检索结果-内蒙古大学图书馆

科学通报 2024年第34期69卷 4943-4945页

作者：李乐彤巨阳浙江大学机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310030

金属纳米线(nanowires,NWs)是一类具有独特物理化学性质的一维材料,其在电子器件、生物医药、能源转化等多个领域具有重要的应用价值.尽管20年前就报道了由应力诱导原子迁移及自组装形成的高密度金属氧化物NW森林[1],但高密度纯金属NW... 详细信息

金属纳米线(nanowires,NWs)是一类具有独特物理化学性质的一维材料,其在电子器件、生物医药、能源转化等多个领域具有重要的应用价值.尽管20年前就报道了由应力诱导原子迁移及自组装形成的高密度金属氧化物NW森林[1],但高密度纯金属NW森林的生长尚未实现.

关键词：金属纳米线一维材料生物医药纯金属能源转化原子迁移物理化学性质自组装

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航空发动机燃油控制系统故障诊断技术研究进展与挑战

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机械工程学报 2024年第4期60卷 3-31页

作者：严如强许文纲王志颖朱启翔周峥赵志斌孙闯王诗彬陈雪峰张军辉徐兵西安交通大学机械工程学院西安710049 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

随着发动机性能要求的不断提升,燃油控制系统服役的工况变得越来越恶劣、边界条件越来越复杂。燃油泵固有压力脉动与管路、活门的流固耦合振动,密封圈腐蚀或老化导致的泄漏,油液污染或润滑油失效而产生的磨损加剧等均会造成燃油控制系... 详细信息

随着发动机性能要求的不断提升,燃油控制系统服役的工况变得越来越恶劣、边界条件越来越复杂。燃油泵固有压力脉动与管路、活门的流固耦合振动,密封圈腐蚀或老化导致的泄漏,油液污染或润滑油失效而产生的磨损加剧等均会造成燃油控制系统的致命故障。同时,燃油控制系统具有少测点、变工况、强干扰及强非线性等特点,导致该领域对故障诊断技术存在迫切需求,同时也面临巨大挑战。为推动故障诊断技术在燃油控制系统领域的发展,总结燃油控制系统的特点与常见故障,并在此基础上介绍故障诊断技术的主要方法与分类。进一步从液压元件互换性角度,概述基于物理模型、信号处理和人工智能诊断方法在燃油控制系统关键部件中的研究现状。最后指出燃油控制系统故障诊断技术存在的挑战与机遇。

关键词：燃油控制系统故障诊断物理模型信号处理人工智能

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聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展

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中国机械工程 2024年第3期35卷 498-514页

作者：倪敬崔智何利华付新朱泽飞杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)因其优异的物理化学性能而成为生产制造电子通信、航空航天等领域关键零部件的重要材料。相比模压烧结工艺,切削工艺能够更高效地加工结构较为复杂的PTFE零部件。然而,PTFE材料具有韧性强、回... 详细信息

聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)因其优异的物理化学性能而成为生产制造电子通信、航空航天等领域关键零部件的重要材料。相比模压烧结工艺,切削工艺能够更高效地加工结构较为复杂的PTFE零部件。然而,PTFE材料具有韧性强、回弹性高、导热性差和线膨胀系数大等特点,使得其切削加工质量难以保证,在一些特殊领域,对PTFE零部件的表面洁净度更是有极高的要求,这些都对PTFE材料的切削工艺提出了新的挑战。从PTFE材料的基础力学和物理化学等特性出发,总结了PTFE材料的切削加工性;结合聚合物切削理论及其研究方法分析了PTFE材料的切削去除机理;阐述了PTFE及其复合材料的车、铣、钻等切削加工工艺;最后概述了PTFE材料切削工艺在相关重要领域的应用现状,并从材料性能研究、基础切削理论研究、切削工艺探索等方面总结了现有研究和应用中存在的问题,对未来研究的发展趋势和研究重点进行了展望。

关键词：聚四氟乙烯切削机理切削工艺力学性能

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外肢体机器人驱动单元低速死区自适应补偿方法

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中国机械工程 2024年第1期35卷 56-66页

作者：陈重远陈珂刘浩欧阳小平浙江大学机械工程学院杭州310027 流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 浙江大学先进技术研究院杭州310027

为提高外肢体机器人高功率密度驱动单元的控制精度,提出一种低速死区自适应补偿方法。首先基于最小二乘系统辨识与阻尼辨识方法建立驱动单元模型,然后提出驱动单元的计算力矩控制方法,最后提出驱动单元的低速死区自适应补偿方法,并进行... 详细信息

为提高外肢体机器人高功率密度驱动单元的控制精度,提出一种低速死区自适应补偿方法。首先基于最小二乘系统辨识与阻尼辨识方法建立驱动单元模型,然后提出驱动单元的计算力矩控制方法,最后提出驱动单元的低速死区自适应补偿方法,并进行了实验验证。研究结果表明,与传统PID控制方法相比,采用计算力矩控制方法后驱动单元最大角度跟踪误差减小了约53%,平均角度跟踪误差减小了约38%;在计算力矩控制方法的基础上,采用低速死区自适应补偿方法后,驱动单元最大角度跟踪误差减小了约45%,平均角度跟踪误差减小了约60%,驱动单元的控制精度得到了显著提高。

