最新刊期
2024 年 第 56 卷 第 6 期
- “在人工智能领域，专家建立了深度学习体系，为智能系统发展提供新方向。”
- “在复杂制造过程质量控制领域，专家提出了基于mRMR-GA-ResNet的多工序质量软测量建模方法，为系统优化控制和安全稳定运行提供解决方案。”摘要：复杂制造过程关键质量变量的精准感知，是实现系统优化控制和保障系统安全稳定运行的必要前提。考虑复杂制造过程具有生产工序众多、回路互联耦合、工序质量遗传、数据时空分布等复杂特性，使得对过程质量的精准感知面临诸多困难。在此背景下，本文提出一种考虑过程时延的基于mRMR–GA–ResNet的多工序复杂制造过程质量软测量建模方法。首先，构建了一种考虑过程变量与质量变量间时延的基于最小冗余最大相关（mRMR）和遗传算法（GA）的多传感器过程变量筛选方法，以确定最优特征子集；其次，基于各工序的最优特征子集，设计了一种3维（特征–时间–工序）样本空间表征方法，工序内部以2维（特征–时间）形式表征，将工序作为通道构建3维（特征–时间–工序）样本，通过残差网络进行时间–空间特征提取，进而通过局部–全局特征融合得到最终的质量预测值；最后，通过一个实际制造过程——浮法玻璃生产过程，进行了实验验证。结果表明：在选择特征数相同的前提下，相较于其他4种基于相关性的特征选择方法（PCC、SCC、MI、MIC），本文所提多传感器过程变量筛选方法对于模型有更好的预测性能。以残差网络作为预测模型，本文所提3维样本构造方法，相较于传统的2维样本构造方法，对于模型的预测精度有了一定的提升，均方根误差ERMS、平均绝对误差EMA、对称平均绝对百分比误差ESMAP分别提升9.2%、10.8%、9.8%，验证了所提方法的有效性。关键词：多工序软测量;特征选择;残差网络;最小冗余最大相关;遗传算法
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发布时间：2024-11-22 - “最新研究提出了一种融合动静特征的分布式故障检测方法，有效应对复杂非平稳工业过程的挑战，为工业过程质量控制提供可靠技术支持。”摘要：由于复杂工业过程通常受到生产条件的变化，未知的外部干扰及其他因素的影响，其过程数据时间序列的统计特征随时间变化，呈现出非平稳特性。而工业过程的故障可能会被过程的非平稳特性所掩盖，这给复杂工业过程的质量相关故障检测带来巨大挑战。本文提出了一种基于动静特征融合且面向复杂非平稳工业过程的分布式质量相关故障检测方法。首先，利用最小冗余最大相关算法揭示和量化过程变量与质量变量之间的线性和非线性关系，并选择最具代表性的过程变量，消除所选过程变量之间的冗余性。其次，利用增广迪基–富勒检验（ADF）检验方法将所选的过程变量划分为平稳变量和非平稳变量。再次，利用工业过程的机理知识将复杂工业过程划分为多个有物理意义的子块，子块之间的信息交互通过公共变量实现，构建局部子块模型，该模型包括来自其邻居子块的信息。然后，通过偏最小二乘和长短期记忆网络方法分别提取子块中平稳变量及非平稳变量的静态特征和动态特征，并进行特征融合；利用规范变量分析算法来最大化融合后的动静态特征与质量变量之间的相关性，构建局部质量异常检测的统计量和控制限。最后，通过贝叶斯推理将局部检测结果进行融合，实现全局质量相关的故障检测。为了验证所提方法的有效性，采用河北某公司浮法玻璃生产过程的实际数据进行了实验。实验结果表明：本文所提质量相关分布式故障检测方法能够准确检测复杂非平稳过程的故障，故障检测率为100%，误报率为4%，比规范变量分析方法等具有更好的故障检测性能。综上所述，所提方法有效融合了动静特征以充分利用过程信息，在提高故障检测率同时显著降低了误报率，能够为复杂非平稳工业过程提供可靠技术支持。关键词：质量相关;分布式故障检测;特征提取;动静融合;复杂非平稳过程
