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机械工程学报 2024年

作者：徐翔张岩曾元明刘彪丰泽康赵美云三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室三峡大学石墨增材制造技术与装备湖北省工程研究中心河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室

为研究低速重载条件下球面摩擦副在镶嵌润滑条件下，固体润滑剂性能、镶嵌孔形状对其摩擦性能的影响，首先采用石墨与酚醛树脂混合制备了多种固体润滑剂，测试得到其力学性能测试及摩擦性能作为理论算依据；然后以三峡大坝人字闸门实际... 详细信息

为研究低速重载条件下球面摩擦副在镶嵌润滑条件下，固体润滑剂性能、镶嵌孔形状对其摩擦性能的影响，首先采用石墨与酚醛树脂混合制备了多种固体润滑剂，测试得到其力学性能测试及摩擦性能作为理论算依据；然后以三峡大坝人字闸门实际运转情况为理论依据，以相等接触面积为准则，构建了圆柱形、圆锥形、四角锥形及球冠形4种镶嵌孔形状的轴瓦，计算得到球面摩擦副静态和动态下应力-应变情况，以此得到大型球面摩擦副的理论摩擦因数；再以1:20比例尺加工得到不同镶嵌孔形状球面摩擦副试样，开展摩擦磨损试验。结果表明，试验得到的平均摩擦因数与理论值较为吻合，且在相同的石墨镶嵌润滑条件下,圆柱形镶嵌孔轴瓦的摩擦因数最低，研究结果为后续镶嵌润滑结构摩擦因数的预测提供了理论指导。

关键词：镶嵌润滑低速重载摩擦因数理论计算

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基于图像处理的服装样板轮廓快速生成方法

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智能计算机与应用 2024年

作者：付君健耿照俊孟令盼曹阳罗明亮周祥曼三峡大学机械与动力学院水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室(三峡大学)

针对服装制版过程中人工制版效率低、精度差、成本高等问题，提出了基于图像处理的服装样板轮廓快速生成方法。首先，构建了透视变换矩阵进行空间坐标变换，实现图像的倾斜校正。其次，基于图像处理技术对图像进行降噪预处理，减少纹理... 详细信息

针对服装制版过程中人工制版效率低、精度差、成本高等问题，提出了基于图像处理的服装样板轮廓快速生成方法。首先，构建了透视变换矩阵进行空间坐标变换，实现图像的倾斜校正。其次，基于图像处理技术对图像进行降噪预处理，减少纹理和服装所形成的噪声。然后，采用轮廓检测算法对图像进行轮廓提取，并通过多边形拟合法实现轮廓的拟合，完成服装样板轮廓的粗提取。最后，采用人机鼠标交互方式实现轮廓节点的编辑，并将轮廓数据转化为AutoCAD软件通用的数据格式。实验算例表明，该方法在进行服装样板轮廓提取时，表现出良好的稳定性、准确性，可有效应用于服装样板轮廓提取场合。

关键词：服装样板图像处理轮廓提取轮廓编辑机器视觉

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基于小波与Retinex原理的锈蚀图像特征增强

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组合机床与自动化加工技术 2022年第4期 20-23,27页

作者：陈法法潘瑞雪杨蕴鹏肖文荣陈保家三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002

为更好地判断金属材料的锈蚀程度,针对低照度金属锈蚀图像存在的亮度不高和细节信息不明显的问题,提出了基于小波变换和Retinex原理的图像特征增强算法。首先,将原始锈蚀图像的色彩空间转换HSI空间,保持饱和度分量和色调分量不变,对亮... 详细信息

为更好地判断金属材料的锈蚀程度,针对低照度金属锈蚀图像存在的亮度不高和细节信息不明显的问题,提出了基于小波变换和Retinex原理的图像特征增强算法。首先,将原始锈蚀图像的色彩空间转换HSI空间,保持饱和度分量和色调分量不变,对亮度分量I进行小波分解;其次,对分解后的高频分量和低频分量进行自适应增强,重构后的图像经Retinex原理进行多尺度增强改善图像亮度。实验结果表明,对锈蚀低照度图像的增强效果明显,能较好地改善图像的整体亮度,对细节信息的保留和增强效果明显。

关键词：金属锈蚀图像小波变换自适应增强 Retinex HSI空间

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基于拓扑优化的结构弹性成像方法

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力学学报 2022年第5期54卷 1331-1340页

作者：付君健李帅虎李好高亮周祥曼田启华水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

弹性模量是工程材料重要的性能参数,可以衡量物体抵抗弹性变形的能力.弹性成像是一种通过弹性模量表征生物体组织物理特性的医学成像方法.为了将弹性成像应用于机械装备结构的缺陷识别,提高弹性成像的局部表征和全局识别能力,提出一种... 详细信息

