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基于数字孪生的涡轮焊接与视觉检测应用研究

工业仪表与自动化装置 2025年第1期 60-65页

作者：刘永刚姚立权辽宁装备制造职业技术学院机械工程学院辽宁沈阳110161

针对涡轮焊接控制以及质量检测问题,提出了一种基于数字孪生和视觉检测的涡轮焊接检测控制系统。对控制系统的物理概念、数字孪生系统、通信等整个方案的设计理论进行研究;对整个系统以基于NX MCD的数字孪生构建进行设计,对直流铆焊专... 详细信息

针对涡轮焊接控制以及质量检测问题,提出了一种基于数字孪生和视觉检测的涡轮焊接检测控制系统。对控制系统的物理概念、数字孪生系统、通信等整个方案的设计理论进行研究;对整个系统以基于NX MCD的数字孪生构建进行设计,对直流铆焊专机的硬件工作原理进行分析。通过视觉检测方法,对涡轮焊接的质量检测过程进行分析。分析了基于KEP server实现PLC与NX MCD的数据映射通信过程原理。将研究成果应用于现场实际设备的运行中,实验结果表明涡轮焊接与检测的数字孪生同步率达到100%。

关键词：数字孪生焊接视觉检测通信

数控机床传动误差实时评价测试系统设计及实验

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机械设计与制造 2025年

作者：屈晓莉李鹏王庆郑州职业技术学院机械工程系河南工程学院机械工程学院郑州市恒威机床制造有限公司

为克服缺少数控机床传动误差，设计了实现误差信号误差评价系统。给出了系统的硬件和软件设计，并开展了实验验证。为NIPXIe-1071主机配备了插槽以实现NIPXI-7842R采集卡安装功能，上位机数据采集程序把下位机产生的计数结果转换成转角... 详细信息

为克服缺少数控机床传动误差，设计了实现误差信号误差评价系统。给出了系统的硬件和软件设计，并开展了实验验证。为NIPXIe-1071主机配备了插槽以实现NIPXI-7842R采集卡安装功能，上位机数据采集程序把下位机产生的计数结果转换成转角参数再计算传动链运动的位置误差。利用信号接口预处理编码器TTL信号以及控制信号；通过数据接口获取信号状态与计数结果FIFO；利用控制模块调节计数器模块与数据接口逻辑结构。研究结果表明：设计了实验系统平台测定精密铣磨机床传动误差，系统平台可以达到的最佳分辨率。采用传动误差测试方法具备可行性与良好的重复性。传动误差的产生主要是在工作台传动链控制过程中形成的，蜗杆与蜗轮啮合传动副会形成明显的传动误差。该研究有助于提高机床的基础设计能力，为后续的工艺优化奠定一定的硬件基础。

关键词：传动误差圆光栅 LabVIEW 实验平台

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融合多传感器数据的采煤机截齿失效诊断方法

传感技术学报 2025年第02期 309-315页

作者：何武林彭继慎辽宁铁道职业技术学院通信工程学院辽宁工程技术大学电气控制与工程学院

截齿失效诊断需要使用一系列传感特征信号参数来诊断，当多个传感特征信号交互出现后，其相互间形成的干扰将导致无法准确判断截齿的状态。提出一种融合多传感器数据的采煤机截齿失效诊断方法。建立采煤机截齿失效多传感特征融合模型，... 详细信息

截齿失效诊断需要使用一系列传感特征信号参数来诊断，当多个传感特征信号交互出现后，其相互间形成的干扰将导致无法准确判断截齿的状态。提出一种融合多传感器数据的采煤机截齿失效诊断方法。建立采煤机截齿失效多传感特征融合模型，完成传感特征融合。建立截齿多传感融合特征样本的模糊隶属度函数模型，按照截齿参数设定变量，获得不同传感特征变量的模糊熵值，线性分析传感融合特征模糊熵值与截齿失效间关系。以截齿失效状态模糊熵值作为基本概率分配函数核，求解将待诊断样本的隶属度函数，对比正常和失效的隶属度特征，实现高效诊断。仿真数据证明：所提方法在空载和正常两种测试情况下的载荷范围诊断误差均在3 N以内，诊断耗时为25 ms。

关键词：机械故障诊断失效诊断多传感器数据采煤机截齿基本概率分配函数模糊熵值

基于NSGA-III-EBM模型的电阻点焊接头性能可解释预测

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计算机集成制造系统 2025年

作者：王恒杨凯何奕程黄海松陈家兑高鑫贵州大学现代制造技术教育部重点实验室温州职业技术学院贵州大学机械工程学院

基于焊接过程信息和机器学习模型的质量预测方法，是实现动力锂电池组焊接接头性能可靠评估的主要途径。为解决传统机器学习模型存在的超参数选择不合理和预测结果可解释性差等问题，论文建立了锂电池电阻点焊过程信息数据集，构建了接... 详细信息

