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机械测试技术实验课程改革与探索

实验室研究与探索 2024年第8期43卷 165-170页

作者：罗久飞邓云春宋鸿正李海青郑太雄重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065

以提升机械测试专业课程实验教学的质量与深度为目标,提出油液磨粒检测案例式教学课程改革。将课程教学划分为理论教学和实验科研延伸两部分,采用PBL教学方法系统整合课程知识点,推行研究型教学并引入前孵化创新创业教育。在现有检测实... 详细信息

以提升机械测试专业课程实验教学的质量与深度为目标,提出油液磨粒检测案例式教学课程改革。将课程教学划分为理论教学和实验科研延伸两部分,采用PBL教学方法系统整合课程知识点,推行研究型教学并引入前孵化创新创业教育。在现有检测实验基础上有机融合深度学习技术,促进传统机械测试技术课程的改革与升级。通过磨粒检测实验步骤梳理与系统性整合课程内容,赋予学生在实验课程体系下实验目标自主设定权,有针对性地掌握传感器选型、信号处理算法设计与结果分析等机械测试必备知识。改革方案有望全面提升学生对课程内容的把握与理解,推动其将所学内容转化为实际成果并应用于学科竞赛或科研项目等实践活动,充分培养学生的工程应用能力。

关键词：磨粒检测实践能力教学方法

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基于深度学习的表面微小缺陷检测方法综述

重庆邮电大学学报（自然科学版） 2024年第5期36卷 954-965页

作者：郑太雄黄鑫尹纶培朱意霖江明哲重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065

表面微小缺陷具有尺度小、对比度低和样本数量不足等特点,导致基于深度学习的缺陷检测精度低和漏检率高,故基于视觉的表面微小缺陷检测一直是一项具有挑战性的工作。研究发现,增强网络模型特征提取能力、减少特征丢失或梯度消失以及采... 详细信息

表面微小缺陷具有尺度小、对比度低和样本数量不足等特点,导致基于深度学习的缺陷检测精度低和漏检率高,故基于视觉的表面微小缺陷检测一直是一项具有挑战性的工作。研究发现,增强网络模型特征提取能力、减少特征丢失或梯度消失以及采用注意力机制关注图像中重要的区域有利于提高表面微小缺陷的检测精度。该文系统分析了能够有效提高表面微小缺陷检测精度的ResNet、DenseNet、FPN等网络结构,总结了注意力机制在表面微小缺陷检测中的应用,分析了生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)针对表面微小缺陷样本不足问题的解决方案和具体应用,全面总结了微小表面缺陷检测中有效的网络结构和解决机制。

关键词：注意力机制缺陷检测特征提取特征融合生成对抗网络计算机视觉

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纺织复合材料多尺度网格划分方法

航空学报 2024年第10期45卷 299-313页

作者：马莹陈奡邓聪颖陈翔禄盛曾宪君重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 重庆邮电大学高等教育研究院重庆400065 重庆交通大学绿色航空技术研究院重庆400074

针对现有纺织复合材料网格划分时,由不规则纱线截面形状和材料边界引起的失真、干涉和锐化等问题,提出了一种基于织物微观几何结构的复合材料网格划分方法和单元拆分机制。该方法借助专业纺织建模软件DFMA建立织物单胞几何结构点云。首... 详细信息

针对现有纺织复合材料网格划分时,由不规则纱线截面形状和材料边界引起的失真、干涉和锐化等问题,提出了一种基于织物微观几何结构的复合材料网格划分方法和单元拆分机制。该方法借助专业纺织建模软件DFMA建立织物单胞几何结构点云。首先,基于结构点云,计算纱线路径并采用Delaunay三角网改进的Alpha-shape算法计算纱线截面轮廓,依此获得纱线表面初始网格。然后,将该网格置于体素网格中,通过网格映射方法引入周期性边界,并与体素网格节点相匹配,进而消除纱线间的渗透和窄间隙。最后,拆分体素单元,以保证材料的连续性。采用该方法建立了平纹、三维整体正交和层间正交复合材料网格模型,并基于应变连续损伤准则与指数衰减模型建立了纺织复合材料的损伤起始与演化准则,模拟了平纹编织复合材料在剪切载荷作用下的力学性能。结果表明,与四面体和六面体网格划分方法相比,所提网格划分方法能够较为准确地还原复合材料内部几何结构,处理二维和三维机织物结构中的尖锐边界和复杂曲面,获得光滑的纱线表面和清晰的轮廓;网格数量适中,计算耗时仅为TexGen模型的15%。剪切模量和强度的仿真结果与实验结果对比分别相差8.93%和3.73%,验证了模型的有效性与可靠性。

