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激光冲击对钛基非晶合金摩擦学性能的影响

中国表面工程 2024年第4期37卷 161-170页

作者：贲家明吴嘉俊纪秀林何涛强汕头大学工学院

非晶合金具有高硬度、高强度和良好的耐磨耐蚀性，但较差的室温塑性限制了其摩擦学性能的提高。为提高钛基非晶合金的摩擦学性能，采用脉冲能量分别为3、5和7 J，光斑直径3 mm及搭接率50%的激光冲击工艺对钛基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9... 详细信息

非晶合金具有高硬度、高强度和良好的耐磨耐蚀性，但较差的室温塑性限制了其摩擦学性能的提高。为提高钛基非晶合金的摩擦学性能，采用脉冲能量分别为3、5和7 J，光斑直径3 mm及搭接率50%的激光冲击工艺对钛基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9Ni5.28Be22.66进行强化处理，并重点研究钛基非晶合金在3.5%NaCl模拟海水环境中的摩擦学性能。XRD图谱表明：该非晶合金在激光冲击处理前后的晶态结构没有发生明显变化，但是激光冲击显著提高了钛基非晶合金的被冲击表面和横截面的硬度，而且随着激光脉冲能量的增加，硬度提升效果增强，表面粗糙度增大。另一方面，激光冲击强化显著提高了钛基非晶合金在模拟海水环境中的耐腐蚀性能。在20 N载荷的滑动条件下，7 J脉冲能量冲击后的腐蚀速率较铸态样品降低了约47.2%，同时激光冲击也显著降低了钛基非晶合金的腐蚀磨损率，而且该磨损率随着激光脉冲能量的增大而降低。在10 N载荷下，7 J脉冲能量冲击后的磨损率较铸态样品降低约47.3%。钛基非晶合金的主要磨损机制为粘着磨损。激光冲击有利于钛基非晶合金的再钝化、抑制塑性变形和粘着倾向，进而提升其在腐蚀环境下的摩擦学性能。激光冲击强化显著提高了钛基非晶合金的抗腐蚀性能和腐蚀磨损性能，这为促进非晶合金及其涂层的工程应用提供了新的思路。

关键词：激光冲击摩擦学性能非晶合金腐蚀磨损

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岩体声发射与地震活动相关性和地震预报

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 697-706页

作者：祝志文姜子涵汕头大学工学院汕头515063

为研究声发射(AE)技术用于地震预测的可行性,在花岗岩地下隧道内布置AE系统和地震仪同时开展AE及地震监测.采用多模态统计方法分析了35 d监测期内AE与地震活动的时间相关性,并观测了AE时间序列的b值和自然时间方差κ_(1)的演化.实验结... 详细信息

为研究声发射(AE)技术用于地震预测的可行性,在花岗岩地下隧道内布置AE系统和地震仪同时开展AE及地震监测.采用多模态统计方法分析了35 d监测期内AE与地震活动的时间相关性,并观测了AE时间序列的b值和自然时间方差κ_(1)的演化.实验结果表明:包含爆发的AE特性变化预示着主震的临近,其密集爆发与临近的3.2级及2.4级主震密切相关;主震发震前,b值出现连续下降的趋势并降至1以下的最小b值,自然时间方差从0.07迅速减小到接近零的最小值;多模态统计方法得到的AE时间分布的变化趋势比地震活动早,能提前约17 h预测主震事件.因此,AE与地震活动有很强的相关性,可作为地震前兆.实测结果为AE用于地震预报提供了可能性和观测证据.

关键词：声发射地震预报岩体 b值自然时间分析多模态统计

基于惯性运动自适应前馈的磁轴承基座扰动抑制

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1164-1174页

作者：黄雨杰徐向波郑领博李林北京林业大学工学院北京100000

为抑制主动磁轴承中基座的运动造成转子的振动增大,设计并实现了一种基于惯性运动的前馈控制方法。首先,针对基座运动状态下的磁轴承系统,建立了基座运动的五自由度磁轴承转子动力学模型,然后,分析了在基座进行小幅度复杂运动时转子受... 详细信息

为抑制主动磁轴承中基座的运动造成转子的振动增大,设计并实现了一种基于惯性运动的前馈控制方法。首先,针对基座运动状态下的磁轴承系统,建立了基座运动的五自由度磁轴承转子动力学模型,然后,分析了在基座进行小幅度复杂运动时转子受扰动力的动力学,提出了一种基于自适应算法的惯性前馈方法。最后,采用搭建的实验平台对不同扰动下开启前馈控制前后转子的响应进行了实验研究。实验结果表明:自适应前馈控制器使能后,磁轴承转子的位移减少了80%以上。设计的自适应前馈控制方法能够有效抑制磁悬浮系统基座扰动对转子振动的影响,大幅提高了磁轴承转子的运行精度,且设计的系统仅需增加一个小体积的惯性微机电测量单元,满足实际工程应用需求。

