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基于区间数的高速磨床主轴系统的不确定性优化研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2010年第8期37卷 29-34页

作者：崔中文桂林赵子衡姜潮湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

为了更精确地反映主轴系统在工作状态下的情况,针对高速磨床主轴系统建立柔性体动力学模型,对其在不确定性磨削力作用下的工况进行数值模拟和优化研究.首先采用优化拉丁超立方试验设计方法在设计变量和不确定参数构成的混合空间内采样,... 详细信息

为了更精确地反映主轴系统在工作状态下的情况,针对高速磨床主轴系统建立柔性体动力学模型,对其在不确定性磨削力作用下的工况进行数值模拟和优化研究.首先采用优化拉丁超立方试验设计方法在设计变量和不确定参数构成的混合空间内采样,再建立包含不确定量的主轴系统径向基函数近似模型,代替耗时的数值仿真模型.利用基于区间数的不确定性优化方法对高速磨床主轴系统进行优化设计研究.结果表明,利用基于区间数的不确定性优化方法,对主轴系统的关键参数进行优化后,表征磨削质量的刚体砂轮质心的径向跳动值比原来有了较大的减少,得到了在不确定磨削力影响下优化结果的响应区间.

关键词：不确定性区间数方法主轴系统近似模型优化

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多域边界面法在稳态热传导问题中的应用

湖南大学学报（自然科学版） 2014年第5期41卷 58-64页

作者：张见明李湘贺陆陈俊李光耀湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

将边界面法应用于多域问题稳态热传导的计算,提出了一种新的实现方法,称之为多域边界面法(MD-BFM).在边界面的基础上,仿照单域问题,推导了多域问题稳态热传导的矩阵组装的方式,得出其离散的边界积分方程,温度等未知量即可求出.将多域边... 详细信息

将边界面法应用于多域问题稳态热传导的计算,提出了一种新的实现方法,称之为多域边界面法(MD-BFM).在边界面的基础上,仿照单域问题,推导了多域问题稳态热传导的矩阵组装的方式,得出其离散的边界积分方程,温度等未知量即可求出.将多域边界面法应用于某包含62个浇筑层(共125个域)的大坝的稳态热传导分析,得出其温度场分布图,并和有限元计算结果进行了比较,温度最大值均为20.7℃,且温度分布等值线高度吻合,但多域边界面法采用了更少的网格.对大坝这样的大规模工程问题进行计算的结果证明,本文所提出的多域边界面法可以应用于稳态热传导问题,并且相较于其他方法(例如有限元法),具有同等精度,并且消耗更少的人力.

关键词：边界面法稳态热传导多域问题大规模工程应用

基于特征选择和RRVPMCD的滚动轴承故障诊断方法

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振动工程学报 2014年第4期27卷 629-636页

作者：杨宇潘海洋程军圣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

针对滚动轴承故障诊断时所提取的特征值中可能含有较小相关性和冗余性特征,采用基于Wrapper模式的距离评价技术(distance evaluation technique,简称DET)进行特征选择。在分类器的设计中,提出了基于稳健回归的多变量预测模型(Robust reg... 详细信息

针对滚动轴承故障诊断时所提取的特征值中可能含有较小相关性和冗余性特征,采用基于Wrapper模式的距离评价技术(distance evaluation technique,简称DET)进行特征选择。在分类器的设计中,提出了基于稳健回归的多变量预测模型(Robust regression-Variable predictive model based class discriminate,简称RRVPMCD)分类方法,以减小"异常值"对参数估计的影响,从而有望建立更加准确的预测模型。即根据Wrapper模式的特点,首先通过DET方法计算出各特征值对类的敏感度,并结合RRVPMCD分类器,选择敏感度最大的若干特征值组成特征向量矩阵;然后用RRVPMCD方法进行训练,建立预测模型;最后用所建立的预测模型进行模式识别。实验分析结果表明,基于Wrapper模式的特征选择方法和RRVPMCD分类方法相结合可以有效地对滚动轴承的工作状态和故障类型进行识别。

关键词：故障诊断滚动轴承 Wrapper模式特征选择 RRVPMCD

聚氨酯泡沫填充的碳纤维增强复合材料锥管吸能性能数值模拟及试验验证

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中国机械工程 2018年第5期29卷 609-615页

作者：干年妃王多华冯亚楠张谦湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

提出了一种新型的碳纤维增强复合材料(CFRP)填充聚氨酯(PU)泡沫的汽车前部吸能结构,通过材料性能试验获得了PU泡沫、CFRP复合材料的力学性能参数及PU泡沫填充的CFRP锥管的准静态压缩吸能结果。应用LS-DYNA进行复合材料准静态压溃仿真分... 详细信息

