摘要：设计了4种同类异构的两平动一转动打磨机器人,从构件尺寸、结构布局、冗余驱动和运动解耦4个维度研究其内部奇异性的评价与综合方法。采用螺旋理论验证机构自由度的正确性;基于雅可比矩阵和变分原理分析了各机构内部奇异点的分布特征,第1种机构具有多条不规则奇异曲线,只能通过构件尺寸优化和添加冗余驱动来规避;第2、第3种机构通过改变布局方式减少了内部奇异点且分布规整;第4种机构实现了全解耦运动,不存在内部奇异点。对比研究发现,优化构件尺寸和改变结构布局能减少或改善内部奇异点,但很难彻底根除,用合理设计驱动结构实现运动解耦或引入冗余驱动是消除奇异点的有效方法,可用于同类异构机器人最大无奇异工作空间的优化设计。

摘要：本研究运用有限元分析软件对(Ti_(51)Ni_(36)Cu_(13))_(90)Nb_(10)合金进行了研究,并与已有实验进行对比以验证模拟的可靠性。研究表明,合金在力-热耦合作用时,低温卸载马氏体体积分数保持最大值不变,残余应变值最大,高温卸载时马氏体体积分数从最大值减小至消失;温度越高,合金由弹性过程向塑性变形过程转变的应力值也越大;进行局部循环加载-卸载循环应力大于屈服应力后,应力-应变加载路径与第一次相同,马氏体体积分数逐渐增加到最大值,卸载后可减小至消失;低温下增加应力至马氏体相变完成,高温时可产生形状记忆效应。

摘要：针对轴系质量不平衡、转子支点不同心等故障问题,建立具有偏角不对中的水平支撑非线性双转子系统模型及动力学方程。利用Runge-Kutta法求解系统的振动响应,发现低压转子出现多个超谐波共振峰。通过庞加莱映射和分岔图分析该系统的非线性振动机理。基于振动能量空间分析方法,研究双转子不同临界转速区域的振动能量轨道特性,初步定量地分析不对中故障对非线性双转子系统振动的影响。实现了具有不对中故障的非线性双转子系统的振动机理表征,研究结果可为多转子系统的复合故障诊断提供新的分析方法。

摘要：基于超声波斜入射理论对斜槽式变幅装置复合振动机理进行分析,设计出一种具有斜槽结构的变幅杆,可在单激励条件下实现X,Y,Z三个方向的同频简谐振动。阐述了三维空间简谐运动的合成规律,使用ABAQUS有限元软件对变幅杆进行模态分析,得到了固有频率与振型,进而通过瞬时动力学分析得到了变幅杆输出端的振动特性,并通过ORIGIN数据分析软件验证了变幅杆输出端在空间中的振动轨迹为类椭圆。研究表明,变幅杆存在的特定斜槽角度使斜槽转换效率最高。

摘要：为解决白酒瓶盖封装表面质量检测和算法参数庞大难部署的问题,对YOLOv5s进行改进并提出了更轻量化和高精度的SEGC-YOLO算法。首先,采用ShuffleNet V2替换原始骨干网络,有效简化参数,引入高效通道注意力机制增强骨干网络。再使用基于GhostNet改进的GhostConv和C3-Ghost模块增强颈部网络,减少颈部参数量。另外,使用CARAFE算子替代最近邻插值上采样算子,利用自适应内容感知的上采样预测核提升颈部网络的信息表达能力,进而提升检测精度。最后,训练应用Adam梯度优化器来提高检测精度。实验结果表明:所提SEGC-YOLO算法在不同交并比(IoU)阈值下的平均精度均值mAP@0.5为84.1%和mAP@0.5∶0.95为49.0%,分别优于原始YOLOv5s算法1.2个百分点和0.5个百分点,并且浮点运算数(FLOPs)比原始算法减少了69.94%、参数量减少了71.15%和模型文件大小减小了69.66%,更加精准和轻量化。所提SEGC-YOLO可以快速、精准地检测瓶盖表面缺陷,为相关领域快速缺陷检测和设备部署提供了数据和算法支持。

摘要：针对传统二维主成分分析(two-dimensional principal component analysis,2DPCA)算法应用于焊缝表面缺陷识别中存在重构性能及鲁棒性较弱等问题,本文将最大化投影距离和最小化重构误差引入到目标函数中,提出了一种基于F范数的非贪婪二维主成分分析算法(non-greedy 2DPCA with F-norm,NG-2DPCA-F),该算法具有良好的鲁棒性和较低的重构误差。为了进一步提取图像的结构信息和求解出维数更小的特征矩阵,进而提出一种基于F范数的非贪婪双向二维主成分分析算法(non-greedy bilateral 2DPCA with F-norm,NG-B2DPCA-F)。最后,以含有不同噪声块的焊缝表面图像数据集进行实验,结果表明,本文所提算法在平均重构误差、重构图像与分类识别实验中均表现出良好的鲁棒性能。