关键词：主动磁轴承动基座补偿自适应算法前馈控制器惯性运动振动抑制

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蒸汽烫漂与热风干燥箱流场优化设计及仿真

农业工程学报 2024年第6期40卷 60-71页

作者：陈忠加赵宇轩卢丰源孙敏王青春北京林业大学工学院北京100083

农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果。为提高其内部速度... 详细信息

农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果。为提高其内部速度均匀性与温湿度均匀性,同时减少冷凝现象发生,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立蒸汽烫漂与热风干燥箱模型,对其送风方式和送风口数量进行研究。结果表明:侧送侧回的送风方式在速度场以及温湿度场的均匀性总体优于上送下回,能量利用系数提高约18%,箱内壁面冷凝面积小于上送下回。仿真研究表明,当送风口数量为4个时,箱内的温度场和相对湿度场均匀性更好,能量利用系数最高。试验表明,蒸汽烫漂与热风干燥箱的试验值和仿真值最大温度偏差为2.3℃,相对湿度误差不超过1.3%,误差在合理范围内,仿真结果可靠,研究结果可为农产品低碳智能干燥新技术的研究提供参考。

关键词：农产品干燥设备蒸汽烫漂热风干燥计算流体力学

基于自适应陷波与重复控制的主动磁悬浮轴承系统谐波振动抑制

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光学精密工程 2024年第4期32卷 524-534页

作者：李俊峰徐向波陈劭王献章付磊朱亚辉北京林业大学工学院北京100083

由转子质量不平衡和传感器跳动引起的谐波振动是磁悬浮转子系统中的主要扰动。为了抑制这些干扰,提出了一种基于重复控制和可变相位自适应陷波反馈的谐波振动抑制的复合控制方法。首先通过建立磁悬浮转子系统模型,分析了不同干扰振动力... 详细信息

由转子质量不平衡和传感器跳动引起的谐波振动是磁悬浮转子系统中的主要扰动。为了抑制这些干扰,提出了一种基于重复控制和可变相位自适应陷波反馈的谐波振动抑制的复合控制方法。首先通过建立磁悬浮转子系统模型,分析了不同干扰振动力的产生机理。然后,设计了插入式重复控制器,抑制传感器跳动引起的谐波振动,利用自适应陷波滤波器在线提取同频信号自适应补偿不平衡,通过改变不同频率下的相位角来保持系统的稳定性,并对同频位移刚度进行补偿,使系统在较宽的速度范围内自抑制谐波振动。最后,通过仿真和实验对提出的控制方法进行了验证。实验结果表明,一次、三次和五次谐波振动分别减少94.4%,90.4%和85.9%,采用所提出的复合控制方法可以有效抑制谐波振动。验证了所提控制方法的有效性。

关键词：磁悬浮转子质量不平衡传感器跳动重复控制自适应陷波器

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多模态融合的三维语义分割算法研究

红外与激光工程 2024年第5期53卷 253-267页

作者：晁琪赵燕东刘圣波北京林业大学工学院北京100080

如何高效提取稠密感知的图像特征信息以及真实三维感知的点云特征信息并充分利用其各自优势进行信息互补是提升三维目标识别的关键。本文提出了一种图像和点云融合的多模态框架用于三维语义分割任务。图像与点云特征提取分支相互独立,... 详细信息

如何高效提取稠密感知的图像特征信息以及真实三维感知的点云特征信息并充分利用其各自优势进行信息互补是提升三维目标识别的关键。本文提出了一种图像和点云融合的多模态框架用于三维语义分割任务。图像与点云特征提取分支相互独立,设计深度估计融合网络用于图像分支,将稠密感知的图像语义信息与真值显式监督的深度特征信息有效融合,对点云的无序及稀疏性进行补偿。并改进体素特征提取方法,减少点云体素化带来的信息损失。图像、点云分支提取多尺度特征后通过动态特征融合模块提升网络对关键特征的提取能力,更有效的获取全局特征。同时本文提出点级的多模态融合数据增强策略,提升样本多样性的同时有效缓解样本不均衡问题。在Pandaset公开数据集上进行对比实验,本文的多模态融合框架展现出更优的性能和更强的鲁棒性,尤其在小样本小目标上性能提升更为明显。

关键词：图像点云融合深度估计融合体素特征语义分割数据增强

多胎内传感器智能轮胎开发平台设计与侧偏试验研究

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机械工程学报 2024年第8期60卷 245-255页

作者：陶亮唐钰李元强张大山张小龙安徽农业大学工学院合肥230036

轮胎侧偏角的辨识与调控是汽车稳定性控制的关键技术,基于轮胎接地特性来辨识估算轮胎侧偏角是一种新的方法。通过搭建面向胎内多传感器的智能轮胎开发平台,并开展侧偏试验分析基于接地信号的轮胎侧偏特征。首先明确智能轮胎开发平台的... 详细信息

