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变截面压电悬臂梁能量采集器在高斯白噪声激励下的稳态统计特性研究

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振动工程学报 2024年第5期37卷 864-874页

作者：周坤涛杨涛葛根郝淑英冯晶晶张琪昌天津工业大学机械工程学院天津300387 天津理工大学工程训练中心天津300384 天津理工大学机械工程学院天津300384 天津大学机械工程学院天津300072

环境振动是一种非周期、随机的宽频激励,研究振动能量采集器在环境振动下的能量采集特性具有重要意义。本文采用改进随机平均法,求解了变截面压电梁在高斯白噪声激励下的等效振幅、位移、速度的稳态概率密度函数,位移与速度的联合概率... 详细信息

环境振动是一种非周期、随机的宽频激励,研究振动能量采集器在环境振动下的能量采集特性具有重要意义。本文采用改进随机平均法,求解了变截面压电梁在高斯白噪声激励下的等效振幅、位移、速度的稳态概率密度函数,位移与速度的联合概率密度函数以及稳态均方输出电压,随后研究了变截面压电梁的能量采集效能。结果表明:负载电阻一定时,截面系数β>0时的变截面压电梁相比β=0时的等截面压电梁有更好的稳态均方输出电压;截面系数β>0时,随着电阻电容乘积的倒数的增加,变截面压电梁的均方电压均呈现逐渐减小的趋势,当电阻电容乘积的倒数值一定时,β值越大,均方电压也越高;随着噪声强度的增加,变截面压电梁的均方电压均呈现逐渐增大的趋势,当噪声强度一定时,β值越大,均方电压也越高。本文研究结果可为变截面压电悬臂梁能量采集系统的设计及应用提供理论依据。

关键词：能量采集器变截面压电悬臂梁高斯白噪声激励稳态概率密度均方电压

时空自适应图卷积与Transformer结合的动作识别网络

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2587-2595页

作者：韩宗旺杨涵吴世青陈龙上海理工大学机械工程学院上海200093

在一个以人为中心的智能工厂中,感知和理解工人的行为是至关重要的,不同工种类别往往与工作时间和工作内容相关。该文通过结合自适应图和Transformer两种方式使模型更关注骨架的时空信息来提高模型识别的准确率。首先,采用一个自适应的... 详细信息

在一个以人为中心的智能工厂中,感知和理解工人的行为是至关重要的,不同工种类别往往与工作时间和工作内容相关。该文通过结合自适应图和Transformer两种方式使模型更关注骨架的时空信息来提高模型识别的准确率。首先,采用一个自适应的图方法去关注除人体骨架之外的连接关系。进一步,采用Transformer框架去捕捉工人骨架在时间维度上的动态变化信息。为了评估模型性能,制作了智能生产线装配任务中6种典型的工人动作数据集,并进行验证,结果表明所提模型在Top-1精度上与主流动作识别模型相当。最后,在公开的NTURGBD和Skeleton-Kinetics数据集上,将该文模型与一些主流方法进行对比,实验结果表明,所提模型具有良好鲁棒性。

关键词：智能工厂工人动作识别深度学习自适应图 Transformer

微藻光—暗联合发酵制氢固碳效果及经济效益评价

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天然气工业 2024年第5期44卷 177-186页

作者：韩飞赵青云黄煜鸿焦永刚尤占平石家庄铁道大学机械工程学院

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微... 详细信息

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微藻生物氢的制取,并分析了不同光—暗联合下微藻的制氢效果和固碳减排效果,最后核算了废物处理产生的经济效益和生物制氢的生产潜力。研究结果表明:①微藻光发酵制氢具有较好的固碳减排效果,每生产1 kg氢气,光发酵的固碳减排量为0.89 kgCO_(2),相较于暗发酵高0.46 kgCO_(2);②暗发酵制氢具有较好的经济效益,每生产1 kg氢气,暗发酵制氢的经济效益为61.56元,相较于光发酵高61.01元;③将光—暗发酵相结合,单个周期可生产41.23 kg氢气,实现固碳减排54.61 kgCO_(2),产生经济效益为2560.52元。结论认为:①采用TP5类(自养时间7 d、异养时间9 d,微藻最终浓度为54 g/L)周期下微藻增殖量进行的光—暗发酵制氢,实现了固碳减排与经济效益并存,相比于其他组合具有更好的生产效果,更适合用于规模化扩大生产;②光—暗发酵联合制氢是基于微藻增殖所进行的,应依据藻种特性优化制氢环境,对制氢比例与制氢方式做出调整,以加强微藻生物质能源开发,不断扩展微藻生物制氢的发展前景。

