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一种结构不确定分析的改进多维平行六面体模型

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兵工学报 2024年第6期45卷 1877-1888页

作者：乔心州张锦瑞方秀荣刘鹏西安科技大学机械工程学院陕西西安710054

多维平行六面体模型是一种能够同时考虑相关变量和独立变量的非概率凸集模型,更适用于工程结构中常见的多源不确定性问题。为更加有效合理地度量结构不确定性,提出一种改进多维平行六面体模型。通过定义区间变量的相关角和边缘区间,给... 详细信息

多维平行六面体模型是一种能够同时考虑相关变量和独立变量的非概率凸集模型,更适用于工程结构中常见的多源不确定性问题。为更加有效合理地度量结构不确定性,提出一种改进多维平行六面体模型。通过定义区间变量的相关角和边缘区间,给出模型不确定域的显式表达式,进而给出依据实验样本点构建多维平行六面体模型的方法。3个算例分析结果表明,改进多维平行六面体模型能够较好地反映区间变量之间的相关性,是一种比传统多维平行六面体模型更为紧凑合理的模型。

关键词：多维平行六面体模型非概率凸集模型变量相关性不确定域显式表达式

基于分焦平面偏振成像的冬青卫矛含水率快速无损检测

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农业工程学报 2024年第3期40卷 219-226页

作者：徐翔姬业钦陈志坚刘增辉孙博华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对目前在植物含水率检测中存在的使用场景受限、含水率检测不及时等问题,该研究搭建了一套基于分焦平面偏振相机的偏振成像系统,通过对偏振成像信息的解析建立了线偏振度这一物理量与含水率的依赖关系,揭示了偏振光与植物内水分间的... 详细信息

针对目前在植物含水率检测中存在的使用场景受限、含水率检测不及时等问题,该研究搭建了一套基于分焦平面偏振相机的偏振成像系统,通过对偏振成像信息的解析建立了线偏振度这一物理量与含水率的依赖关系,揭示了偏振光与植物内水分间的相互作用机理,实现了对冬青叶片含水率的快速、无损检测。结果表明:1)针对于不同月份、晴雨天气条件以及不同部位这3种不同影响因素下的冬青卫矛叶片,都可以通过线偏振度来反映其含水率情况,其统一表现为随着含水率的梯度降低,线偏振度逐渐增大;2)该研究通过采集大量的植物叶片建立预测模型,含水率与线偏振度存在较强的负相关关系,决定系数达到0.85,均方误差仅为0.45%;3)另取叶片对含水率检测模型进行验证,结果表明该模型在含水率检测的验证中均方根误差为4.53%,即可以通过线偏振度表征叶片的真实含水率。该研究成果在推动光学手段在植物健康状态检测的进程中具有应用价值。

关键词：含水率无损检测偏振成像分焦平面斯托克斯

可解释人工智能在工业智能诊断中的挑战和机遇:先验赋能

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机械工程学报 2024年第12期60卷 1-20页

作者：严如强商佐港王志颖许文纲赵志斌王诗彬陈雪峰西安交通大学机械工程学院西安710049

进入“大数据”时代,人工智能技术因其强大的数据挖掘与学习能力,成为工业智能诊断领域的重要方法,在机械装备的异常检测、故障诊断和寿命预测等方面发挥重要作用。随着机械装备日益向大型化、高速化、集成化和自动化发展,诊断方法的可... 详细信息

进入“大数据”时代,人工智能技术因其强大的数据挖掘与学习能力,成为工业智能诊断领域的重要方法,在机械装备的异常检测、故障诊断和寿命预测等方面发挥重要作用。随着机械装备日益向大型化、高速化、集成化和自动化发展,诊断方法的可信度变得至关重要。因此弱可解释性正成为人工智能技术在诊断领域实际应用的巨大障碍。为了推动人工智能技术在工业智能诊断领域的发展,对可解释人工智能方法进行综述。首先介绍可解释性技术的概念与作用原理,并对目前可解释性技术的主要观点与分类进行总结。接着,从工业诊断中常用的信号处理先验和物理知识先验角度,概述内在可解释的先验赋能可解释技术的研究现状。最后指出先验赋能可解释技术存在的挑战与机遇。

