检索结果-内蒙古大学图书馆

材料科学与工艺 2025年第2期33卷 35-42页

作者：战楠宋振兴张晓川天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 天津瑞赛可新材料科技有限公司天津300457 天津商业大学机械工程学院天津300134

多孔Ti-6Al-4V合金植入人体内将长期处于体液腐蚀环境中,且不可避免地承受人体自重和运动产生的载荷,易引发应力腐蚀,增加无菌失败和严重并发症的风险。为了明确载荷水平及孔隙特性对多孔Ti-6Al-4V合金应力腐蚀性能的影响,本文通过数值... 详细信息

多孔Ti-6Al-4V合金植入人体内将长期处于体液腐蚀环境中,且不可避免地承受人体自重和运动产生的载荷,易引发应力腐蚀,增加无菌失败和严重并发症的风险。为了明确载荷水平及孔隙特性对多孔Ti-6Al-4V合金应力腐蚀性能的影响,本文通过数值仿真方法研究其力-电化学响应规律。基于应力腐蚀理论,将由孔隙特性引发的结构应力耦合到电极反应的平衡电位和交换电流密度表达式,建立了力-电化学耦合有限元模型,通过数值仿真方法分析了植入物试样承受弯曲载荷时,应力、电流密度以及电极腐蚀厚度等的力-电化学响应规律。结果表明:随着承载水平增加,应力集中明显的孔隙边缘区域腐蚀更为剧烈,最大腐蚀厚度均出现在孔梁边缘处。与无应力试样相比,超过屈服应力试样的5年腐蚀厚度增加了22%。孔隙尺寸显著影响应力分布、电化学腐蚀速率及最终的电极腐蚀厚度,随着孔隙的增大,电极5年腐蚀厚度逐渐减小,且大孔应力腐蚀速率低于小孔。

关键词：钛合金多孔材料应力腐蚀力-电化学耦合应力集中

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大范围转动弹性梁柔性动力学建模与摄动解耦

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农业机械学报 2020年第1期51卷 391-397页

作者：赵磊赵新华李彬周海波杨玉维刘凉天津理工大学机械工程学院天津300384 天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384

为实现大空间转动弹性梁的高速、高精度平稳控制,首先需解决弹性梁的非线性动力学建模问题,并完成动力学解耦。假设柔性连杆为欧拉-伯努利梁,应用假设模态法进行坐标离散,采用Galerkin法和Hamilton最小变微分原理建立弹性梁柔性动力学模... 详细信息

为实现大空间转动弹性梁的高速、高精度平稳控制,首先需解决弹性梁的非线性动力学建模问题,并完成动力学解耦。假设柔性连杆为欧拉-伯努利梁,应用假设模态法进行坐标离散,采用Galerkin法和Hamilton最小变微分原理建立弹性梁柔性动力学模型;基于摄动理论构建正则摄动式,应用多尺度法对摄动式进行改进,对比分析了常规正则摄动法、改进后摄动法的解耦精度,应用四阶Runge-Kutta法验证了所提出方法的有效性与可行性。数值仿真结果表明,改进后的摄动法解耦精度高,解耦误差比常规正则摄动误差降低一个数量级,解决了低阶正则摄动法解耦精度低的问题,避免了采用高阶摄动来提高解耦精度而产生庞大计算量的弊端。

关键词：弹性梁柔性动力学摄动解耦多尺度法误差

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多尺度串联非线性能量阱的减振效能及阻尼连接方式研究

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振动与冲击 2022年第10期41卷 147-153页

作者：陈建恩张维兴刘军葛为民天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384

研究具有递减参数的串联非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)在冲击和扫频激励下的减振效能;分析阻尼接地方式对减振效能的影响,并将其与单自由度NES进行对比;推导出系统的无量纲动力学方程并利用数值方法进行分析,研究两种串联NE... 详细信息

研究具有递减参数的串联非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)在冲击和扫频激励下的减振效能;分析阻尼接地方式对减振效能的影响,并将其与单自由度NES进行对比;推导出系统的无量纲动力学方程并利用数值方法进行分析,研究两种串联NES中的各级纯立方振子在能量耗散中的作用及其差异。研究结果显示,当激励幅值较低时,阻尼不接地型NES的减振效能要强于阻尼接地型NES,而随着激励幅值的持续增加,在较宽的激励幅值变化范围内衡量减振效能时,阻尼接地型串联NES具有非常明显的优势。此外,各级纯立方振子在能量耗散中发挥的作用随激励幅值的增加而变化,当激励幅值增大到一定程度后,质量最小的第三级振子消耗的能量最多。

关键词：非线性能量阱(NES) 振动控制冲击扫频激励阻尼接地

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基于中值点Hough变换玉米行检测的导航线提取方法

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农业工程学报 2022年第5期38卷 167-174页

作者：李霞苏筠皓岳振超王思超周海波天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 天津理工大学机械工程学院天津300384

为解决机器视觉对早期玉米苗带在多环境变量下导航线提取耗时长、准确率低的问题,该研究提出了一种基于中值点Hough变换作物行检测的导航线提取算法。首先,改进了传统的2G-R-B算法,再结合中值滤波、最大类间方差法和形态学操作实现土壤... 详细信息

