摘要：增材制造以其全数字化加工方式可为数字孪生模型提供可靠的数据支撑;数字孪生有助于增材制造在设计、制造、服务等过程中充分发挥其不同于传统制造的优势,二者的结合在工业制造领域受到广泛关注。以总结数字孪生在增材制造中的实施方法为目的,介绍了数字孪生的概念和发展历程,分析了增材制造中实施数字孪生的关键技术;基于数字孪生对于增材制造全生命周期过程的应用潜力,从设计、制造、质量检测以及服务4个阶段阐述了国内外相关研究的方法和侧重点。展望了粘结剂喷射工艺中实施数字孪生的挑战,并提出了针对其的一种数字孪生技术路线。最后总结了增材制造中实现数字孪生存在的难题以及未来的发展方向。

摘要：为了深入研究关键参数对氢混重型燃气轮机总体和关键部件热力性能的影响,构建了氢混重型燃气轮机的热力性能计算模型,阐述了模型中关键参数的定义与设定。研究了不同氢气掺混比例、透平初温、压气机压比和冷却空气量等关键参数对燃气轮机功率和热效率等性能指标的影响,分析了不同氢气掺混比例下的透平气动参数变化,进一步揭示了掺氢对燃气轮机性能的影响机制。结果表明:氢气的掺混比例、透平初温、压比和冷却空气量是影响氢混重型燃气轮机性能的关键参数;掺氢比变化时,透平气流角、出口马赫数等透平气动参数的变化则影响透平气动性能和燃气轮机的热力性能。

摘要：为厘清联合成型设计空间各造型方法对涡轮叶栅性能提升的贡献,将基于总变差分析的全局敏感性分析方法与平行坐标系及直方图、散点图等可视化技术相结合,提出了将多源数据挖掘信息进行融合的设计空间知识挖掘框架,并利用该框架对某小展弦比叶栅端壁/叶身联合成型设计空间进行知识挖掘。结果表明:叶栅气动损失增减对基元型线微调十分敏感;非轴对称端壁所带来的损失减少量与型线微调接近,但设计空间内不同非轴对称端壁样本性能波动较小,导致其重要性被全局敏感性分析方法低估;虽然单独采用弯叶片难以整体降低小展弦比叶栅损失,但将弯、型线微调和非轴对称端壁造型相结合可获得“1+1+1>3”的性能增益;在端壁/叶身联合成型设计空间内,将基元型线朝着后加载方向微调,并采用喉部附近下凹较深的非轴对称端壁造型及反弯叶片设计,可获得气动损失较小的叶栅设计。研究结果明晰了端壁/叶身联合成型设计空间优化解特征,可为类似小展弦比叶栅设计优化提供借鉴。

摘要：针对以最小化最大完工时间为目标的分布式异构作业车间调度问题(DHJSP),本文提出了一种新的混合遗传禁忌搜索算法.首先,综合考虑工厂的工件总负载与最大机器负载,提出了一种新的工厂负载表达方式.其次,针对DHJSP总工序数不定的特性,提出以最小化最大工厂负载为目标快速确定初始工件分配方案,并验证了方法的高效性.然后,新设计了两种考虑负载均衡的单工件转移邻域结构,根据工序调度的结果对工件分配方案进行局部搜索.最后,因DHJSP缺少标准算例和相关算法,在分布式同构作业车间调度问题(DJSP)上与现有算法进行对比,所提算法在TA算例的480个问题上更新了420个问题的最优解,其余60个问题取得了同等最优解.在随机生成的3个不同规模的异构算例中,所提算法也均取得了较好解,验证了所提方法的优越性.

摘要：超低场磁共振成像(ULF-MRI)设备具有成本低、质量轻、体积小等优点,在特殊领域的应用需求越来越大,如移动磁共振成像救护车、床旁监护、偏远地区等。但由于其磁场强度低,导致信噪比也较低,图像分辨率差,因此提升信噪比对促进ULF-MRI技术的发展具有重要意义。该文基于低频表面超材料的特性,提出一种电感-电容谐振阵列,用来提升ULF-MRI的信噪比。首先,建立了等效电路模型来评估磁场增强效果;其次,利用部分元等效电路法计算射频线圈的等效电阻和信噪比,根据成像要求设计优化谐振线圈结构,并提出考虑谐振耦合的匹配方法和线圈阵列的解耦方法。最后,利用自主研发的54.6 mT的ULF-MRI系统(工作频率:2.32 MHz)进行成像实验,图像信噪比得到显著提高。

