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考虑数据不足和基于合作博弈模型融合的风电机组轴承故障诊断方法

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太阳能学报 2024年第1期45卷 234-241页

作者：李俊卿胡晓东王罗马亚鹏何玉灵华北电力大学电力工程系保定071003 中国长江三峡集团有限公司武汉430010 华北电力大学机械工程系保定071003

针对风电机组轴承疲劳实验成本高导致故障数据不足的问题,提出基于粒子群算法(PSO)优化的辅助分类器生成对抗网络(ACGAN),利用PSO对ACGAN的参数进行寻优,进而利用ACGAN生成与原始样本高度相似的新样本;针对单一模型对风电机组轴承故障... 详细信息

针对风电机组轴承疲劳实验成本高导致故障数据不足的问题,提出基于粒子群算法(PSO)优化的辅助分类器生成对抗网络(ACGAN),利用PSO对ACGAN的参数进行寻优,进而利用ACGAN生成与原始样本高度相似的新样本;针对单一模型对风电机组轴承故障诊断的准确率较低的缺点,引进合作博弈理论对多个子模型的诊断结果进行融合,将各个子模型的诊断概率矩阵由合作博弈理论进行融合并输出最终的诊断结果。实验证明,优化后的ACGAN模型和基于合作博弈的模型融合能有效提高轴承故障诊断的准确率。

关键词：风电机组轴承生成式对抗网络故障诊断模型融合合作博弈

云制造下小批量定制产品的服务组合双层优选方法

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 253-268页

作者：袁伟郭伟王磊马剑天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院机械工程学院天津301636

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价... 详细信息

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价值、交付按时率、供应偏好值4个指标,并依托变异系数法进行赋权来初筛供应商,实现一层优选;最后建立了以工艺总成本、工艺总时间及总碳排放作为优化目标,特征间的优先级关系作为约束的优化模型,并使用融入次候选集变异算子的改进遗传算法NSGA-Ⅲ对其进行求解,完成二层优选。通过对实例结果的工艺流动顺序分析验证了该方法的可行性,并证明了改进后的算法求解效果更佳。

关键词：云制造服务组合小批量定制第三代非支配排序遗传算法知识图谱

4D打印磁响应形状记忆环氧树脂基复合材料制备与性能

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1226-1234页

作者：邓攀吴志孙纪烨鲁麟蛟单熠莲杜建科张明华宁波大学机械工程与力学学院宁波315211

以环氧树脂(EP51)为基体,乙炔炭黑(ACB)和镍粉(Ni)为填料,聚醚多元醇(PPG)为增韧剂共混制成打印墨水,利用直写3D打印机制备ACB-Ni/EP51复合材料。通过流变仪、直写3D打印机对墨水的流变性能和可打印性进行表征;通过拉力实验机(UTM)、扫... 详细信息

以环氧树脂(EP51)为基体,乙炔炭黑(ACB)和镍粉(Ni)为填料,聚醚多元醇(PPG)为增韧剂共混制成打印墨水,利用直写3D打印机制备ACB-Ni/EP51复合材料。通过流变仪、直写3D打印机对墨水的流变性能和可打印性进行表征;通过拉力实验机(UTM)、扫描电镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC)对材料力学性能、微观形貌、动态力学性能、差热性能和形状记忆效应进行表征,探究了填料含量对墨水和材料性能的影响。结果表明:ACB含量达到12wt%时,墨水具有良好的可打印性;当Ni粉含量达到16wt%时,打印针头堵塞造成打印不连续、不均匀。固化后生成的“海岛”增韧结构使材料拉伸强度明显提高(60 MPa以上)。随着Ni粉含量增加,对拉伸强度的影响由促进变为削弱。当Ni粉含量从6wt%增加至14wt%,形状固定率(R_(f))从99.4%降至94.2%。在300 kHz交变磁场作用下,形状发生回复,Ni粉含量增加使形状回复率(R_(r))和回复速率升高,Rr从94.8%提升至99.1%,回复时间从39 s缩短至17 s。Ni-ACB/EP51复合材料具有较好的形状记忆性能,在空间可展开结构、驱动器及4D打印等方面有一定的应用前景。

