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基于流固耦合的箔片气体轴承动态特性分析

振动工程学报 2024年第3期37卷 394-401页

作者：贾晨辉刘书明刘恒马文锁李东东张飞河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

基于有限元软件ANSYS Workbench,建立箔片气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和波箔片结构参数(波箔片的长度比、高度以及厚度)对轴承动态特性的... 详细信息

基于有限元软件ANSYS Workbench,建立箔片气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和波箔片结构参数(波箔片的长度比、高度以及厚度)对轴承动态特性的影响规律。仿真结果表明:转速增加,轴承的承载能力增加,但稳定性有所下降,更容易发生失稳现象;选取波箔片的长度比在1~1.5之间、厚度为0.16 mm,既可以保证轴承具有较高的刚度,同时又能获得较大的阻尼;波箔片高度与轴承动态特性成反比关系。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的正确性和有效性。同时本文的研究为优化波箔片结构,改善轴承动态特性,提高轴承运行稳定性提供理论依据。

关键词：箔片气体轴承流固耦合波箔片结构参数动态特性仿真

不同激光波长对铝的LIBS信号影响实验研究

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激光杂志 2024年

作者：张利王春霞刘云朋焦作大学机电工程学院

采用激光诱导击穿光谱（LIBS）对铝样品进行烧蚀，研究1064nm和532nm激光对等离子体发射光谱的影响，对比研究了不同激光波长和能量对光谱信号强度的影响，发现1064nm更容易激发非金属元素谱线，而532nm则更容易激发金属元素原子谱线；... 详细信息

采用激光诱导击穿光谱（LIBS）对铝样品进行烧蚀，研究1064nm和532nm激光对等离子体发射光谱的影响，对比研究了不同激光波长和能量对光谱信号强度的影响，发现1064nm更容易激发非金属元素谱线，而532nm则更容易激发金属元素原子谱线；研究不同能量和波长对信号稳定性的影响，发现光谱稳定性不仅与波长有关，也与激光能量有关；同时开展了激光波长与光谱能级差之间关系的研究，发现532nm和1064nm产生光谱信号相对强度与其能级差呈负相关。合适选择激光波长及能量可以有效提高信号灵敏度和稳定性。

关键词：光谱学激光波长激光诱导击穿光谱信号稳定性能级差

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基于角度偏差自校正的光纤形状传感结构设计

半导体光电 2024年第1期45卷 130-136页

作者：王春霞刘云朋焦作大学机电工程学院河南焦作454000 焦作大学人工智能学院河南焦作454000

光纤形状传感中FBG的放置角度误差会影响曲率的计算精度,从而增大形状反演的误差。为了实现传感胶棒的角度自校正,设计了一种自校正形状传感结构,在传感胶棒的感知截面上布设9个FBG,以120°等角度间隔作为基准位置,分别提取±10°位置... 详细信息

光纤形状传感中FBG的放置角度误差会影响曲率的计算精度,从而增大形状反演的误差。为了实现传感胶棒的角度自校正,设计了一种自校正形状传感结构,在传感胶棒的感知截面上布设9个FBG,以120°等角度间隔作为基准位置,分别提取±10°位置上的应变,从而实现FBG响应与角度偏差的函数映射。提出了一种基于角度偏差自校正算法,通过适应度函数完成对传感参量α与k的阈值优化,实现任意角度偏差的自校正。仿真分析不同α与k条件下的响应关系,发现α具有很好的线性变化特性,k仅随主敏感FBG波动的特性。在单截面实验中,加载0~100 N应力变化后,9个FBG的平均响应度介于[-1.012με/N,0.987με/N]之间。响应度的正负可以表征弯曲方向,相邻FBG的响应也具有很好的线性度。在组合截面实验中,根据反演结果重建传感胶棒三维结构,输出各点位坐标和应力值信息。

关键词：光纤形状传感自校准角度偏差传感胶棒组合探测

不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响

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兵器材料科学与工程 2024年第2期47卷 77-83页

