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航空齿轮钢强化工艺与表面完整性关联规律研究

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表面技术 2024年第1期53卷 153-168页

作者：吴吉展朱才朝魏沛堂刘怀举吴少杰重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

目的探究不同加工工艺与表面完整性的关联规律。方法对渗碳航空齿轮钢AISI9310进行常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等齿轮高表面完整性强化加工工艺处理,使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度计对不同工艺状... 详细信息

目的探究不同加工工艺与表面完整性的关联规律。方法对渗碳航空齿轮钢AISI9310进行常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等齿轮高表面完整性强化加工工艺处理,使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度计对不同工艺状态下的试件进行表面形貌、表面粗糙度、残余应力和显微硬度等表面完整性表征。结果喷丸能使得航空齿轮钢的表面粗糙度Sa值由磨削状态的0.68μm增加到0.96μm,而光整处理后,Sa下降到0.2μm以下;微粒喷丸使表面残余压应力提升到–1 300 MPa,相比于常规喷丸和磨削状态,其幅值分别增加了450、800 MPa;滚磨光整使得表面残余压应力幅值进一步增加到1 400MPa以上;二次喷丸及喷丸光整能显著提升表面硬度,相比磨削状态的645HV分别提升到718HV、721HV。结论二次喷丸、微粒喷丸、光整等工艺通过影响齿轮表面粗糙度、残余应力、硬度梯度等表面完整性参数,从而影响润滑状态、受力状态、应力集中、失效风险等,直接影响齿轮的服役性能。

关键词：滚动接触疲劳二次喷丸微粒喷丸滚磨光整表面完整性

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资源受限的机械振动WSN层次分解CNN边缘计算方法

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 94-105页

作者：付豪邓蕾汤宝平李子昊吴艳灵重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

用于机械振动监测的无线传感器网络节点的微控制器需要进行复杂的边缘计算,然而硬件资源受到限制。卷积神经网络作为一种性能优越的深度学习算法,若将其运行在MCU上可增强边缘WSN节点的计算能力。本文提出了一种不修改CNN模型的层次分... 详细信息

用于机械振动监测的无线传感器网络节点的微控制器需要进行复杂的边缘计算,然而硬件资源受到限制。卷积神经网络作为一种性能优越的深度学习算法,若将其运行在MCU上可增强边缘WSN节点的计算能力。本文提出了一种不修改CNN模型的层次分解方法,解决了难以在资源受限的MCU上运行不轻量化CNN的问题,实现了机械振动WSN节点的计算能力增强。首先通过设计文件结构用于分解并存储CNN模型参数,然后提出内存管理方法并推导随机存取存储器的消耗过程,最后提出参数定位方法准确高效地读取模型参数。实验表明仅使用1.76 KB RAM与2.14 KB Flash,在3.15 ms内便可实现高准确率的边缘计算识别任务。

关键词： CNN 边缘计算 MCU 资源受限机械振动

基于深度强化学习求解作业车间机器与AGV联合调度问题

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控制与决策 2024年第1期39卷 253-262页

作者：孙爱红雷琦宋豫川杨云帆重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对作业车间中自动引导运输车(automated guided vehicle, AGV)与机器联合调度问题,以完工时间最小化为目标,提出一种基于卷积神经网络和深度强化学习的集成算法框架.首先,对含AGV的作业车间调度析取图进行分析,将问题转化为一个序列... 详细信息

针对作业车间中自动引导运输车(automated guided vehicle, AGV)与机器联合调度问题,以完工时间最小化为目标,提出一种基于卷积神经网络和深度强化学习的集成算法框架.首先,对含AGV的作业车间调度析取图进行分析,将问题转化为一个序列决策问题,并将其表述为马尔可夫决策过程.接着,针对问题的求解特点,设计一种基于析取图的空间状态与5个直接状态特征;在动作空间的设置上,设计包含工序选择和AGV指派的二维动作空间;根据作业车间中加工时间与有效运输时间为定值这一特点,构造奖励函数来引导智能体进行学习.最后,设计针对二维动作空间的2D-PPO算法进行训练和学习,以快速响应AGV与机器的联合调度决策.通过实例验证,基于2D-PPO算法的调度算法具有较好的学习性能和可扩展性效果.