关键词： 4D打印环氧树脂形状记忆聚合物磁响应直写打印增韧

Ti6Al4V钛合金周铣加工表面应力集中系数预测研究

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工具技术 2024年第3期58卷 106-110页

作者：陈建彬于家祥杨东安徽天航机电有限公司安徽大学机械工程系

Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预... 详细信息

Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预测模型得到的表面粗糙度数据分别集成到Arola-Ramulu模型和有限元模型,计算得到不同加工表面的应力集中系数。结果表明,预测和实测的表面形貌在纹理和剖面上显示出良好的一致性,Ti6Al4V钛合金周铣加工表面的应力集中系数与每齿进给量和径向切削深度呈正相关,与切削速度呈负相关,且对每齿进给量的变化最敏感。

关键词： Ti6Al4V钛合金周铣加工表面形貌应力集中系数

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考虑尺度的结合面切向刚度模型

机械工程学报 2024年第3期60卷 181-190页

作者：罗治军阎绍泽田桂清华大学机械工程系北京100084 中国人民解放军96963部队博士创新工作站北京100084 陆军航空兵学院航电和兵器工程系北京101123

接触刚度是结合面特性中最重要的参数之一,直接影响着机械结构整体的动力学特性。GW(Greenwood&Williamson)模型是目前被广泛应用的结合面接触模型,在许多实验中取得了较好的预测结果。理论上,GW模型预测结果受仪器分辨率影响,预测值并... 详细信息

接触刚度是结合面特性中最重要的参数之一,直接影响着机械结构整体的动力学特性。GW(Greenwood&Williamson)模型是目前被广泛应用的结合面接触模型,在许多实验中取得了较好的预测结果。理论上,GW模型预测结果受仪器分辨率影响,预测值并不唯一,但是实验得到的宏观物理量如刚度、导电率等却是唯一值。这一矛盾说明,存在一个唯一的计算或者观测尺度以确保宏观结果的唯一性。理论上分析了GW模型的尺度依赖特性;研究了采用高斯滤波器实现计算尺度变换的方法;基于Thomas的接触理论,设计了确定滤波器截止频率的迭代方法;最终提出了一种考虑尺度的结合面切向刚度计算框架。搭建了切向刚度试验台,对考虑尺度的切向刚度模型进行验证。结果表明,考虑尺度的模型与实验结果吻合较好。

关键词：真实接触面接触模型尺度依赖 GW模型 MB模型

面向功率器件封装的纳米铜烧结连接技术研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 296-320页

作者：马立民鲁子怡贾强王乙舒张宏强周炜邹贵生郭福北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 清华大学机械工程系北京100084 北京联合大学机器人学院北京100101

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,... 详细信息

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,在功率器件封装研究领域备受关注,纳米铜焊膏成为最有潜力的耐高温封装互连材料之一。本文从纳米铜焊膏的制备、影响烧结连接接头性能的因素以及接头的可靠性3个方面综述了当前纳米铜烧结连接技术的研究进展,阐明了纳米铜颗粒的氧化行为及对应措施,并重点论述了纳米铜烧结连接接头的高温服役可靠性与失效机理,旨在促进低成本的纳米铜烧结连接技术在高性能、高可靠功率器件封装中的应用。

关键词：功率器件第三代半导体芯片封装纳米铜颗粒低温烧结连接可靠性

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双振头超声固结振动装置设计及实验

光学精密工程 2024年第4期32卷 514-523页

作者：钟相强邹令令冯赛龙安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000

为了提高传统超声固结振动装置的输出振幅,达到金属箔材稳定固结的要求,提出了一种单侧双换能器结构的双振头超声固结振动装置。基于谐振系统设计理论完成了尺寸参数设计,对该装置进行模态分析及优化,得到最佳纵振频率为20 247 Hz;基于... 详细信息

