检索结果-内蒙古大学图书馆

电子测量与仪器学报 2025年

作者：胡子健孙长河黑创罗明璋杜国锋长江大学电子信息与电气工程学院

在“双碳”目标下，钢结构广泛应用于各种大型工业领域，但是钢结构在连接焊接时受制作工艺、环境等因素易出现各种焊缝缺陷，这些缺陷会降低钢结构的稳定和使用寿命，及时发现缺陷对损伤评估和维修具有重要意义。针对现有钢结构内部焊... 详细信息

在“双碳”目标下，钢结构广泛应用于各种大型工业领域，但是钢结构在连接焊接时受制作工艺、环境等因素易出现各种焊缝缺陷，这些缺陷会降低钢结构的稳定和使用寿命，及时发现缺陷对损伤评估和维修具有重要意义。针对现有钢结构内部焊缝缺陷检测存在难以兼顾检测分辨率和检测范围的局限，设计了一种十六通道高分辨率压电超声换能器线阵。首先，通过理论模型优化确定压电超声换能器线阵结构并完成器件制作。其次，为了测试研制的线阵探头的性能，对其展开电阻抗、超声性能的测试。测试结果表明理论设计的谐振频率与实验测试结果偏差小于5%，各阵元的-6dB相对带宽平均值为79.33%，说明通过声阻抗匹配层和楔块设计成功设计研制出宽频带线阵探头。最后，采用该线阵探头对25mm厚度标准焊接试块内部直径分别为2000μm、1000μm和500μm的三种孔缺陷进行检测分析，结果表明均能有效识别且检测分辨率优于500μm，为厚钢板焊缝早期微小缺陷准确检测及预警提供技术支撑。

关键词：压电超声换能器线阵缺陷检测亚毫米级

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冲击载荷下单螺栓连接结构力学行为试验与仿真研究

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推进技术 2022年第2期43卷 49-60页

作者：刘璐璐李志鹏韩佳奇罗刚赵振华陈伟南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

基于霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置,对发动机结构设计中广泛使用的螺栓连接结构开展了冲击试验,研究了冲击载荷作用下单螺栓结构的承载能力、损伤模式和失效机理,掌握了冲击速度、预紧力、装配间隙的影响规律。... 详细信息

基于霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置,对发动机结构设计中广泛使用的螺栓连接结构开展了冲击试验,研究了冲击载荷作用下单螺栓结构的承载能力、损伤模式和失效机理,掌握了冲击速度、预紧力、装配间隙的影响规律。在瞬态显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA中,对单螺栓连接结构的冲击试验进行了数值仿真分析,其中螺栓结构采用考虑螺纹细节的精细有限元模型,仿真获得的应变波传播规律与试验吻合良好,验证了该模型的有效性。试验与仿真结果表明:单螺栓连接结构冲击过程分为初始加载与滑移、接头双峰强加载、卸载三个阶段;冲击速度越大,冲击力峰值显著增加;增大螺栓装配间隙或适当提高预紧力均可增强螺栓连接结构的抗冲击剪切能力,而过大的预紧力则会使抗冲击剪切能力下降;螺栓的失效模式为剪切压溃失效。

关键词：航空发动机冲击载荷螺栓连接结构损伤机理 SHPB试验

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基于声发射技术的大型起重机械结构损伤识别方法研究

基于声发射技术的大型起重机械结构损伤识别方法研究

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作者：李杨东南大学

学位级别：博士

起重机械在现代工业中发挥着不可替代的作用,随着我国工业生产规模的日益扩大,对生产效率的要求也越来越高,起重机械数量也随之攀升,并逐渐朝着大型化、高参数、高速化的方向发展,其金属结构、传动机构等故障或事故时有发生,往往造成巨... 详细信息

