检索结果-内蒙古大学图书馆

上海交通大学学报 2022年第5期56卷 648-655页

作者：贺雨欣张文光许李悦周旭晖上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

针对柔性神经电极的深度植入屈曲问题,设计一种槽形截面硅针作为辅助植入工具,为电极植入提供暂时刚度.为定量化评价辅助工具的综合性能,结合临界屈曲力和截面积,综合考虑力学性能及生物性能,提出辅助工具的性能评价指数.基于该评价指... 详细信息

针对柔性神经电极的深度植入屈曲问题,设计一种槽形截面硅针作为辅助植入工具,为电极植入提供暂时刚度.为定量化评价辅助工具的综合性能,结合临界屈曲力和截面积,综合考虑力学性能及生物性能,提出辅助工具的性能评价指数.基于该评价指数研究槽形截面硅针的最佳槽深比及槽宽比,其中最佳槽深比为工艺要求内的极大值,最佳槽宽比随着硅针厚度的增大而增大;利用性能评价指数定量证明相对于传统的圆形截面和矩形截面硅针,槽形截面硅针具有明显的性能优势.槽形截面硅针的仿真设计有利于筛选出截面最佳参数组合,减少加工数量,降低实验成本.

关键词：柔性神经电极植入策略槽形截面硅针

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齿轮箱故障边缘智能诊断方法及应用研究

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 70-80页

作者：吴启航丁晓喜何清波黄文彬重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

针对齿轮箱运行状态监测数据量大而数据价值密度低导致的数据传输和存储困难、受到带宽影响导致的故障辨识实时性差以及大而深的深度学习模型难以有效部署至边缘端硬件等问题,本文提出了一种基于乘法-卷积网络(MCN)的齿轮箱故障边缘智... 详细信息

针对齿轮箱运行状态监测数据量大而数据价值密度低导致的数据传输和存储困难、受到带宽影响导致的故障辨识实时性差以及大而深的深度学习模型难以有效部署至边缘端硬件等问题,本文提出了一种基于乘法-卷积网络(MCN)的齿轮箱故障边缘智能诊断方法。首先,综合考虑信号滤波在特征表征以及深度学习在特征提取的优势,设计了一种轻量化的MCN模型,同时在嵌入式微处理器搭建了一套端侧边缘智能处理原型与系统。该系统可以直接部署于齿轮箱边缘,通过云服务器训练和更新MCN模型参数并部署至边缘端,于边缘端完成数据采集、处理和故障状态辨识等功能,将大量传感器数据直接消耗在边缘端。实验结果显示MCN具有99.75%的平均识别精度,且部署MCN的齿轮箱故障边缘智能诊断系统可以在0.696 s内准确识别出故障状态。

关键词：齿轮故障诊断边缘计算乘法-卷积深度学习嵌入式系统

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基于CUF理论的旋转轴自由振动特性分析

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振动与冲击 2024年第9期43卷 77-83页

作者：何从帅朱军超华宏星辛大款江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212100 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

基于卡雷拉统一定理(Carrera unified formulation,CUF)建立了经典边界条件下旋转轴的动力学分析模型。利用CUF框架,将完整的三维动力学模型简化为具有三维求解精度的一维动力学模型。旋转轴的位移场利用二维泰勒公式和改进傅里叶级数... 详细信息

基于卡雷拉统一定理(Carrera unified formulation,CUF)建立了经典边界条件下旋转轴的动力学分析模型。利用CUF框架,将完整的三维动力学模型简化为具有三维求解精度的一维动力学模型。旋转轴的位移场利用二维泰勒公式和改进傅里叶级数进行构建,边界条件则采用罚函数法进行处理,然后结合能量泛函和Hamilton原理对其振动特性进行求解。通过与有限元结果进行对比,验证了此方法的有效性和正确性。在此基础上,研究了边界罚函数因子、几何参数和旋转速度等参数对旋转轴振动特性的影响。该方法具有高效和高精度等特点,为研究旋转轴的振动特性提供了有效的分析手段。

关键词：卡雷拉统一定理(CUF) 旋转轴罚函数法振动分析

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基于监督降维和自适应Kriging建模的高维不确定性传播方法研究

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中国机械工程 2024年第5期35卷 762-769,810页