弹性模量是工程材料重要的性能参数,可以衡量物体抵抗弹性变形的能力.弹性成像是一种通过弹性模量表征生物体组织物理特性的医学成像方法.为了将弹性成像应用于机械装备结构的缺陷识别,提高弹性成像的局部表征和全局识别能力,提出一种基于拓扑优化的结构弹性成像方法.受拓扑优化理论启发,采用结构离散单元的相对密度(弹性模量系数)作为弹性成像参数来表征损伤程度,建立成像参数与弹性模量的插值模型,基于有限元模型构建损伤表征、结构模型与物理响应的映射关系.以损伤结构和无损结构位移响应的最小二乘为目标函数,以成像参数上下限为约束,建立结构弹性成像的优化模型.以伴随法推导弹性成像问题的灵敏度,并详细给出了弹性成像反演的数值实施方式.二维悬臂梁和米歇尔梁算例表明,本文提出的基于拓扑优化的弹性成像方法无需先验损伤信息,可有效实现均质/非均质、单/多缺陷结构的弹性成像,且弹性成像结果不依赖于特定的边界条件,进一步将弹性成像方法扩展至三维悬臂梁问题验证了其通用性.

关键词：弹性成像拓扑优化缺陷识别损伤表征

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大模数齿轮齿条副剥落故障啮合刚度分析

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组合机床与自动化加工技术 2023年第12期 161-166,173页

作者：陈保家盛洪潇万刚肖文荣三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 中国长江电力股份有限公司宜昌443002

为了研究大模数齿轮齿条传动副在齿面剥落故障情况下的啮合刚度,以三峡升船机齿轮齿条传动系统作为研究对象,在沿齿宽方向上设置了3种不同长度的剥落尺寸来模拟不同程度的剥落故障,采用能量法分析了正常工况下和剥落故障工况下齿轮参数... 详细信息

为了研究大模数齿轮齿条传动副在齿面剥落故障情况下的啮合刚度,以三峡升船机齿轮齿条传动系统作为研究对象,在沿齿宽方向上设置了3种不同长度的剥落尺寸来模拟不同程度的剥落故障,采用能量法分析了正常工况下和剥落故障工况下齿轮参数变化对啮合刚度的影响;同时,采用有限元方法对啮合刚度进行分析,并将其结果与解析法进行对比,验证了解析法的正确性,实现了剥落故障条件下齿轮齿条副啮合刚度的快速计算,对大模数齿轮齿条传动的动力学分析具有重要意义。

关键词：齿轮齿条剥落故障能量法时变啮合刚度有限元分析

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改进D^(*) Lite和人工势场法的移动机器人路径规划研究

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制造业自动化 2022年第2期44卷 153-158页

作者：杜轩欧资臻三峡大学机械与动力学院三峡大学水电机械设备设计与维护湖北重点实验室湖北443002

在变化的室内环境中,将D^(*) Lite与人工势场法相结合进行移动机器人路径规划。首先,使用D^(*) Lite初步规划出一条全局最优路径,再通过节点筛选机制来剔除全局路径的冗余节点,使得所规划的路径更加平直;然后,当遇上未知障碍物调用重规... 详细信息

在变化的室内环境中,将D^(*) Lite与人工势场法相结合进行移动机器人路径规划。首先,使用D^(*) Lite初步规划出一条全局最优路径,再通过节点筛选机制来剔除全局路径的冗余节点,使得所规划的路径更加平直;然后,当遇上未知障碍物调用重规划环节时,融合人工势场法,使得重规划的路径与未知障碍物保持在一个安全的距离,避免移动机器人在运动过程中与障碍物发生碰撞;针对人工势场法可能会陷入局部极值的困境,提出一种设置虚拟目标点的方法来解决问题。通过仿真实验,证明改进的算法实现了路径长度、平滑性和安全性的优化,并能在机器人的实际操作中能高效率地完成路径规划。

关键词：路径规划 D^(*)Lite 人工势场法移动机器人

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周期性多孔结构特征值拓扑优化

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振动与冲击 2022年第3期41卷 73-81页

作者：付君健张跃杜义贤高亮水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

为了实现尺度关联周期性多孔结构的隔振性能优化,提出一种周期性多孔结构特征值拓扑优化方法。基于子结构动态凝聚方法对多孔结构的刚度和质量矩阵进行缩减,采用局部水平集函数(LLSF)对多孔结构进行几何隐式描述,以最大化前6阶特征值为... 详细信息

为了实现尺度关联周期性多孔结构的隔振性能优化,提出一种周期性多孔结构特征值拓扑优化方法。基于子结构动态凝聚方法对多孔结构的刚度和质量矩阵进行缩减,采用局部水平集函数(LLSF)对多孔结构进行几何隐式描述,以最大化前6阶特征值为目标函数,以结构体积分数为约束条件,建立周期性多孔结构特征值拓扑优化模型,采用优化准则法对拓扑优化模型进行求解,并研究了多孔结构特征值拓扑优化的尺度效应。研究表明,该方法能有效实现尺度关联的二维和三维周期性多孔结构的特征值拓扑优化,并能大幅提高特征值拓扑优化的计算效率。