起重机械在现代工业中发挥着不可替代的作用,随着我国工业生产规模的日益扩大,对生产效率的要求也越来越高,起重机械数量也随之攀升,并逐渐朝着大型化、高参数、高速化的方向发展,其金属结构、传动机构等故障或事故时有发生,往往造成巨大的经济损失甚至人身伤亡。因此,研究其结构损伤识别方法,实现其健康状态的在线监测,对保障大型起重机械安全运行具有十分重要的现实意义。相比于常规的检测方法如超声检测、热像/红外技术、液体渗透检测、漏磁检验等,声发射技术能够在不受构件几何形状影响的前提下,实现复杂机械构件的动态无损检测,在机械结构损伤识别领域有着良好的应用前景。为此,本文以大型起重机械为研究对象,对基于声发射技术的大型起重机械结构损伤识别方法进行系统研究,旨在提高大型起重机械结构损伤识别精度,从而最大程度地减少事故的发生。本文主要研究工作和创新内容如下:(1)提出了一种基于优化经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)的声发射信号降噪方法。通过引入高斯白噪声与局部均值运算,有效解决了传统EMD方法存在的模态混叠和端点效应问题。在此基础上,提出了基于声发射信号重心频率的起重机金属材料损伤阶段识别方法,结合声发射事件活性和强度,获得了起重机金属材料损伤声发射特性及其损伤扩展规律。通过仿真和实验验证了提出方法在大型起重机械金属材料损伤声发射特性分析中的有效性。(2)提出了一种面向多通道声发射信号协同处理的多元变分模态分解(Multivariate variational mode decomposition,MVMD)方法,实现多通道声发射信号的自适应分解,并以改进的多尺度排列熵(Improved multiscale permutation entropy,IMPE)为损伤特征参数,实现了起重机结构损伤多通道声发射特征的可靠提取。起重机结构损伤信号仿真和实验数据分析结果表明,与传统单通道声发射信号分析方法相比,提出多通道声发射信号多元变分模态分解方法具备更优的特征提取性能。(3)提出了一种基于移动窗-改进核熵成分分析(Moving window-improved kernel entropy component analysis,MW-IKECA)的起重机结构损伤识别方法,通过将移动窗(Moving window,MW)局部策略和旋转因子引入核熵成分分析(Kernel entropy component analysis,KECA),解决了传统KECA模型投影轴仅来自特征向量的限制问题。在此基础上,构造起重机结构损伤训练数据来描述不同运行工况下声发射特征的分布状况,并通过搭建模型的损伤检测指标,实现了起重机各核心部件的结构损伤识别。实验数据分析结果表明:与传统KECA方法相比,MW-IKECA不仅克服了声发射数据与核算法之间的维度灾难问题,而且能够更准确地识别起重机在不同运行工况下的结构损伤程度。(4)提出了一种基于独立变分模态分解(Independent variational mode decomposition,IVMD)的起重机金属结构声发射源定位方法。以MVMD方法为基础将原始声发射信号分解为若干个近似独立的本征模态分量,引入核独立成分分析(Kernel independent component analysis,KICA)消除各IMF分量的噪声干扰和模态混叠,提取相互独立的声发射特征频带;在此基础上,应用多次互相关分析,结合自回归贝叶斯信息准则(Autoregressive Bayesian information criterion,ARBIC)来优化信号的到达时间,实现了起重机金属结构声发射源的准确定位。仿真信号和起重机金属结构实验信号源定位结果表明:IVMD与多次互相关分析不仅能显著地克服传统VMD的缺点,而且可以有效提高起重机金属结构的声发射源定位精度。(5)通过实际大型起重机械结构损伤声发射数据对提出方法进行了实用性验证。分别采用优化EMD、MVMD-IMPE、MW-IKECA和IVMD与多次互相关分析对采集的大型起重机械实际工程数据进行分析,根据对比研究验证了提出方法的有效性和优越性。研究结果表明,与现有损伤识别方法相比,MW-IKECA具有更高的识别精度和计算效率,能够更有效地识别大型起重机械的结构损伤程度。结合起重机的静态应力测试与分析结果,间接证明了通过声发射检测确定起重机结构损伤程度的可行性。

关键词：声发射技术信号处理特征提取大型起重机械结构损伤识别

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真空气体静压轴承研究进展

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机械工程学报 2025年第5期61卷 13-25页

作者：吴剑威王继尧郑健赵鹏越高席丰温众普哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150001 超精密仪器技术及智能化工业和信息部重点实验室哈尔滨150080 北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

随着气体静压润滑技术的不断发展及兼容真空工作环境的迫切需求,基于密封设计的真空气体静压轴承已成为近年来的研究热点之一。因其具有高动态、低摩擦、高精度和无污染等优势,在精密加工、检测等领域有着良好的应用前景。从真空气体润... 详细信息

随着气体静压润滑技术的不断发展及兼容真空工作环境的迫切需求,基于密封设计的真空气体静压轴承已成为近年来的研究热点之一。因其具有高动态、低摩擦、高精度和无污染等优势,在精密加工、检测等领域有着良好的应用前景。从真空气体润滑方式、结构优化及实验研究等三方面入手,详述了真空气体静压轴承的国内外研究现状。对比了真空气体静压轴承相较于传统气体轴承的优缺点,同时归纳了真空气体静压轴承的常规密封方法及高效抽排方式。在此基础上分析了真空气体静压轴承在设计中存在的支承特性、结构设计、加工工艺等关键技术问题,并对真空气体轴承未来发展趋势进行了初步展望,为真空气体静压轴承的设计提供相应依据。