关键词：智能诊断可解释性先验赋能信号处理物理知识

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基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法研究

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 221-229页

作者：常琦徐勇赵恒西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

本文提出了一种基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法,在结构中央布置环形压电传感器阵列实现对结构的全方位扫描监测,消除了主动Lamb波空间滤波器监测方法中盲区及远场对监测效果的影响。环形阵列由直径方向不同角度的4个线... 详细信息

本文提出了一种基于环形阵列的空间滤波器结构损伤扫描监测方法,在结构中央布置环形压电传感器阵列实现对结构的全方位扫描监测,消除了主动Lamb波空间滤波器监测方法中盲区及远场对监测效果的影响。环形阵列由直径方向不同角度的4个线阵组成,每个线阵采用主动Lamb波空间滤波监测方法对结构损伤进行监测、成像,各阵列成像结果通过PCA-小波变换进行融合对损伤位置进行判别,从而实现结构全方位损伤扫描监测,消除单个阵列损伤监测的盲区、远场及虚假成像等影响,进而获得更加准确的损伤监测结果。通过实验研究,验证了该方法的有效性和实用性。

关键词： Lamb波空间滤波器损伤扫描监测多阵列成像融合

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蓝绿激光跨介质下行链路的偏振传输特性

光学学报 2024年第6期44卷 248-255页

作者：张建磊田雨欣王洁朱云周张鹏伟杨祎贺锋涛西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 西安精密机械研究所陕西西安710077

为了研究粗糙动态海平面对折射偏振光的影响,利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换生成随机动态海面,建立了激光跨粗糙空气-海水界面的偏振光传输模型。研究了不同风速、不同距离、不同光发散角下激光穿过空气-海水信道后的偏振特性和... 详细信息

为了研究粗糙动态海平面对折射偏振光的影响,利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换生成随机动态海面,建立了激光跨粗糙空气-海水界面的偏振光传输模型。研究了不同风速、不同距离、不同光发散角下激光穿过空气-海水信道后的偏振特性和闪烁指数。仿真结果表明,风速越大,接收偏振度越小,相同条件下,圆偏振光偏振度远大于线偏振光;信道距离越长,偏振度越低;风速和链路距离变大时,闪烁指数也变大;当光束发散角减小时,闪烁指数变大;反之闪烁指数减小。验证了所提模型的可行性。本文研究为空气-海水光通信提供了理论依据。

关键词：水下无线光通信 Elfouhaily谱跨介质偏振光闪烁指数

基于焦耳热的滑压式增材制造方法温度场数值模拟与实验

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 386-395页

作者：李素丽熊杰高壮马恺悦吕佳文高扬杨来侠卢秉恒西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 国家增材制造创新中心陕西西安710300 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

提出了一种针对小型金属零部件的低成本、高精度的焦耳热金属熔丝增材制造技术。在此过程中,系统温度场和热历史对于实验分析具有重要意义。本研究主要利用有限元仿真软件建立三维焦耳热金属熔丝增材制造的热-电-结构耦合有限元模型,分... 详细信息

提出了一种针对小型金属零部件的低成本、高精度的焦耳热金属熔丝增材制造技术。在此过程中,系统温度场和热历史对于实验分析具有重要意义。本研究主要利用有限元仿真软件建立三维焦耳热金属熔丝增材制造的热-电-结构耦合有限元模型,分析了制造过程中温度场变化规律以及丝材内部和基板的温度分布和等温面形状。结果表明:焦耳热在丝材与滚轮之间产生,丝材内部在0.1 s内升温至2700℃,滚轮移动后,最大温度位置随着滚轮的移动而移动,丝材内部温度梯度呈拱形,基板温度梯度呈半椭球形。模拟结果的截面熔核区域与实验截面熔核区域吻合较好。因此,所建立的有限元模型能够较准确地模拟焦耳热熔丝增材制造过程温度场,对实验机理的研究和后期的进一步加工有着重要指导意义。