关键词：纺织复合材料网格划分织物微观几何结构体素网格剪切性能

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芳纶平纹织物单纱抽拔力学性能分析

纺织学报 2024年第3期45卷 58-64页

作者：马莹陈奡胡月鹏潘俊胡瀚杰禄盛重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 重庆邮电大学高等教育研究院重庆400065 重庆交通大学绿色航空技术研究院重庆401120

为探究芳纶平纹织物抽拔力峰值和横向预张力受各因素影响机制和变化规律,通过在电子万能试验机上加装自主设计的快速对中夹具和力传感器,进行了以横向预张力、抽拔速度、试样规格和纱线类型为变量的单纱抽拔实验。结果表明:抽拔力和横... 详细信息

为探究芳纶平纹织物抽拔力峰值和横向预张力受各因素影响机制和变化规律,通过在电子万能试验机上加装自主设计的快速对中夹具和力传感器,进行了以横向预张力、抽拔速度、试样规格和纱线类型为变量的单纱抽拔实验。结果表明:抽拔力和横向预张力在抽拔过程中发生同频率零相位差的震荡下降,抽拔力峰值与抽拔纱线的交织点数量、交织点处的张力和变形程度呈正比关系;当初始横向预张力从100 N增加至400 N时,抽拔力峰值从5.63 N增加至10.58 N,横向预张力的上升值降低,下降值增加;当织物纵向长度从30 mm递增至110 mm时,抽拔力峰值增加,峰值增幅降低;抽拔过程中,横向预张力的上升值和下降值都随着织物纵向长度的增加而增加;纱线织造密度越小,预紧后的卷曲程度越高,抽拔力峰值越大。

关键词：芳纶平纹织物单纱抽拔横向预张力抽拔速度抽拔力峰值

多因素影响下基于Bagging-NSGAⅡ的数控铣削稳定性预测与优化研究

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 238-249页

作者：邓聪颖游倩赵洋林丽君殷国富重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 成都大学机械工程学院四川成都610106 四川大学机械工程学院四川成都610065

数控机床铣削过程中出现的颤振失稳是影响数控机床加工效率和加工质量的关键因素。铣削稳定性与工艺参数、工艺系统动力学特性密切相关,而工艺系统动力学特性又随加工位置、刀具悬伸量的变化或刀具的更换而变化。因此,针对多因素影响下... 详细信息

数控机床铣削过程中出现的颤振失稳是影响数控机床加工效率和加工质量的关键因素。铣削稳定性与工艺参数、工艺系统动力学特性密切相关,而工艺系统动力学特性又随加工位置、刀具悬伸量的变化或刀具的更换而变化。因此,针对多因素影响下的铣削稳定性预测和无颤振工艺参数选择问题,本文以数控机床各向移动部件位置、刀具直径、刀具悬伸量和切削参数为变量,提出一种基于引导聚集算法(Bagging)与带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的切削稳定性预测与工艺参数优化方法。该方法首先采用正交实验设计离散数控机床的工作空间,在每个加工位置对不同悬伸量下的刀具进行锤击实验,由此得到各把铣刀对应的刀尖点频率响应函数;然后,在不同工艺参数方案下进行铣削稳定性理论预测,进而引入Bagging算法建立以各向运动部件位置(x,y,z)、刀具直径d、刀具悬伸量h、主轴转速n、切削宽度a_(e)、每齿进给量f_(z)为输入的极限切削深度a_(plim)预测模型;在此基础上,采用该Bagging模型作为铣削稳定性约束,以加工位置和工艺参数(x,y,z,d,h,n,a_(p),ae,f_(z))为优化变量,建立最大材料切除率和刀具寿命的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解该模型得到Pareto最优解集,并结合熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)选出Pareto解集中的最佳解。以一台三轴立式加工中心展开实例分析,所建极限切削深度Bagging模型的预测误差为2.99%,且铣削加工实验表明获取的(x,y,z,d,h,n,a_(p),ae,f_(z))最优配置可实现稳定铣削,验证所提方法的可行性和有效性。

关键词：铣削稳定性工艺参数优化多目标优化模型刀具悬伸量引导聚集算法 NSGA-Ⅱ遗传算法

大型汽轮发电机定子端部绕组物理参数识别及数学模型建立方法研究

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振动与冲击 2024年第5期43卷 202-213页

作者：赵洋刘晋珲肖洋邓聪颖马莹重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 重庆邮电大学高等科学研究院重庆400065 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

从结构的数字化模型频响函数出发,利用最小二乘复频域法识别模态参数,进一步用获取的模态参数修正集中质量法推导出的物理参数,从而建立符合结构动力特性的数学模型。首先通过固支梁模型算例验证该方法的可行性;然后对600 MW大型汽轮发... 详细信息

