摘要：数控机床铣削过程中出现的颤振失稳是影响数控机床加工效率和加工质量的关键因素。铣削稳定性与工艺参数、工艺系统动力学特性密切相关,而工艺系统动力学特性又随加工位置、刀具悬伸量的变化或刀具的更换而变化。因此,针对多因素影响下的铣削稳定性预测和无颤振工艺参数选择问题,本文以数控机床各向移动部件位置、刀具直径、刀具悬伸量和切削参数为变量,提出一种基于引导聚集算法(Bagging)与带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的切削稳定性预测与工艺参数优化方法。该方法首先采用正交实验设计离散数控机床的工作空间,在每个加工位置对不同悬伸量下的刀具进行锤击实验,由此得到各把铣刀对应的刀尖点频率响应函数;然后,在不同工艺参数方案下进行铣削稳定性理论预测,进而引入Bagging算法建立以各向运动部件位置(x,y,z)、刀具直径d、刀具悬伸量h、主轴转速n、切削宽度a_(e)、每齿进给量f_(z)为输入的极限切削深度a_(plim)预测模型;在此基础上,采用该Bagging模型作为铣削稳定性约束,以加工位置和工艺参数(x,y,z,d,h,n,a_(p),ae,f_(z))为优化变量,建立最大材料切除率和刀具寿命的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解该模型得到Pareto最优解集,并结合熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)选出Pareto解集中的最佳解。以一台三轴立式加工中心展开实例分析,所建极限切削深度Bagging模型的预测误差为2.99%,且铣削加工实验表明获取的(x,y,z,d,h,n,a_(p),ae,f_(z))最优配置可实现稳定铣削,验证所提方法的可行性和有效性。

摘要：自供电可穿戴压电传感设备需要柔韧性和高压电性以满足个性化健康安全管理需求。针对压电陶瓷压电性高、柔性差的特点,本文设计了一种基于多相钛酸钡(BTO)柔性压电陶瓷膜的高性能压电传感器,即多相BTO传感器。无衬底自支撑的多相BTO膜具有优异的柔韧性,厚度为33μm时可实现180°弯曲,厚度为5μm时可在1×10^(4)次弯曲循环中表现出良好的抗弯曲疲劳性。所制备的多相BTO传感器在经过1.2×10^(4)次压电循环测试后仍能保持良好的压电稳定性。基于此传感器的柔韧性、高压电性、可穿戴性、便携性和无电池自供电特性,开发的智能面罩可以实时监测不同频率和振幅的呼吸信号。此外,将传感器安装在手部或肩部,还可以检测到不同的手势和手臂动作。综上,本文开发的多相BTO传感器有望为生理健康和行为活动监测应用开发出便捷高效的可穿戴传感设备。

摘要：已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定向控制算法实现电机力矩的精准控制,为颈部康复训练提供稳定可控的拉力.设置拉力传感器和姿态陀螺仪传感器,防止使用者头颈部姿态错误或未知事故.统计10名受试者使用所设计系统进行颈部康复训练的评估参数,并对统计结果进行分析.仿真测试显示,磁场定向控制算法能够提高负载精度并缩短调节时间;负载测试与仿真测试结果的一致性验证了控制方案的可行性.系统性能测试表明,所设计的颈部康复机器人的拉力控制误差不超过0.59 N,响应速度为0.53 s,达到临床使用标准.

摘要：针对经典时间循环神经网络(SRNNs)在预测时间序列中存在长时依赖的缺陷,同时由于遍历整个训练数据集进行现有监督式学习增加了时间复杂度,造成SRNNs在预测空间滚动轴承剩余寿命中存在预测精度和计算效率较低的问题,提出一种变分资格迹元强化循环网络(VETMRRN)。在VETMRRN中,构建新型时间循环网络结构以增大历史信息记忆量,并设计基于神谕门机制的元学习超参数自初始化网络来加速搜索VETMRRN的最优回顾序列长度;设计含有资格迹算子的变分自编码元策略梯度学习算法,以提高对VETMRRN参数的训练速度和全局优化效果。在此基础上提出基于VETMRRN的空间滚动轴承剩余寿命预测方法。首先采用Shapely值特征融合提取空间滚动轴承的性能退化特征;然后将性能退化特征输入VETMRRN中预测性能退化特征趋势;最后建立威布尔分布可靠度模型来预测空间滚动轴承的剩余寿命。该方法具有较高的预测精度、较好的泛化性能和较高的计算效率。最后通过空间滚动轴承剩余寿命预测实例证明了该方法的有效性。

摘要：针对现有设计变更模型存在冗余关系而影响设计变更效率和质量的问题,提出了一种基于商空间理论的设计变更模型构建及优化方法。基于商空间理论构建了多粒度下产品系统功能关系模型。通过功构映射建立了产品系统设计变更模型,采用合并策略建立了产品系统最小设计变更模型。根据变更传播强度确定设计变更模型优化目标,建立了一种基于改进蚁群优化算法的变更传播路径优化方法,建立了基于最小设计变更模型的变更路径搜索过程。以烧结炉的设计变更为例,验证了该方法的可行性与有效性。

