检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2023年第16期42卷 92-100,119页

作者：王冉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

早期轴承故障特征的有效提取对于避免严重机械事故具有重要的意义。表征轴承故障的脉冲信号往往淹没在强背景噪声干扰中,并且轴承常常在变转速工况下运行,这使故障特征的提取较为困难。针对这一问题,提出一种用于变转速工况下滚动轴承... 详细信息

早期轴承故障特征的有效提取对于避免严重机械事故具有重要的意义。表征轴承故障的脉冲信号往往淹没在强背景噪声干扰中,并且轴承常常在变转速工况下运行,这使故障特征的提取较为困难。针对这一问题,提出一种用于变转速工况下滚动轴承故障特征提取的组稀疏低秩矩阵估计算法。首先,根据变转速工况下轴承故障脉冲信号的角度时间循环平稳特性,利用阶频谱相关(order-frequency spectral correlation, OFSC)将测量信号转换至阶频域中;其次,揭示了轴承故障脉冲在阶频域中的组稀疏性和低秩性,并据此构建一种凸优化问题来增强这两种特性,引入非凸罚函数来提高故障特征的稀疏性;再次,在交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)和优化最小化(majorization-minimization, MM)框架下求解该凸优化问题,推导出组稀疏低秩(group sparse low-rank, GSLR)矩阵估计算法;最后,通过构建增强包络阶次谱(enhanced envelope order spectrum, EEOS)对求解得到的目标分量进行故障特征检测。仿真和试验信号的分析验证了该方法在故障特征提取中的有效性。

关键词：变转速工况组稀疏低秩(GSLR) 非凸罚函数增强包络阶次谱(EEOS) 特征提取

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水下航行器辐射噪声仿真及冰下传播规律研究

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舰船科学技术 2024年第18期46卷 22-28页

作者：仇昕阳张春雨胥强彭子龙江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212000 上海交通大学机械与动力工程学院上海200000

水下航行器辐射噪声模拟和水声信道中的信号传播特性是水声领域研究的两大热点问题。通过经验公式以及设计FIR滤波器的方法模拟出水下航行器的辐射噪声功率谱。在此基础上结合Bellhop声学工具箱,模拟经过海洋信道传递的辐射噪声信号。结... 详细信息

水下航行器辐射噪声模拟和水声信道中的信号传播特性是水声领域研究的两大热点问题。通过经验公式以及设计FIR滤波器的方法模拟出水下航行器的辐射噪声功率谱。在此基础上结合Bellhop声学工具箱,模拟经过海洋信道传递的辐射噪声信号。结合Burke-Twersky(B-T)冰水模型进行冰水界面下海洋信道的研究。结果显示,功率谱幅值根据水平传播距离和声源深度产生不同程度的衰减。且冰水上边界的存在使声线产生额外的反射和损失,造成接收点功率谱额外衰减20~30 dB。

关键词：冰下信道声传播 Bellhop 水声信道反射系数

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基于模态试验的对接圆柱壳结构有限元模型修正

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振动与冲击 2022年第17期41卷 9-17页

作者：魏莎郑冰月张忠李旭龙陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海市应用数学和力学研究所上海200072 北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京100076

壳体组合结构广泛应用于船舶、土木和航空航天等工程领域。为获得精确的对接圆柱壳结构动力学模型,采用基于数学模型的响应面法对有限元模型多个参数进行优化,实现有限元模型修正。通过模态试验获得对接圆柱壳结构的试验模态参数,采用... 详细信息

壳体组合结构广泛应用于船舶、土木和航空航天等工程领域。为获得精确的对接圆柱壳结构动力学模型,采用基于数学模型的响应面法对有限元模型多个参数进行优化,实现有限元模型修正。通过模态试验获得对接圆柱壳结构的试验模态参数,采用模态置信度检验模态试验结果。利用ANSYS有限元软件对结构进行有限元模态分析,提取整体模态。通过中心复合设计方法获取样本点构造多项式响应面模型,采用决定系数和均方根误差检验响应面的拟合精度。响应面模型计算结果与试验结果的误差构造目标函数,多目标遗传算法用于优化响应面参数,最终将修正后的参数代入有限元模型得到修正模型。对比修正前后的模态频率,结果表明修正后得到的有限元模态频率与实测模态频率间相对误差明显减小,进而验证了基于响应面方法在对接圆柱壳有限元模型修正中的有效性。

关键词：对接圆柱壳结构模态分析有限元模型修正响应面模型灵敏度分析

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响应型柔性材料系统的向光性驱动

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南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 170-188页

作者：卢伟王叙宁侯国栋钱小石孟光上海交通大学机械与动力工程学院上海201100

光响应材料在光刺激下能改变自身的物理或化学性质,因其对电磁波多自由度的高敏感、多维度响应能力,在与传感、驱动相关的多种应用领域中备受关注.近年来,基于光响应软材料的光驱动系统逐渐完成了从简单的感知、受激作动到持续自主反馈... 详细信息