关键词：微藻光—暗发酵生物制氢能源固碳减排经济效益废物处理

超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅机理分析与试验验证

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机械工程学报 2024年第9期60卷 114-126页

作者：王艳何顺陈奕璋姜晨钱兆峰陈浩毅上海理工大学机械工程学院上海200093

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改... 详细信息

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改善线锯的锯切性能,降低工件表面粗糙度的目的。基于Rayleigh方程,推导了加工区的气泡动力学方程。采用SPH-FEM耦合方法,使用ABAQUS软件建立了近壁面微射流冲击的三维流固耦合模型并进行仿真分析。微射流产生水锤压力峰值的仿真数值与理论数值最大误差为9.67%,验证了理论结果及仿真模型的可靠性。进行了超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅试验。结果表明:超声空化辅助线锯锯切力比传统线锯锯切力降低11.9%~34.5%,超声空化辅助线锯切割加工后的工件表面粗糙度值下降5.03%~37.25%,工件表面的凹坑数量和大小均降低,表面形貌得到很大改善,表明超声空化辅助线锯切割单晶硅可以获得更好的加工质量。

关键词：金刚石线锯超声空化 SPH-FEM耦合方法水锤压力

树脂渗透剂的制备及其后处理对3DP成型件抗压性能的影响

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塑料工业 2024年第1期52卷 86-92,153页

作者：胡彦萍张捷吴伟伟兰州石化职业技术大学机械工程学院甘肃兰州730060 南通理工学院机械工程学院江苏南通226002 扬州大学机械工程学院江苏扬州225127

在利用三维粉末黏结(3DP)工艺成型标准圆柱件时,为了制备3DP工艺后处理环节所需的树脂渗透剂,以抗压强度为指标,利用响应面法中的Box-Behnken设计了实验方案,确定了优化配比方案。以此为后处理剂扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和抗... 详细信息

在利用三维粉末黏结(3DP)工艺成型标准圆柱件时,为了制备3DP工艺后处理环节所需的树脂渗透剂,以抗压强度为指标,利用响应面法中的Box-Behnken设计了实验方案,确定了优化配比方案。以此为后处理剂扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和抗压强度测试讨论了渗透参数(渗透次数、渗透方式以及渗透间隔时间)对3DP工艺成型件的抗压性能的影响。结果表明,制备的树脂渗透剂可有效改善成型件的抗压性能。在渗透处理时,采用浸润的渗透形式,通过多次浸润、渗透间隔时间逐次递增的方式,可以有效提高成形件的抗压性能。

关键词：树脂渗透剂三维粉末黏结工艺后处理抗压性能

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航空煤油多组分表征燃料碳烟生成分析

航空动力学报 2024年第2期39卷 1-8页

作者：秦文瑾孙智成邵宇景瑞雄严俊上海理工大学机械工程学院上海200093

选取航空煤油的多组分表征燃料Jet-A world average(JW),运用大涡模拟和详细化学反应机理相结合的方法对该表征燃料的碳烟生成过程进行了数值模拟,从碳烟前驱物的生成、碳烟颗粒的生成及氧化等过程进行了详细预测。结果表明:Dalian碳烟... 详细信息

选取航空煤油的多组分表征燃料Jet-A world average(JW),运用大涡模拟和详细化学反应机理相结合的方法对该表征燃料的碳烟生成过程进行了数值模拟,从碳烟前驱物的生成、碳烟颗粒的生成及氧化等过程进行了详细预测。结果表明:Dalian碳烟模型可以较好地预测定容弹内多组分航空煤油表征燃料射流燃烧的碳烟的生长特性;对于描述碳烟生成的特征量,碳烟质量的增长略微滞后于颗粒数密度的增长;碳烟空间分布主要与当量比和温度的分布相关。当量比越小且温度越高的区域,碳烟生成量则越小。

关键词：航空煤油多组分表征燃料大涡模拟定容弹碳烟

基于双矩阵编码混合蛙跳算法的多焊接机器人任务分配

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1779-1788页

作者：常浩刘银华赵文政程晓明上海理工大学机械工程学院上海200093

焊接工艺是整车制造的重要环节之一,多机器人焊接工艺问题涉及任务分配、多机协调与运动规划等多个子问题,这些子问题之间的耦合关系导致工艺规划问题求解困难。针对车身复杂结构焊接过程中多机器人运动空间狭窄、焊接节拍受限等问题,... 详细信息