为解决机器视觉对早期玉米苗带在多环境变量下导航线提取耗时长、准确率低的问题,该研究提出了一种基于中值点Hough变换作物行检测的导航线提取算法。首先,改进了传统的2G-R-B算法,再结合中值滤波、最大类间方差法和形态学操作实现土壤背景与玉米苗带的分割。其次,通过均值法提取玉米苗带特征点,然后采用中值点Hough变换拟合垄间两侧玉米苗列线,最后将检测出的双侧玉米苗列线为导航基准线,利用夹角正切公式提取导航线。试验结果表明:改进的灰度化算法能够正确分割玉米苗带与土壤,处理一幅640×480像素彩色图像平均耗时小于160 ms,基于中值点Hough变换检测玉米苗列再提取导航线的最大误差为0.53°,相比于传统Hough变换时间上平均快62.9 ms,比最小二乘法平均精确度提高了7.12°,在农田早期玉米苗带多环境变量影响因素下导航线提取准确率均达92%以上,具有较强的可靠性和准确性。

关键词：机器视觉特征点提取作物行检测导航线提取 Hough变换导航

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大范围平动并联机器人运动学解耦与速度自适应规划

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光学精密工程 2021年第2期29卷 305-315页

作者：赵新华刘培昌赵磊李彬天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 天津理工大学机械工程学院天津300384

并联机器人是一种多支链、多关节、强耦合非线性系统,具有高速、高刚度和大负载等明显优势而被广泛应用到工业领域。然而,随着关节数量的增加导致该类机器人运动学解耦和高精度平稳控制的难度较大。为实现大范围平动3-RRRU并联机器人自... 详细信息

并联机器人是一种多支链、多关节、强耦合非线性系统,具有高速、高刚度和大负载等明显优势而被广泛应用到工业领域。然而,随着关节数量的增加导致该类机器人运动学解耦和高精度平稳控制的难度较大。为实现大范围平动3-RRRU并联机器人自动化轨迹跟踪和控制的平稳性,针对运动学解耦和速度自适应规划方法展开了系统、深入地研究。首先,应用DH法建立了机器人运动学模型,基于结构约束条件完成运动学解耦计算,并在S型控制策略中加入速度自适应修正机制,依据不同轨迹可自动计算并修正最大速度参数,实现自适应优化;其次,采用激光跟踪仪对机器人轨迹进行动态跟踪,对比分析了S型速度和梯型速度控制策略下的跟踪精度,梯型速度规划下其最大误差高达4.513 mm,是S型控制策略的3倍,且位置误差曲线出现多个尖峰值,说明因速度突变导致运动平稳性较差;最后,测试S型速度规划下采用自适应修正机制前、后机器人的平稳性以及轨迹跟踪精度。实验结果表明:当规划路径难以实现机器人加速到原预设最大速度时,在轨迹末端存在较大的惯性速度,产生位置尖峰误差为2.676 mm,是修正后最大误差的2.4倍,且伴随着明显的冲击效应。引入自适应修正机制后圆轨迹的起点和终点位置误差分别为0.722 mm和0.382 mm,二者相对位置偏差仅为0.34 mm,且末端定位误差相比修正前降低了一个数量级,有效解决了机器人存在惯性冲击效应的难题,大幅提高了机器人整体轨迹跟踪的精度和控制的平稳性。

关键词：大范围平动并联机器人运动学解耦自适应控制精度

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刚度递增式非光滑纯非线性吸振器的幅频响应特性研究

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振动与冲击 2021年第11期40卷 170-175页

作者：陈建恩张维兴胡文华孙敏天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 天津城建大学理学院天津300384

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用... 详细信息

简谐激励幅值增大到一定程度时,光滑纯非线性吸振器会使主振子产生高分支响应,从而发生突发性失效,为避免失效发生,提出非光滑吸振器的方案。该吸振器在振幅较小时,具有较低的刚度系数,当振幅大于临界值后,刚度系数能够显著增加。利用复变量-平均法推导出系统的慢变方程,并运用最小二乘法分别获得连接光滑和非光滑吸振器的主振子的幅频响应。研究表明,通过合理控制弹簧间隙,非光滑吸振器可以有效抑制高分支响应的发生,激励幅值较小时,两种吸振器的性能非常接近,当系统承受中等激励时,光滑吸振器具有较好的吸振性能,当激励幅值进一步增加,非光滑吸振器则具有显著优势。

关键词：非光滑吸振器纯非线性高分支

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缺损关节软骨在循环压缩载荷下棘轮行为的实验研究

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医用生物力学 2019年第5期34卷 529-535页

作者：许刚门玉涛王鑫张春秋天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心

目的研究缺损软骨在循环压缩载荷下的棘轮应变行为,探索缺损关节软骨的损伤演化规律。方法取新鲜的成年猪股骨远端关节软骨,对不同缺损深度软骨试样进行不同参数的三角波循环加载。结合非接触式数字图像技术,获得软骨不同层区的棘轮应... 详细信息