光响应材料在光刺激下能改变自身的物理或化学性质,因其对电磁波多自由度的高敏感、多维度响应能力,在与传感、驱动相关的多种应用领域中备受关注.近年来,基于光响应软材料的光驱动系统逐渐完成了从简单的感知、受激作动到持续自主反馈控制的进化,这意味着柔性材料在受到刺激发生形态变化的基础上,逐步具备接受和转化能量的能力,进而实现自主驱动.一系列基于柔性光响应材料的软体作动系统对与方向实时改变的光源、热源、声源等能量源,表现出方向识别与准确跟踪的能力.这种“向光性”“趋光性”实现的难点在于让光响应柔性材料识别刺激源的方向并向其作动、在对准方向时停止作动,在受外部扰动、方向失准时自主向光调整,从而在一定程度上体现类似动、植物的自主性.因此,对近年来光响应材料在传感、驱动及自适应调节领域的研究进展进行综述,总结了柔性材料作动从响应型到自控型的发展历程,从传感、驱动、反馈三个组成循环的关键过程剖析其能量转化、传递过程中的物理、化学机制,并展望自控制光响应材料系统在仿生驱动器和软体机器人等研究领域的发展方向与潜力.

关键词：光响应材料感知驱动自发负反馈

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基于共形几何代数的并联机器人逆运动学分析方法

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农业机械学报 2024年第3期55卷 421-430页

作者：柴馨雪李翔毅汤陈昕李秦川徐灵敏浙江理工大学机械工程学院杭州310018 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

运动学分析是并联机器人运动学性能评估和结构尺寸优化的基础。现有并联机器人运动学分析方法存在几何建模与几何计算相分离的问题,本文利用共形几何代数(Conformal geometric algebra, CGA)集几何表示和计算为一体的优势,提出一种并联... 详细信息

运动学分析是并联机器人运动学性能评估和结构尺寸优化的基础。现有并联机器人运动学分析方法存在几何建模与几何计算相分离的问题,本文利用共形几何代数(Conformal geometric algebra, CGA)集几何表示和计算为一体的优势,提出一种并联机器人逆运动学分析方法。根据动平台位姿参数给出动平台刚体运动算子,通过共形几何代数框架下的几何积实现动平台上任意点的刚体变换,得到任意点在运动过程中的共形几何表达式;结合机构中尺寸、几何约束,利用内积运算,建立机构运动学方程;根据运动学方程,进行运动学反解计算和速度分析。以3自由度的3-RPS并联机器人和6自由度6-UPS并联机器人为例,对所提方法进行验证,并将逆运动学推导结果与仿真软件所得结果进行了对比,验证了本文提出方法的正确性。该方法将空间向量和旋转表示等几何对象与矩阵乘法、矢量外积等计算方式相结合,使得并联机器人空间几何问题统一在一个代数系统中进行处理,因此分析过程几何直观性较强,简化了运动学逆解分析计算过程。

关键词：并联机器人共形几何代数运动学分析

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间隙动态变化下泵喷推进器非定常力数值分析

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中国舰船研究 2025年

作者：李辉耀何景异赵威饶志强张振果华宏星上海交通大学振动冲击噪声研究所武汉第二船舶设计研究所船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心

[目的]旨在研究转子间隙动态变化对泵喷推进器非定常力的影响。[方法]采用重叠网格，构建SUBOFF潜艇带泵喷推进器的数值计算模型，并结合SST k-ω湍流模型，针对转子垂向振动的频率靠近转子叶频的工况进行数值计算。[结果]结果显示，受... 详细信息

[目的]旨在研究转子间隙动态变化对泵喷推进器非定常力的影响。[方法]采用重叠网格，构建SUBOFF潜艇带泵喷推进器的数值计算模型，并结合SST k-ω湍流模型，针对转子垂向振动的频率靠近转子叶频的工况进行数值计算。[结果]结果显示，受间隙动态变化的影响，转子和导管的三向激励力的频率与幅值均发生了变化，且转子和导管的垂向激励力在三向激励力中占优；而转子和导管表面的脉动激励会在新的分支频率处出现峰值。[结论]由柔性隔振系统导致的转子间隙动态变化对泵喷推进器的激励源特性有重要影响，所做研究对柔性隔振系统与泵喷推进器之间的匹配设计具有指导意义。

关键词：推进装置泵喷推进器柔性隔振间隙流动非定常力重叠网格

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塑性变形理论建模新范式:人工智能赋能和数据科学驱动

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塑性工程学报 2024年第1期31卷 2-14页

作者：何霁江晟达刘霄郭聪钱昌明李淑慧上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海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

传统塑性变形理论基于唯象方法,主要依赖于开发者的经验并通过拟合已得到的实验数据来获取,具有强烈的局限性。随着材料微观结构和力学性能的复杂程度不断提高,开发更为复杂的唯象本构模型已经极其困难。材料模型不通用、难以联系材料... 详细信息