提出了一种新型的碳纤维增强复合材料(CFRP)填充聚氨酯(PU)泡沫的汽车前部吸能结构,通过材料性能试验获得了PU泡沫、CFRP复合材料的力学性能参数及PU泡沫填充的CFRP锥管的准静态压缩吸能结果。应用LS-DYNA进行复合材料准静态压溃仿真分析,仿真结果与试验结果吻合较好,验证了复合材料填充结构有限元模型和材料模型的正确性,并且发现泡沫填充的CFRP锥管具有良好的吸能性能,填充结构比吸能高于两种材料单独使用时的比吸能之和。

关键词：准静态压缩聚氨酯泡沫碳纤维增强复合材料比吸能

Zr-Sn-Nb-Fe锆合金薄板激光对接焊及数值模拟

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中国激光 2016年第7期43卷 83-91页

作者：胡林西周惦武贾骁卢源志谭哲姜德富湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

焊接过程中锆合金板材的温度在300℃以上时锆合金易吸收氢、氧、氮等气体杂质,这些气体杂质使得锆合金的力学性能急剧下降,加强焊缝及热影响区的隔离保护和合理制定焊接工艺参数是获得优良焊接质量的关键。以光纤激光器为热源,对厚度为0... 详细信息

焊接过程中锆合金板材的温度在300℃以上时锆合金易吸收氢、氧、氮等气体杂质,这些气体杂质使得锆合金的力学性能急剧下降,加强焊缝及热影响区的隔离保护和合理制定焊接工艺参数是获得优良焊接质量的关键。以光纤激光器为热源,对厚度为0.7 mm的Zr-Sn-Nb-Fe(锆-锡-铌-铁)合金薄板进行激光对接焊试验,采用ANSYS有限元软件,建立激光对接焊非线性三维传导有限元模型,模拟计算Zr-Sn-Nb-Fe合金薄板的温度场分布。结果表明:模拟计算获得的熔池形状、尺寸与实际焊缝基本吻合,验证了采用高斯面热源模型来模拟Zr-SnNb-Fe合金薄板激光对接焊温度场的合理性;温度场最终呈现流星状的稳定分布,焊缝附近等温线密集,焊缝熔宽窄,热影响区小,板材表面温度在300℃以上的区域的宽度随激光功率的增大而增大,随焊接速度的增加而减小;在激光功率为1300~1500 W,焊接速度为50~70mm/s,离焦量为+1^+2mm,氩气保护喷嘴直径为8~12mm的条件下,Zr-Sn-Nb-Fe合金焊接试样的抗拉强度与母材基本相当,获得了良好的焊缝质量,焊缝无气孔、裂纹等缺陷,晶粒细小,主要元素含量相对母材无明显变化,焊接试样具备较高力学性能。

关键词：激光技术激光对接焊数值模拟温度场 Zr—Sn-Nb—Fe合金焊接工艺

分布式电驱动汽车AFS与电液复合制动集成控制

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第2期43卷 28-35页

作者：袁希文文桂林周兵湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

针对分布式电驱动汽车,以实现车辆主动安全性同时兼顾制动能量回收为目标,提出一种主动前轮转向(AFS)与电液复合制动集成的控制策略.AFS控制器采用滑模变结构控制,滑移率控制器采用滑模极值搜索算法,基于分层结构(上层为期望制动力矩计... 详细信息

针对分布式电驱动汽车,以实现车辆主动安全性同时兼顾制动能量回收为目标,提出一种主动前轮转向(AFS)与电液复合制动集成的控制策略.AFS控制器采用滑模变结构控制,滑移率控制器采用滑模极值搜索算法,基于分层结构(上层为期望制动力矩计算模块,中层为考虑执行器带宽的动态控制分配模块,下层为电机与液压复合执行器),并考虑位置与速率约束.转向制动时,考虑车辆纵向动力学对侧向动力学的影响,引入前轮转角对滑移率控制律进行了修正.在MATLAB/Simulink中建立七自由度整车模型,对控制算法进行了验证.结果表明:分离路面直线制动时,所提出的控制策略可以同时保证制动能量回收和制动方向稳定性;转弯制动时,可以更好地跟踪理想横摆角速度,提高了车辆的侧向稳定性.