目的研究缺损软骨在循环压缩载荷下的棘轮应变行为,探索缺损关节软骨的损伤演化规律。方法取新鲜的成年猪股骨远端关节软骨,对不同缺损深度软骨试样进行不同参数的三角波循环加载。结合非接触式数字图像技术,获得软骨不同层区的棘轮应变。结果随循环加载圈数的增加,软骨各层棘轮应变均表现为先急剧增大,然后缓慢增加并趋于平稳,由浅层到深层棘轮应变逐渐减小。各层区对循环圈数响应不同,浅层在50圈内应变增加较快,中层在100圈内应变增加较快,深层在75圈内应变增加较快。除了中层区域响应有滞后性,浅层、深层的棘轮应变与应力幅值、缺损深度呈正相关,与加载速率呈负相关。结论软骨的棘轮行为受软骨的特殊结构的影响,缺损使软骨各层区的应变增大,易造成损伤加剧。实验结果为组织工程软骨的构建提供参考依据。

关键词：关节软骨循环载荷棘轮行为力学性能

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晶体多孔支架的强度与渗透性仿真分析

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医用生物力学 2024年第2期39卷 222-228页

作者：马宏坤门玉涛汤绍灿郝溥俊张春秋天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心天津300384

目的分析对比钛合金晶体多孔支架和三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)多孔支架的强度,探索孔隙率对等效弹性模量和渗透性的影响。方法构建相同孔隙率的晶体多孔支架(cell 1~4)和TPMS多孔支架(P、G、D和FKS型),利用... 详细信息

目的分析对比钛合金晶体多孔支架和三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)多孔支架的强度,探索孔隙率对等效弹性模量和渗透性的影响。方法构建相同孔隙率的晶体多孔支架(cell 1~4)和TPMS多孔支架(P、G、D和FKS型),利用有限元仿真方法,计算支架的等效弹性模量、等效屈服强度和渗透率。结果8种支架的弹性模量为5.1~10.4 GPa,屈服强度为69~110 MPa,4种晶体支架的渗透率为0.015~0.030 mm^(2)。结论随着孔隙率的增加,支架的弹性模量和屈服强度逐渐降低,渗透率逐渐升高;cell 2型支架因其较高的弹性模量和屈服强度,适合用于承重骨部位缺损的修复;cell 3型支架应力分布均匀,且线弹性阶段较长,可能适用于膝关节假体的多孔胫骨平台设计。

关键词：晶体支架多孔支架弹性模量屈服强度渗透性

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基于改进的胶囊网络的行星齿轮箱故障诊断方法

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控制与决策 2023年第3期38卷 661-669页

作者：黎德才张冕王科盛向红标康天博王豫赣天津理工大学、天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 电子科技大学机械与电气工程学院成都611731

行星齿轮箱是大型机械装备的核心传动环节,其内部关键零部件故障发生的部位与形式多样,威胁机械装备的安全服役.针对其不同部件的多类故障诊断问题,提出一种基于改进的胶囊网络(enhanced capsule ntwork, ECN)的“端到端”智能故障诊断... 详细信息

行星齿轮箱是大型机械装备的核心传动环节,其内部关键零部件故障发生的部位与形式多样,威胁机械装备的安全服役.针对其不同部件的多类故障诊断问题,提出一种基于改进的胶囊网络(enhanced capsule ntwork, ECN)的“端到端”智能故障诊断方法. ECN充分发挥了卷积神经网络对故障特征的深度提取能力,同时具备胶囊结构矢量化挖掘特征空间信息的特点,可利用动态路由机制计算胶囊层之间的相关度,从而实现对故障特征的精准归类.此外,建立的间隔损失函数与输入数据不断优化模型参数,实现了对故障的智能诊断.对太阳轮、行星轮以及多类部件故障数据混合的情况分别开展分析,实验结果表明, ECN相比传统卷积神经网络和胶囊网络均表现出更强的故障诊断能力.

关键词：行星齿轮箱深度学习胶囊网络智能故障诊断不同部件多类故障

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简谐激励下碰弹强化吸振器的特性试验研究

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振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 566-572,623页

作者：陈建恩董博康闫旭李双宝天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 天津理工大学机械工程学院天津300384 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384 中国民航大学理学院天津300300

为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效,在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置,构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先,设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台;... 详细信息

为了提升传统纯立方吸振器的吸振效果并避免由高分支响应造成的失效,在纯立方吸振器的质量块两侧安装由碰撞板和弹簧组成的小型装置,构造出一种新型的碰弹强化吸振器。首先,设计并加工了由单自由度线性主振子和该吸振器构成的试验平台;其次,对比研究了在简谐激励下连接碰弹强化吸振器与连接纯立方吸振器的主振子加速度响应的差异;最后,试验分析了吸振器的弹簧刚度和碰弹间隙两个参数对主振子加速度响应的影响。结果表明:碰弹强化吸振器具有优越的减振性能,可以改变整个系统的稳定性,并且能够抑制分岔的发生,消除系统在较大激励下的高分支响应;通过合理控制两个参数,碰弹强化吸振器可以得到更好的振动抑制效果。

关键词：非线性振动减振稳定性碰弹强化吸振器高分支

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