基于焊接过程信息和机器学习模型的质量预测方法，是实现动力锂电池组焊接接头性能可靠评估的主要途径。为解决传统机器学习模型存在的超参数选择不合理和预测结果可解释性差等问题，论文建立了锂电池电阻点焊过程信息数据集，构建了接头性能预测机器学习模型，对比分析了不同机器学习模型对电阻点焊小样本数据集的预测性能；基于第三代非支配排序遗传算法（NSGA-III）提出了NSGA-III-EBM模型，研究了NSGA-III-EBM模型对不同特征数据的泛化性，并对输入特征进行了全局解释和局部解释分析。结果表明，针对焊接接头的熔核直径以及拉伸剪切载荷的预测，EBM 模型相较于MLP、MLS-SVR和XGBoost模型具有更好的预测性能，在测试集上的平均RMSE、 R2分别为2.4127、0.8466；采用NSGA-III进行超参数优化后的NSGA-III-EBM模相较于未优化的EBM模型，在测试集上的平均RMSE和R2分别提升了17.2%、2.1%；此外，还确定了影响接头性能的重要特征，为焊接工艺参数的动态调整提供了依据。

关键词：电阻点焊接头性能可解释模型超参数优化

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超声焊接纯铜过程塑性变形与微观组织演变

焊接学报 2025年

作者：李欢李俊李哲高振泽许林倩王善林长江大学机械工程学院广州铁路职业技术学院机电工程学院青海理工学院工学部南昌航空大学高端装备极端制造技术江西省重点实验室

焊接界面塑性变形及晶粒组织演变决定了超声波焊接纯铜接头形成过程，但目前对纯铜超声波焊接机理认识有限.首先建立了一个纯铜超声波焊接的有限元模型探究了焊接温度场和塑性应变分布规律，其次将模拟的温度及塑性应变结果与动态再结... 详细信息

焊接界面塑性变形及晶粒组织演变决定了超声波焊接纯铜接头形成过程，但目前对纯铜超声波焊接机理认识有限.首先建立了一个纯铜超声波焊接的有限元模型探究了焊接温度场和塑性应变分布规律，其次将模拟的温度及塑性应变结果与动态再结晶理论结合，分别采用有限元法、元胞自动机法模拟了焊接过程的动态再结晶及晶体长大过程. 结果表明，材料晶粒的不规则分布，导致材料在焊头下方、焊接界面及底座上方处的材料塑性变形有明显差异. 工件与焊头及底座接触的区域产生了超细的动态再结晶晶粒. 在焊接时间0.19 s之后整个焊接区域发生了动态再结晶，且上工件的动态再结晶时间长于下工件. 粗的晶粒分布于焊头接触面的铜侧，而焊接界面处为细小的晶粒. 模拟的塑性变形分布规律与试验的维氏硬度的分布存在近似性，此外模拟的晶粒长大过程与试验也基本一致，较好地模拟了超声作用下的纯铜塑性变形与晶粒组织演变过程.

关键词：超声金属焊纯铜有限元法塑性变形晶粒组织

基于微纳米压/划痕测试的K9玻璃微观力学性能研究

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润滑与密封 2025年

作者：霍帅涛陈国美倪自丰俞杰卢学玉卞达钱善华江南大学机械工程学院无锡商业职业技术学院机电技术学院江苏省微纳增减材制造工程研究中心

K9玻璃凭借其优异的物理化学特性，被广泛的应用于光学仪器、航空航天、微电子等领域。但是，K9玻璃作为一种典型的硬脆材料，在加工时容易产生表面裂纹和损伤，影响其使用性能。为了研究K9玻璃的微观力学性能和损伤机理，使用Berkovic... 详细信息

K9玻璃凭借其优异的物理化学特性，被广泛的应用于光学仪器、航空航天、微电子等领域。但是，K9玻璃作为一种典型的硬脆材料，在加工时容易产生表面裂纹和损伤，影响其使用性能。为了研究K9玻璃的微观力学性能和损伤机理，使用Berkovich压头和球形压头进行了纳米压痕和微米划痕测试。通过纳米压痕实验，得到K9玻璃的硬度为7.40 GPa，弹性模量为80.59 GPa。基于压痕能量法得到的K9玻璃的断裂韧性值和基于线弹性断裂力学的球形压头划痕得到的断裂韧性值相吻合。划痕实验表明K9玻璃的损伤经历了弹塑性变形到脆性断裂的过程。结合压痕与划痕测试的结果，计算了K9玻璃表面产生裂纹时的临界载荷，其与材料的硬度值及断裂韧性值密切相关。