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发布时间：2024-11-22 - “在变压器故障诊断领域，专家提出了基于Lissajous图形与卷积神经网络的故障诊断方法，通过负载归一化和特征提取，有效区分不同程度和位置的绕组短路故障。”摘要：漏磁检测作为变压器故障诊断最具潜力的在线方法之一，由于其漏磁信号受到外部环境和运行条件的影响，实用性还需进一步提升。为了解决这些问题，本文提出了一种基于Lissajous图形与卷积神经网络（CNN）相结合的变压器绕组故障诊断方法。首先，对变压器绕组进行仿真建模，并通过与实验平台测试数据进行一致性验证。然后，设置不同程度和位置的匝间短路故障，收集绕组外部不同位置的漏磁信号。最后，使用本文所提出的LG–CNN方法对绕组故障进行诊断。该方法包括以下3个关键步骤：1）对多工况变压器漏磁信号进行负载归一化；2）将负载归一化后的漏磁信号转换为2维Lissajous漏磁图像；3）使用卷积神经网络对2维漏磁图像进行特征提取并对绕组故障进行诊断。基于漏磁信号的Lissajous图像可以很好地整合各测点漏磁信息之间的关系，针对Lissajous图形随负载变化而变化的问题，本文提出了一种漏磁负载归一化方法，通过实体变压器和高仿真模型实验，验证了所提漏磁负载归一化方法的有效性以及所提检测方法在区分不同程度和位置绕组短路方面的可行性。关键词：电力变压器;负载波动;绕组故障;漏磁场;Lissajous图形;卷积神经网络
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发布时间：2024-11-22 - “在工业自动化产线异常检测领域，专家提出了基于多层级视频Transformer的视频分类模型MLVT，有效选出最清晰帧，为自动定位提供强有力保障。”摘要：工业自动化产线中，设备的异常检测直接决定加工质量，由机械臂和搭载于机械臂前端的工业相机构成的视觉系统可以有效监测此类异常。本文使用六轴机械臂搭载工业相机对工件表面进行成像，获取由模糊到清晰再到模糊的视频序列，以此选出最清晰的视频帧作为自动加工中有聚焦要求的距离指导，以进行聚焦异常修正，从而实现自动定位。提出一种基于多层级视频Transformer的视频分类模型多级视频Transformer（MLVT）用于高语义级别的视频表征学习，并用于选出视频序列中成像最清晰的帧。首先，提出一种具有多种感受野的token划分方法多级标记（MLT），能够将原始视频数据按2D图像补丁、3D图像补丁、帧和片段这4个层级划分成token序列，并在加入位置编码之后送入多级编码器（MLE）方法进行注意力的计算。为了缓解多层级的tokens带来的计算代价和收敛速度慢的问题，MLE引入一种逐层的可变形注意力机制逐层可变形注意力机制（LWLA），以一种可学习的方式代替全局注意力进行特征相似性的计算。最终，该方法3个版本的模型在本文的视频数据集上分别取得了87.2%、88.6%、88.9%的分类准确率，在与同参数量级的主流视频Transformer实验对比中均表现了最优的性能，有效地完成了从视频序列中选择出最清晰帧的任务，能够为下游视觉任务的性能提供强有力保障。关键词：视频Transformer;视频分类;视觉自动定位;可变形注意力
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发布时间：2024-11-22 -
卫星信号丢失下航空器多阶段高度预测 AI导读
“在航空器导航领域，专家提出了基于注意力机制和时域卷积神经网络的多阶段高度预测算法LTCA–TCN，有效提升了飞行安全性与可靠性。”摘要：针对卫星信号丢失下航空器高度指示值不准确的问题，提出一种基于注意力机制和时域卷积神经网络的航空器多阶段高度预测算法（LTCA–TCN）。首先，采用模糊逻辑将航空器的整段飞行过程划分为不同阶段，提供多阶段的数据储备。然后，针对航空器飞参长时间序列的特点，设计长时序关联注意力（LTCA）特征提取算法，以提取增强时空关联特征表示；在此基础上，利用时域卷积神经网络（TCN）的时序数据处理能力，构建LTCA–TCN高度预测模型。最后，考虑不同阶段的预测误差容忍度，给出评价模型多阶段高度预测能力的评估指标。利用大气惯导数据集进行实验测试，实验结果表明：LTCA–TCN算法相较于其他对比算法，在多阶段的高度预测中均取得了最优的预测结果，尤其在巡航阶段，本文算法预测结果的均方根误差控制在10 m之内；模拟卫星信号丢失的特定情形，LTCA–TCN算法能够较准确地预测多阶段的惯性卫星组合高度。综上，LTCA–TCN算法具有较高的灵活性与适应性，能够为航空器提供更可靠的导航高度指示值，提升了飞行过程中的安全性与可靠性。关键词：航空器;卫星信号;高度预测;注意力机制;时域卷积神经网络- 32