关键词：车辆工程电液复合制动主动前轮转向能量回收控制策略极值搜索算法

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基于边缘方向投影的棋盘格角点亚像素细化

光学学报 2022年第8期42卷 178-186页

作者：陈圣峰陈兵刘坚湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

随着视觉测量技术在工程中的推广,越来越多的视觉标定和测量需在车间现场由非专业人员执行,这会造成拍摄的棋盘格图像中包含较多的噪声。为了实现噪声下棋盘格角点稳健、精确的亚像素细化,提出一种基于边缘方向投影的棋盘格角点亚像素... 详细信息

随着视觉测量技术在工程中的推广,越来越多的视觉标定和测量需在车间现场由非专业人员执行,这会造成拍摄的棋盘格图像中包含较多的噪声。为了实现噪声下棋盘格角点稳健、精确的亚像素细化,提出一种基于边缘方向投影的棋盘格角点亚像素细化方法。首先基于非极大值抑制算法计算初始边缘方向,然后基于最小加权二乘拟合法细化边缘方向,最后基于边缘方向最大投影细化棋盘格角点的亚像素坐标。结果表明:在高质量的棋盘格图像中,所提方法的棋盘格边长测量偏差的最大值均小于0.021 mm,棋盘格边长测量偏差的均值均小于0.006 mm;在高斯噪声和角点污染的棋盘格图像中,所提方法的棋盘格边长测量偏差的最大值均小于0.05 mm,棋盘格边长测量偏差的均值均小于0.02 mm。

关键词：机器视觉标定亚像素细化棋盘格角点角点定位边缘方向投影

基于非线性模式分解的旋转机械复合故障特征提取方法

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中国机械工程 2018年第24期29卷 2947-2953页

作者：杨宇李鑫潘海洋程军圣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

针对旋转机械复合故障振动信号的非平稳特征,提出了一种基于非线性模式分解(NMD)的故障特征提取方法。该方法首先通过NMD将振动信号分解为若干个具有实际物理意义的非线性模态(NM)分量和一个残余分量之和,然后对各NM分量采用包络谱分析... 详细信息

针对旋转机械复合故障振动信号的非平稳特征,提出了一种基于非线性模式分解(NMD)的故障特征提取方法。该方法首先通过NMD将振动信号分解为若干个具有实际物理意义的非线性模态(NM)分量和一个残余分量之和,然后对各NM分量采用包络谱分析提取故障特征。仿真信号的分析结果验证了NMD方法的优越性,在此基础上将NMD方法应用于旋转机械复合故障诊断中,实验数据的分析结果表明,该方法能有效提取出旋转机械复合故障的特征。

关键词：非线性模式分解(NMD) 谐波辨识旋转机械复合故障诊断特征提取

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二维声学数值计算的梯度最小二乘加权

机械工程学报 2016年第15期52卷 52-58页

作者：崔向阳胡鑫王刚李光耀湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

针对传统有限元法求解声学问题由于刚度矩阵过硬导致较大的色散误差,以及在较高波数和网格扭曲时计算精度过低甚至错误的问题,采用移动最小二乘权函数对传统有限元法的声压梯度进行加权重构,推导了梯度移动最小二乘加权(Gradient weight... 详细信息

针对传统有限元法求解声学问题由于刚度矩阵过硬导致较大的色散误差,以及在较高波数和网格扭曲时计算精度过低甚至错误的问题,采用移动最小二乘权函数对传统有限元法的声压梯度进行加权重构,推导了梯度移动最小二乘加权(Gradient weighted by moving least-squares,GW-MLS)的二维声学计算公式。对声压梯度的加权重构使得GW-MLS模型的刚度相对于FEM模型得以软化,刚度更接近真实模型刚度。采用与有限元法相同的方式构造质量矩阵和边界积分矢量,保证质量矩阵和边界条件的正确施加和积分精度。通过二维管道声腔模型和二维车内声腔模型算例对所提出的算法进行验证,数值分析结果表明,GW-MLS有效地减少了色散误差的影响,提高了计算精度,尤其是对较高波数和网格扭曲时表现出良好的适应性。

关键词：数值方法梯度移动最小二乘加权声学有限元法