关键词： K9玻璃纳米压痕微米划痕断裂韧性临界载荷

多变工况旋转机械剩余有用寿命深度MAML预测

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机械设计与制造 2025年第1期407卷 188-192页

作者：陈莉申祖辉张明新乡职业技术学院现代设计与工程学院河南新乡453000 河南理工大学机械工程学院河南焦作454000

针对旋转机械剩余有用寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测中存在噪声影响以及预测网络泛化性弱的问题,提出一种基于广义互熵(Generalized Correntropy,GC)-卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)-模型无关元学习(Model-Agnostic Meta-Learning,MAML)预测方法。ICNN通常是以振动参数对包含噪声数据的独立工况与具备足够样本数据的RUL开展预测。MAML能够明显增强ICNN初始参数泛化能力并提供大量先验知识,充分适应各类复杂工况。在各组交叉实验中,ICNN-MAML方法优于CNN,MAML学习策略可以在训练集中得到一组初始参数,经过微调后可以达到最优。损失函数消融实验表明,相对CNN方法,ICNN-MAML对预测误差非高斯分布特点起到了弱化作用,并使预测误差基本都在0附近。物理消融实验表明,随着泛化性提升,模型能够对未知与包含少数样本的任务快速学习,加入更多先验工况时获得了更优的预测结果。

关键词：旋转机械多变工况模型无关元学习剩余有用寿命泛化能力

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基于数值模拟的正时链盖压铸工艺研究

特种铸造及有色合金 2025年第1期45卷 140-144页

作者：侯丽彬姚金池李晶大连科技学院机械工程学院大连116036

介绍了汽车发动机正时链盖的结构特点及技术要求。针对其形状不规则、薄壁且有密封性能要求的特点,借助AnyCasting软件对横向单侧浇注系统、纵向双侧浇注系统和U形浇注系统3种方案进行CAE模拟数值分析。对分析结果进行综合评估,纵向U形... 详细信息

介绍了汽车发动机正时链盖的结构特点及技术要求。针对其形状不规则、薄壁且有密封性能要求的特点,借助AnyCasting软件对横向单侧浇注系统、纵向双侧浇注系统和U形浇注系统3种方案进行CAE模拟数值分析。对分析结果进行综合评估,纵向U形浇注系统填充过程平稳,铸件温度场均衡,凝固顺序合理无产生缩孔的风险,是最适合生产正时链盖产品的浇注系统。经批量生产验证,铸件合格率在96%以上。

关键词：数值模拟浇注系统正时链盖压铸

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径向楔形挤压磁流变缓冲器冲击动力学行为

振动与冲击 2025年第2期44卷 30-39页

作者：李祝强付本元古毅廖昌荣重庆工商大学智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067 重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆五一职业技术学院重庆400054 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

多级径向结构可以延长有效阻尼流道长度,但同时也带来流动困难引起的阻塞问题,结合磁流变液在挤压作用下的增强效应,在不改变多级径向基本结构及磁流变阀外观尺寸的基础上,设计了一种磁流变液径向楔形挤压流动型磁流变阀。通过定义“楔... 详细信息

多级径向结构可以延长有效阻尼流道长度,但同时也带来流动困难引起的阻塞问题,结合磁流变液在挤压作用下的增强效应,在不改变多级径向基本结构及磁流变阀外观尺寸的基础上,设计了一种磁流变液径向楔形挤压流动型磁流变阀。通过定义“楔形角”并采用微分思想将楔形阻尼通道分为若干微单元,建立微单元模型与“楔形角”的函数关系;基于HB(Herschel Bulkley)本构模型推导“楔形角”与楔形流道内压降的关系;考虑惯性效应和局部损耗,构建了HBMI(HB-minor losses-inertia)一般力学模型;进一步分析了“楔形角”对楔形阻尼流道截面流速、压力梯度、局部损耗的影响;搭建落锤式冲击试验平台开展不同冲击速度和电流下的动力学行为试验研究。结果显示,“楔形角”设定在Δδ=2 mm以内缓冲器具有良好的可控性,其动态范围达1.45,最大缓冲力高达236 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBMI模型能够准确预测径向楔形挤压磁流变缓冲器冲击载荷下的动力学行为。

关键词：磁流变缓冲器楔形流道挤压流动动力学行为