轮胎侧偏角的辨识与调控是汽车稳定性控制的关键技术,基于轮胎接地特性来辨识估算轮胎侧偏角是一种新的方法。通过搭建面向胎内多传感器的智能轮胎开发平台,并开展侧偏试验分析基于接地信号的轮胎侧偏特征。首先明确智能轮胎开发平台的功能及设计要求,搭建系统架构并进行硬件选型,其中胎内传感器包括3个三轴加速度计和3个压电薄膜传感器。其次开发了专用轮辋总成和基于美国NI cRIO的数据采集器,软件基于LabVIEW开发并实现了多通道数据同步和大数据流管控等。最后在Flat Trac台架上进行系统的轮胎侧偏试验。分析发现,在侧偏角达到±3°时加速度计(量程500g)均出现超量程现象,其信号频率主要集中在500~1000 Hz;轮胎中心平面位置加速度计250 Hz内的信号对侧偏角不敏感,但偏离轮胎中心平面其他位置的传感器信号敏感,特别是胎侧位置的径向加速度,其2个尖峰与侧偏角显著相关;轮胎中心平面位置的接地长度与垂直载荷、胎压相关,而与侧偏角无关,但偏离轮胎中心平面其他位置的接地长度对侧偏角敏感,并且垂直载荷越大、胎压越低则影响越明显。开发的智能轮胎开发平台为轮胎接地机理与轮胎侧偏角估算等研究提供了有效手段。

关键词：智能轮胎开发平台集成设计台架试验轮胎侧偏

基于轻量化U-Net网络的果园垄间路径识别方法

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农业机械学报 2024年第2期55卷 16-27页

作者：侯文慧周传起程炎王玉伟刘路秦宽安徽农业大学工学院合肥230036

针对目前果园垄间导航路径识别方法存在准确性与实时性难以同时兼顾、泛化能力弱等问题,本文在U-Net模型的基础上进行优化,采用MobileNet-v3 Large作为U-Net的主干特征提取网络,并在跳跃连接处引入坐标注意力机制(Coordinate attention,... 详细信息

针对目前果园垄间导航路径识别方法存在准确性与实时性难以同时兼顾、泛化能力弱等问题,本文在U-Net模型的基础上进行优化,采用MobileNet-v3 Large作为U-Net的主干特征提取网络,并在跳跃连接处引入坐标注意力机制(Coordinate attention,CA),构建轻量化路径识别模型。以该模型分割的垄间可行驶区域为基础,利用最小二乘法重塑可行驶区域边缘点,并进一步提取垄间导航线。首先采用数据增强的草莓垄间数据集进行模型训练,并进一步迁移到葡萄和蓝莓数据集上进行权重微调,以提高模型适应能力。最后在相应的验证集上进行导航路径识别,并通过可视化对比不同模型识别结果,以验证模型准确性。试验结果表明,网络模型在草莓、蓝莓和葡萄果园垄间路径识别的平均交并比分别为98.06%、97.36%和98.50%,平均像素准确度分别达到99.13%、98.75%和99.29%。模型处理RGB图像分割可行驶区域的理论推理速度可达19.23 f/s,满足导航实时性和准确性的要求。

关键词：垄间导航路径识别语义分割图像处理迁移学习 U-Net

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畜禽粪污处理中氨气膜接触器回收的传质及选择性研究

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农业机械学报 2024年第2期55卷 338-345页

作者：贺清尧廖婷陈号迁刘梦飞纪龙晏水平华中农业大学工学院武汉430070

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用... 详细信息

对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收,不仅可以减少污染物和温室气体的排放,达到减污降碳的目的,还能获得氮肥产品,增加粪污处理的经济性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题,提出了采用中空纤维膜来实现氨气捕集的目标。采用空气吹扫氨水溶液模拟了不同情形下的氨气浓度与空气流量,测试不同情形下氨气捕集的通量和回收率,分析影响氨气捕集的主要因素和传质特性。结果表明,氨气向膜内传质的阻力主要受气相传质阻力和膜的传质阻力影响,低空气流量下气相传质阻力占主导地位。提升空气流量至5 L/min时,气相传质阻力比0.5 L/min时下降53.6%,此时膜内传质阻力占主导。氨气捕集通量随进膜氨气浓度的增大而提升。在空气流量低于1 L/min下,氨氮回收率高于95%,0.5 L/min时的氨氮回收率高于99%。在氨气停留时间足够的条件下,氨氮回收率仅与酸液吸收容量相关。在温度差和浓度差的影响下,空气中的水蒸气会向膜内的吸收剂中传递。吸收剂中含质量分数26%的硫酸铵比仅含1%的硫铵溶液水回收通量高13.3倍,氨氮分离因子由41.6降低至3.06。酸液质量分数对氨气的传质无显著影响。文献对比表明典型状态下粪污处理中的氨气释放质量浓度与本研究中涉及的质量浓度区间基本一致,说明中空纤维膜捕集氨气具有较广的适用性。

关键词：粪污处理氨气膜吸收中空纤维膜