关键词：驱动单元死区补偿控制方法外肢体机器人系统辨识

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考虑变摩擦和声软化效应的超声焊接多场耦合模拟与分析

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机械工程学报 2025年第2期61卷 86-96页

作者：胡伟飞邓晓豫张桐舟刘振宇谭建荣浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 设计工程及数字孪生浙江省工程研究中心杭州310027 浙江大学机械工程学院杭州310027

超声焊接作为一种固相连接技术,广泛用于功率半导体的封装工艺中。针对试验观测方式难以研究超声焊接复杂瞬态过程及其连接机理的难题,建立了一个“声-热-力”多场耦合的三维有限元模型来研究这一复杂动态过程,考虑了热和摩擦的双向耦... 详细信息

超声焊接作为一种固相连接技术,广泛用于功率半导体的封装工艺中。针对试验观测方式难以研究超声焊接复杂瞬态过程及其连接机理的难题,建立了一个“声-热-力”多场耦合的三维有限元模型来研究这一复杂动态过程,考虑了热和摩擦的双向耦合作用,在热软化的基础上引入了超声对材料的软化效应,并使用模拟得到的工件振幅来动态更新声软化系数,提高了有限元模型的准确性。基于该耦合模型,进一步探究了金属超声焊接过程中工件振幅传递、温度场分布以及塑性变形等复杂机械行为,并分析了振幅、压力等工艺参数对焊接过程的影响。结果表明,工件温度和塑性变形的模拟结果与实测数据吻合较好;超声振动能量在工件间传递存在衰减;工件焊接区域中心温度明显高于焊接边缘温度,但仍远低于材料熔化温度;热和声软化对工件塑性变形均有显著作用,其中声软化的贡献率约为38%。此外,超声焊接工艺参数对焊接过程有较大影响,对改善焊接质量具有潜在意义。

关键词：超声焊接多物理场耦合振幅传递温度场分布塑性变形

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基于多目标约束的机器人复杂轨迹优化方法

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农业机械学报 2023年第11期54卷 431-439页

作者：王伟徐泽铨浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

工业及农业领域存在诸多复杂场景,使得机器人常面临由大量非连续离散局部路径组成的复杂轨迹,合理的运动规划是机器人实现预期作业目标的首要基础。本文提出一种基于非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)... 详细信息

工业及农业领域存在诸多复杂场景,使得机器人常面临由大量非连续离散局部路径组成的复杂轨迹,合理的运动规划是机器人实现预期作业目标的首要基础。本文提出一种基于非支配遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)的多目标综合优化方法,算法基于个体的相互支配关系进行分层并引入“拥挤度”指标来表征个体间的差异性,从而为保持遗传过程的种群多样性提供了有力支撑。同时建立了机器人运动学模型并构造了缩短机器人空载路程、运动时间及关节冲击的路径序列优化函数,并在笛卡尔空间与关节空间进行了高阶样条拟合与插值规划,显著提升了空间轨迹的光顺性及几何特性。基于NSGA-Ⅱ生成空间Pareto最优前沿解集,解决了机器人运动时间短、关节冲击小、任务路径优等约束下的多目标优化问题。优化后机器人运动路径长度缩减74%,作业效率提升33.44%,关节稳定性平均可增强50.97%,通过仿真与实验,验证了算法在改善机器人运动效率、连续性和非突变性等方面具有显著效果。

关键词：串联机器人复杂轨迹 NSGA-Ⅱ 多目标优化

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采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化数值方法

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西安交通大学学报 2024年第8期58卷 103-113页

作者：杜飞田镇熊刘宏磊郭书哲郭俊康李宝童西北工业大学航天学院西安710072 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描... 详细信息

针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描述方法,搭建了结构的描述框架并构建了流体与固体间的材料属性插值模型;针对自然对流中增强散热能力与增强物质传输能力问题,提出了拓扑优化的数学模型,明确了设计变量、目标函数以及约束条件,建立了自然对流拓扑优化方法框架;通过3个算例,验证了提出的数学模型和求解方法,并与商业软件COMSOL进行了对比。结果表明:提出的自然对流求解方法与COMSOL计算结果相比,压力、速度、温度的数值误差均小于3%;对于增强散热能力问题,采用提出的拓扑优化方法获得的最高温度优于COMSOL结果。所提基于有限体积法的自然对流拓扑优化方法的可行性和有效性得到了验证。

关键词：自然对流拓扑优化有限体积法强化散热流体固体统一描述

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自由汇流旋涡多相耦合输运演变机理

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物理学报 2023年第3期72卷 145-158页

作者：李霖陆斌许炜鑫顾则恒杨远山谭大鹏浙江工业大学机械工程学院特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014 浙江大学机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

含自由液面的汇流旋涡抽吸演变中存在多相耦合、物质传输、能量剧烈交换等物理过程,其中所涉及的多相流体耦合输运机理是具有高度非线性特征的复杂动力学问题,多相黏滞耦合输运动力学建模与数值求解具有较高难度.针对上述问题,提出一种... 详细信息