摘要：为探索一种核电用包壳材料FeCrAl合金表面涂层的制备方法,本文利用多弧离子镀技术在FeCrAl合金表面制备了以FeCrAl作为过渡层的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)涂层,对试样进行热冲击实验以探究涂层的抗热冲击性能,对试样进行600℃、1000 h静态铅铋合金(LBE)腐蚀实验,研究涂层的耐腐蚀性能,表征和分析了试样经LBE腐蚀前后的相组成和显微形貌。结果表明,通过多弧离子镀制备的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)为非晶态,30次热冲击试验后涂层未出现开裂、脱落等现象。腐蚀后,FeCrAl基体试样表面发生明显溶解腐蚀。而X射线衍射分析显示涂层试样在腐蚀后Al_(2)O_(3)发生结晶,表层Al_(2)O_(3)结构收缩出现孔隙,而涂层内部仍保持致密,且截面分析显示LBE未渗入涂层内部。因此,Al_(2)O_(3)-TiO_(2)/FeCrAl涂层能有效地阻止LBE对基体材料的腐蚀。

摘要：为滤除质谱系统中来自电喷雾电离源(ESI)的大量中性污染物和带电液滴,提高质谱系统的灵敏度、信噪比和耐用性,出现了一种基于行波堆叠环的离轴离子传输器。根据其结构特性,本研究设计了对应的行波射频耦合供电电源及测控系统。采用以太网通讯协议控制现场可编程逻辑门阵列(FPGA)以实现全电路的信号控制和发生,通过12位模数转换器(ADC)和16位数模转换器(DAC)实现8通道行波幅值的监控,并设计双平面变压器耦合电路,在堆叠环上成功实现了行波提供轴向动能的效果。测试了硬件系统在离轴传输结构上的电参数稳定性和精度,结果表明:行波电源可控电压范围为0.1~100 V;行波电源脉冲频率范围为0~400 kHz;直流转直流(DC-DC)直流高压纹波小于0.03%;行波高低电压全量程检测绝对误差小于0.03 V;行波高低电压控制输出全量程绝对误差小于0.04 V;多通道射频峰峰值电压差小于1 V;行波上升下降时间均小于30 ns;射频和行波波形平滑,该电源系统能够满足堆叠环离轴传输器的电源设计要求。在粗真空下,采用利血平离子对离轴结构的性能进行测试,实验结果为行波堆叠环结构的离子传输和离轴分离提供了基本理解,对高信噪比质谱系统的研发具有重要价值。

摘要：为提高天然气压缩机性能,提出了一种截面母线为圆锥曲线的曲率连续阀。构建了曲率连续阀的流通面积数学模型;通过CFD(计算流体动力学)对不同几何参数、不同工况的曲率连续阀内部流场与流通性能进行了数值模拟分析,得到了曲率连续阀的压力损耗、气动力与迹线流出角度分析结果,并优化设计了曲率连续阀的形态与流道;对曲率连续阀和平台型锥阀进行了数值模拟实验,得到了不同类阀气动力、流通面积与压力损耗的对比结果。研究表明,曲率连续阀的几何参数直接决定其流通面积、气动力、压力损耗等性能指标;在相同工况下,曲率连续阀工作性能相较于传统平台型锥阀有一定提高,研究结果为气阀形态创新研究提供了理论基础。

摘要：超声导波技术因可将超声换能器与高温环境隔离而常被用于高温管道的壁厚监测系统,但高温下常规耦合技术失效问题和信号信噪比低的问题影响了测量系统的可靠性和测量精度。设计用于传导超声信号的导波杆,基于声学匹配原理优化干耦合技术,解决高温环境下常规耦合技术的失效问题。提出自适应激励方式和测量数据的乘幂算法以提高高温下测量系统的自适应性和信号信噪比。采用智能分段声速方法对声速进行修正,使高温超声导波测厚系统的测量精度达到±0.03 mm。实验结果表明:在500℃的长期热源环境下,超声波换能器端的温度最高不超过56℃,验证了测量系统在高温环境下的可靠性。

摘要：为了进一步增强电磁超声检测技术在管道厚度测量领域的检测能力,该文对电磁超声传感器(EMAT)的结构进行了优化。提出了多磁铁对称分布型EMAT,能实现更小的磁铁体积,产生更强的表面剩磁强度。采用在硅钢表面开槽的方式限制涡流形成的区域,解决了涡流对测量的影响。建立厚度测量实验系统,对比出单磁铁型与多磁铁对称分布型EMAT在不同提离距离上检测信号的变化规律。结果表明,多磁铁对称分布型结构可通过增强EMAT的偏置磁场达到信噪比更优的效果。采用耐高温探头外壳和钐钴磁铁,提高了EMAT探头在高温环境下的检测性能。