作者：宋周洲张涵寓刘钊朱平上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240 上海交通大学汽车动力与智能控制国家工程研究中心上海200240 上海交通大学设计学院上海200240

高维不确定性传播目前面临维度灾难和小样本的问题,难以利用有限的样本资源获得高精度的分析结果,针对此问题,提出了一种基于监督降维和自适应Kriging模型的高维不确定性传播方法。利用改进充分降维方法将高维输入投影到低维空间中,并利... 详细信息

高维不确定性传播目前面临维度灾难和小样本的问题,难以利用有限的样本资源获得高精度的分析结果,针对此问题,提出了一种基于监督降维和自适应Kriging模型的高维不确定性传播方法。利用改进充分降维方法将高维输入投影到低维空间中,并利用Ladle估计器确定低维空间的维度。将降维投影矩阵嵌入Kriging核函数中以减少待估计超参数的数量,提高建模精度和效率。最后,创新性地定义了投影矩阵留一交叉验证误差,并基于此提出了相应的Kriging自适应采样策略,可以有效避免模型精度在自适应采样过程中发生较大波动。数值算例与工程案例的结果表明,相比现有方法,所提方法能够以较少的样本点获得高精度不确定性传播结果,对复杂装备结构的不确定性分析和设计具有一定参考作用。

关键词：高维不确定性传播监督降维 Kriging模型自适应采样

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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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基于压电驱动的圆柱壳内振源振动传递控制

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振动与冲击 2024年第1期43卷 246-251页

作者：贺佩韬王双立耿小明谢溪凌张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击与噪声研究所上海200240 中国船舶集团有限公司第705研究所西安710077

针对圆柱壳内振源振动通过环形支承向壳体传递的问题,提出一种基于压电作动器的主被动支承隔振方案,并通过振源-主被动支承-壳体耦合系统进行振动控制分析。根据Flugge壳理论,采用波传播法建立圆柱壳体振动模型,同时采用有限元方法建立... 详细信息

针对圆柱壳内振源振动通过环形支承向壳体传递的问题,提出一种基于压电作动器的主被动支承隔振方案,并通过振源-主被动支承-壳体耦合系统进行振动控制分析。根据Flugge壳理论,采用波传播法建立圆柱壳体振动模型,同时采用有限元方法建立振源及主被动支承的振动模型,最终使用子结构频响函数综合获得耦合系统振动模型。基于耦合系统模型和理想控制假设,在频域给出壳体振动可控性,并通过振源-主被动支承-壳体试验系统验证控制的有效性。仿真与试验结果表明,基于压电作动器的主被动隔振方案能显著降低壳体的宽带和线谱振动。

关键词：主动控制压电驱动振动传递圆柱壳体

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球形发射换能器多目标优化设计

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声学学报 2023年第4期48卷 872-881页

作者：张希李鸿光赵勰熊翰林孟光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 昆明船舶设备研究试验中心昆明650051

为了解决球形发射换能器多约束条件下的离散/连续变量混合型非线性多目标优化问题,基于等效电路理论,建立了球形换能器的电学-力学-声学耦合模型,以辐射声源级、输入电功率和质量为优化目标函数,材料属性参数、结构尺寸参数、工作频率... 详细信息

为了解决球形发射换能器多约束条件下的离散/连续变量混合型非线性多目标优化问题,基于等效电路理论,建立了球形换能器的电学-力学-声学耦合模型,以辐射声源级、输入电功率和质量为优化目标函数,材料属性参数、结构尺寸参数、工作频率范围和输入电压为设计变量,压电陶瓷电退极化极限、结构强度极限、功率容量等物理特性以及设计变量取值等为约束条件,构建了球形换能器多目标优化数学模型;利用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了球形换能器多目标优化设计,获得Pareto前沿解集;并通过实验验证了优化结果的有效性。结果表明,采用多目标优化方法设计和制作的球形发射换能器样机,在满足辐射声源级要求的前提下,工作频率范围内输入功率降低了32.8%,质量减轻了27.4%。研究结果可为严苛条件限制下的发射换能器优化设计提供参考。

关键词：球形换能器多目标优化 NSGA-Ⅱ 多物理场耦合

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基于重复控制的快速刀具伺服系统前馈补偿方法

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机械工程学报 2023年第21期59卷 43-51页

作者：黄维维张鑫泉朱利民上海交通大学智能制造与信息工程研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