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发布时间：2024-11-22 - “在聚合物挤出领域，专家提出了基于多源数据融合与CNN-LSTM的熔体密度监测方法，显著提高了实时监测精度，为聚合物质量控制提供技术支持。”摘要：聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况，寻求能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案，但在聚合物挤出加工过程中，由于数据类型、工艺参数、操作环境等多变性因素的影响，传统的机器学习方法可能难以捕捉聚合物加工中不同输入参数和输出质量参数之间的复杂关系，使得监测任务难以获得理想的准确性。本文提出了一种基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络（CNN–LSTM）的熔体密度监测方法，用于在线监测聚碳酸酯–丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物（PC/ABS）共混体系的熔体密度。首先，通过实时采集安装在挤出机模头处的近红外、拉曼及超声3种传感器数据，对3种传感数据进行预处理并融合后作为输入；然后，通过合理设计的网络结构，构建CNN–LSTM监测模型，利用CNN的特征提取能力与LSTM的预测能力，最终实现对聚合物共混过程中的熔体密度的实时监测。基于独立开发的多源传感数据实时采集装置获取的数据，利用所提方法对PC/ABS共混挤出过程的熔体密度进行实时监测，结果表明：本文方法能够准确监测聚合物熔体密度，其在测试集上的均方根误差和决定系数分别为0.975 5、0.006 3 g/cm3，比传统的卷积神经网络方法、长短期记忆网络方法、岭回归方法、偏最小二乘回归方法、多层感知机方法和支持向量机回归方法具有更高的预测精度；本文方法的10次输入平均预测时间为1.523 5 s，能够满足实际生产过程的实时监测。综上所述，所提出的基于多源数据融合与CNN–LSTM的熔体密度监测方法显著提高了聚合物挤出过程中熔体密度的实时监测精度，为挤出过程中聚合物的质量提供了可靠的技术支持。关键词：聚合物挤出加工;熔体密度;多传感器数据融合;卷积长短期记忆神经网络;在线监测
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发布时间：2024-11-22 - “在炼钢生产领域，专家采用冶金机理和贝叶斯优化XGBoost方法建立钢液温度预测模型，实现钢液温度精准控制，降低生产成本，提高VD炉精炼效率。”摘要：在炼钢生产过程中，真空脱气精炼（VD）炉是生产高品质钢的重要设备之一，其精炼终点温度对钢液质量、生产效率和连铸顺行具有重要影响。为了实现对VD炉精炼终点钢液温度的精准控制，本文采用冶金机理和贝叶斯优化极端梯度提升（metallurgical mechanism–Bayesian optimization–extreme gradient boosting, MM–BO–XGBoost）相结合的方法建立钢液温度预测模型。首先，基于VD炉冶金机理解析，确定影响精炼终点钢液温度的主要因素；其次，使用3σ原则对实际生产数据进行预处理，剔除异常值，并采用皮尔逊相关性分析剔除对钢液温度影响较小的因素，从而确定模型的输入变量；再次，将冶金机理与XGBoost模型进行融合，对输入变量的初始特征重要性进行部分放大；最后，针对XGBoost模型的超参数寻优问题，采用贝叶斯优化（BO）对其进行超参数寻优，由此构建了MM–BO–XGBoost模型。在模型仿真过程中，对本文模型同时使用网格搜索和随机搜索进行超参数寻优，旨在对比和验证BO寻优的效果；此外，使用本文提供的数据对已有的冶金机理模型、多元线性回归模型和反向传播神经网络模型进行仿真，并与MM–BO–XGBoost模型进行性能对比。结果表明：本文提出的MM–BO–XGBoost模型的超参数优化效果最好；本文模型的预测VD炉终点钢液温度在±10 ℃和±15 ℃误差范围内的命中率分别为87.81%和96.42%，均高于其他对比模型，综合性能最优。本文构建的VD炉钢液精炼终点温度预测模型，对实现钢液温度精准控制、降低生产成本和提高VD炉精炼效率具有重要的现实意义。关键词：VD炉精炼;钢液温度预测;机理分析;MM–BO–XGBoost模型
