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尾鳍式压电泵尾鳍形状优化、模拟及实验

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 560-565,622,623页

作者：胡笑奇李垚纪晶胡彩旗赵伟枣庄学院机电工程学院枣庄277160 青岛农业大学机电工程学院青岛266109

尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件,受到多种生物鱼尾结构的启发,提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍,并对其进行研究和对比。首先,在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析,并基于响应面法优化了... 详细信息

尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件,受到多种生物鱼尾结构的启发,提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍,并对其进行研究和对比。首先,在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析,并基于响应面法优化了尾鳍形状参数;其次,基于COMSOL软件进行了振子在泵腔内的流固耦合分析,模拟了泵出口端的泵流量;最后,进行了流量测试实验,绘制了泵的流量-频率曲线。结果表明:优化后的上述4种形状尾鳍振子的振幅依次提高了233%,100%,78%和138%;4种尾鳍振子的泵流量比优化前分别提高了43%,20%,-27%和87%;实测流量分别提高了48.7%,20.6%,-21.2%和101.5%,变化趋势和模拟值趋同。

关键词：压电无阀泵仿生结构摆动振子

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育种马铃薯单株收获根系稳定性分析与试验

农业工程学报 2024年第13期40卷 25-35页

作者：杨然兵王伟静潘志国青苡任张健戚晟淳海南大学机电工程学院海口570228 青岛农业大学机电工程学院青岛266109

针对育种试验马铃薯机械收获过程中根系团聚体易破碎、株间块茎易混杂,导致后续块茎性状信息提取困难、工作效率低等问题,以中原二作区无性一代马铃薯为研究对象,建立入土角-植株运动模型和根系振动模型,并对马铃薯根系在挖掘过程和输... 详细信息

针对育种试验马铃薯机械收获过程中根系团聚体易破碎、株间块茎易混杂,导致后续块茎性状信息提取困难、工作效率低等问题,以中原二作区无性一代马铃薯为研究对象,建立入土角-植株运动模型和根系振动模型,并对马铃薯根系在挖掘过程和输送过程进行受力和运动分析,得出单株根系稳定性随着挖掘铲入土角的增大而减小,随输送时间的增加,块茎在振动方向和输送方向呈往复性运动的规律;进一步应用离散元仿真分析方法建立了块茎-根系-土壤离散元模型,确定了挖掘铲的最佳入土角度范围为20°~28°;设计了以挖掘铲入土角、机具前进速度和输送装置的振动频率为试验因素,以单株完整率为试验指标的正交旋转组合试验,并进行响应曲面分析,结果表明,单株完整率最大时的最佳参数组合为:挖掘铲入土角21.8°,机具前进速度0.96 km/h、振动频率1.44 Hz,单株完整率为100%,该参数组合下田间试验平均单株完整率为95.1%。该研究可为育种试验马铃薯收获机的设计提供工作参数选取依据和理论基础。

关键词：育种马铃薯收获离散元根系稳定

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基于长序列的航空发动机剩余使用寿命预测方法

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 774-784页

作者：郭俊锋刘国华刘国伟兰州理工大学机电工程学院兰州730050 新乡学院机电工程学院新乡453003

针对多传感器长序列数据下航空发动机剩余使用寿命预测方法存在预测准确度不足的问题,提出一种基于堆叠膨胀卷积神经网络(SDCNN)的航空发动机剩余使用寿命预测方法。将多传感器长序列数据归一化处理,降低因量纲和取值范围不同引起的误差... 详细信息

针对多传感器长序列数据下航空发动机剩余使用寿命预测方法存在预测准确度不足的问题,提出一种基于堆叠膨胀卷积神经网络(SDCNN)的航空发动机剩余使用寿命预测方法。将多传感器长序列数据归一化处理,降低因量纲和取值范围不同引起的误差;构建预测目标函数表征航空发动机的真实退化情况;搭建基于SDCNN的预测模型,扩大模型感受野,提取数据中的长期、深层和全局时序特征用于回归分析,得到航空发动机的剩余使用寿命预测结果;采用Hyperband优化算法和StratifiedKFold交叉验证方法优化模型,提升模型预测准确度和不同条件下的适应性,并采用商用模块化航空推进系统仿真(C-MAPSS)数据集验证所提方法的有效性。在C-MAPSS中FD003数据集上的实验结果表明:所提方法可有效提高基于长序列的航空发动机剩余使用寿命预测准确度,模型预测准确度得分指标明显降低32.62%。

