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基于砂型快速成形的机床主轴箱铸造数值模拟与优化

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材料科学与工艺 2024年

作者：许全文尹志宏尹作升王超王维陈昊然昆明理工大学机电工程学院中国机械总院集团云南分院有限公司云南省机电一体化应用技术重点实验室

为了提高机床主轴箱铸造质量，基于砂型快速成形技术要求，对其进行铸造工艺分析与设计。运用ProCAST仿真软件对铸造过程进行数值模拟和铸造工艺优化，基本消除缩孔和缩松等缺陷。通过单因素实验分析了铸造工艺参数对孔隙率的影响，然... 详细信息

为了提高机床主轴箱铸造质量，基于砂型快速成形技术要求，对其进行铸造工艺分析与设计。运用ProCAST仿真软件对铸造过程进行数值模拟和铸造工艺优化，基本消除缩孔和缩松等缺陷。通过单因素实验分析了铸造工艺参数对孔隙率的影响，然后采用Box-Behnken方法设计响应面实验，得到铸造工艺参数与孔隙率之间的回归模型，方差和可信度分析结果表明，数学模型拟合良好，数据可信度较高。利用遗传算法对铸造工艺参数进行优化设计，得到了使孔隙率趋于最低值的工艺参数组合为浇注温度1360 ℃，浇注时间23 s，砂型温度24 ℃，实验结果表明，预测值与实验值误差为0.38%，孔隙率比优化前降低4.2%，证实了模型预测的有效性和优化效果。研究为基于砂型快速成形技术的机床类铸件产品铸造工艺设计提供技术参考。

关键词：机床主轴箱快速成形数值模拟响应面法遗传算法优化

筛辊间隙可调的螺旋挤压式油茶果脱壳机设计与研究

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包装与食品机械 2024年第3期42卷 76-83,90页

作者：程杰江洁昆明理工大学昆明650500 红河学院云南红河661199 云南省高校高原农机机电一体化技术研究与应用工程研究中心云南红河661199

为改进油茶果脱壳机性能,提高脱净率、降低破籽率,基于油茶果的生物特性和常见脱壳机工作原理及结构特点,采用挤压、揉搓原理,提出一种螺旋挤压式脱壳间隙可调的高效低损脱壳方式,并通过EDEM构建油茶脱壳仿真模型,对脱壳过程进行可行性... 详细信息

为改进油茶果脱壳机性能,提高脱净率、降低破籽率,基于油茶果的生物特性和常见脱壳机工作原理及结构特点,采用挤压、揉搓原理,提出一种螺旋挤压式脱壳间隙可调的高效低损脱壳方式,并通过EDEM构建油茶脱壳仿真模型,对脱壳过程进行可行性分析。选取脱壳辊筒转速、筛辊间隙、含水率3个因素,以脱净率和破籽率的综合加权评分为指标进行正交优化试验。研究结果表明:对综合指标影响的显著顺序为辊筒转速、含水率、筛辊间隙,优化后的辊筒转速350 r/min、筛辊间隙30 mm、含水率55%,此条件下进行8次验证试验,脱净率为97.19%,破籽率为2.85%,处理量可达到2 t/h。研究结果为油茶果脱壳加工提供参考。

关键词：油茶果脱壳机仿真分析正交试验方法优化

考虑动力学响应的天线座拓扑-自由尺寸协同优化设计

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机械工程学报 2024年第11期60卷 20-31页

作者：朱继宏张亦飞侯杰李祥吉张卫红陕西省空天结构技术重点实验室西安710072 西北工业大学机电学院西安710072 西北工业大学航宇材料一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心西安710072

结构的动力学响应设计是复杂装备设计与制造过程中一个不可回避的问题。针对复杂舰载天线座结构的设计需求提出了考虑动力学响应的拓扑-自由尺寸协同优化设计方法。以加权频率最大化为目标函数,简谐激励下结构的应力幅值为约束,构建协... 详细信息

