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基于光度立体视觉的钢轨焊缝打磨表面缺陷检测

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机械工程学报 2025年 11-24页

作者：韦逍遥刘文渊王龄裕丁斌杰曹衍龙杨将新黄芳浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室

针对钢轨焊缝表面缺陷自动化检测存在的难题，提出基于光度立体视觉的钢轨焊缝打磨表面缺陷检测方法。分析钢轨几何特征和表面形貌，设计钢轨多表面图像采集系统，实现多照明角度下光度图像序列采集，基于高性能光度立体算法实现打磨表... 详细信息

针对钢轨焊缝表面缺陷自动化检测存在的难题，提出基于光度立体视觉的钢轨焊缝打磨表面缺陷检测方法。分析钢轨几何特征和表面形貌，设计钢轨多表面图像采集系统，实现多照明角度下光度图像序列采集，基于高性能光度立体算法实现打磨表面法向重建。分析打磨表面法向特性以及缺陷特征，基于法向图自适应提取打磨区域，剔除背景区域干扰；提出基于双阶段和旋转矩形提取的横向纹路缺陷检测算法以及基于灰度直方图双阈值分割的高度突变缺陷检测算法，克服打磨区域的噪声和伪缺陷干扰，有效解决缺陷特征提取和定位困难的问题。试验结果表明，提出的打磨表面缺陷检测算法优于现有的基于深度学习的缺陷检测算法，横向纹路检测准确率达到94.4%，漏检率低到0.84%；高度突变检测准确率达到92.64%，漏检率低到1.56%；系统整体运行效率为23.784 s每处钢轨焊接面，满足实际生产需求。

关键词：光度立体缺陷检测钢轨焊缝打磨表面法向特征特征提取

亲疏水相间结构转盘反应器停留时间分布特性研究

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过程工程学报 2025年

作者：范勇强邱玉清王东祥李财发江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室

通过制备不同亲疏水相间表面结构转盘反应器，采用脉冲示踪法研究了不同转速和流量下的不同亲疏水相间表面结构转盘内的液体停留时间分布。结果表明，增加转速和流量使光滑盘的无量纲方差值减小，停留时间分布曲线变窄，液膜流动行为更... 详细信息

通过制备不同亲疏水相间表面结构转盘反应器，采用脉冲示踪法研究了不同转速和流量下的不同亲疏水相间表面结构转盘内的液体停留时间分布。结果表明，增加转速和流量使光滑盘的无量纲方差值减小，停留时间分布曲线变窄，液膜流动行为更趋近于理想活塞流，而增加转盘表面的疏水层条数，无量纲方差值随转速和流量的变化趋势不再单调减小。此外，随着转速和流量增加，液体在反应器中的平均停留时间会减小，而转盘表面疏水层条数的改变对于平均停留时间也存在一定影响，但无显著规律性。另外，流量、转速和疏水层条数的改变还会影响转盘表面流体的流动特性与混合性能，光滑盘的串联反应器级数和佩克莱数均会随流量和转速增加而增大，表明液膜流动行为在接近活塞流的同时，转盘表面的返混程度和分散程度也逐渐减小，而疏水层条数增加使串联反应器级数和佩克莱数随转速和流量的变化趋势不再单调增大。通过对不同亲疏水相间结构转盘串联反应器级数和佩克莱数的相关影响因素进行无量纲分析，建立了串联反应器级数和佩克莱数的预测关联式。本研究有助于进一步理解反应器表面非均匀浸润对于液体停留时间分布及返混程度的影响，为转盘反应器设计与优化提供指导意义。

关键词：转盘反应器脉冲示踪法亲疏水相间停留时间

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植物肉挤出的同向双螺杆混合性能优化研究

中国油脂 2025年

作者：袁方洋桂诚龙李亚淑王东祥杨新俊杜继芸于伟江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江南大学机械工程学院

高湿挤压组织化技术为植物蛋白肉的生产提供了新质生产力，基于同向双螺杆挤出机可以制备高质量拉丝蛋白以替代生产能耗更大的动物肉。采用理论分析和数值模拟相结合的方法，对同向双螺杆挤压机挤出植物肉的混合性能进行研究。首先理论... 详细信息

高湿挤压组织化技术为植物蛋白肉的生产提供了新质生产力，基于同向双螺杆挤出机可以制备高质量拉丝蛋白以替代生产能耗更大的动物肉。采用理论分析和数值模拟相结合的方法，对同向双螺杆挤压机挤出植物肉的混合性能进行研究。首先理论结合实际分析得到有关双螺杆混合性能的影响因素。然后分别对双螺杆结构尺寸采用单因素法分析，研究了螺纹宽度、螺杆径向间隙、螺槽深度和螺杆导程这四个结构参数对建压能力与混合性能的影响，并找出合适的尺寸范围。最后再进行正交试验设计，设计出九组不同螺杆结构模型分别进行数值模拟，优选出建压能力和混合性能综合效果较好的螺杆结构参数组合，并得出结论：优化的最佳螺杆结构参数组合是螺纹宽度2.3 mm、螺杆径向间隙2 mm、螺槽深度5.7 mm和螺杆导程32 mm，与原尺寸模型相比，优化模型的混合系数提高了16.51%，压强差提高了11.9%。优化尺寸之后，双螺杆建压能力和混合性能提高较大，符合预期优化的目标。