摘要：针对双转子在高速运转时难以从高、低压转子耦合出现的复杂振动现象中提取到有效的振动特征,及目前缺乏对其相应的研究等问题,本文提出一种采用张量主成分分析(multilinear principal component analysis of tensor objects,MPCA)与K-最近邻(K-nearest neighbor,KNN)分类相结合的方法,并将其用于非线性双转子系统的故障诊断。首先采用集中质量法创建非线性裂纹双转子模型及其动力学方程,针对裂纹开合角度变化分析高、低压转子的振动特性。再将振动能量信号与振动信号归一化为彩色图像样本,使用MPCA算法对故障特征进行压缩提取。最后使用KNN分类算法对不同裂纹开合角度情况进行特征分类,并计算相应的分类率。实验结果表明,在转子高速区域含有低噪声的情况下,MPCA可以有效地区分不同裂纹程度的特征信号,为非线性双转子裂纹系统的故障诊断提供了新的检测策略。

摘要：目的分析骨水泥型胫骨假体平台界面应力,确定界面应力损伤区域,为临床单髁置换胫骨平台的应力失效问题提供参考。方法通过人体动力学软件模拟完整周期的步态,获得膝关节的承力条件;利用医学影像及三维重建软件建立完整的膝关节模型并进行单髁置换;通过有限元法分析单髁置换后胫骨假体平台界面应力的分布规律。结果步态下膝关节的力和角度随时间呈周期性变化,1.3 s为1个周期,膝关节合力峰值为760 N;界面最大剪切应力为11.82 MPa、最大拉应力6.849 MPa,均发生在假体-骨水泥界面的内侧前端拐角处;对于界面的最大应力,钛合金假体低于不锈钢假体。结论假体的弹性模量减小可以降低界面最大主应力,从界面应力考虑,钛合金假体优于不锈钢假体;胫骨假体平台界面损伤区域主要在内侧前、后端拐角和外侧中端处,故提高该区域假体-骨水泥结合能力能防止单髁膝关节胫骨假体平台松动。研究结果对临床中单髁术后胫骨假体平台松动预防具有实际意义。

摘要：为了提升离心泵的水力性能,分析了BMS叶片对离心泵性能的影响,以及其在不同流量下的减阻率、内部压力、速度以及壁面剪切力,研究了非光滑表面叶片提升泵水力性能的机理。首先,参照螃蟹上壳表面特征,在离心泵叶片上构建了仿生微球结构;然后,基于CFX,采用RNG k-ε湍流模型对其进行了数值模拟,对比分析了光滑表面与仿生微球表面叶片在各流量下的扬程与水力效率,探究了仿生微球表面水力效率增加率与减阻率的关系;最后,分析了不同流量下微球结构对泵内流体压力、速度以及叶片壁面剪切力的影响。研究结果表明:采用仿生微球结构对离心泵扬程提升率最大为2.5%,其中,在0.6倍额定流量处的提升水力效率表现最好,在0.8~1.4倍额定流量处的水力效率略微降低,水力效率增加率与减阻率变化趋势一致;微球结构使流体旋转失速得到了改善,并破坏了流体涡结构,同时,微球结构使流体压力分布更加均匀,叶片壁面剪切力更低。

摘要：为了改善NiMnGa合金自身易损伤,不易加工成型的缺陷,且能更好地体现NiMnGa合金的力学性能,将NiMnGa合金与环氧树脂结合,为该材料在实际工程中的应用提供依据。通过机械研磨的方法,获得不同尺寸的NiMnGa合金颗粒,在常温条件下,将NiMnGa合金颗粒与E51环氧树脂混合均匀,静置固化得到复合材料试件。对不同的复合材料试件进行压缩-卸载试验,从细观力学的角度分析不同体积分数和不同尺寸各向同性的NiMnGa合金复合材料试件的应力-应变曲线,研究了NiMnGa合金颗粒对树脂基的增强效果。分析实验结果表明:在温度不变,外力相同条件下,复合材料相比NiMnGa合金而言,应变相同时需要的应力值更大,并且在压应力卸载为0后,复合材料会有较小的残余应变。因为环氧树脂基体包裹合金颗粒,所以NiMnGa合金颗粒在产生应变时会受到阻碍,由于基体的存在,传递到NiMnGa合金颗粒的外载荷较小,大部分载荷由环氧树脂基体承担,这样可以改善合金颗粒易碎的缺点。不同尺寸的NiMnGa合金颗粒影响复合材料的应力应变,但复合材料发生马氏体变体重取向的临界应力约为40 MPa。随着合金颗粒含量的增加,压缩应力卸载后,复合材料产生的残余应变会更大,这样复合材料缓冲的效果更好。