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AlSi10Mg选区激光熔化表面粗糙度预测、优化及表面形貌分析

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表面技术 2024年第15期53卷 129-140,151页

作者：惠记庄骆伟阎志强王俊杰吕景祥郭许张浩长安大学工程机械学院西安710064

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四... 详细信息

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四水平全因素试验,其次,以激光功率、扫描速度、扫描间距为输入,以粗糙度为输出,建立模型。然后,利用遗传算法优化预测模型,从而获得最佳工艺参数组合。最后,分析不同工艺参数下成形零件的表面形貌,探究各参数及其耦合关系对表面质量的影响。结果最佳工艺参数为扫描间距0.12 mm、扫描速度1800 mm/s、激光功率280 W,预测表面粗糙度为10.407μm,调整工艺参数进行实验,得到的样件的平均表面粗糙度为10.897μm,与预测值相比,误差仅为4.5%。工艺参数对表面形貌的影响从大到小的顺序为扫描速度、激光功率、扫描间距,各因素间存在耦合作用,且共同影响激光能量密度,能量密度过高、过低均会使表面形貌恶化。结论基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络构建的数据驱动预测模型适用于粗糙度的预测与优化,能够实现对样件表面粗糙度的精准预测,可以指导实践,保证加工质量。

关键词：表面粗糙度选区激光熔化 AlSi10Mg 工艺参数优化表面形貌预测模型

高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层与电镀层性能对比与研究

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中国机械工程 2024年第8期35卷 1480-1488页

作者：王井艾超员霄朱迅郭飞燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 江苏徐工工程机械研究院有限公司高端工程机械智能制造国家重点实验室徐州221004

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性... 详细信息

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性能测试,探讨了涂层失效行为及其应用工况。结果表明:XG-1、XG-2涂层微观组织致密且均匀,平均显微硬度为720.5 HV、653 HV;电镀硬铬涂层分布孔隙和裂纹等缺陷,自腐蚀电流密度为10.45μA/cm^(2),耐腐蚀性能最差;三种磨损形式下电镀硬铬涂层均发生了开裂及剥落,高速激光熔覆涂层表现出更优异的耐磨性能,适用于活塞杆易拉伤、外界富集硬质颗粒污染物、大侧向载荷等液压缸服役工况。

关键词：高速激光熔覆电镀硬铬磨损行为液压缸活塞杆马氏体不锈钢涂层

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成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复的影响

光学学报 2024年第8期44卷 150-159页

作者：夏晓华曹雨松向浩鸣袁述皓葛兆凯长安大学工程机械学院陕西西安710064

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主... 详细信息

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序,重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律,并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度,建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式,为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数,在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数,且随着采样间距减小,最佳焦距增大,最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97.28%,验证准确率为94.76%,可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度,为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。

关键词：机器视觉聚焦形貌恢复成像参数大深度物体重建精度

面向分体式飞行汽车对接锁定的机电系统设计与验证

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吉林大学学报（工学版） 2024年第8期54卷 2130-2140页

作者：王琛雒特惠倩倩王忠昊王方方长安大学工程机械学院西安710064

采用“型面滑动导引+多点锁定”的思想设计对接机构的方案,依据捕获域理论和动力学仿真进行对接过程的静态/动态分析,建立缩比试验平台并进行多科目的对接锁定试验,验证了分体式飞行汽车对接的可靠性、稳定性和快速性。通过控制通信系... 详细信息

采用“型面滑动导引+多点锁定”的思想设计对接机构的方案,依据捕获域理论和动力学仿真进行对接过程的静态/动态分析,建立缩比试验平台并进行多科目的对接锁定试验,验证了分体式飞行汽车对接的可靠性、稳定性和快速性。通过控制通信系统与机械导引,分体式飞行汽车能够完成水平偏差±100 mm、航向偏差±5°条件下的位姿校正并实现可靠的多点对接锁紧,试验结果表明:该对接系统能够准确、稳定和快速地进行模态切换。

