幅、焊接时间、焊接能量与峰值功率等焊接参数之间的联系。通过扫描电子显微镜与背向散射电子衍射技术分析了不同结构形式下Al/Cu超声波焊接界面晶粒形貌与织构变化。结果表明，焊接能量与峰值频率分别随焊接时间、焊接振幅的增加呈线性增加。在焊接压力与高频微动摩擦作用下，不同结构形式的铜板和铝板实现了固相连接。焊接界面铝的微观组织皆出现了均匀分布的位错，发生了动态再结晶，产生了大量的等轴晶粒，其织构由单元{001}转化为剪切织构单元{111}，织构强度明显减小；而纯铜的微观组织没有形成新的位错，晶粒形貌和尺寸基本没变，织构强度增加。通过拉伸试验可以发现，结构形式的改善可以使断裂模式由Al/Cu超声波焊接区域边缘断裂转为铝板自身断裂，提高了Al/Cu超声波焊接接头的力学性能。

关键词：超声波焊接铝/铜晶粒形貌断裂机制

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长距离地下通道的无人装备定位方法

仪表技术与传感器 2024年第3期 87-95页

作者：钟映春王宗洋王彪王波广东工业大学自动化学院广东省机械技师学院机电工程系

无人装备在地铁隧道、煤矿坑道等地下长距离通道工作时,处于无卫星定位信号、弱光照的环境中,依靠常规方法获取定位坐标存在难度大、误差大、成本高等问题。基于由若干个UWB定位基站构成的定位单元,提出了一种适用于长距离地下通道而且... 详细信息

无人装备在地铁隧道、煤矿坑道等地下长距离通道工作时,处于无卫星定位信号、弱光照的环境中,依靠常规方法获取定位坐标存在难度大、误差大、成本高等问题。基于由若干个UWB定位基站构成的定位单元,提出了一种适用于长距离地下通道而且高性价比的定位方法。首先,提出了一种具有高性价比的定位拓扑构型;其次,针对无人装备可能在地下通道中任意位置,研究了初始定位的方法;然后,针对无人装备经过定位单元信号辖区交汇区域时存在的定位单元切换问题,提出了一种动态切换系数方法。测试实验表明:标准矩形的定位单元拓扑比直角三角形、偏π形的拓扑具有更高的定位精度;沿着长距离地下通道采用间断方式布局定位单元的构型比连续布局定位基站的构型具有更高的性价比,且在通道任意位置均达到定位误差δ≤±25 cm的设计要求,定位单元间距小于60 m;在长度为5 km的地下通道中,采用二叉树遍历查找法获取初始定位的用时平均为16 s左右;在信号辖区交汇区域,采用提出的方法切换定位单元,无人装备获取的定位数据无突变,显著减少了定位数据突变对无人装备的冲击。所提出的定位方法可应用于无人装备在长距离地下通道中全自主执行任务。

关键词：无人装备长距离地下通道信号辖区交汇定位拓扑构型

基于Apriori算法的氢安全事故统计分析

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中国安全科学学报 2024年第4期34卷 128-134页

作者：于溪芮何旭孔得朋中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580

为探究氢安全事故不同特征因素间的相关性,以827起涉及氢气系统的安全事故为数据集,统计分析事故时间、应用阶段、点火源、事故致因及事故后果等特征因素。首先,构建事故致因的关联规则网络,讨论事故致因相关性;然后,交互分析事故致因... 详细信息

为探究氢安全事故不同特征因素间的相关性,以827起涉及氢气系统的安全事故为数据集,统计分析事故时间、应用阶段、点火源、事故致因及事故后果等特征因素。首先,构建事故致因的关联规则网络,讨论事故致因相关性;然后,交互分析事故致因和事故后果,明确事故因果关系;最后,基于Apriori算法挖掘氢安全事故的6类特征因素的关联规则。结果表明:氢安全事故中设备失效与设计错误、操作错误与意外反应等6个事故致因组合相关性最高;未点燃的氢气释放与压力释放装置、通风系统等8个因素强关联,氢火灾与螺栓、自燃等9个因素强关联,氢爆炸与制氢、电火花、压缩机等5个因素强关联。

关键词： Apriori算法关联规则氢安全事故统计分析事故致因交互分析

基于模糊控制技术的播种机自动定位导航系统研究

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农机化研究 2024年第7期46卷 198-202页

作者：刘红艳张明伟济源职业技术学院机电工程系河南济源459000

介绍了播种机自动定位导航系统总体设计,并基于播种机位置和观测角度,建立了定位导航和路径预测的数学模型。采用模糊控制技术,结合播种机和观测角度,设计了自适应模糊控制策略,可以实现播种机转向的精准控制。试验结果表明:系统相比传... 详细信息

介绍了播种机自动定位导航系统总体设计,并基于播种机位置和观测角度,建立了定位导航和路径预测的数学模型。采用模糊控制技术,结合播种机和观测角度,设计了自适应模糊控制策略,可以实现播种机转向的精准控制。试验结果表明:系统相比传统PID控制方法,偏差小太多,说明本文方法能够获得较高的播种机定位导航精度,证明了系统的有效性和可行性。

关键词：播种机机器人自动定位导航自适应模糊控制

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