传统塑性变形理论基于唯象方法,主要依赖于开发者的经验并通过拟合已得到的实验数据来获取,具有强烈的局限性。随着材料微观结构和力学性能的复杂程度不断提高,开发更为复杂的唯象本构模型已经极其困难。材料模型不通用、难以联系材料性能和制造过程成为制约塑性成形加工的主要问题之一,也为塑性理论的发展提出严峻挑战。人工智能与数据科学的发展为材料和机械科学带来了新的机遇,随着材料设计和应用的快速发展,不需要传统的显式本构模型,反映材料微观结构和宏观性能之间关系的塑性变形理论建模方法应运而生。其中,以物理规律增强神经网络建模、高效多尺度聚类分析、数据驱动免本构建模为代表的理论建模新范式具有其鲜明的特色和显著优势,是极具潜力的模拟预测方法。通过对这3个方面的总结梳理,探讨了人工智能赋能和数据科学驱动的塑性理论建模及多尺度模拟技术开发的发展现状与未来趋势。

关键词：数据驱动多尺度计算力学机器学习无本构模拟

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考虑扬声器指向性补偿的声场再现方法研究

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噪声与振动控制 2024年第2期44卷 8-15页

作者：文新吴海军范祎龙蒋伟康上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

在实验室环境下精准再现基于测试或仿真的声环境,对降噪优化设计与声品质评价研究具有重要意义。常用的基于扬声器阵列的声场再现方法能在特定的空间区域内再现原始声场分布,提供更为真实的临场感和沉浸感,但扬声器的指向性特性较差会... 详细信息

在实验室环境下精准再现基于测试或仿真的声环境,对降噪优化设计与声品质评价研究具有重要意义。常用的基于扬声器阵列的声场再现方法能在特定的空间区域内再现原始声场分布,提供更为真实的临场感和沉浸感,但扬声器的指向性特性较差会降低声场再现的精度。本文提出一种考虑扬声器指向性补偿的声场再现方法用于提高声场再现的精度。该方法基于扬声器指向性的声压表达模型,利用坐标变换的方法将空间观测点转换到以扬声器为中心的局部坐标系下,并采用插值的方法实现空间观测点的指向性补偿;最后采用声压匹配的方法求解扬声器驱动权重,实现声场的精准再现。开展基于仿真指向性补偿和实测指向性补偿的声场再现试验,结果表明考虑指向性补偿比不考虑补偿的声场再现精度平均提高了约22.37%,验证了所提声场再现方法的有效性。

关键词：声学声场再现扬声器指向性补偿扬声器阵列插值声压匹配

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低寄生性能均衡的柔顺导向平台优化设计与实验

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光学精密工程 2024年第12期32卷 1891-1901页

作者：郑诚心孙小庆孙志宏缪翌杰侯秀松东华大学机械工程学院上海201620 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心上海201620 国家先进印染技术创新中心山东泰安271000

受青蛙后肢的运动过程和对称式结构的启发,提出一种兼顾长行程和较高工作频率的柔顺刀具导向平台,解决了刀具导向平台中直驱式工作行程短和放大式工作频率低的问题。首先,提出柔顺导向平台初步模型,确定重要杆件长度。其次,利用有限元... 详细信息

受青蛙后肢的运动过程和对称式结构的启发,提出一种兼顾长行程和较高工作频率的柔顺刀具导向平台,解决了刀具导向平台中直驱式工作行程短和放大式工作频率低的问题。首先,提出柔顺导向平台初步模型,确定重要杆件长度。其次,利用有限元分析对初步模型进行多目标优化设计,并采用熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)进行得分排序。在此基础上,进一步利用有限元分析进行结构的多工况拓扑优化。最后,加工试验样机进行实验测试。有限元分析和试验结果表明:该导向平台放大比为4.67,最大行程可达90μm左右,一阶固有频率为1765 Hz,实现了长行程和高频率的运动;同时,导向平台的分辨率可达亚微米级,轨迹跟踪误差约为2%。综合仿真结果和实验测试结果,所提出来的柔顺刀具导向平台可以实现精密导向运动。

关键词：柔顺机构压电驱动长行程高频寄生位移

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基于Kriging模型的航空发动机管道系统有限元模型修正

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动力学与控制学报 2023年第9期21卷 23-32页

作者：陈奕丰范鑫魏莎郑冰月丁虎陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 中国科学技术大学工程科学学院合肥230026 上海市应用数学和力学研究所上海200072

为获得精确可靠的航空发动机外部管道结构动力学模型,采用将Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)相结合的模型修正方法进行有限元模型修正.首先进行管道模型的模态试验和有限元建模,分别获得模态参数的试验值和有限元分析值;然后在合理... 详细信息

为获得精确可靠的航空发动机外部管道结构动力学模型,采用将Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)相结合的模型修正方法进行有限元模型修正.首先进行管道模型的模态试验和有限元建模,分别获得模态参数的试验值和有限元分析值;然后在合理的参数选取和试验设计(DOE)的基础上,拟合得到Kriging模型;最后基于Kriging模型采用多目标遗传算法进行有限元模型修正,并对比了不同修正方法的精度和修正效果.结果表明:采用Kriging模型进行有限元模型修正可以有效提升修正效果,获得更为准确的有限元模型;对于航空发动机管道系统,基于Kriging模型的模型修正方法相较于基于灵敏度分析的模型修正方法具有更高的修正效率和修正精度.

关键词：管道有限元模型修正模态分析 Kriging模型灵敏度分析

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