关键词：机械设计及理论分体式飞行汽车机电系统模块化设计捕获域

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振动沉管碎石桩机系统中桩管疲劳强度分析

机械研究与应用 2024年第1期37卷 15-17页

作者：刘玉霞龚秀刚郁文博吴健上海工程机械厂有限公司上海201901

针对振动沉管碎石桩机系统中桩管在施工时易产生疲劳裂纹的问题展开分析研究。文章以振动力学为基础,利用动力学公式计算了桩管的固有频率与疲劳强度,分析了提高桩管疲劳强度的措施。所提措施为振动沉管碎石桩机中振动锤与桩管的设计与... 详细信息

针对振动沉管碎石桩机系统中桩管在施工时易产生疲劳裂纹的问题展开分析研究。文章以振动力学为基础,利用动力学公式计算了桩管的固有频率与疲劳强度,分析了提高桩管疲劳强度的措施。所提措施为振动沉管碎石桩机中振动锤与桩管的设计与选型提供参考,可避免产生共振危害。

关键词：振动沉管碎石桩疲劳强度振动锤桩管设计与选型

基于VARI工艺的碳纤维复合材料快速修理飞机铝合金裂纹的研究

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材料导报 2024年第6期38卷 205-210页

作者：汪愿孙运刚符彬刘文浩宣善勇刘鹏国营芜湖机械厂安徽芜湖241007 安徽省航空复合材料维修工程技术研究中心安徽芜湖241007

考虑到飞机战伤抢修需求,在现有的复合材料胶接修理基础上提出了一种基于真空辅助树脂灌注(VARI)工艺的金属裂纹快速修理方法,通过静力拉伸和疲劳实验将VARI修理工艺与传统湿法胶接修理工艺、机械补强修理工艺进行对比,获得了不同修理... 详细信息

考虑到飞机战伤抢修需求,在现有的复合材料胶接修理基础上提出了一种基于真空辅助树脂灌注(VARI)工艺的金属裂纹快速修理方法,通过静力拉伸和疲劳实验将VARI修理工艺与传统湿法胶接修理工艺、机械补强修理工艺进行对比,获得了不同修理工艺下实验件的静强度恢复率、疲劳寿命、修理时间及比静拉伸强度恢复率,借助有限元分析法深入研究了VARI修理件的损伤过程,并以比静拉伸强度恢复率为指标,利用Design Expert软件进一步优化了修理补片参数。结果表明:在三种修理工艺中,VARI修理工艺效果最佳,采用VARI修理的实验件静强度能恢复至完好实验件的90.3%,疲劳寿命相比未修理实验件增长了31.4倍;与传统湿法胶接修理相比,采用VARI修理可将修理时间缩短60.2%;与机械补强修理相比,采用VARI修理可将实验件增重降低53.5%,比静拉伸强度恢复率提高146.6%;对于长度为20 mm的裂纹,补片长度60 mm、宽度64.8 mm、铺层数目四层(即补片厚度1 mm)为最优补片参数。

关键词：飞机铝合金裂纹真空辅助树脂灌注修理疲劳寿命比静拉伸强度恢复率有限元模拟

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整机加速贮存试验与寿命快速评价方案设计

中国工程机械学报 2024年第4期22卷 556-560页

作者：段飞飞苏振李王田宇温业堃国营长虹机械厂广西桂林541003

针对如何以一组加速贮存试验实现整机寿命快速评价的问题,采用由底层数据向上层结构综合以及逆向设计的思想。基于应力分析的加速因子建模方法,以元器件的失效率为基础,结合以温度作为恒定加速变量的阿伦尼斯模型,计算整机在加速贮存试... 详细信息

针对如何以一组加速贮存试验实现整机寿命快速评价的问题,采用由底层数据向上层结构综合以及逆向设计的思想。基于应力分析的加速因子建模方法,以元器件的失效率为基础,结合以温度作为恒定加速变量的阿伦尼斯模型,计算整机在加速贮存试验应力为80℃下相对于自然贮存应力25℃下的加速因子,从而建立整机在加速贮存试验状态80℃下的寿命消耗与自然贮存状态25℃下的寿命消耗之间的等效折算关系。根据整机15年贮存历史获得整机在加速贮存试验应力为80℃下达到等效贮存至期望目标年限17年对应的试验时间为56 d,即以56 d的加速贮存试验等效2年自然贮存,掌握整机在一般贮存条件下的质量变化规律,评价其贮存寿命,确保整机在延长贮存期内满足可靠性与安全性的要求。