作者：李蒙任莎歌李贵胜祝庆焦作大学人工智能学院河南焦作454000 焦作大学机电工程学院河南焦作454000 平顶山职业技术学院机电工程系河南平顶山467000 河南神火集团有限公司河南商丘476600

为探究硫氧孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响,在相同铸造条件下,用树脂砂型分别浇注75Si Fe孕育剂和硫氧孕育剂随流孕育处理的球墨铸铁试样。通过组织观察、室温拉伸试验、布氏硬度试验等分析了两种不同孕育剂随流孕... 详细信息

为探究硫氧孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响,在相同铸造条件下,用树脂砂型分别浇注75Si Fe孕育剂和硫氧孕育剂随流孕育处理的球墨铸铁试样。通过组织观察、室温拉伸试验、布氏硬度试验等分析了两种不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁的显微组织、力学性能和拉伸断口的影响,探寻硫氧孕育剂随流孕育与球墨铸铁组织和性能的联系。结果表明:两种试样均由大量的珠光体、少量的铁素体、大量的石墨球组成,其中用75Si Fe孕育剂进行随流孕育,石墨球易畸变,圆整度不好,石墨球数量少,尺寸较大,平均球化率为84%,平均石墨球数为137个/mm^(2);而用硫氧孕育剂进行随流孕育,石墨形态改善明显,石墨球径更细小,分布更均匀,石墨球数量大幅增加,平均球化率为91%,平均石墨球数为297个/mm^(2)。硫氧孕育剂试样的抗拉强度和断后伸长率均高于75Si Fe孕育剂,分别为874 MPa和6.4%。硫氧孕育剂随流孕育球墨铸铁试样断裂模式为伴有少量塑性变形的准解理断裂。综合认为,用硫氧孕育剂随流孕育可获得较高的综合力学性能。

关键词：微合金化球墨铸铁硫氧孕育剂随流孕育显微组织力学性能

基于改进YOLOv5s的智能车间工人不安全行为实时检测方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1610-1619页

作者：罗国富王源李浩杨文超吕林东郑州轻工业大学机电工程学院河南郑州450000

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得... 详细信息

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得到的模型文件进行结构化剪枝;最后,使用知识蒸馏对剪枝后的网络模型进行微调。实验结果表明,改进后YOLOv5s算法的mAP@0.5高达97.8%,刷新率提升108%,所需算力下降了69.0%。所提出的YOLOv5s-2Detect网络及轻量化设计方案对智能车间工人不安全行为检测具有较高的精度,实时性与鲁棒性能够满足智能车间实际环境中工人不安全行为的检测需求。

关键词：智能车间不安全行为 YOLOv5s 结构化剪枝实时检测

基于自适应邻域局部保留ELM-AE的机械故障诊断

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计算机应用与软件 2024年第1期41卷 56-63页

作者：张焕可王帅旗陈会涛许昌电气职业学院机电工程系河南许昌461000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

针对机器学习故障诊断中存在的先验知识依赖以及数据利用不充分问题,提出一种自适应邻域的局部保留极限学习机自动编码器方法。成对样本在原始数据空间和嵌入的表示空间中引入欧几里得距离惩罚因子,实现数据样本的相似性分类;提出一个... 详细信息

针对机器学习故障诊断中存在的先验知识依赖以及数据利用不充分问题,提出一种自适应邻域的局部保留极限学习机自动编码器方法。成对样本在原始数据空间和嵌入的表示空间中引入欧几里得距离惩罚因子,实现数据样本的相似性分类;提出一个统一的目标函数,可以同时学习数据表示和关联矩阵,并提出一个软判别约束防止过度拟合。实验结果表明,融合学习关联矩阵和数据表示方法具有学习速度快、泛化能力强和诊断精度高等优点。

关键词：极限学习机自动编码器关联矩阵学习自适应邻域机器故障诊断

基于YOLOv5s室内目标检测轻量化改进算法研究

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计算机工程与应用 2024年第3期60卷 109-118页

作者：牛鑫宇毛鹏军段云涛娄晓恒河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

针对现有室内目标检测算法,存在结构复杂,计算量以及模型参数量过大等问题,难以部署到计算能力有限的室内机器人平台,实现高效的目标检测。为解决这一问题,提出了一种改进的YOLOV5s轻量化检测算法。该方法采用ShuffleNetv2作为主干特征... 详细信息