从结构的数字化模型频响函数出发,利用最小二乘复频域法识别模态参数,进一步用获取的模态参数修正集中质量法推导出的物理参数,从而建立符合结构动力特性的数学模型。首先通过固支梁模型算例验证该方法的可行性;然后对600 MW大型汽轮发电机端部绕组的精细化有限元模型进行模态分析,并与实测结果进行对比,验证了该模型的合理性;此后,基于该有限元模型获取的频响函数和模态参数,识别出端部绕组的物理参数并建立其数学模型。结果表明:在75~115 Hz频率段中,最小二乘复频域法识别出的端部绕组模态与有限元结果对比表明,固有频率和阻尼比的最大误差出现在第一阶模态中,分别为0.27%和0.50%,模态振型接近;通过数学模型和有限元模型计算的端部绕组固有频率最大误差为0.27%,模态振型一致;数学模型计算的频响函数与有限元结果对比表明,测点的频响函数最高匹配度可达95%,多数测点的频响函数匹配度超过85%。该方法可为大型汽轮发电机定子端部绕组动力学的准确建模提供依据。

关键词：定子端部绕组模态参数物理参数数学模型频响函数(FRF)

基于特征提取与 INGO-SVM 的变压器故障诊断方法

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 24-32页

作者：包金山杨定坤张靖张英杨镓荣胡克林贵州大学电气工程学院贵州贵阳550025 重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州贵阳550002

针对使用支持向量机(support vector machine,SVM)对变压器进行故障诊断时有效特征提取困难、模型参数难以选择的问题,提出一种基于特征提取与INGO-SVM的变压器故障诊断方法。首先,使用核主成分分析(kernel principal component analysi... 详细信息

针对使用支持向量机(support vector machine,SVM)对变压器进行故障诊断时有效特征提取困难、模型参数难以选择的问题,提出一种基于特征提取与INGO-SVM的变压器故障诊断方法。首先,使用核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)方法对构建的21维待选特征进行特征融合和低维敏感特征提取。其次,使用佳点集、随机反向学习和维度交叉学习等策略对北方苍鹰优化算法(northern goshawk optimization,NGO)进行改进。通过2个典型测试对改进北方苍鹰优化算法(improved northern goshawk optimization,INGO)进行性能测试,验证了INGO算法的优越性。然后,基于KPCA提取的低维敏感特征,使用INGO对SVM的参数进行组合寻优,建立基于KPCA特征提取与INGO-SVM的变压器故障诊断模型。最后,对不同变压器故障诊断模型进行实例仿真对比实验。结果表明:所提方法故障诊断精度高、稳定性好,更适用于变压器的故障诊断。

关键词：变压器故障诊断支持向量机核主成分分析北方苍鹰优化算法

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T-CPS下考虑人驾车行为影响的混行车辆协同控制

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控制与决策 2024年第5期39卷 1424-1432页

作者：黄帅孙棣华赵敏重庆大学自动化学院重庆400030 重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室重庆400030 重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065

由于传统人驾车(traditional human-driven vehicles, HVs)驾驶行为会受到驾驶员的心理和生理活动的不确定性影响,可能使得车辆频繁地加减速,进而导致混合交通条件下网联自动车(connected and automated vehicles, CAVs)很难快速跟踪此... 详细信息

由于传统人驾车(traditional human-driven vehicles, HVs)驾驶行为会受到驾驶员的心理和生理活动的不确定性影响,可能使得车辆频繁地加减速,进而导致混合交通条件下网联自动车(connected and automated vehicles, CAVs)很难快速跟踪此行为.针对这一问题,首先提出一种提前预测传统人驾车行为的组合神经网络.在此基础上,考虑通信时延和车辆运动学特性,设计一种基于交通信息物理系统(transportation-cyber physical system, T-CPS)的混行车群内车辆协同控制策略,使其能够快速跟踪上传统人驾车行为,并对混行车群内网联自动车之间的串稳定性进行分析.最后,在混合交通条件下设置由1辆传统人驾车、1辆领头网联自动车和4辆跟随网联自动车形成的混行车群,利用下一代交通仿真(next generation simulation, NGSIM)车辆轨迹数据选出高质量传统人驾车状态,并通过仿真实验验证所提协同控制策略的有效性和可行性.由仿真实验结果可知,所提协同控制策略可以保证所有的网联自动车能够快速跟踪上传统人驾车行为,为解决新型混合交通带来的新问题提供一定的理论指导和借鉴.

关键词：混合交通交通信息物理系统人驾车行为协同控制组合神经网络 NGSIM

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