结构的动力学响应设计是复杂装备设计与制造过程中一个不可回避的问题。针对复杂舰载天线座结构的设计需求提出了考虑动力学响应的拓扑-自由尺寸协同优化设计方法。以加权频率最大化为目标函数,简谐激励下结构的应力幅值为约束,构建协同优化模型并推导目标函数以及约束函数的灵敏度信息。针对复杂天线座结构板壳实体混合模型,进行协同设计,由拓扑优化结果确定内部材料分布,自由尺寸优化结果确定壳体的大致厚度分布,并在考虑工艺性基础上进行精确尺寸设计。随后对优化模型进行重构并分析校核。采用协同优化方法能够有效减少设计过程中的反复迭代,提升设计效率。设计结果表明,该方法能够显著提升结构的固有频率,大幅降低最苛刻工况下结构最大应力、位移幅值,实现性能更为优异的天线座结构设计。

关键词：拓扑优化自由尺寸优化动力学响应加权频率天线座

三轴机床几何误差多边测量与非冗余无约束辨识

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机械设计与研究 2024年第1期40卷 1-7,14页

作者：邓铭葛广言董应明杨军朱炜炜杜正春杨建国上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 云南省机电一体化应用技术重点实验室昆明650031 宁波科威联创数控技术有限公司浙江宁波315400

数控机床几何误差的测量与辨识是其精度提升的基础,而采用激光跟踪干涉仪的几何误差多边测量与辨识方法由于其高效、便捷的优势获得了广泛关注。提出一种基于多边测量的三轴机床几何误差非冗余无约束辨识方法,借助过渡坐标系和中间物理... 详细信息

数控机床几何误差的测量与辨识是其精度提升的基础,而采用激光跟踪干涉仪的几何误差多边测量与辨识方法由于其高效、便捷的优势获得了广泛关注。提出一种基于多边测量的三轴机床几何误差非冗余无约束辨识方法,借助过渡坐标系和中间物理量,完全避免了冗余待辨识参数以及附加约束。与现有辨识方法相比,所提方法具有求解稳定性好、计算复杂度低的优点。实验结果表明,所提方法可完整、准确的辨识出三轴机床所有21项几何误差。

关键词：多边测量激光跟踪干涉仪数控机床几何误差辨识方法

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发动机外涵道机匣加筋布局轻量化设计

航空学报 2024年第11期45卷 168-180页

作者：孟亮张靖王亚栋于洋张帆朱继宏张卫红陕西省空天结构技术重点实验室西安710072 西北工业大学机电学院西安710072 西北工业大学航宇材料一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心西安710072 北京动力机械研究所北京100074

针对某型发动机外涵道机匣的极致轻量化设计需求,首先以结构刚度最大化为目标,开展了薄壁机匣结构复杂工况下的加筋布局拓扑优化设计;进一步考虑机匣服役工况下的屈曲稳定性要求,系统性研究了工程常见4种加筋构型与结构抗屈曲性能的关... 详细信息

针对某型发动机外涵道机匣的极致轻量化设计需求,首先以结构刚度最大化为目标,开展了薄壁机匣结构复杂工况下的加筋布局拓扑优化设计;进一步考虑机匣服役工况下的屈曲稳定性要求,系统性研究了工程常见4种加筋构型与结构抗屈曲性能的关联关系;最后,考虑制造工艺约束,建立了外涵道机匣的周期性加筋参数化模型,综合结构刚度、强度和稳定性要求,构建了基于加筋应力水平和结构抗屈曲性能等的综合优化设计目标,并开展了加筋尺寸优化设计。优化得到的外涵道机匣加筋设计方案较原始设计模型减重近40%,与1.3 mm等厚机匣相比,不仅满足结构刚度与强度设计要求,同时实现了结构外部压强临界屈曲载荷212.9%的提升,有效保障了发动机机匣严酷载荷工况下的服役稳定性。

关键词：外涵道机匣屈曲加筋设计参数化建模结构优化

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基于荧光强度比的毛细管液芯光纤温度传感器

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 528-537页

作者：张烨禹刘婷黄建伟黄学智陈明杰华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021

针对现有光纤荧光温度传感探头制备复杂的问题,本文提出了一种制备简单、成本低廉且性能优异的基于毛细管液芯的光纤荧光温度传感器。首先将对温度敏感的罗丹明B和对温度不敏感的罗丹明123的混合溶液作为温敏材料封装在不锈钢毛细管中... 详细信息