针对现有室内目标检测算法,存在结构复杂,计算量以及模型参数量过大等问题,难以部署到计算能力有限的室内机器人平台,实现高效的目标检测。为解决这一问题,提出了一种改进的YOLOV5s轻量化检测算法。该方法采用ShuffleNetv2作为主干特征提取网络,并且在改进的主干网络基础上采用CA注意力机制,同时在颈部网络中采用GSConv和VOV-GSCSP模块。最后引入边框回归损失函数EIOU加快网络收敛。研究结果表明,改进后的目标检测算法,模型计算量减少了68.75%,模型参数量减少了62.2%,权重文件减少了59.7%,平均精确率mAP均值为0.653,改进后的目标检测模型能够在保证轻量化的同时保证检测精度。

关键词： YOLOv5s 轻量化 ShuffleNetv2网络 CA注意力机制 GSConv模块 VOV-GSCSP模块 EIOU损失函数

基于MOCS算法的超声滚挤压轴承套圈加工参数优化

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塑性工程学报 2024年第6期31卷 59-66页

作者：王彪王晓强田英健石青松张旭河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

为了提高轴承套圈的表层性能,以42CrMo为试验材料,设计正交试验,基于试验结果,建立了表面粗糙度、残余压应力和硬度的响应曲面预测模型,通过方差分析,验证模型具有一定的预测价值。利用多目标布谷鸟搜索算法对响应曲面预测模型进行了优... 详细信息

为了提高轴承套圈的表层性能,以42CrMo为试验材料,设计正交试验,基于试验结果,建立了表面粗糙度、残余压应力和硬度的响应曲面预测模型,通过方差分析,验证模型具有一定的预测价值。利用多目标布谷鸟搜索算法对响应曲面预测模型进行了优化,得到了超声滚挤压加工参数及表层性能的最优取值范围,通过试验验证了其优化结果的可靠性。结果表明,加工参数的最优取值范围为:转速[300,420]r·min^(-1),进给速度[17,25]mm·min^(-1),振幅[15,21]μm,静压力[460,620]N;表层性能的最优取值范围为:表面粗糙度[0.313,0.483]μm,残余压应力[925,1052]MPa,硬度[755,821]HV。

关键词：表层性能超声滚挤压 42CrMo 响应曲面法 MOCS算法

基于AMGA与IPSO算法的42Cr Mo超声滚挤压工艺参数优化

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塑性工程学报 2024年第6期31卷 67-75页

作者：石青松徐红玉王晓强付浩然河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

为确定超声滚挤压轴承套圈工艺参数的最优解集,以42CrMo钢为研究对象,表面粗糙度、残余压应力和硬度为表层性能评价指标,设计正交试验。基于试验数据,采用多元回归法建立评价指标的数学预测模型,进行方差分析。对超声滚挤压工艺参数分... 详细信息

为确定超声滚挤压轴承套圈工艺参数的最优解集,以42CrMo钢为研究对象,表面粗糙度、残余压应力和硬度为表层性能评价指标,设计正交试验。基于试验数据,采用多元回归法建立评价指标的数学预测模型,进行方差分析。对超声滚挤压工艺参数分别采用存档微遗传算法(AMGA)和改进粒子群(IPSO)算法进行多目标优化,对优化后的Pareto前沿图与计算效率进行对比分析,结果表明:在Pareto前沿图中, AMGA最优迭代2000次优于IPSO算法最优迭代3600次;得到超声滚挤压工艺参数最优解集:转速[250, 355]r·min^(-1)、进给速度[13, 24]mm·min^(-1)、振幅[16, 22]μm、静压力[488, 650]N;表层性能评价指标最优解集:表面粗糙度[0.398, 0.501]μm、残余压应力[823, 986]MPa、硬度[713, 742]HV。通过试验验证了算法优化的可靠性和精确性。

关键词：超声滚挤压多元回归法方差分析 AMGA IPSO算法