关键词：真空气体静压轴承轴承密封静态特性结构优化实验研究

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舵类结构件几何量误差视觉检测方法及误差评定

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光学精密工程 2024年第2期32卷 158-170页

作者：杨泽青平恩旭陈英姝胡宁张毅金一吕雅丽河北工业大学机械工程学院天津300401 河北工业大学电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 天津爱思达航天科技股份有限公司天津300000

针对现有接触式测量方法装夹定位后只能测量一种或两种参数、检测效率低等问题,提出一种舵类结构件几何量误差和装配误差视觉检测方法。首先,利用计算机视觉系统获取舵轴和舵面区域图像,利用图像预处理技术去除图像畸变和噪声,为了更有... 详细信息

针对现有接触式测量方法装夹定位后只能测量一种或两种参数、检测效率低等问题,提出一种舵类结构件几何量误差和装配误差视觉检测方法。首先,利用计算机视觉系统获取舵轴和舵面区域图像,利用图像预处理技术去除图像畸变和噪声,为了更有效地提取舵类结构件边缘,分别采用Sobel算子、Scharr算子、Laplace算子和Canny算子对图像进行边缘检测以确定轮廓,实验对比发现Scharr算子处理后的舵轴图像边缘更清晰且无间断,Canny算子处理后的摇臂图像边缘比较清晰,因此选用Scharr算子提取舵轴图像边缘、Canny算子提取摇臂图像边缘。结合被测要素特点,采用霍夫直线和霍夫圆检测方法提取舵面边缘线特征、舵轴母线特征、摇臂圆轮廓特征;确定了舵芯对称度、舵轴垂直度、摇臂夹角的基准要素,构建了几何量误差检测目标函数,运用自适应遗传算法计算最优解;结合相机标定的内外参矩阵,得到舵芯对称度、舵轴垂直度、摇臂夹角的测量值。最后,研发了舵类结构件几何量误差和装配误差视觉检测软件,搭建了视觉检测实验平台,实现了几何量误差及装配角度误差快速检测功能。经过多次重复测量实验,对称度检测精度达到0.055 mm,垂直度检测精度达到0.225 mm,装配角度检测精度达到0.772°,完成单次检测耗时7 s。该方法不仅提高了几何量误差检测精度和检测效率,同时有助于提高舵类结构件成型-制造-在机检测的自动化和智能化水平。

关键词：舵类结构件几何量误差视觉检测霍夫变换

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大型金属构件多机协同增材制造前沿进展

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稀有金属 2023年第5期47卷 664-678页

作者：李永哲李晨鹏周怡君张广军孟令一黎明朗东南大学机械工程学院江苏南京211189 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

随着中国航空航天、舰船、轨道交通等领域关键金属构件向着大型化、一体化的方向发展,增材制造技术正逐渐成为新一代高强轻质合金结构件的重要制造手段。为突破单一机器人成形效率限制,改善增材成形件的残余应力及组织性能,多机协同式... 详细信息

随着中国航空航天、舰船、轨道交通等领域关键金属构件向着大型化、一体化的方向发展,增材制造技术正逐渐成为新一代高强轻质合金结构件的重要制造手段。为突破单一机器人成形效率限制,改善增材成形件的残余应力及组织性能,多机协同式增材制造(MCAM)逐渐成为研究热点。综述了近年来国内外采用MCAM的方式成形大型金属构件的相关研究进展。MCAM技术仍处于理论探索阶段,目前仅对多机器人任务分配算法与控制进行了初步探究,尚未针对多热源协同制造的控形控性机制开展深入研究工作,距离满足大型复杂金属构件的高精、高效、形性一体化成形需求仍有一定距离。后续研究工作可围绕多热源增材组织演变行为和力学性能优化、大型构件应力变形演变机制与调控、多机器人协同在线成形检测与控制等难点开展,支撑新一代大型高强轻质合金结构件的高质量制造。

关键词：增材制造大型金属构件多机协同增材制造(MCAM) 多热源

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近红外光谱及成像在果品无损检测中的应用

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包装与食品机械 2024年第5期42卷 1-14页

作者：郭志明桑伟兴杨忱邹小波江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013 中国轻工业食品智能检测与加工重点实验室江苏镇江212013 江苏省智能农业与农产品加工国际合作联合实验室江苏镇江212013