关键词：作业车间调度自动引导运输车深度强化学习马尔可夫决策过程近端策略优化联合调度

航空齿轮钢滚动接触疲劳性能预测与表面完整性优化

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机械工程学报 2024年第8期60卷 81-93页

作者：吴吉展魏沛堂吴少杰刘怀举朱才朝重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

齿轮滚动接触疲劳是限制航空、航天、新能源汽车、舰艇等高端装备的重要瓶颈。高表面完整性是决定齿轮服役性能的重要保障,表面完整性与齿轮接触疲劳性能的定量关联规律成为工程及学术界的研究重点。该系列研究讨论了常规喷丸、二次喷... 详细信息

齿轮滚动接触疲劳是限制航空、航天、新能源汽车、舰艇等高端装备的重要瓶颈。高表面完整性是决定齿轮服役性能的重要保障,表面完整性与齿轮接触疲劳性能的定量关联规律成为工程及学术界的研究重点。该系列研究讨论了常规喷丸、二次喷丸、微粒喷丸、滚磨光整、喷丸光整等加工工艺对AISI 9310渗碳淬火航空齿轮钢表面完整性参数及服役性能的影响,并给出齿轮抗疲劳设计方法。针对获得的表面完整性与疲劳性能数据,开展疲劳性能预测与表面完整性设计研究。采用随机森林算法确定了表面完整性参数对滚动接触疲劳寿命的重要度;以接触应力、表面粗糙度、表面残余应力、表面硬度、有效残余应力深度、疲劳寿命可靠度为输入,滚动接触疲劳寿命为输出,采用GA-BP神经网络和SVM机器学习方法建立了滚动接触疲劳寿命预测模型,探究了表面完整性参数对滚动接触疲劳寿命的影响规律;提出了基于多元回归的滚动接触疲劳寿命预测公式,疲劳寿命预测值在1.5倍分散带以内;并在给定设计寿命下采用遗传算法对表面完整性参数进行优化,服务于传动构件抗疲劳设计。

关键词：滚动接触疲劳表面完整性疲劳性能数据驱动寿命预测

组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1262-1268页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系... 详细信息

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异。实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的。为了探究这种综合作用,选取2%、5%、10%和20%四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1000~1660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系。结果表明,在散射系数最大的20%intralipid溶液中检测到的糖信号也最强。据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度。同时,对1000~1660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1000~1350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1350~1660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1400 nm附近。最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了1000~1660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1409 nm,且在20%intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好。综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

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限域条件下氮分子的高温高压诱导聚合

物理学报 2024年第8期73卷 237-243页

作者：郭琳琳赵梓彤隋明宏王鹏刘冰冰吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012

聚合氮被认为是一种极具潜力的新型高能量密度材料,但是高温高压条件下合成的聚合氮结构往往具有较低热力学稳定性.限域策略有助于聚合氮高压结构的稳定,为氮聚合提供了新的调控途径.本文在氮化硼纳米管中限域分子氮,利用高压原位拉曼... 详细信息

聚合氮被认为是一种极具潜力的新型高能量密度材料,但是高温高压条件下合成的聚合氮结构往往具有较低热力学稳定性.限域策略有助于聚合氮高压结构的稳定,为氮聚合提供了新的调控途径.本文在氮化硼纳米管中限域分子氮,利用高压原位拉曼散射光谱表征技术研究不同含氮量限域体系的高压诱导氮聚合及聚合氮结构的卸压稳定性.研究表明,在高含氮量的体系中,限域到氮化硼纳米管内的N_(2)与非限域的N_(2)的拉曼特征振动峰表现出不同的拉曼光谱压力响应行为.在123 GPa压力下,利用激光加热诱导氮分子间聚合,生成cg-N聚合氮结构.卸压过程中,未被限域的cg-N在40 GPa左右发生爆炸性分解,分解产生的能量影响了限域cg-N的稳定性,使其同样发生分解.环境压力下限域N_(2)可能以液态形式稳定存在.在低含氮量限域体系中,高温高压下限域N2结晶生成了含有N=N双键的晶体结构,其中的N=N双键有两种长度,分别接近N_(3)阴离子及N_(4)^(+)团簇中N=N双键的键长.在卸压过程中这种结构可以稳定至25 GPa.