为了提高传统超声固结振动装置的输出振幅,达到金属箔材稳定固结的要求,提出了一种单侧双换能器结构的双振头超声固结振动装置。基于谐振系统设计理论完成了尺寸参数设计,对该装置进行模态分析及优化,得到最佳纵振频率为20 247 Hz;基于等效四端网络法对双振头超声固结振动装置进行建模仿真,最大输出振幅能达到36μm;最后,制作实验样机进行振幅测试实验,探究输出振幅与激励电压之间的关系。实验结果表明:输出振幅与激励电压线性相关,该装置的最大输出振幅为34.4μm,与仿真结果的误差率小于5%。验证了结构的合理性,有效提高了装置的输出振幅,促进了超声固结技术在相关领域的应用。

关键词：增材制造谐振系统模态分析纵振频率

激光定向能量沉积IN718/316L异质金属结构界面组织及力学性能研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 179-189页

作者：徐刚罗开玉鲁金忠江苏科技大学机械工程学院镇江212100 江苏大学机械工程学院镇江212013

针对IN718镍基合金和316L不锈钢异质金属连接形成的明显界面导致构件整体强度低的问题,采用激光定向能量沉积(Laser directed energy deposition, LDED)工艺制备了IN718和316L直接连接和梯度连接构件。采用扫描电子显微镜(Scanning elec... 详细信息

针对IN718镍基合金和316L不锈钢异质金属连接形成的明显界面导致构件整体强度低的问题,采用激光定向能量沉积(Laser directed energy deposition, LDED)工艺制备了IN718和316L直接连接和梯度连接构件。采用扫描电子显微镜(Scanning electronmicroscope,SEM)和电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction,EBSD)观测了异质金属直接连接和梯度连接构件的界面处微观组织分布。此外,采用数字图像相关法(Digital image correlation, DIC)原位拉伸技术研究了IN718/316L异质金属直接连接和梯度连接构件的整体强度,以及拉伸过程中界面处的应变规律。结果表明,IN718/316L直接连接构件存在明显界面,界面处微观组织分布存在较大差异;从IN718端至316L端,Fe等元素含量明显升高, Ni和Nb等元素含量明显降低。IN718/316L梯度连接构件无明显的连接界面,沿梯度方向,微观组织由胞状晶向柱状树枝晶转变。抗拉强度与直接连接构件相比提高了约28.77%。采用异质金属梯度连接可有效消除异质金属间的明显界面,实现元素分布渐变,明显提升异质金属的抗拉强度。

关键词：激光定向能量沉积 IN718/316L 功能梯度材料拉伸性能显微组织

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基于T形管的自复叠制冷系统性能分析

工程热物理学报 2024年第3期45卷 652-660页

作者：苏丹丹许媛欣许伟聪赵力天津大学机械工程学院天津300350

T形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T形管对热力循环的影响。为研究T形管实际分离性能对热力循环性能的影响,设计了一种基于T形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下... 详细信息

T形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T形管对热力循环的影响。为研究T形管实际分离性能对热力循环性能的影响,设计了一种基于T形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下T形管中R134a/R600a的组分分布进行数值模拟,基于数值模拟结果对新型自复叠制冷系统性能进行计算分析。结果表明:T形管出口的流量分配比越高,其分离效率越大。当干度大于0.8或R134a质量分数大于0.7时,T形管两个出口的分离效率相对较小。与无分离的制冷系统相比,基于T形管的自复叠制冷系统的COP可提升0.83%至18.69%,单位容积制冷量可提高3.09%至36.2%,过冷器热负荷可降低11.6%至31.3%。

关键词：自复叠制冷系统非共沸工质 T形管组分分离热力学分析