关键词：增材制造焦耳热热-电-结构耦合温度场模拟

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基于知识挖掘的HDMR优化方法与工程应用

机械工程学报 2024年第13期60卷 122-129页

作者：刘肖佐王鹏何瑞轩李靖璐董华超温志文西北工业大学航海学院西安710072 西安光学精密机械研究所西安710077

在工程问题中,尽管积累了大量的实验、仿真和设计经验,传统的设计方法仍然面临着知识利用率不高的挑战。为了有效利用知识信息来加速装备的设计与开发,一种基于知识挖掘的高维模型表示(High dimensional model representation,HDMR)优... 详细信息

在工程问题中,尽管积累了大量的实验、仿真和设计经验,传统的设计方法仍然面临着知识利用率不高的挑战。为了有效利用知识信息来加速装备的设计与开发,一种基于知识挖掘的高维模型表示(High dimensional model representation,HDMR)优化方法被提出。首先,引入了一种改进的多元模型筛选策略,以提高HDMR子项的构建效率和预测精度。之后,提出了一种基于知识挖掘的优化策略。该策略使用全局代理模型替代真实函数,以最优样本为中心点构建HDMR子项,并在每个子项代表的维度上分别寻找局部最优点,并通过置信度对比挖掘全局潜在较优点,以加速算法寻优。最终,利用该方法开展翼身融合水下翔机(Blended-wing-body underwater glider,BWBUG)外形优化设计。在满足体积约束的条件下,将滑翔机的升阻比提升了5.04%,优于无知识辅助下升阻比提升2.93%的优化结果,验证了所提方法中知识挖掘的作用。

关键词：知识挖掘高维模型表示全局优化翼身融合水下滑翔机

超快激光加工的多尺度理论研究及耦合模型构建综述(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 316-333页

作者：王文君潘爱飞梅雪松西安交通大学机械工程学院陕西西安710064 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710064

超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工,已成为精密精细制造技术的最佳选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石,笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦合... 详细信息

超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工,已成为精密精细制造技术的最佳选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石,笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦合过程中原子尺度的理论研究,探讨了目前针对超快激光加工的多物理场跨尺度耦合模型,分析了这些模型的仿真结果及局限性,总结了超快激光加工理论模型所面临的挑战,并对未来的研究重点进行了展望。

关键词：超快光学超快激光密度泛函理论电子激发双温方程分子动力学流体力学耦合模型

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液体火箭发动机涡轮泵多维度传感器优化布置

西安交通大学学报 2024年第9期58卷 72-82页

作者：马珮羽杨宝锋陈晖翟智王晨希马猛陈雪峰西安交通大学机械工程学院西安710049 西安航天动力研究所西安710100

针对液体火箭发动机涡轮泵健康监测时存在的结构重要模态信息遗漏、故障敏感信息提取不全等问题,提出了一种涡轮泵传感器多维度优化布置方法,并采用故障模拟实验台进行了实验验证。首先,建立了涡轮泵待优化区域的有限元模型并开展了结... 详细信息

针对液体火箭发动机涡轮泵健康监测时存在的结构重要模态信息遗漏、故障敏感信息提取不全等问题,提出了一种涡轮泵传感器多维度优化布置方法,并采用故障模拟实验台进行了实验验证。首先,建立了涡轮泵待优化区域的有限元模型并开展了结构约束模态分析以及轴承故障仿真瞬态动力学分析;其次,基于离散人工蜂群算法及瞬态分析结果得出传感器布置候选点集;再次,综合传感器多维度评估方法得出最终的传感器布置方法;最后,通过实验对比分析了传感器布置方法与传统方法的综合指标。计算结果表明:相对于有效独立法,布置测点优化后,传感器监测信号的模态振型符合率提高了20.1%,对轴承故障检测的准确率提高了27.5%,验证了多维度优化布置方法具有良好的故障诊断综合性能。

关键词：液体火箭发动机涡轮泵传感器优化布置涡轮泵离散人工蜂群算法瞬态动力学分析多维度评估