关键词：限域聚合氮高温高压

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细长桁架臂卸载反弹动应力分布规律及试验

振动与冲击 2024年第15期43卷 251-260页

作者：刘洋付玲刘延斌尹莉湖南师范大学工程与设计学院长沙410081 建设机械关键技术国家重点实验室长沙410013

为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动态响应变化规律,提出了基于等效梁振型函数的桁架臂动应力分布计算模型。根据等效梁振型函数,探讨了卸载后桁架臂动应力分布假设,分析了影响桁架臂卸载反弹动响应的相关参数。以装备细长桁架臂的动臂... 详细信息

为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动态响应变化规律,提出了基于等效梁振型函数的桁架臂动应力分布计算模型。根据等效梁振型函数,探讨了卸载后桁架臂动应力分布假设,分析了影响桁架臂卸载反弹动响应的相关参数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象,建立了桁架臂精细化有限元模型和起重机刚柔耦合模型,通过仿真辨识了应力分布模型的关键参数。实施了动臂塔机系列载荷卸载冲击试验,桁架臂上主弦杆的动应力试验值与理论计算结果误差小于7%,表明动应力分布理论模型与实际相符。通过理论模型预测了极限工况下桁架臂上主弦杆动应力分布状态,发现在最大载荷卸载条件下起重臂动应力峰值超过结构承载极限,为卸载条件下起重机关键结构的优化设计提供依据。

关键词：动应力分布模型振型函数桁架臂刚柔耦合模型卸载冲击试验

无源数据约束下多源域自适应的风电齿轮箱故障诊断方法

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太阳能学报 2024年第4期45卷 238-246页

作者：吴宣勇黄忠全李琪康汤宝平重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对在数据隐私和安全性的背景下,无法接触源域数据导致领域自适应方法不可用的问题,提出一种无源数据约束下多源域自适应的故障诊断方法。首先,通过信息最大化损失促使源域与目标域数据在特征空间进行对齐;然后利用自监督伪标签策略挖... 详细信息

针对在数据隐私和安全性的背景下,无法接触源域数据导致领域自适应方法不可用的问题,提出一种无源数据约束下多源域自适应的故障诊断方法。首先,通过信息最大化损失促使源域与目标域数据在特征空间进行对齐;然后利用自监督伪标签策略挖掘目标域数据的特征表征信息,并采用熵筛选策略抑制噪声伪标签的影响;最后通过自适应加权有效利用多个源域的知识并抑制负迁移影响,实现无源数据约束下的风电齿轮箱的故障诊断。通过动力传动综合实验台数据和某风场风电机组CMS数据对所提方法进行验证与应用。结果表明:所提方法仅利用预训练的源域模型和目标域无标签数据即可有效实现目标域风电齿轮箱故障诊断。

关键词：风电机组数据隐私自适应算法无源数据约束齿轮箱故障诊断

D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金的变形机理

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 412-421页

作者：何峰林美卢健麟王志军李俊杰王锦程西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的背散射电子衍射及电子隧道衬度成像技术研究了D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金在单轴拉伸变形过程中的织构演化、变形亚结构特征、位错与析出相交互作用以及断裂行为。结果表明:位... 详细信息

采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的背散射电子衍射及电子隧道衬度成像技术研究了D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金在单轴拉伸变形过程中的织构演化、变形亚结构特征、位错与析出相交互作用以及断裂行为。结果表明:位错的平面滑移主导了该合金的单轴拉伸变形,D0_(22)超点阵相是促进位错平面滑移的主要因素。因位错的平面滑移模式产生的平面滑移带随着应变量的增加,其密度随之增加,平均间距随之减小。变形过程中先形成{001}织构,然后{111}织构增强,最终获得典型的{001}和{111}拉伸织构。当合金在单独拉伸变形过程中达到最大应力时,晶界处萌生裂纹并扩展为断裂主裂纹,导致塑性变形失稳。

关键词：变形机制多主元合金析出强化超点阵相