摘要：为改善空气冷却重型燃气轮机热力性能,提出了一种能够高效利用抽气能量的新型空气冷却燃气轮机系统并研究了其热力性能的变化。以传统典型F级燃气轮机不同环境温度下的性能数据作为对比基础,通过数值仿真分析了新型高效空气冷却燃气轮机中冷却系统设计参数变更条件下的系统性能指标变化,计算对比了3种运行模式下的热力性能。结果表明:新型高效空气冷却燃气轮机能够有效降低压气机抽气温度,进而改善燃气轮机热力性能。在夏季工况下,进口温度分别被冷却到30、20、15℃时,燃气轮机功率分别升高了25.92、40.49、48.22 MW,燃气轮机效率分别提升了0.78、1.19、1.40个百分点。

摘要：介绍了500 mm口径大抽速氙气泵的抽气原理、结构、一级冷板优化设计和抽速测试。通过氙气和氮气抽气速率测试对比,该款大抽速氙气泵的氙气抽速与氮气抽速相近,实际抽速高达10 500 L/s,抽氙速率提高了1倍以上。大抽速氙气泵除了具有较优的抽氙性能,同时具备常规低温泵所有性能。该泵可一泵多用,为客户节约了采购和安装成本。

摘要：基于裂纹扩展的能量释放率准则,He-Hutchinson(H-H)模型可以预判连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料(CMCs)的基体裂纹在界面处的传播路径,对CMCs的增韧设计有着重要的指导价值,但目前尚未见H-H模型在CMCs研究领域的系统性综述文献。本文首先介绍了H-H模型的力学基础以及应用于CMCs中的必要简化过程,得出基于材料组元断裂能和弹性失配系数的裂纹偏转判据。基于目前形成的材料微观力学参数测量方法,结合CMCs脆性、微观结构复杂的特点,系统总结归纳了适用于CMCs的原位弹性模量、材料断裂能以及界面脱粘能的测量方法及优缺点。基于原位微观力学参数,重点综述与讨论了H-H模型在多孔基体CMCs和含界面相CMCs中的应用进展,最后指出了H-H模型目前存在的主要问题,并对其后续发展提出了建议。

摘要：广角监控图像中人员目标检测对于码头智能安防具有重要意义。针对传统YOLOv7算法在码头广角监控图像识别中,存在小目标特征提取能力弱、人员检测准确率低等问题,研究了基于改进YOLOv7的码头作业人员检测算法。为提升人员目标多尺度特征的检测性能及鲁棒性,设计了平衡码头人员分类与定位任务的上下文解耦(task-specific context decoupling,TSCODE)结构并联合聚集-分发机制(gather-and-distribute,GD),增强网络多尺度特征融合能力;为增强网络对作业人员等小目标的特征提取能力,在主干网络末端引入了基于双层路由注意力机制(bi-level routing attention,BRA)的视觉transformer模型(BRA-ViT),捕捉小目标人员的位置、方向与跨通道等信息;为提升检测速度并保持检测精度,提出了基于slim-neck的颈部层网络轻量化方法,降低参数量与计算量;为降低漏检率与误检率,引入了基于最小点距离的交并比损失函数(minimum-point-distance-based intersection over union,MPDIoU)计算边界框的坐标预测损失,提升边界框回归的准确性与计算效率。为验证算法效果,采集白天、夜晚不同时段下码头前沿、堆场、卡口等场景的广角监控图像,构造标注数据集并设计消融与对比实验。实验结果显示:所提算法对码头作业人员检测的平均准确率为90.6%,平均检测速度为39 fps;与Faster R-CNN、SSD、YOLOv3、YOLOv5、YOLOv7、YOLOv8等算法相比,其平均准确率分别提升了13.8%、15.8%、8.5%、5.2%、2.7%和3.5%,平均检测速度与基准YOLOv7算法性能相当。所提算法对码头作业人员识别具有较高的检测精度与检测速度,满足码头安防场景中作业人员检测准确性与实时性的要求。

摘要：超声谐振技术是研究金属材料超高周长寿命疲劳性能的有效手段之一.超声疲劳试样通常需要独特的几何设计以满足共振的要求.常规疲劳试样如圆棒以及狗骨等不具备平面特征，在定量微观表征等方面存在困难.本文介绍了一种基于狗骨型拉压疲劳试样的带平面超声拉伸疲劳试样及其设计方法、疲劳测试方法.与传统超声疲劳试样设计不同的是，本文的狗骨平面试样具备平面试验段，具有利于定量微观表征的特征.本文以GH4169镍基合金为例，开展狗骨平面疲劳试样设计.通过超声疲劳试验结果表明，本文提出的基于理论解和数值方法的狗骨平面试件能在20 kHz产生共振，并且测得应力数据基本与现有材料S-N曲线相符.本文方法为超声疲劳试样设计与超高周疲劳的微观变形机制研究提供了新思路.