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发布时间：2024-11-22 - “在炼钢连铸排产领域，专家提出了基于“炉–机对应”策略的灰狼优化算法，有效解决了炉次等待时间问题，为复杂排产提供解决方案。”摘要：针对多品种、小批量、多规格、高质量的生产订单导致的前后工序/设备作业周期不匹配、炼钢–连铸区段复杂车间布局导致炉次在工序/设备前的等待时间过长影响生产顺行等问题，本文提出一种基于“炉–机对应”策略的灰狼优化算法，解决炉次在工序/设备前的等待时间最短的排产问题。首先，建立以浇次计划内炉次总等待时间最短为优化目标的炼钢–连铸过程排产模型；其次，引入“炉–机对应”策略求解所建模型，考虑车间布局和运输时间因素，在位置更新时判断个体是否满足“炉–机对应”策略，同时设置炉次等待时间为约束因素，当某一炉次在某道工序的等待时间超过约束值时，则对当前炉次重新求解排产计划。对某无精炼跨大中型炼钢厂的10个实际生产算例进行仿真，结果表明：本文提出的基于“炉–机对应”的灰狼优化算法的性能优于启发式算法和遗传算法；针对某炼钢厂产量占比超过80%的4炉对3机的生产运行模式，基于“炉–机对应”的灰狼优化算法求解计划内炉次的总等待时间平均减少20%，工序/设备前的等待时间超过30 min的炉次占比降低3%；前后工序炉机匹配度明显提升，以算例10的4号精炼炉对应的4号连铸机产线为例，本文算法的层流式“一一对应”的钢水占比由遗传算法的45%提升至51%。本文提出的算法为炼钢厂复杂排产提供了可行的解决方案。关键词：炼钢–连铸;排产计划;灰狼优化算法;炉–机对应
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发布时间：2024-11-22 -
基于振动分析的液驱往复式氢气压缩机压缩周期参数非直接测量方法 增强出版 AI导读
“在氢气压缩机领域，专家提出了一种非直接测量方法，有效提取压缩周期参数，为状态监测和故障诊断提供基础参数。”摘要：针对氢气压缩机的振动信号成分相对复杂、易受噪声干扰以及压缩周期难以自动提取的问题，本文提出了基于变分时域分解、Hilbert变换和自相关函数相结合的液驱往复式氢气压缩机的压缩周期参数非直接测量方法。首先建立了液驱往复式压缩机活塞冲击仿真信号的数学模型，模拟活塞撞击气缸左、右极限位置时的振动信号，利用变分时域分解算法将模拟的活塞冲击信号从整个仿真信号中分离出来，然后利用Hilbert变换对分离的活塞冲击仿真信号进行包络解调并绘制包络谱，对包络谱的幅值序列进行自相关运算，最后自动检索自相关函数曲线最大峰值对应的延迟点数，计算压缩周期参数值。仿真信号分析结果表明：该方法可以自动提取获得正确的压缩周期参数值，当冲击信号受噪声影响时仍然具有高鲁棒性，其对9种不同信噪比仿真信号的提取成功率为88.89%。最后，将该方法应用到真实的液驱往复式氢气压缩机上，分别采集了不同电机转频、进气压力和二级排气压力共12种稳态运行工况下的排气阀振动信号。实验台数据分析结果表明，该方法提取的成功率为100%，与频谱、倒频谱、包络谱以及自相关函数的结果对比表明，该方法在所有5种方法中的提取成功率最高，进而验证了本文所提方法的有效性和优越性，为氢气压缩机状态监测、故障诊断与寿命预测提供了基础运行工况参数。关键词：压缩周期;液驱往复式压缩机;振动分析;氢能- 51
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发布时间：2024-11-22
重大装备信息物理系统异常检测与安全控制