关键词：堆叠膨胀卷积剩余使用寿命预测 Hyperband超参数优化算法航空发动机长序列信号

基于四面体特征的面阵激光雷达与相机标定方法

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光子学报 2024年第7期53卷 166-180页

作者：徐孝彬曹晨飞张磊胡锦超冉莹莹谭治英徐林森骆敏舟河海大学机电工程学院常州213022

为了提高面阵激光雷达与相机标定精度,提出了一种基于四面体结构的面阵激光雷达与相机标定方法。利用图像中角点的反投影射线和点云中直线特征建立“点-三线”的对应关系,提高了约束强度,根据异面直线间的距离和投影直线间的夹角建立约... 详细信息

为了提高面阵激光雷达与相机标定精度,提出了一种基于四面体结构的面阵激光雷达与相机标定方法。利用图像中角点的反投影射线和点云中直线特征建立“点-三线”的对应关系,提高了约束强度,根据异面直线间的距离和投影直线间的夹角建立约束方程,通过非线性优化求解相机和雷达坐标系间的变换向量并最终得到变换矩阵。构建三角板和地面组成的四面体结构并进行实验验证,实验结果表明:该方法的平均投影误差在0.6像素以内,优于其他两种标定方法,为后续激光雷达数据与图像数据融合提供了研究基础。

关键词：面阵激光雷达相机标定四面体直线特征

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基于SBERT-Attention-LDA与ML-LSTM特征融合的烟草问句意图识别方法

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农业机械学报 2024年第5期55卷 273-281页

作者：朱波黎魁邱兰黎博昆明理工大学机电工程学院昆明650504 武汉工程大学机电工程学院武汉430205

针对烟草领域中问句意图识别存在的特征稀疏、术语繁多和捕捉文本内部的语义关联困难等问题,提出了一种基于SBERT-Attention-LDA(Sentence-bidirectional encoder representational from transformers-Attention mechanism-Latent dirichlet allocation)与ML-LSTM(Multi layers-Long short term memory)特征融合的问句意图识别方法。该方法首先基于SBERT预训练模型和Attention机制对烟草问句进行动态编码,转换为富含语义信息的特征向量,同时利用LDA模型建模出问句的主题向量,捕捉问句中的主题信息;然后通过更改后的模型级特征融合方法ML-LSTM获得具有更为完整、准确问句语义的联合特征表示;再使用3通道的卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)提取问句混合语义表示中隐藏特征,输入到全连接层和Softmax函数中实现对问句意图的分类。基于烟草行业权威网站上获取的数据集开展了实验验证,实验结果表明,所提方法相比其他几种深度学习结合注意力机制的方法精确率、召回率和F1值上有显著提升,与BERT和ERNIE(Enhanced representation through knowledge integration and embedding)-CNN模型相比提升明显,F1值分别提升2.07、2.88个百分点。

关键词：烟草问句分类自然语言处理特征融合自注意力机制

原位生成周期性层片结构镀层及其在NaCl溶液中的腐蚀形貌

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材料导报 2024年第12期38卷 162-168页

作者：张先满李星涛季坤鹏陈再雨罗洪峰海南大学机电工程学院海口570228

金属在海洋氯离子环境中极易发生腐蚀,并造成巨大的经济损失。通过制备新型Fe-Cr-B铸钢,采用热浸镀铝-扩散热处理原位生成含有周期性层片结构(PLSs)的镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等手段研究了该镀... 详细信息

金属在海洋氯离子环境中极易发生腐蚀,并造成巨大的经济损失。通过制备新型Fe-Cr-B铸钢,采用热浸镀铝-扩散热处理原位生成含有周期性层片结构(PLSs)的镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等手段研究了该镀层的组织结构及其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,该铸钢的显微组织主要由粗大的初生(Cr,Fe)_(2)B及α-Fe组成;热浸镀铝时在(Cr,Fe)_(2)B/Al界面上生成由FeAl3和Cr-Al-B相组成的PLSs,在α-Fe/Al界面上生成FeAl3;扩散热处理使得反应层增厚,且PLSs在反应层中大量生成;相比FeAl3,镀层中的PLSs在腐蚀过程中充当阳极优先腐蚀,并表现出腐蚀各向异性,尤其是其中的Cr-Al-B相可明显阻挡氯离子腐蚀,使得PLSs通过延长腐蚀路径进而提高镀层的耐氯离子腐蚀性能。