含自由液面的汇流旋涡抽吸演变中存在多相耦合、物质传输、能量剧烈交换等物理过程,其中所涉及的多相流体耦合输运机理是具有高度非线性特征的复杂动力学问题,多相黏滞耦合输运动力学建模与数值求解具有较高难度.针对上述问题,提出一种含自由液面的汇流旋涡多相耦合输运建模与求解方法.基于水平集-流体体积耦合(CLSVOF)计算方法,结合连续表面张力模型和可实现(k-ε)湍流模型,建立含自由液面的汇流旋涡多相耦合输运动力学模型;利用一种有效的体积修正方案来计算高速旋转多相流,保证流场质量守恒和无散度的速度场;结合相间耦合求解策略对多相流体分布与多相界面进行精确追踪.基于旋流场多特征物理变量,得到多相耦合界面动态演变与跨尺度涡团输运规律,揭示了多相耦合输运过程与压力脉动特性之间的相互作用机理.研究结果表明:多相耦合输运过程是流体介质过渡的关键状态,旋涡微团受到不同时空扰动模式在界面处形成层层螺纹波形;旋涡多相耦合输运过程随着水口尺度增大而增强,且耦合能量激波引起非线性压力脉动现象.研究结果可为旋涡输运机理、涡团跨尺度求解、流型追踪等方面的研究提供有益借鉴.

关键词：自由汇流旋涡多相耦合输运水平集-流体体积耦合方法体积修正压力脉动

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基于负载口独立的液压式波浪能转换器捕获性能研究

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机械工程学报 2024年第6期60卷 386-397页

作者：刘常海赵志学胡敏燕浩杨庆俊包钢曾亿山合肥工业大学机械工程学院合肥230009 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

为提高液压式波浪能转换装置的运行特性,提出一种基于负载口独立的液压式波浪能提能系统。以筏式波浪能转换装置为例,建立浮子水动力模型和非线性液压提能系统数学模型,结合实际海域波浪的特点,在不规则波下对其动力响应进行研究,探究... 详细信息

为提高液压式波浪能转换装置的运行特性,提出一种基于负载口独立的液压式波浪能提能系统。以筏式波浪能转换装置为例,建立浮子水动力模型和非线性液压提能系统数学模型,结合实际海域波浪的特点,在不规则波下对其动力响应进行研究,探究不规则波浪参数和液压提能系统参数对装置捕获性能的影响规律。结果表明,基于负载口独立的液压式波浪能提能系统,可较大程度地提高装置的捕获性能;在同一峰值波浪周期下,有义波高越大装置的捕获宽度比越大;在同一有义波高下,随着峰值波浪周期的增大,捕获宽度比先增大后减小;随着液压缸活塞面积、液压缸铰接距离和发电机等效阻尼系数的增大,捕获宽度比增大;随着液压缸活塞杆面积与活塞面积比、液压马达排量的增大,捕获宽度比减小;高压蓄能器预充气压力对捕获宽度比几乎无影响,高压蓄能器初始体积越大,捕获宽度比略减小。

关键词：负载口独立液压系统波浪能提能系统捕获性能

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降噪混合注意力变分自编码器及其在轴向柱塞泵故障诊断中的应用

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机械工程学报 2024年第4期60卷 167-177页

作者：王志颖李天福许文纲孙闯张军辉徐兵严如强西安交通大学机械工程学院西安710049 洛桑联邦理工大学智能运维与运营系统实验室瑞士洛桑1015 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

轴向柱塞泵作为液压系统的供能元件,其故障诊断研究具有重要意义。现有故障诊断方法大多依赖人工经验,提取故障特征需要大量专家知识,且对数据和噪声的鲁棒性较差。针对轴向柱塞泵服役环境复杂、监测信号易受噪声干扰的问题,提出端到端... 详细信息

轴向柱塞泵作为液压系统的供能元件,其故障诊断研究具有重要意义。现有故障诊断方法大多依赖人工经验,提取故障特征需要大量专家知识,且对数据和噪声的鲁棒性较差。针对轴向柱塞泵服役环境复杂、监测信号易受噪声干扰的问题,提出端到端的降噪混合注意力变分自编码器方法,直接提取淹没在噪声中的故障特征,从而实现噪声环境下轴向柱塞泵故障诊断。该方法利用卷积变分自编码器从柱塞泵压力信号和振动信号中提取故障特征,通过引入混合注意力机制,实现编码器隐层特征的加权融合,以增强故障特征并削弱噪声影响;进一步使用自适应软阈值降噪方法,降低噪声干扰,完成强噪声环境下轴向柱塞泵故障诊断。通过轴向柱塞泵故障模拟试验和噪声鲁棒性试验对所提出方法的有效性进行验证,结果表明该方法在5dB噪声下的诊断准确率高达99.32%,在-5d B的强噪声影响下仍能保持69.72%的准确率,优于常用的故障诊断方法。

关键词：轴向柱塞泵故障诊断变分自编码器注意力机制软阈值降噪

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