焊接工艺是整车制造的重要环节之一,多机器人焊接工艺问题涉及任务分配、多机协调与运动规划等多个子问题,这些子问题之间的耦合关系导致工艺规划问题求解困难。针对车身复杂结构焊接过程中多机器人运动空间狭窄、焊接节拍受限等问题,综合考虑机器人的可达性、机器人与静态环境无碰与多机器人无冲突等条件,提出一种面向多焊接机器人协调运动规划的任务分配新方法。首先,构建候选轨迹库与轨迹冲突表,在此基础上建立面向焊点任务分配与焊接轨迹协调规划的优化模型,提出基于双矩阵编码的改进混合蛙跳算法进行优化求解。通过加入两种交叉算子、一种变异算子与贪婪放置策略,获得多机器人焊接任务近似最优规划结果。最后,通过某白车身焊接案例验证了所提方法有效性。同时,结果证明,工位焊接周期平均下降16.26%,多机器人运行时间一致性提升30.87%。

关键词：焊接工艺任务分配多约束优化协调运动规划

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超声滚压表面复合强化研究综述

表面技术 2024年第10期53卷 41-55,109页

作者：梁浩潘永智孙玉涵张艺嘉潘延安付秀丽济南大学机械工程学院济南250022

超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级,提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能,通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺,克服单一超声滚压处理工艺的局限性,如超过塑性变形的... 详细信息

超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级,提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能,通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺,克服单一超声滚压处理工艺的局限性,如超过塑性变形的极限或过度强化带来的起皱、开裂和压溃等。超声滚压表面复合强化技术作为特种复合加工工艺,在零件高性能表面制造中具有明显优势。根据超声滚压在复合工艺中的位置顺序,分别介绍了超声滚压前端强化、同步强化和后续强化3种加工类型。超声滚压前端复合加工技术主要包括超声滚压复合物理气相沉积技术和超声滚压复合离子注入技术等。在超声滚压同步强化方面,讨论了声电耦合和温度场辅助超声滚压对变形层厚度和摩擦磨损性能的影响。在超声滚压后续强化方面,介绍了涂层复合超声滚压技术,讨论了它对涂层裂纹、孔隙以及表面粗糙度的影响。此外,分析了超声滚压对复合强化过程中材料微观组织演化和塑性变形的作用机制,总结了这些技术在改善表面强化效果和满足复杂服役要求方面的研究现状。最后,展望了超声滚压复合强化技术的应用前景和发展方向,强调了它在提高材料使役性能方面的研究价值和目标。

关键词：超声滚压复合强化微观组织演化表面强化

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基于M-K模型计算FLC无条件收敛新算法

力学学报 2024年第4期56卷 1148-1162页

作者：张小民毛建中雷从一段书用湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 河北工业大学机械工程学院天津300131

M-K失稳模型的无条件收敛与快速求解对成形极限曲线(forming limit curve, FLC)的获取具有重要的理论意义与研究价值,也是理论FLC计算的难点之一.然而,在M-K失稳模型框架内基于复杂屈服准则计算成形极限曲线时,采用传统牛顿迭代算法无... 详细信息

M-K失稳模型的无条件收敛与快速求解对成形极限曲线(forming limit curve, FLC)的获取具有重要的理论意义与研究价值,也是理论FLC计算的难点之一.然而,在M-K失稳模型框架内基于复杂屈服准则计算成形极限曲线时,采用传统牛顿迭代算法无法保证收敛,而固定增量法则计算耗时过长,严重制约了M-K失稳模型的应用场景.因此,文章以锆合金为实验材料,提出了一种自适应增量算法,该算法通过迭代误差信息与震荡情况自适应调整迭代步长,不仅能够保证计算精度,满足无条件收敛,还能大幅提升计算速度.此外,本研究还验证了采用自适应增量法计算锆合金FLC的准确性,并分析了算法的迭代误差Err与初始应变增量对FLC预测结果的影响.结果表明:自适应增量法具有无条件保证收敛、计算速度快以及计算结果不受初始迭代步长影响的优势,其计算耗时仅为固定增量法的0.44%;此外,本研究认为初始参数中迭代误差小于10-6、初始应变增量小于0.001是得到稳定的FLC结果的前提条件;根据对锆合金FLC预测结果可知,在M-K模型框架内基于Yld2000-2d屈服准则理论采用自适应增量法计算可以很好地描述锆合金的塑性行为.由于自适应增量迭代法简单易用且计算高效,有望应用于有限元软件中子程序的开发,加速其计算速度并提高锆合金数值模拟精度.

关键词： M-K模型自适应增量成形极限曲线 Yld2000-2d 锆合金