关键词：同向双螺杆植物肉建压能力混合性能数值模拟正交试验

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AZ31双峰组织形成机制及其变形行为

金属学报 2025年

作者：周雯慧熊锦涛黄思程王鹏昊刘勇南昌大学先进制造学院轻合金材料江西省重点实验室

由变形粗晶与再结晶细晶组成的双峰组织可兼顾高强度和高塑性。其中细晶有效地阻碍位错的运动，提供高强度，而粗晶为累积的位错提供额外的容纳空间，提高塑性。本工作通过控制挤压工艺在AZ31镁合金中构筑双峰组织，研究了双峰组织的形... 详细信息

由变形粗晶与再结晶细晶组成的双峰组织可兼顾高强度和高塑性。其中细晶有效地阻碍位错的运动，提供高强度，而粗晶为累积的位错提供额外的容纳空间，提高塑性。本工作通过控制挤压工艺在AZ31镁合金中构筑双峰组织，研究了双峰组织的形成机制及其变形行为。双峰组织的形成归因于塑性变形阶段不完全动态再结晶的发生，以及第二相的粒子激发成核效应。变形过程中，细晶承受较大的应力，而粗晶则承载更多的应变。细晶是AZ31镁合金强度显著提升的关键，粗晶的协调变形作用则为其优异的塑性提供了保障。得益于双峰组织良好的变形能力，利用双峰组织AZ31镁合金进一步挤压，成功制备了细晶AZ31镁合金，展现出优异的力学性能：抗拉强度达到265MPa，屈服强度为112 MPa，同时保持了19%的伸长率，实现了强度与塑性的协同提升。

关键词：变形镁合金双峰组织变形行为动态再结晶机制强塑性协同提升

面向筋板布局的机床基础件立柱的多目标拓扑优化

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北京工业大学学报 2025年 241-249页

作者：牛鹏程强杨聪彬刘志峰北京工业大学先进制造与智能技术研究所北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京工业大学机械工业重型机床数字化设计与测试技术重点实验室吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,本文通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修... 详细信息

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,本文通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修整并重构新的立柱筋板布局。优化前后立柱有限元分析对比显示,其质量减轻10.09%,最大变形量减少5%,固有频率亦有一定程度提升。优化结果表明本文所进行的工作,既减轻立柱整体质量,节省立柱工程用料,又在一定程度上提升了其动静态性能。

关键词：数控机床机床立柱筋板布局多目标优化拓扑优化多目标优化

改性及取向玄武岩纤维增强烟片胶复合材料的制备及性能

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高分子材料科学与工程 2025年

作者：周博文李伟帅张泽明党东营黄存盛张德伟汪传生青岛科技大学机电工程学院山东省高分子材料先进制造技术重点实验室轮胎先进装备与关键材料国家工程研究中心

用锆酸酯对玄武岩纤维（BF）进行表面改性，并对烟片胶（RSS）基体内的BF进行取向，研究不同长度、添加份数和取向方式对BF/RSS复合材料性能的影响。结果表明，与未添加BF以及添加BF未取向的BF/RSS复合材料相比较，进行BF取向的BF/RSS... 详细信息

用锆酸酯对玄武岩纤维（BF）进行表面改性，并对烟片胶（RSS）基体内的BF进行取向，研究不同长度、添加份数和取向方式对BF/RSS复合材料性能的影响。结果表明，与未添加BF以及添加BF未取向的BF/RSS复合材料相比较，进行BF取向的BF/RSS复合材料的综合性能得到了明显提升。其中，长度为3 mm、添加份数为5 phr并经径向取向的BF/RSS复合材料相较于其它长度、份数及取向方式的综合性能最好，300%定伸应力增加了22.8%，抗撕裂强度提高了25%，且Payne效应较弱，损耗因子峰值小，扫描电镜分析表明BF在RSS基体中的分散性较好。当BF长度为6 mm、添加份数为5 phr并经过径向取向制得的复合材料，在胶轮转速720 r/min，冲击速度120 c/min条件下，耐切割性能最优提高了34%。

关键词：玄武岩纤维烟片胶改性锆酸酯短纤维复合材料

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喷印金属微滴撞击粗糙表面的分子动力学模拟

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 73-80页

作者：苏仁健陈小勇游自浩桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004 广西制造系统与先进制造技术重点实验室桂林541004