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考虑多场耦合高压电脉冲作用下岩体破碎响应 AI导读
“在高压电脉冲岩体破碎领域，专家建立了电-热-力耦合数值模型，揭示了岩体破碎过程，为解决岩体破碎问题提供解决方案。”摘要：基于电学理论、热学理论和力学理论建立高压电脉冲作用下岩体破碎多物理场耦合数值模型，提出一种考虑电击穿的电–热–力耦合数值模型揭示岩体在高压电脉冲下的破碎过程。利用随机分布模型模拟岩体中可能出现的导体矿物颗粒，综合分析电击穿过程中等离子体通道的形成规律。与现场试验进行对比，验证该数值模型的准确性。计算结果表明：击穿场强是主导等离子体通道形成的关键因素。岩体在高压电脉冲作用下的破碎过程可分为3个阶段，等离子体通道初步形成阶段、等离子体通道扩展阶段和等离子体通道形成阶段。在等离子体通道形成前，通道处的温度保持在500 K左右，应力达到10–2 MPa左右；当等离子体通道形成时，温度和应力会在短时间内剧增，温度达到103 K，应力达到10 MPa。在电脉冲持续作用下，等离子体通道处的温度和应力持续增加。当最大应力超过岩体的临界应力强度后，岩体将发生破碎；同时通道也会继续分支扩展，更大范围地对岩体造成破坏。导体矿物颗粒会引导等离子体通道的形成，颗粒分布越密，对通道的形成越有利。脉冲电压到达峰值的时间越长，岩体的破坏速率相对越快。数值模型的计算结果有助于加深对高压电脉冲过程中岩体破碎过程的理解。关键词：高压电脉冲;电–热–力耦合;导体矿物颗粒;等离子体通道;岩体破碎- 32
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发布时间：2024-11-22 - “在桥梁和抗爆结构领域，专家利用数字图像相关技术研究超高性能混凝土在冲击荷载下的抗拉性能，建立了极限抗拉强度的动态提高因子模型，为提高结构抗冲击能力提供新思路。”摘要：超高性能混凝土（UHPC）在大跨度桥梁、机场路面及抗爆结构中广泛应用，此类结构常受到高应变率冲击荷载作用，故研究UHPC在冲击劈拉荷载下的抗拉力学性能至关重要。基于数字图像相关技术（DIC），利用分离式霍普金森杆（SHPB）装置开展不同冲击气压下的动态劈拉试验，研究UHPC在冲击荷载下的力学性能与损伤规律，分析不同冲击气压下UHPC的破坏形态和损伤演化过程，分析UHPC的动态应力–应变关系曲线，讨论动态抗拉强度、动态弹性模量、动态提高因子、动态耗散能与应变率的关系，建立UHPC极限抗拉强度的动态提高因子模型。研究结果表明，不同应变率劈拉荷载下UHPC的损伤形式略有不同：在冲击劈拉荷载作用下，随着应变率的增大，试件最终被破坏时主裂缝扩展程度增大；UHPC试件极限抗拉强度均随着应变率的增大而增大；UHPC耗散冲击能量有基于混凝土基体破坏、通过拔出或拔断钢纤维两种方式；UHPC在冲击作用下强度大，变形能力强，可有效耗散冲击能量；UHPC的抗冲击性能及极限抗拉强度的应变率敏感性均高于普通混凝土；UHPC的动态耗散能随应变率的增大而增加，但能量耗散比却呈现出先增长后降低的趋势。关键词：高性能混凝土;应变率;抗冲击性;抗拉强度
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发布时间：2024-11-22 - “最新研究显示，钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点具有良好承载和耗能性能，损伤可集中于连接处，为减震结构设计提供新思路。”摘要：为研究不同耗能机制的钢板阻尼连接对装配式钢框架梁柱节点力学性能的影响，本文对两个钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点试件进行拟静力试验研究，获得试件的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、滑移曲线和应变发展情况，分析试件的承载力、延性、耗能能力、弯矩–转角等性能指标。研究结果表明：钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点具有较好的承载性能和耗能性能，在试验过程中未发现梁、柱主体构件及节点核心区破坏现象，可将损伤集中控制于钢板阻尼连接处。