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马氏体时效钢激光选区熔化成形过程介观尺度数值模拟

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机械工程学报 2024年第3期60卷 282-295页

作者：宋军唐倩罗智超冯琪翔聂云飞任治好重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室武汉430074 重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形过程涉及多种发生于介观尺度下的物理现象,采用试验方法难以揭示物理现象复杂的形成规律。以18Ni-300马氏体时效钢为SLM成形材料,采用离散元法与有限体积法建立了SLM成形介观尺度热流耦... 详细信息

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形过程涉及多种发生于介观尺度下的物理现象,采用试验方法难以揭示物理现象复杂的形成规律。以18Ni-300马氏体时效钢为SLM成形材料,采用离散元法与有限体积法建立了SLM成形介观尺度热流耦合数值模型,并结合熔道成形试验验证模型的正确性。结合数值模拟揭示激光功率从60 W增加至270 W时单道SLM成形熔道形貌、熔池尺寸与温度、传热机制等熔池行为的基本特征;研究在0.2 J/mm、0.3 J/mm和0.45 J/mm线能量密度下不同激光功率和扫描速度组合对熔道形貌、熔池尺寸与传热机制的影响规律;结合熔道搭接理论模型计算激光功率180 W和扫描速度600 mm/s组合下无搭接缺陷的扫描间距理论临界条件约为83μm,并研究80μm、100μm和120μm扫描间距下多道多层SLM成形熔道搭接行为和演变规律。该模型可用于筛选工艺参数区间,提高工艺优化效率,为单层/多层成形的工艺试验提供指导。

关键词：激光选区熔化马氏体时效钢数值模拟熔池缺陷

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一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法

汽车安全与节能学报 2024年第2期15卷 261-267页

作者：李彩虹何晨阳高锋陈佳欣重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 智能汽车安全技术全国重点实验室重庆401120

激光雷达在自动驾驶系统的目标检测任务中发挥着重要作用,但其扫描机理会使得点云分布不均匀,常规聚类算法由于参数固定会导致较多的错误聚类。为解决该问题,该文以椭圆形状作为邻域空间,设计基于采样点位置的邻域自适应调整策略,提出... 详细信息

激光雷达在自动驾驶系统的目标检测任务中发挥着重要作用,但其扫描机理会使得点云分布不均匀,常规聚类算法由于参数固定会导致较多的错误聚类。为解决该问题,该文以椭圆形状作为邻域空间,设计基于采样点位置的邻域自适应调整策略,提出一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法。通过正确聚类、过聚类等综合结果评估算法的性能,在KITTI数据集上进行了数值分析得到算法参数,并在校园环境中进行了实车对比实验。结果表明:所提算法能减少基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)中固定邻域所造成的70.60%过聚类、49.76%欠聚类等错误结果,从而有效提高算法的综合聚类性能。

关键词：智能汽车目标检测激光雷达点云聚类 KITTI数据集基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)

基于深度信号分离的航空发动机可解释智能诊断方法

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机械工程学报 2024年第12期60卷 77-89页

作者：王义丁嘉凯孙浩然秦毅汤宝平重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044

针对现有时频分析和信号分解等谐波提取方法在进行旋转机械无键相阶次跟踪应用时,存在无法自适应提取具有明确物理意义的转速谐波分量的问题,提出一种基于时频空间深度二值掩蔽模型的可解释性转速谐波信号自适应分离方法。首先构造一系... 详细信息

针对现有时频分析和信号分解等谐波提取方法在进行旋转机械无键相阶次跟踪应用时,存在无法自适应提取具有明确物理意义的转速谐波分量的问题,提出一种基于时频空间深度二值掩蔽模型的可解释性转速谐波信号自适应分离方法。首先构造一系列具有明确物理意义的转速谐波瞬时频率变化的仿真模板信号作为深度二值掩蔽模型的训练样本,然后利用构建的仿真模板信号转速基础谐波和高阶谐波的时频表征生成基础谐波时频空间二值掩蔽模型训练目标,建立起仿真模板信号时频空间和转速基础谐波时频图像之间的深度非线性映射关系,以实现转速基础谐波分量的准确分离提取和高阶谐波分量的可信掩蔽抑制,确保经深度二值掩蔽模型所得到的谐波分量具备明确的物理意义。再将深度分离所得的基础谐波分量经希尔伯特变换得到与转速信号深度非线性映射相关的瞬时相位信息,并将其应用于原始信号等角度重采样中以完成精确的阶次跟踪。综上所述,所提方法克服了传统无键相阶次跟踪方法严重依赖专家经验的问题,可为传动系统的无键相阶次跟踪提供具有明确物理意义的瞬时相位支撑。