研究金属微滴撞击固体表面的行为对预测微滴形态和实现高精度的喷印制造具有重要的意义.然而,由于微纳尺度下金属微滴撞击实验的难以开展,目前涉及金属微滴撞击粗糙表面的形态变化和热毛细效应机理尚不清楚.本文采用分子动力学模拟研究... 详细信息

研究金属微滴撞击固体表面的行为对预测微滴形态和实现高精度的喷印制造具有重要的意义.然而,由于微纳尺度下金属微滴撞击实验的难以开展,目前涉及金属微滴撞击粗糙表面的形态变化和热毛细效应机理尚不清楚.本文采用分子动力学模拟研究了镓铟微滴撞击粗糙表面的动态行为,定量分析了撞击速度、粗糙结构和不同温度对微滴撞击行为的影响.结果表明:随着撞击速度的提高,微滴先后呈现沉积、弹跳和破碎飞溅三种模式,且微滴的最大铺展因子与韦伯数呈幂函数关系.此外,通过修饰基底粗糙结构发现,结构间距或高度的变化对微滴的弹跳行为存在不同的影响机制,可以有效促使或抑制微滴的弹跳行为.最后,分析得出随着温度的提高,微滴的铺展直径会变大,产生的黏性耗散也会增大.研究结果对金属微滴撞击行为的有效预测提供了理论基础.

关键词：金属微滴撞击粗糙基底分子动力学

基于WOA优化FNN-PID的单晶硅加热炉炉温控制

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半导体技术 2025年第1期50卷 86-94页

作者：周佳凯张洪江南大学机械工程学院江苏无锡214000 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡易214000

针对单晶硅加热炉炉温控制的大惯性、强耦合、长调节时间等问题,提出了基于鲸鱼优化算法(WOA)的优化模糊神经网络(FNN)比例-积分-微分(PID)算法。通过测试实验装置的温度推算出模型表达式,采用WOA进行选代寻优,得到合适的PID参数,利用FN... 详细信息

针对单晶硅加热炉炉温控制的大惯性、强耦合、长调节时间等问题,提出了基于鲸鱼优化算法(WOA)的优化模糊神经网络(FNN)比例-积分-微分(PID)算法。通过测试实验装置的温度推算出模型表达式,采用WOA进行选代寻优,得到合适的PID参数,利用FNN对PID参数进行实时调整,以实现动态解耦。通过仿真软件进行仿真验证,并在搭建的模型上分别进行阶跃响应实验和信号跟随实验。仿真结果表明,相较于传统的PID算法和FNN-PID算法,基于WOA的优化FNN-PID算法有效提升了系统的升温速度且无超调。对加热炉进行升温实验,结果表明温度超调量最高为0.9℃,恒温区温控精度保持在±0.3℃,表明该方法可有效提升系统升温速度和稳定性。

关键词：多温区温度控制鲸鱼优化算法(WOA) 模糊神经网络(FNN) 比例-积分-微分(PID) 单晶硅加热炉

采用端口阻抗测试的车载充电机传导电磁干扰建模方法研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 172-182页

作者：李季风耿宇宇贾晋廖兴林路青洋重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

针对电动汽车车载充电机的设计过程中普遍存在的电磁干扰频率范围广、干扰源复杂的问题,提出了一种基于端口阻抗测试的等效电路建模和系统级协同仿真方法。首先,通过对车载充电机系统各部件进行阻抗测试和三维电磁仿真,建立了无源器件... 详细信息

针对电动汽车车载充电机的设计过程中普遍存在的电磁干扰频率范围广、干扰源复杂的问题,提出了一种基于端口阻抗测试的等效电路建模和系统级协同仿真方法。首先,通过对车载充电机系统各部件进行阻抗测试和三维电磁仿真,建立了无源器件、端口滤波器和高压屏蔽线缆模型,提取了系统印制电路板关键回路的高频寄生参数。其次,建立了有源器件的仿真电路模拟器等效模型,并通过双脉冲实验验证模型的精度;针对功率因数校正电路控制环节的仿真与建模难以同步实现的问题,采用协同建模的方法构建整个系统的等效电路模型。最后,将各部件模型组合在一起,建立了完整的车载充电机系统传导电磁干扰预测模型,并依据相关测试标准进行了系统传导电磁干扰仿真和实验。结果表明:在150 kHz~30 MHz频率范围内,预测结果与实际结果的误差小于9 dB,具有良好的一致性,表明该模型能够精确预测车载充电机系统高压交流端的传导干扰水平,可以有效指导充电机系统的电磁兼容正向设计。

关键词：车载充电机电磁干扰端口阻抗测试协同仿真

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