关键词：阿伦尼斯加速因子寿命评价

基于DeepLabv3+的轻量化路面裂缝检测模型

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激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 172-181页

作者：夏晓华苏建功王耀耀刘洋李明臻长安大学工程机械学院陕西西安710000

裂缝是路面最主要的病害之一,及时、有效地检测和评估裂缝对路面养护至关重要。为实现路面裂缝图像快速、准确的语义分割,提出一种基于DeepLabv3+模型的路面裂缝检测方法。为减小模型参数量、提高推理速度,采用MobileNetv3作为模型的主... 详细信息

裂缝是路面最主要的病害之一,及时、有效地检测和评估裂缝对路面养护至关重要。为实现路面裂缝图像快速、准确的语义分割,提出一种基于DeepLabv3+模型的路面裂缝检测方法。为减小模型参数量、提高推理速度,采用MobileNetv3作为模型的主干特征提取网络,且在空洞空间金字塔池化模块中使用Ghost卷积代替普通卷积,使模型更加轻量化。为避免替换主干网络降低模型精度:首先,在空洞空间金字塔池化模块中使用条形池化模块代替全局平均池化,有效捕获裂缝结构的上下文信息,避免无关区域噪声的干扰;其次,引入轻量级通道注意力机制efficient channel attention(ECA)模块,增强特征的表达能力,并设计浅层特征融合结构丰富图像的细节信息,优化模型对裂缝的识别效果;最后,构造混合损失函数解决裂缝数据集类别不平衡而导致检测精度较低的问题,利用迁移学习的训练方式提高模型的泛化能力。实验结果表明:所提路面裂缝检测模型参数仅为14.53 MB,比原模型参数量减少93.04%,平均帧率达到47.18,满足实时检测的要求;在精度方面,该模型裂缝检测结果的交并比和F1值分别为57.21%和72.76%,优于经典的DeepLabv3+、PSPNet、U-Net模型和先进的FPBHN、ACNet等模型。所提方法可大幅减小模型参数量,在保证路面裂缝检测精度的同时满足实时性,为基于语义分割的路面裂缝在线检测奠定基础。

关键词：图像处理路面裂缝检测语义分割 DeepLabv3+ 轻量化检测精度

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液压破碎锤活塞横裂机理分析与工艺优化

北京航空航天大学学报 2024年第10期50卷 2995-3004页

作者：童桂英万怡男张磊石岩张业明烟台大学机电汽车工程学院烟台264005 烟台理工学院机电工程学院烟台264005 烟台艾迪精密机械股份有限公司烟台264000 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 河南理工大学机械与动力工程学院焦作454000

针对破碎锤中的活塞横裂现象,分析了活塞产生横裂的机理,并提出了一种新的活塞热处理制造工艺。采用硬度计和金相组织显微镜对活塞材料进行分析,得出发生活塞横裂故障部位的材料成分和金相组织符合设计要求,而硬度和硬化层深度低于设计... 详细信息

针对破碎锤中的活塞横裂现象,分析了活塞产生横裂的机理,并提出了一种新的活塞热处理制造工艺。采用硬度计和金相组织显微镜对活塞材料进行分析,得出发生活塞横裂故障部位的材料成分和金相组织符合设计要求,而硬度和硬化层深度低于设计要求。利用ANSYS求解活塞“卡死”情况下的最大应力为1229.8 MPa,超出材料的屈服极限850 MPa,最大应力的位置在活塞横裂处;利用Fluent求解活塞所受的径向不平衡力,在活塞的回油槽中受到的最大径向力为3408 N,最小径向力为10 N,在活塞的进油槽中,最大径向力为15675 N,最小径向力为73 N。结果表明,活塞在径向不平衡力作用下形成的“卡死”现象是活塞发生横裂的主要原因。提出延长活塞的渗碳时间、增加活塞在热处理过程中的校直次数等热处理新工艺,经耐久实验验证,所提工艺可以有效解决活塞横裂问题。

关键词：液压破碎锤活塞横裂卡死径向不平衡力

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