针对现有光纤荧光温度传感探头制备复杂的问题,本文提出了一种制备简单、成本低廉且性能优异的基于毛细管液芯的光纤荧光温度传感器。首先将对温度敏感的罗丹明B和对温度不敏感的罗丹明123的混合溶液作为温敏材料封装在不锈钢毛细管中制备成传感探头,利用两者荧光发射峰强度的比值进行温度传感。之后对传感探头中混合溶液的浓度和毛细管的结构参数进行了优化,并对传感器的性能进行了测试,最终将其应用于实际生活温度检测中。实验结果表明:该传感器的温度响应范围为30~70℃,荧光强度比与温度之间呈二次相关,拟合相关系数高达0.9984,且具有很好的准确性、重复性和稳定性,使用时间可达3个月以上,能很好地应用于对日常生活中温度的检测。该光纤荧光温度传感器在实时监测和远端探测方面具有很大的潜力。

关键词：光纤温度传感器荧光强度比罗丹明

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透射光谱线性空间核学习建模求解多组分浓度

控制理论与应用 2024年第3期41卷 468-473页

作者：宋江婷金福江周丽春华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021

本文对求解多组分体系浓度的分光光度计同时测定法提供了一种建模方法.通过对多组分体系的透射光谱建立光谱线性空间,证明了多组分体系的分子势函数矩阵VM可以转化为对角矩阵,对角矩阵的对角元是单组分势函数的块矩阵Ji.多组分体系透射... 详细信息

本文对求解多组分体系浓度的分光光度计同时测定法提供了一种建模方法.通过对多组分体系的透射光谱建立光谱线性空间,证明了多组分体系的分子势函数矩阵VM可以转化为对角矩阵,对角矩阵的对角元是单组分势函数的块矩阵Ji.多组分体系透射光谱空间是单组分分子透射光谱函数为基函数、分子数量占比为坐标的线性组合.利用多核学习法确定各单组分体系透射波的占比权重系数,提出了用单组分浓度光量子隧穿软测量模型测定多组分浓度的测量方法.实例验证表明此方法稳定可靠,且能降低计算的复杂性.

关键词：多组分浓度量子遂穿线性系统

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基于双重距离的多目标粒子群优化算法

控制与决策 2024年第6期39卷 1801-1809页

作者：慈雨荣淼彭晨上海大学机电工程与自动化学院上海200444

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越... 详细信息

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越多,粒子的等级越大.当等级相同时,算法结合粒子的拥挤距离选择最优粒子,并更新外部归档集.此外,算法结合粒子的变异行为避免陷入局部最优.在对比实验中,该算法在收敛性和多样性上可取得较优结果.最后,将该算法应用到电力系统的环境/经济调度模型(environmental/economic dispatch,EED),也可获得性能较好的解集.

关键词：平均距离拥挤距离邻域信息多目标粒子群优化多目标问题环境/经济调度

复杂工况下选择性催化还原脱硝系统的迁移强化学习控制

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 496-501页

作者：孙小明彭晨程传良上海大学机电工程与自动化学院上海200444

针对复杂工况下选择性催化还原(SCR)系统难以实现精确脱硝控制的问题,本文提出一种基于迁移强化学习的智能控制方法.首先根据机组负荷的变化将整体运行过程划分为不同阶段.然后训练了强化学习控制器以分别学习各个阶段的不同特征,从而... 详细信息

针对复杂工况下选择性催化还原(SCR)系统难以实现精确脱硝控制的问题,本文提出一种基于迁移强化学习的智能控制方法.首先根据机组负荷的变化将整体运行过程划分为不同阶段.然后训练了强化学习控制器以分别学习各个阶段的不同特征,从而实现了变工况下SCR脱硝系统的精确控制.此外,借鉴了迁移学习的思路以应对预料之外的未知工况,避免了因工况未知所造成的不利影响.最后将训练好的控制器用于实际SCR脱硝系统的控制中,实验结果表明所提方法可以有效地控制复杂工况下燃煤机组NOx的排放量,为复杂工况下SCR脱硝系统的智能控制提供了借鉴.

关键词： SCR脱硝系统变工况未知工况强化学习迁移学习