检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2024年第12期35卷 2203-2210页

作者：张庆正姜晨高睿蒋金鑫上海理工大学机械工程学院上海200093 香港理工大学工业及系统工程系超精密加工技术国家重点实验室中国香港999077

为有效提高砷化镓(GaAs)基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量,开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验。建立GaAs划片过程的有限元仿真模型,根据不同划片工艺,研究划片载荷及应力分布情况;开展解理工艺验证实验,分析解... 详细信息

为有效提高砷化镓(GaAs)基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量,开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验。建立GaAs划片过程的有限元仿真模型,根据不同划片工艺,研究划片载荷及应力分布情况;开展解理工艺验证实验,分析解理面形貌特征,对划片工艺进行验证。研究结果表明,优化后的工艺方法(即由内向外点划片)可有效降低划片过程材料表面损伤程度,减少脆性断裂现象,实验结果与仿真结果具有较高的一致性。

关键词：半导体激光器谐振腔面砷化镓解理加工有限元分析

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数据驱动的自洽聚类分析方法及塑性成形高效跨尺度模拟

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机械工程学报 2025年第4期61卷 74-85页

作者：江晟达何霁郭聪李淑慧钱昌明上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

材料微观变形决定了构件宏观成形性能,如何高效地联系宏观成形工艺和材料微观结构演化一直是塑性成形领域亟须解决的难题。通过将构件不同位置的宏观力学性能需求映射到材料的微观结构,才能根据目标微观结构的特点与分布准确设计和实施... 详细信息

材料微观变形决定了构件宏观成形性能,如何高效地联系宏观成形工艺和材料微观结构演化一直是塑性成形领域亟须解决的难题。通过将构件不同位置的宏观力学性能需求映射到材料的微观结构,才能根据目标微观结构的特点与分布准确设计和实施制造工艺,破解传统反复“试错”的制造模式,获得“形性”兼备的高性能构件。基于数据驱动的自洽聚类分析方法,提出跨尺度模拟单元和传统宏观唯象本构单元混合使用策略方法,开发了塑性成形高效跨尺度模拟技术。实现DP980双相钢U形件拉弯以及AA2219铝合金带筋筒体旋压的跨尺度成形分析,在能够获取成形零件关键位置微观信息演化的前提下,保证与传统宏观仿真相当的计算效率,相关研究为跨尺度模拟在工程大型构件成形中的实际应用提供了新思路。

关键词：塑性成形高效跨尺度模拟数据驱动自洽聚类分析

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基于姿态解算的外肢体手指抓取增强量化分析和优化设计

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机器人 2025年第1期47卷 32-43页

作者：刘源闫哲葛瑞鹏程迁明东天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072 脑机交互与人机共融海河实验室天津300392 先进医用材料与医疗器械全国重点实验室天津300072

外肢体手指是一种通过为人体增加额外的肢体实现运动增强的可穿戴机器人,但目前抓取增强效果有限。针对此问题,研究了基于外肢体手指和人手位姿的最大可抓取球体解算方法,通过对外肢体手指的量化分析,对其进行优化设计,从而增强抓取能... 详细信息

外肢体手指是一种通过为人体增加额外的肢体实现运动增强的可穿戴机器人,但目前抓取增强效果有限。针对此问题,研究了基于外肢体手指和人手位姿的最大可抓取球体解算方法,通过对外肢体手指的量化分析,对其进行优化设计,从而增强抓取能力。首先,构建了人手和外肢体手指的D-H(Denavit-Hartenberg)运动学模型,使用蒙特卡洛法得到人手和外肢体手指位姿库,并基于该库提出一种半包络稳定抓取球体的解析方法。然后,基于外肢体手指与人手能够抓取的球体的最大半径定义并量化了外肢体手指的抓取增强能力,并基于该能力对外肢体在3个穿戴位置处的杆长尺寸进行优化。最后,根据受试者手部尺寸及3个穿戴位置处在优化前后的杆长系数,搭建了外肢体手指样机,并对半径2~12 cm的球体进行了抓取实验。实验结果表明,杆长系数优化后,3个穿戴位置处的抓取能力分别增强了42.4%、38.5%和7.91%,证明了解算方法的正确性和有效性。