快速刀具伺服(Fast tool servo,FTS)系统的跟踪性能直接影响其对光学微结构表面的加工精度和加工效率。为此提出基于重复控制的离线前馈补偿方法,该方法通过对跟踪误差进行分段在线学习和离线补偿,实现FTS系统对非周期参考轨迹的高速精... 详细信息

快速刀具伺服(Fast tool servo,FTS)系统的跟踪性能直接影响其对光学微结构表面的加工精度和加工效率。为此提出基于重复控制的离线前馈补偿方法,该方法通过对跟踪误差进行分段在线学习和离线补偿,实现FTS系统对非周期参考轨迹的高速精密跟踪。在自制单轴FTS系统上进行对比跟踪测试,测试结果表明:相比于二自由度控制方法,提出的离线前馈补偿方法对随机均匀B样条曲线和复合频率正弦曲线的均方根跟踪误差分别减小94.47%和93.83%。此外,将该FTS系统与超精密车床联动在高转速下加工得到网格面和复眼透镜阵列,这两种表面的最大轮廓误差分别为93.59 nm和134.73 nm,表面粗糙度均小于5 nm。研究结果为基于FTS的光学微结构表面高效、高精加工提供了新方法和新思路。

关键词：快速刀具伺服精密运动控制光学微结构表面超精密车削加工重复控制

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碳纤维复合材料车门防撞梁多尺度高效变形模拟及实验验证

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塑性工程学报 2024年第1期31卷 133-141页

作者：郭聪江晟达何霁李淑慧林忠钦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

以碳纤维复合材料车门防撞梁为例,开发了一种面向工程零部件的多尺度高效变形模拟技术,建立了自洽聚类分析方法及多尺度渐进损伤本构模型,通过多尺度单元与唯象单元混合建模,有效降低了模型的求解成本,通过将有限的计算资源分配在恰当... 详细信息

以碳纤维复合材料车门防撞梁为例,开发了一种面向工程零部件的多尺度高效变形模拟技术,建立了自洽聚类分析方法及多尺度渐进损伤本构模型,通过多尺度单元与唯象单元混合建模,有效降低了模型的求解成本,通过将有限的计算资源分配在恰当的位置,结果表明计算资源的利用效率得到显著提升,实现了工程零部件损伤行为的高效预测,实际计算时间缩短至原来的1/4。对三点弯状态下复合材料防撞梁的宏微观渐进损伤过程进行了分析。基于真空袋成形工艺进行了防撞梁样件试制以及三点弯破坏实验,验证了仿真结果的准确性。

关键词：防撞梁多尺度并发模拟自洽聚类分析渐进损伤建模三点弯曲实验

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基于各向异性多孔介质模型的刷式密封无间隙泵喷推进器性能分析

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振动与冲击 2022年第21期41卷 28-34,44页

作者：汤王豪王浩然黄飞黄修长华宏星上海交通大学振动、冲击、噪声实验室上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

间隙流动对泵喷推进器的水动力性能及流激振动特性具有重要影响。针对刷式密封无间隙泵喷推进器的设计和性能开展研究,采用各向异性多孔介质模型表征刷式密封,建立了刷丝束双向流固耦合模型与含多孔介质的泵喷推进器敞水计算流体力学模... 详细信息

间隙流动对泵喷推进器的水动力性能及流激振动特性具有重要影响。针对刷式密封无间隙泵喷推进器的设计和性能开展研究,采用各向异性多孔介质模型表征刷式密封,建立了刷丝束双向流固耦合模型与含多孔介质的泵喷推进器敞水计算流体力学模型。根据流固耦合仿真试验确定多孔介质模型控制方程动力源项中的阻力系数,利用正交试验优化了刷式密封的结构参数,计算了优化后的刷式密封无间隙泵喷推进器的水动力性能。通过与空泡水筒试验结果对比分析可知,相比于理想无间隙泵喷计算模型,采用多孔介质可以将扭矩计算精度提高4%。基于验证的多孔介质数值模型,开展非定常计算,获得刷式密封无间隙泵喷推进器的激励力特性,结果表明,刷式密封无间隙泵喷推进器的轴向推力脉动频谱与扭矩频谱在叶频及倍叶频处下降一个数量级。

关键词：无间隙泵喷刷式密封各向异性多孔介质模型水动力性能非定常激励力

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