近红外光谱及成像技术作为新兴传感无损检测技术,具有绿色、无污染、非破坏性等优势,为果品品质领域的快速、无损检测提供新的方法和手段。文章综述近红外光谱及成像技术在果品品质检测中的研究进展,介绍近红外光谱和成像技术的基本原理... 详细信息

近红外光谱及成像技术作为新兴传感无损检测技术,具有绿色、无污染、非破坏性等优势,为果品品质领域的快速、无损检测提供新的方法和手段。文章综述近红外光谱及成像技术在果品品质检测中的研究进展,介绍近红外光谱和成像技术的基本原理,分析近红外光谱技术在果品品质检测中的化学组成、成熟度评估和小型化设备开发的应用现状,探析近红外光谱成像技术在果品外观和质量、病虫害诊断中的应用现状,阐述其在果品组分分布和缺陷识别等方面的技术优势。同时,探讨近红外光谱及成像技术与人工智能、物联网结合应用的巨大潜力,以及对提高果品检测效率、精度和改善供应链智能管控等方面的应用前景做出展望,以期为果品无损检测的应用研究提供参考。

关键词：近红外光谱高光谱成像果品无损检测人工智能

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煤矿井下带式输送机皮带损伤检测系统关键技术研究

煤矿井下带式输送机皮带损伤检测系统关键技术研究

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作者：郭潇樯中国矿业大学

学位级别：博士

煤炭作为我国的主体能源,其在能源消费结构中占据主要地位。煤矿井下带式输送机是煤炭开采过程中主要的煤炭运输设备,高强度皮带作为带式输送机的主要运载部件,保证其健康状态对煤矿安全生产具有重要意义。然而,由于煤矿井下生产环境恶... 详细信息

煤炭作为我国的主体能源,其在能源消费结构中占据主要地位。煤矿井下带式输送机是煤炭开采过程中主要的煤炭运输设备,高强度皮带作为带式输送机的主要运载部件,保证其健康状态对煤矿安全生产具有重要意义。然而,由于煤矿井下生产环境恶劣,长期高速大运量运输已造成带式输送机皮带的严重磨损,同时煤炭生产运输过程中,时常混入尖锐锚杆、矸石等异物,可能造成皮带撕裂损伤,甚至酿成重大生产安全事故。综上,开展煤矿井下带式输送机皮带损伤检测研究具有十分重要的意义。本文以煤矿井下带式输送机皮带为研究对象,详细分析带式输送机煤炭运输过程中的皮带损伤类型,基于机器视觉和深度学习理论,提出了煤矿井下带式输送机皮带损伤检测算法,开发了带式输送机皮带损伤检测系统上位机软件,为实时检测皮带损伤提供了理论基础和技术支撑。本文的主要研究内容如下:(1)建立了煤矿井下带式输送机皮带损伤检测系统的总体框架。分析了煤矿井下带式输送机主要结构和皮带损伤类型,在研究了各类主流带式输送机皮带损伤检测方法优缺点的基础上,提出了煤矿井下带式输送机皮带损伤检测系统的总体框架,设计了皮带损伤检测系统的硬件构成形式、主要的软件模块以及相应的部署方式。(2)提出了基于生成式对抗网络的MCC-Cycle GAN样本生成算法。分析了各类图像样本生成算法的优缺点,研究了基于生成模型的样本均衡理论;建立了多分类器融合的Cycle GAN图像样本生成模型,提出了基于真伪样本混合机制和周期衰减混合率的模型训练方法,优化了MCC-Cycle GAN模型训练过程;构建了基于梯度惩罚Wasserstein距离和自适应边界惩罚Softmax的损失函数,提高了MCC-Cycle GAN模型的训练稳定性和样本生成质量。(3)建立了基于可逆神经网络的De INN图像去噪增强模型。分析了基于深度学习的图像去噪增强理论,提出了基于GLOW耦合层和Haar小波变换层的高频噪声分离策略;研究了基于可逆神经网络的高频噪声分离的De INN模型,设计了可训练引导滤波器的模块结构;建立了基于多尺度结构相似性和边缘梯度损失的De INN多元损失函数,优化了De INN去噪模型的训练过程。(4)提出了基于One-stage架构的KDFA-Center Net皮带损伤检测算法和基于LSTM的云边端协同负载均衡算法。设计了基于通道-空间信息融合的注意力机制,实现了主干网络隐层特征图的高效融合;研究了基于知识蒸馏理论的深度学习模型压缩方法,利用预先训练的Teacher模型为Student模型提供软标签,提高了轻量化Student模型皮带损伤检测的平均准确率;研究了统计学样本特征分布理论,建立了融合隐层特征图损失和响应结果损失的KDFA-Center Net模型损失函数;提出了一种基于循环神经网络的负载预测模型,解决了因检测服务器负载突增导致的皮带损伤检测系统稳定性差的问题。建立了基于任务复杂度、剩余算力和适应度评价的负载分配策略,构建了基于均方误差损失函数的LSTM负载均衡模型。(5)开展了带式输送机皮带损伤检测系统的验证实验。设计了皮带损伤检测系统的硬件组成和相应的上位机软件架构,搭建了带式输送机皮带损伤检测实验台,开展了带式输送机皮带损伤检测系统的实验研究;部署了De INN图像去噪模型和KDFA-Center Net损伤检测模型,设计并开展了不同带式输送机带速和工业相机曝光参数的验证实验和煤矿井下工业性试验;实验结果表明,本文提出的带式输送机皮带损伤检测系统,在实验室标准工况和工业性试验中平均准确率分别为95.96%和98.1%。开展了带式输送机皮带损伤检测的负载均衡实验,实验结果表明,本文所提出的负载均衡算法,使中心服务器的平均资源使用率降低29.1%,平均延迟时间缩短91.6%,缓解了因负载突增导致的皮带损伤检测服务器的计算压力,提高了带式输送机皮带损伤系统的可靠性和稳定性。论文共有图85幅,表31个,参考文献144篇。