关键词：外肢体手指抓取增强姿态解算优化设计可穿戴机器人

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层间距对棒材送进式搅拌摩擦沉积增材2219铝合金组织及力学性能影响

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焊接学报 2025年第2期46卷 102-111页

作者：江小辉戴园城郭维诚杨天豪上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海200240 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨150001

为了提高航天高强韧2219-T8铝合金的固相增材制造性能,采用搅拌摩擦沉积工艺分别制备了层间距为1 mm,1.5 mm和2 mm的单道多层沉积件,分析了层间距对沉积件微观组织和力学性能的影响.结果表明,层间距从2 mm减小到1 mm时,沉积件的致密无... 详细信息

为了提高航天高强韧2219-T8铝合金的固相增材制造性能,采用搅拌摩擦沉积工艺分别制备了层间距为1 mm,1.5 mm和2 mm的单道多层沉积件,分析了层间距对沉积件微观组织和力学性能的影响.结果表明,层间距从2 mm减小到1 mm时,沉积件的致密无缺陷区域从24.5 mm扩大到33 mm,材料结合更加充分;同时沉积件的晶粒明显细化,平均晶粒尺寸从3.69μm减小到2.27μm;沉积件的硬度没有明显变化,整体上硬度梯度增大,但均质性更好;沉积件构建方向的抗拉强度和断后伸长率分别提高了26 MPa和3%,而纵向的力学性能变化不大.当层间距为1 mm时,沉积件表现出最优的材料性能,屈服强度达122 MPa,抗拉强度达207 MPa,断后伸长率达7%,平均硬度达75.6 HV.

关键词：层间距增材制造搅拌摩擦沉积铝合金组织和力学性能

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双稳态压电超结构的超传输滞回效应与非互易编码特性

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力学学报 2024年第7期56卷 2103-2113页

作者：郑宜生陈逸涵瞿叶高孟光厦门大学航空航天学院福建厦门361005 西安交通大学复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室西安710049 上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

利用超结构的非线性效应能够实现新颖的振动能量传输调控现象.双稳态超结构存在非线性超传输特性,即在超结构线性化带隙内,当激励幅值超过某个临界值时,传输的振动能量将突变到很大值.文章针对含双稳态分流电路的压电超结构梁,建立了力... 详细信息

利用超结构的非线性效应能够实现新颖的振动能量传输调控现象.双稳态超结构存在非线性超传输特性,即在超结构线性化带隙内,当激励幅值超过某个临界值时,传输的振动能量将突变到很大值.文章针对含双稳态分流电路的压电超结构梁,建立了力电耦合非线性动力学数值模型,并采用伽辽金法对数值模型进行降阶处理以提升计算效率.基于上述模型研究了双稳态压电超结构的振动能量非线性传输特性,发现超结构线性局域共振带隙内的超传输特性存在滞回效应,也即向上扫幅激励和向下扫幅激励两种工况下超传输临界值不同.通过改变双稳态电路两个稳定平衡点的间距或者电路在稳定平衡点的共振强度可以移动超传输滞回区间.进一步通过在双稳态压电超结构一侧布置线性共振电路来引入系统非对称性,可使得正方向和反方向的超传输滞回区间发生偏离,利用这种非互易的超传输滞回效应可以在不同激励幅值区间实现不同模式的非互易编码.增强系统非对称性可使得正方向和反方向的超传输滞回区间偏离更加显著,故非互易编码区间具有可调性.文章极大地拓展了超材料的非互易模式,正方向和反方向能量传输性能不再局限于传统超材料固定的“传输”或“非传输”状态,通过合适的非互易编码设计可以实现弹性信息的单向传输功能.

