摘要：针对带钢表面缺陷难以有效辨识的问题,设计基于混合域特征集与多核支持向量机的带钢表面缺陷分类辨识方法。首先基于灰度特征、纹理特征计算带钢表面缺陷的图像特征指标量,构造混合域特征集,再将混合域特征集输入给多核支持向量机实现带钢表面缺陷的分类辨识。实验结果表明,该方法能够有效提取带钢表面缺陷的低维敏感特征,辨识精度高,泛化能力强,可以应用于工程企业带钢表面缺陷的分类辨识。

摘要：界面的非线性法向振动接触系统的能量耗散特性对描述界面动力学机理具有重要的理论意义和工程意义。基于赫兹接触理论,建立阻尼接头界面非线性法向振动接触的动力学模型,提出了有阻尼自由振动和简谐受迫振动的动力学响应和振动接触能量耗散的计算方法;建立了非线性法向振动接触系统的动力学方程,计算了有阻尼自由振动的能量耗散率和累计能量耗散率以及简谐受迫振动的输入能量和阻尼损耗能量;研究了非线性法向振动接触界面的能量耗散特性和能量传递关系,为描述振动接触界面的动力学提供了理论依据。

摘要：针对电力线路树障清除机器人的设计需求,将公理设计(AD)与多色集合(PS)相结合,实现了机器人的方案设计。首先,建立了公理设计的功能—结构模型,利用独立性公理保证了功能需求的独立性;然后基于结构库构建了树障清除机器人的多色集合层次结构模型,通过约束条件的形式化描述建立了功能结构约束矩阵,并基于约束矩阵推理出可行方案;使用模糊信息公理的评价方法,从可行方案中选择出最佳的设计方案;最后根据设计方案制作样机进行了实验,实验结果验证了设计方法的有效性和设计方案的可行性。

摘要：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。

摘要：针对智能巡检机器人在狭窄通道上的路径规划问题,设计了一种多次根节点快速扩展随机树算法。首先通过多个次根节点扩展得到局部扩展树,实现对局部区域探索;其次,通过不断重启生成新的根采样节点,找到狭窄空间区域;最后,进行迭代搜索,得到一条从起点到目标点的代价最小且无碰撞的最优路径。通过与传统的RRT算法和Bi-RRT算法以及Informed-RRT算法进行对比实验,算法在在整个连通路径上采样节点的分布更加均衡、探索成功率更高、路径成本更小,出现过度采样和欠缺采样的概率大大降低,通过狭窄通道的性能明显提高。

摘要：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.

摘要：针对长短期记忆(LSTM)网络对于多维数据特征识别和提取上存在不足的问题,在其改进模型嵌套式长短期记忆(NLSTM)网络的基础上,提出了一种基于注意力机制和残差NLSTM网络的剩余使用寿命预测方法。该方法将双层NLSTM网络代替残差块中的主网络,保留捷径连接中的卷积神经网络结构,既能充分提取时序特征又能保证有用数据在网络层中的跳层传递,并融入注意力机制构建多层残差网络,注意力机制的使用能够选择出对预测结果有重要影响的信息,有效提高预测的准确率。在航空发动机退化实验数据集上进行实验分析,结果表明:所述方法能有效建立监测数据与发动机健康状态之间的关系,剩余使用寿命预测误差较未改进残差结构方法平均降低10.8%,比未融入注意力机制方法平均降低18.9%,有效提高了预测精度。

摘要：多孔储液介质凭借其独特的孔隙结构可以储存并释放润滑介质,具备良好的自润滑性能.利用计算流体力学(CFD)方法研究了孔隙深度对多孔储液介质摩擦界面流体压力分布的影响;考虑气-液界面的弯月面力作用,研究了不同孔隙深度的多孔储液介质气-液承载模型以及气-液二相的最小压差分布规律.基于模拟计算结果,采用3D打印技术制备了不同孔隙深度的多孔储液介质,进一步考察了孔隙深度对其摩擦学性能的影响.CFD模拟结果表明合理设计孔隙深度能够增强多孔储液介质的流体动压润滑效应,孔隙深度较低会使得润滑升力不足,孔隙深度过高又会使得孔隙中流体产生回流循环,削弱楔形效应.气体进入多孔储液介质摩擦副表面后,在孔隙中形成气-液二相受压承载,其最大承载力随着孔隙深度的增加先升高后趋于平稳,但孔隙深度越小,对润滑作用的积极效果越显著.摩擦试验表明多孔储液介质的摩擦系数随着孔隙深度的增加呈先降低后增加的趋势,与模拟计算结果一致.因此合理设计多孔储液介质的孔隙深度,能优化多孔储液介质的润滑性能.

摘要：针对复杂产品群智协同设计网络中用户群体结构对其稳定性的影响机制不明确的问题,提出了新的网络稳定性分析方法。基于生态位理论分析了网络中的生态角色,定义了个体生态位表征模型,采用移除网络节点方式进行了实证研究。研究发现,生态位宽度大的多面手和普通设计者及具有较小生态位宽度的多面手是影响网络稳定性的关键角色。研究成果能够为复杂产品群智协同设计网络的精准调控提供参考。

摘要：水工机械装备(如闸门、拦污栅等)长期服役于水域环境,其结构表面会不可避免地产生锈蚀。对于重要的关键受力结构件,如果不能准确检测其锈蚀的严重程度,会导致其维修加固不及时,进而直接威胁受损结构周围人员的生命安全。目前,对水工机械装备锈蚀特征识别主要以人工目视检测为主,容易导致视觉疲劳、主观性较强、锈蚀程度的检测准确率不高等问题。为此,本文提出以VGG-16(visual geometry group,VGG)网络为基础、融合注意力机制和双线性池化的锈蚀等级评估方法。首先,利用RGB(red green and blue)和HSV(hue saturation and value)两种色彩空间中不同分量包含锈蚀图像特征不同的特点,将不同色彩空间作为不同支路网络的输入,使其能够充分利用不同色彩空间的图像特征;其次,在两个支路网络中嵌入注意力机制,通过注意力机制的可训练权重对锈蚀图像的特征进行重标定,调整权重,聚焦于最相关的特征进行学习;再次,采用双线性池化融合不同支路提取的特征,使网络聚焦于最相关的细粒度图像特征,提高网络模型对锈蚀图像细微差异特征的利用;最后,通过盐雾锈蚀实验获取锈蚀图像数据,并在数据集上对本文方法进行消融和对比分析。结果表明,相较于原模型及其他主流算法,改进后模型的分类准确率达到了0.953,精确率、召回率、F1系数等评价指标均有大幅提升,本文方法对于不规则锈蚀图像特征能够取得更好的评估效果,可以转化应用于工程实践。