关键词：深度信号分离模型时频空间二值掩蔽瞬时相位信息变转速工况无键相阶次跟踪可解释深度模型

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建立安全换道域的换道决策与规划

重庆大学学报 2024年第3期47卷 16-29页

作者：汪海松胡明辉黎万洪曹开斌重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆长安汽车软件科技有限公司重庆401120

局部路径规划强调在微观交通场景中输出一条可行驶路径,对每一离散时刻的路径点都要求有极高的安全性和舒适性。现有的局部路径规划方法中鲜有考虑路径曲率是否连续、路径起讫点约束等物理特性的基于安全换道域的换道决策与规划方法。... 详细信息

局部路径规划强调在微观交通场景中输出一条可行驶路径,对每一离散时刻的路径点都要求有极高的安全性和舒适性。现有的局部路径规划方法中鲜有考虑路径曲率是否连续、路径起讫点约束等物理特性的基于安全换道域的换道决策与规划方法。本研究中对典型的换道场景建立了临界安全换道角模型,对无法演变为单障碍车换道场景的双障碍车换道场景建立了安全换道域。对比了几种常用换道路径,筛选出B样条曲线法作为局部路径规划方法,利用换道时间和换道路径平均曲率确定基于安全换道域的最优换道路径,并提出了基于安全换道域的换道决策,联合Simulink和PreScan计算平台在典型换道场景下实现了所提出的换道策略的仿真验证。结果表明,所提出的换道决策和换道路径规划能够实现本车的安全换道。

关键词：交通安全安全换道域运动规划规则换道决策

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基于组合间距策略的自适应车辆队列纵向控制

中国公路学报 2024年第2期37卷 239-252页

作者：李永福王兴全黄龙旺黄鑫胡晓松重庆邮电大学自动化学院重庆400065 重庆邮电大学智能空地协同控制重庆市高校重点实验室重庆400065 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对车辆队列被外部车辆换道超车的场景,外部车辆与队列中的车辆存在异质性,不同车辆适用的间距策略也存在差异性。此外,不同的车辆队列间距策略在道路适应性、车辆队列系统稳定性和串稳定性等方面均存在优势和缺陷。基于此提出一种基... 详细信息

针对车辆队列被外部车辆换道超车的场景,外部车辆与队列中的车辆存在异质性,不同车辆适用的间距策略也存在差异性。此外,不同的车辆队列间距策略在道路适应性、车辆队列系统稳定性和串稳定性等方面均存在优势和缺陷。基于此提出一种基于组合间距策略的智能网联车辆队列控制方法,以优化队列车辆的间距。现有的协同/分布式队列控制方法大多基于精确的车辆动力学模型,这要求获得完整的车辆动力学先验知识,并进行非线性-线性模型的转换。然而,在实践中获取精确的先验知识信息往往具有挑战性,且在车辆间进行信息交互的过程中,不可避免地会产生通信时延。因此,在考虑网络环境通信时延的基础上,提出了一种基于自适应积分滑模车辆队列控制器的分布式后向控制方案,该方案可以在线识别和估计未知参数,从而解决三阶车辆节点动力学模型中参数不确定性影响系统稳定性的问题。在设计的积分滑模面中,采用饱和函数替代传统滑模面的符号函数,进一步解决了控制结果中容易出现抖振的问题。然后,利用Lyapunov-Krasovskii定理和无穷范数进行了组合间距策略和间距策略切换下车辆队列系统的内部稳定性和串稳定性分析。最后,通过与现有控制算法进行仿真比较分析,验证了所提出的控制策略和算法的有效性。

关键词：交通工程自适应积分滑模控制组合间距策略智能网联汽车间距策略切换车辆队列控制通信延时

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基于最小作用量原理的多孔结构性能映射关系

机械工程学报 2024年

作者：马翔宇郑讯佳何造重庆大学金属增材制造重庆市重点实验室重庆文理学院智能制造工程学院重庆大学机械运载与工程学院

为拓展现有拓扑构型下多孔结构的优化设计方法，受物理学中最小作用量原理(The principle of least action, PLA)的启发，提出了一种基于PLA的多孔结构映射关系。结合体心立方(Body-centered cubic, BCC)多孔结构结点优化曲率存在的极... 详细信息