关键词：压电超结构双稳态电路非线性超传输非互易编码滞回效应

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HTPB推进剂热力耦合加速老化细观损伤机理分析

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含能材料 2024年第2期32卷 162-174页

作者：曾毅黄薇陈家兴许进升陈雄武锐南京理工大学机械工程学院特种动力技术教育部重点实验室江苏南京210094 中国航天科工集团第六研究院四十一所内蒙古呼和浩特010000

为了深入探究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在热力耦合作用下的细观损伤机理,采用了试验表征和理论分析相结合的方法。具体而言,对在不同环境温度(50,70℃和90℃)及不同加载次数下的HTPB推进剂进行了细观层面分析。在50℃下,分别进行了约3... 详细信息

为了深入探究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在热力耦合作用下的细观损伤机理,采用了试验表征和理论分析相结合的方法。具体而言,对在不同环境温度(50,70℃和90℃)及不同加载次数下的HTPB推进剂进行了细观层面分析。在50℃下,分别进行了约3000次和10800次加载;在70℃下,分别进行了约1800,3600次和7030次加载;而在90℃下,则进行了约1800次加载。研究发现:在热力耦合加速老化作用下,HTPB推进剂的细观损伤比单一因素老化更为显著。其细观损伤机理主要涉及两方面:一是由于基体热降解,基体自身的承载性能及其与颗粒间的粘接强度均有所下降,进而导致颗粒“脱湿”;二是颗粒的“脱湿”现象反过来进一步加剧了基体的热降解。这种相互作用使得细观损伤更加严重。研究还发现,随着老化温度的增加,细观损伤的程度会加剧,但温度过高将改变老化过程的细观损伤机理。此外,研究指出,在其他条件不变的前提下,合理选择终止加载次数对于判断HTPB推进剂是否发生显著细观损伤至关重要。本研究中,当50℃和70℃下的加载次数比(N/N_(End))分别超过0.281和0.330时,HTPB推进剂会产生显著的细观损伤。

关键词： HTPB推进剂热力耦合加速老化细观形貌细观损伤机理

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CFRP柔性件保形加工中的变形控制

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复合材料学报 2023年第2期40卷 1179-1189页

作者：宿友亮黎游孟志坚王清彬郜雪楠胡建宁夏大学机械工程学院银川750021

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)柔性件的保形加工是航空航天高端装备制造的重要环节,柔性件的可靠装夹是控制加工变形、降低加工尺寸偏差的前提。首先,在理论分析的基础上,明确了柔性件装夹中夹紧及摩擦约束基本条件,提出了基于悬臂梁... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)柔性件的保形加工是航空航天高端装备制造的重要环节,柔性件的可靠装夹是控制加工变形、降低加工尺寸偏差的前提。首先,在理论分析的基础上,明确了柔性件装夹中夹紧及摩擦约束基本条件,提出了基于悬臂梁理论的“随形-就近”吸盘分布原则。进而,使用“ISIGHTABAQUS”联合仿真方法,实现了不同装夹条件及等效切削力作用下CFRP柔性件变形的仿真分析,分析表明:真空吸盘的弹性变形易加大装夹变形,应采用弹性真空吸盘与刚性定位吸盘组合的方式;定位吸盘数量为8、12或16,并“随形-就近”分布时,真空吸盘数量及分布对柔性件变形的影响可忽略。最后,仿真与实验分析了考虑定位几何量偏差时的加工尺寸偏差,仿真与实验结果规律基本一致,优化装夹后的加工尺寸偏差最大降幅达57.7μm(35%);综上,CFRP柔性件保形加工中变形引起的加工尺寸偏差不容忽略,在“随形-就近”、“定位与真空吸盘组合”原则下优化装夹可以大幅降低变形引起的尺寸偏差。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料柔性件保形加工装夹变形尺寸偏差

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基于低秩和稀疏分解的滚动轴承故障特征提取方法对比研究

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振动与冲击 2023年第21期42卷 182-191页

作者：王冉黄裕春张军武余亮上海海事大学物流工程学院上海201306 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

滚动轴承是机械设备中广泛使用的关键部件,其故障特征的准确提取对设备稳定运行至关重要。轴承的初始故障很微弱,容易被背景噪声掩盖,这使故障特征的提取较为困难,需要对轴承故障特征与噪声的特性进行准确刻画。针对上述问题,为了深入... 详细信息