关键词： Fe-Cr-B铸钢热浸镀铝扩散热处理周期性层片结构(PLSs) 氯离子

时效析出强化对GW83镁合金摩擦磨损行为的影响

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材料工程 2024年第4期52卷 127-137页

作者：陈庆强马冠杰孙捷孙幸子于亚磊李顺龙山东建筑大学机电工程学院济南250000

为了研究时效强化对稀土镁合金磨损机理和摩擦变形行为的影响,采用挤压工艺制备GW83(Mg-8Gd-3Y-0.5Zr,质量分数/%)稀土镁合金。利用电子万能试验机测试合金的室温力学性能,利用光学显微镜(optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(scann... 详细信息

为了研究时效强化对稀土镁合金磨损机理和摩擦变形行为的影响,采用挤压工艺制备GW83(Mg-8Gd-3Y-0.5Zr,质量分数/%)稀土镁合金。利用电子万能试验机测试合金的室温力学性能,利用光学显微镜(optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)观察分析合金的组织,利用球-盘式干滑动摩擦磨损试验机测试分析合金的耐磨性能。结果表明:经过T5峰时效处理后,析出了大量透镜状β′相,硬度和抗拉强度分别为124.1HV和420.31 MPa,相比在挤压态(O态)时有明显的增加。在实验载荷范围内,随着载荷的增加,合金的摩擦因数逐渐降低,磨损率逐渐增加。T5处理可显著降低GW83镁合金的磨损体积,提高耐磨性能。耐磨性能的提升与磨损机制及摩擦变形程度的改变有关。在5~10 N时,两种样品的主要磨损机制均为磨粒磨损、氧化磨损与黏着磨损。当载荷增加至20 N,O态样品的主要磨损机制转变为剥层磨损,而T5态样品直至80 N才出现轻微剥层磨损机制。T5处理显著减小了由摩擦引起的表层金属变形程度和变形层厚度,减少了摩擦裂纹的产生。

关键词： GW83镁合金时效处理微观组织磨损行为

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履齿结构对深海沉积物扰动分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1127-1134页

作者：胡琼王洋洋欧雨佳朱静妍中南大学机电工程学院湖南长沙410000

为探究集矿车在行进过程中履带运动对深海沉积物的扰动机理,并建立适用于机械结构与沉积物作用的仿真模型,结合水槽实验和模拟分析,设定对照试验,研究机械结构运动对沉积物的扰动作用和羽状流扩散现象。实验与仿真结果表明:偏置一字形... 详细信息

为探究集矿车在行进过程中履带运动对深海沉积物的扰动机理,并建立适用于机械结构与沉积物作用的仿真模型,结合水槽实验和模拟分析,设定对照试验,研究机械结构运动对沉积物的扰动作用和羽状流扩散现象。实验与仿真结果表明:偏置一字形履齿低扰动性能较好,扰动最大速度在1.5 m/s以下;扰动源的下陷深度和转速对水槽中的浊度变化有显著影响,浊度计最大和最小测量值为4 381.3 mg/L和3 073.3 mg/L,相差29.9%,峰值时间相差超过50%。搭建欧拉多相流模型,设定参数和边界条件,仿真与试验结果接近,可用于后续开展小范围内的机械扰动研究。

关键词：深海采矿履齿沉积物扰动水槽实验欧拉多相流模型浊度数值仿真

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周期调制四通道光学波导的宇称-时间对称特性调控和动力学研究

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物理学报 2024年第16期73卷 53-63页

作者：张光成孙武周志鹏全秀娥叶伏秋吉首大学物理与机电工程学院吉首416000

光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉... 详细信息

光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉放置调控PT对称性的物理模型,在高频近似下讨论了周期调制对体系能谱的影响,最后结合解析和数值的方法揭示了光在非厄米四通道光学波导中的动力学演化.结果表明,与以往周期调制波导与增益型-耗散型波导平行放置的四通道光学波导体系相比,不仅可以通过周期调制调窄完全实能谱的存在范围,且可以更早地观测到实能谱.此外,调制参数变化时,四通道波导的相对光强和光学周期更为稳定.该理论研究给出了一种更为高效、稳定的调控PT对称的构型.

关键词：宇称-时间对称周期调制四通道波导