为拓展现有拓扑构型下多孔结构的优化设计方法，受物理学中最小作用量原理(The principle of least action, PLA)的启发，提出了一种基于PLA的多孔结构映射关系。结合体心立方(Body-centered cubic, BCC)多孔结构结点优化曲率存在的极值现象与自然界多数极值现象常采用PLA进行揭示的特点，通过多孔结构的力学模型和影响因素，建立了基于PLA多孔结构力学性能的映射关系。为验证该映射关系的有效性与合理性，构建了系列不同优化半径的BCC多孔结构，并采用仿真分析与实验相结合的手段探讨了结构的曲率演变趋势与力学性能。研究结果表明，不同优化半径下BCC多孔结构的平均曲率演化特点符合极值现象，且该极值现象对应的等效弹性模量、屈服强度分别有效提升26.29%、9.53%;SLM制造多孔结构样件的实验表明，极值曲率对应多孔结构的等效弹性模量和峰值强度比优化前分别高出18.81%、20.14%，验证了基于PLA原理多孔结构映射关系的有效性与合理性。该成果为多孔结构的设计及其多功能应用提供了新的优化思路，并为自然演化的优化方法在多孔结构中的进一步创新研究提供了理论基础与依据。

关键词：多孔结构最小作用量原理映射关系表面曲率力学性能

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机械冲击下坐姿人体舒适性主客观评价

声学学报 2024年第2期49卷 238-245页

作者：罗巧贺岩松邱茂昌张志飞谭侃伦重庆大学机械与运载工程学院重庆400300 智能汽车安全技术全国重点实验室重庆401133 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名... 详细信息

为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名受试者的主观评分。利用加速度传感器和测力板获取受试者的客观数据,提取其峰值、峰峰值、振动剂量值、最大瞬态振动值等客观评价指标,并采用相关性分析方法以及线性回归拟合进行主客观关联性分析。主观评价结果表明,随着机械冲击信号标称频率和位移幅值的增大,人体舒适性均变差。标称频率主客观数据之间具有较大相关性,客观指标(除振动剂量值外)的相关系数均在0.9左右。线性拟合回归结果表明,加速度和惯性力的峰值、峰峰值、最大瞬态振动值可作为表征冲击工况下坐姿人体舒适性的客观指标,而加速度比惯性力更适合用于表征舒适性。

关键词：舒适性机械冲击坐姿人体最大化差异度量

基于逼近理想解和模糊综合评价的机械产品元动作健康状态评估

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现代制造工程 2024年第5期 1-9页

作者：蔡易峰冉琰重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

健康状态评估是机械产品高质量发展不可或缺的一环。从运动层面出发,以机械产品中的元动作单元为研究对象,提出一种基于逼近理想解和模糊综合评价的健康状态评估方法。首先,采用M-FMMECA方法,确定元动作单元的关键性能退化指标,给出元... 详细信息

健康状态评估是机械产品高质量发展不可或缺的一环。从运动层面出发,以机械产品中的元动作单元为研究对象,提出一种基于逼近理想解和模糊综合评价的健康状态评估方法。首先,采用M-FMMECA方法,确定元动作单元的关键性能退化指标,给出元动作单元健康指数这一量化指标;接着,将逼近理想解法运用到元动作健康状态评估中,建立元动作单元健康状态量化模型;然后,在完成健康状态分级后,采用模糊综合评价法确定元动作单元健康状态隶属度函数,完成健康状态评估;最后,以某可靠性试验台锥齿轮转动元动作单元为例,进行健康状态评估方法的实例分析。研究表明,将逼近理想解与模糊综合评价结合,可以定量且更加全面地评估元动作单元健康状态。

关键词：元动作单元逼近理想解法模糊综合评价健康状态评估

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含夹杂和裂纹的平面内应力干涉半解析模型

固体力学学报 2024年第4期45卷 441-455页

作者：吴祖荣董庆兵熊广高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

材料不可避免引入的夹杂、裂纹等缺陷影响其力学特性.为了研究各向同性全空间内裂纹与夹杂的相互干涉作用,本文基于等效夹杂法与分布位错技术相结合的方法,将非均质夹杂近似为与基体具有相同弹性模量且含有未知本征应变的均质夹杂,将Ⅰ... 详细信息

材料不可避免引入的夹杂、裂纹等缺陷影响其力学特性.为了研究各向同性全空间内裂纹与夹杂的相互干涉作用,本文基于等效夹杂法与分布位错技术相结合的方法,将非均质夹杂近似为与基体具有相同弹性模量且含有未知本征应变的均质夹杂,将Ⅰ/Ⅱ混合型裂纹近似为密度未知的攀移位错和滑移位错,建立了可仿真各向同性全空间内夹杂和裂纹干涉作用的半解析模型,并基于位错分布求解了裂纹尖端的应力强度因子.模型采用共轭梯度法迭代求解了未知量,并借助快速傅里叶变换算法提高计算效率,最后通过有限元方法验证了模型的有效性.本模型可为缺陷材料内各结构的干涉作用以及由此诱导的断裂行为的解析提供理论方法.

关键词：夹杂裂纹等效夹杂法分布位错技术应力强度因子