滚动轴承是机械设备中广泛使用的关键部件,其故障特征的准确提取对设备稳定运行至关重要。轴承的初始故障很微弱,容易被背景噪声掩盖,这使故障特征的提取较为困难,需要对轴承故障特征与噪声的特性进行准确刻画。针对上述问题,为了深入探究轴承故障特征及噪声在时频域中的低秩与稀疏特性及其内在关联,对轴承故障特征提取低秩稀疏分解框架下的两种代表性方法开展对比研究,以便充分利用故障特征与噪声成分的性质,为噪声干扰下的轴承故障提取方法选择提供一定的依据。利用周期性瞬态冲击信号在时频域中的稀疏与低秩特性建立矩阵分解模型,对比了Go分解(go-decomposition,Go-Dec)和非负矩阵分解(non-negative matrix factorization,NMF)两种具有代表性的分解方法,并将其应用于时频域中滚动轴承的故障特征提取。首先,基于短时傅里叶变换(short time Fourier transform,STFT)生成振动信号的时频矩阵,并揭示了轴承故障脉冲在时频域中具有的稀疏性和低秩性。利用Go-Dec和NMF两种矩阵分解方法,分解出表征故障特征的矩阵。最后,对分解的故障矩阵采用逆短时傅里叶变换重构瞬态脉冲信号,并对该信号取包络谱从而确定滚动轴承的故障类型和频率信息。仿真分析和试验对比了两种故障特征分解方法,结果表明Go-Dec可以更好地去除噪声干扰,有效提取出表征滚动轴承故障特征的稀疏分量。

关键词：滚动轴承故障特征提取短时傅里叶变换(STFT) Go分解(Go-Dec) 非负矩阵分解(NMF)

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空冷型氢燃料电池系统优化与控制策略研究

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科技导报 2025年第3期43卷 95-104页

作者：赵小军王智虎陈敏学邱殿凯上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 国家燃料电池技术创新中心潍坊261041

基于空冷型燃料电池原位测试实验平台,对优化的阳极氢气侧双向供气的气路结构和阴极空气侧强化中间区域散热的差异化风速风扇配置方案开展实验分析。结果发现,优化脉排间隔时间可以减小运行过程中的电压衰减,并提出了基于不同负载层次... 详细信息

基于空冷型燃料电池原位测试实验平台,对优化的阳极氢气侧双向供气的气路结构和阴极空气侧强化中间区域散热的差异化风速风扇配置方案开展实验分析。结果发现,优化脉排间隔时间可以减小运行过程中的电压衰减,并提出了基于不同负载层次的氢气控制策略。阴极中间区域风速提升可以改善单电池内温度和电流密度的分布均匀性,提出了分段式风扇转速控制策略,在不同负载电流区间内对最佳运行温度和阴极入口风速进行了设计。在此基础上,搭建包含33节电池的空冷型燃料电池系统,验证了控制策略的有效性。

关键词：空冷型质子交换膜燃料电池原位实验系统优化控制策略

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基于路径积分法的输液管道随机动态响应分析

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力学学报 2023年第6期55卷 1371-1381页

作者：孙诣博魏莎丁虎陈立群上海大学力学与科学工程学院上海200444 上海市力学信息学前沿科学研究基地上海200072 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控... 详细信息

随机激励下的输液管道在工程上广泛存在,对其进行研究具有十分重要的意义.为了预测高斯白噪声激励下输液管道系统的随机动态响应,基于哈密顿原理建立了高斯白噪声激励下非线性输液管道的动力学模型.采用Galerkin截断方法对输液管道的控制方程进行离散化.采用基于Gauss-Legendre公式的路径积分法计算了输液管道随机振动响应的位移概率密度函数和速度概率密度函数.采用Monte Carlo方法与路径积分法得到的计算结果进行对比,验证了路径积分法在计算输液管道振动响应上具有较高的计算精度.研究了流速、激励强度和阻尼系数对输液管道位移概率密度函数和速度概率密度函数的影响,并确定了输液管道位移概率密度函数出现双峰时的临界流速.结果表明,采用路径积分法计算输液管道系统的动态响应是有效的.流速增大会使系统可能发生的最大位移变大,可能发生的最大速度不变;激励强度增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变大;阻尼系数增大会使系统可能发生的最大位移和最大速度变小.此外,研究发现流速增大是诱导输液管道发生随机分岔的因素之一.

关键词：输液管道随机激励受迫振动概率密度函数路径积分法

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