关键词：多孔结构特征值拓扑优化水平集法子结构法动态凝聚

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交错轴非线性变位变厚齿轮传动接触特性分析

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武汉科技大学学报 2023年第2期46卷 118-126页

作者：倪高翔张璋刘思远曹瑶峰刘占旗方子帆三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

交错轴变厚齿轮传动存在齿面间滑动速度大、承载能力低、易磨损、噪声较大等问题,且一般变厚齿轮的变位系数沿轴向线性变化,因此当齿宽太大时会产生齿顶变尖或根切等现象。本文在传统变厚齿轮线性滚削加工的基础上,通过改变加工路径曲线... 详细信息

交错轴变厚齿轮传动存在齿面间滑动速度大、承载能力低、易磨损、噪声较大等问题,且一般变厚齿轮的变位系数沿轴向线性变化,因此当齿宽太大时会产生齿顶变尖或根切等现象。本文在传统变厚齿轮线性滚削加工的基础上,通过改变加工路径曲线,提出非线性变位变厚齿轮的加工方法,推导了非线性变位变厚齿轮的齿面方程,分析了不同加工路径曲线对该类齿轮齿面形貌的影响。采用轮齿接触分析方法,建立交错轴变厚齿轮副接触分析模型,讨论了4种加工曲线下齿面接触迹线和接触椭圆的变化规律,并与标准变厚齿轮进行对比,同时采用经仿真得到的啮合印痕图来进一步验证接触椭圆的准确性。研究结果表明,采用小齿轮两端修正的加工路径所生成的非线性变位变厚齿轮在交错轴齿轮传动接触特性上明显优于标准变厚齿轮和采用其他几种加工路径所生成的非线性变位变厚齿轮。

关键词：齿轮传动交错轴变厚齿轮非线性变位轮齿接触分析接触迹线接触椭圆

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在役大型水工弧形闸门结构静强度与模态分析

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水电能源科学 2023年第1期41卷 181-185页

作者：胡耀楹陈保家陈法法肖文荣肖能齐刘强三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行,以葛洲坝工程水工弧形闸门为例,利用有限元分析软件,按设计水头对其进行静力学强度和模态分析,得出闸门最大应力集中点及变形情况,并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明,... 详细信息

为保证在役大型弧形闸门安全稳定运行,以葛洲坝工程水工弧形闸门为例,利用有限元分析软件,按设计水头对其进行静力学强度和模态分析,得出闸门最大应力集中点及变形情况,并根据自振频率、振型和最大变形位移判断闸门振动强弱。结果表明,闸门设计总水压力与理论计算偏差为4.7%,在5.0%误差控制范围内,弧形闸门整体最大应力为373.86 MPa、变形为12.938 mm,强度和刚度均能满足现行规范设计要求,面板底部存在局部应力集中,闸门整体振动变形量小于0.508 mm,振动强度不大,只有低阶频率出现在水流脉动压力的高能区,其发生共振的可能性小。

关键词：弧形闸门静力学分析模态分析振动强弱

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考虑多资源约束的并行机分批调度问题研究

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三峡大学学报（自然科学版） 2024年第6期46卷 104-112页

作者：吴正佳席帅乐孟荣华龚成李浩平董元发三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 机器人与智能系统宜昌市重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学智能制造创新技术中心湖北宜昌443002

鉴于实际生产中工人的能力和加工效率存在差异,本文提出了考虑工人差异性和刀具限制的多资源约束并行机分批调度问题,以最小化最大完工时间、最小化交付时间偏差为优化目标,构建了工人熟练度、刀具资源约束的混合整数线性规划模型,研究... 详细信息

鉴于实际生产中工人的能力和加工效率存在差异,本文提出了考虑工人差异性和刀具限制的多资源约束并行机分批调度问题,以最小化最大完工时间、最小化交付时间偏差为优化目标,构建了工人熟练度、刀具资源约束的混合整数线性规划模型,研究子批数量和大小、机器分配、工人分配、子批加工顺序之间的耦合关系,设计了一种改进的多目标混合灰狼-鲸鱼群算法(manyobjective hybrid grey wolf optimizer and whale swarm algorithm,MO-HGWSA).根据模型特点,设计了一种两阶段编码和解码方案表示问题的可行解;利用多种引导策略提高算法的进化效率;设计了局部搜索策略,增强算法的局部搜索能力.最后引入案例验证算法的有效性,结果表明本文所提算法在收敛性、分布性和解集支配关系方面均优于对比算法.

关键词：并行机调度分批调度资源约束混合灰狼-鲸鱼群算法

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