关键词：带式输送机损伤检测生成式对抗网络可逆神经网络

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基于赋权偏差传递网络的6Dof-RUS并联机构随机误差分析

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中国惯性技术学报 2024年第9期32卷 948-954页

作者：董广宇杜玉红杨磊成天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备重点实验室天津300387

对于已经完成加工装配高精度并联机构,当出现使用精度无法满足设计要求时,需要对产生误差的源头进行追溯,只修复部分构件提高机构精度。以单点激光测距仪检测方法与六条由转动副(R)虎克铰链(U)球面副(S)构成单支链的6自由度并联机构(6Do... 详细信息

对于已经完成加工装配高精度并联机构,当出现使用精度无法满足设计要求时,需要对产生误差的源头进行追溯,只修复部分构件提高机构精度。以单点激光测距仪检测方法与六条由转动副(R)虎克铰链(U)球面副(S)构成单支链的6自由度并联机构(6Dof-RUS)随机误差模型之间的映射为研究内容。首先构建了6Dof-RUS并联机构赋权偏差传递网络,其次建立了相机坐标系中光斑与平面约束之间的映射方程,通过结构误差雅可比矩阵将结构参数误差映射为可观测的动平台位姿误差。最后进行了实验验证,实验结果表明,在有限次测量次数的情况下可快速对随机误差进行溯源,验证了所提方法的有效性与可靠性,对其他拓扑构型并联机构精度综合具有一定借鉴意义。

关键词：并联机构随机误差误差溯源 6自由度并联机构

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管式加热炉内燃烧与炉管内流动的耦合传热及热偏差优化

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石油学报(石油加工) 2025年

作者：廖飞龙严祯荣王莉王化南刘岑凡李涛钟布依李爽爽霍元明上海工程技术大学机械与汽车工程学院机械工业锅炉低碳化技术重点实验室上海市特种设备监督检验技术研究院中国特种设备检测研究院江苏焱鑫科技股份有限公司

为解决管式加热炉内烟气温度与管侧工质温度偏差，提高设备的热效率和燃烧安全运行，优化加热炉内燃烧和管侧工质流动的耦合传热。建立管式加热炉内燃烧与炉管侧工质流动的耦合传热模型和数值模拟方法，有利于恰当描述和预测炉内烟气热... 详细信息

为解决管式加热炉内烟气温度与管侧工质温度偏差，提高设备的热效率和燃烧安全运行，优化加热炉内燃烧和管侧工质流动的耦合传热。建立管式加热炉内燃烧与炉管侧工质流动的耦合传热模型和数值模拟方法，有利于恰当描述和预测炉内烟气热偏差、炉管壁温热偏差和管侧工质热偏差。研究表明：管式加热炉底部燃烧器对称布置时，燃烧器布置半径较小，有利于炉内形成的集中火焰结构，减少烟气流动偏斜；在炉内辐射炉管结构不变的情况下，随燃烧器布置半径增加，烟气热偏差和炉管壁热偏差增大；加氢进料管式加热炉燃烧器布置半径为450 mm，较原设计（布置半径550 mm）更有利于减少炉内和管壁热偏差。

关键词：耦合传热管式加热炉热偏差燃烧器布置燃烧

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