耗能钢板圆形开孔的承压型钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点（试件BSDC）主要为耗能钢板发生受拉破坏，长圆形开孔的摩擦型钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点（试件FSDC）出现明显的滑移行为，在钢板阻尼连接处产生明显的弯曲残余变形。试件FSDC的承载力略低于试件BSDC，且由于往复荷载下的摩擦系数和预紧力损伤，加载后期试件FSDC承载力出现轻微下降，但其滞回曲线较为饱满，滞回行为稳定，而试件BSDC由于耗能钢板断裂导致承载力急剧下降。试件FSDC的耗能能力和延性均优于试件BSDC，摩擦型钢板阻尼连接耗能占比为88%，承压型钢板阻尼连接为67%，实现了集中耗能，钢板阻尼连接处的滑移行为可改善试件的耗能性能和变形能力。关键词：装配式边柱减震节点;钢板阻尼连接;滑移行为;损伤控制;耗能集中
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发布时间：2024-11-22 -
异性结构面剪切特性及抗剪强度计算方法 AI导读
“在岩石稳定性分析领域，专家通过光学扫描技术和直剪试验，建立了不同岩石强度组合下结构面峰值抗剪强度计算公式，为复杂地层岩石稳定性分析提供新方法。”摘要：天然结构面常存在两侧岩体岩性不一致的情况，对该类异性结构面抗剪特性进行研究有利于更全面地分析复杂地层中岩石的稳定性。首先，通过光学扫描技术获取天然结构面形貌点云数据并构建结构面网格模型；其次，将模型进行3维实体重构以浇筑多组含不同异性结构面的人工试样；然后，开展不同法向应力及剪切方向条件下的直剪试验；最后，通过有限差分仿真模拟软件FLAC3D进行数值模拟。基于JRC–JCS（joint roughness coefficient–joint wall compressive strength）结构面剪切模型，采用2维剖面法量化处理结构面粗糙度系数JRC，引入结构面组合壁面强度CJCS（combined joint wall compressive strength）及壁面强度系数比$ \lambda $ $ \lambda $ 关键词：异性结构面;直剪试验;数值模拟;峰值抗剪强度;强度比区间- 59
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发布时间：2024-11-22 - “在地下特殊施工领域，专家基于Peck公式推导冻隆公式，为预测冻胀变形提供理论基础和计算参考。”摘要：人工冻结法在地下特殊施工中的冻胀风险引发广泛关注，上覆地表变形可能造成城市道路、建筑结构变形，继而引发破坏，需要对地表及结构变形进行预测。瞄准冻胀的实质是冻土中水分迁移引起的宏观表现，基于Peck公式计算思路，对冻胀引起的上覆地层变形进行公式推导和参数取值，得出适合计算冻胀变形的冻隆公式，以求解冻结过程中上覆地层产生的冻胀量。通过水分迁移试验测定冻结水分迁移速度，推导和归纳冻结外锋面半径经验计算方法，得出冻土体积增加量计算公式。以郑州某冻结工程实测数据，计算土体冻结过程中的水分体积增加率，冻隆公式计算值与实测值接近，满足施工过程中安全评价分析的需求。研究成果可为人工冻结技术在高风险地下工程领域的技术研究应用提供理论基础和计算参考。关键词：人工冻结法;冻土体积增加量;水分迁移;冻胀;冻隆公式
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发布时间：2024-11-22 -
超硫酸盐渍土固化强度及冻融特性试验研究 AI导读
“在盐渍土地区渠道衬砌结构破坏问题研究中，专家通过联合固化剂提升盐渍土强度，降低环境温度敏感性，为渠道地基加固提供解决方案。”摘要：地基强度不足和盐–冻胀破坏是导致盐渍土地区渠道衬砌结构发生破坏的主要原因。为解决盐渍土强度不足的问题，降低盐渍土对环境温度的敏感性，首先，开展联合固化剂对超硫酸盐渍土强度的影响研究，并结合微观测试结果分析，构建联合固化剂掺量与强度之间的关系，对固化效果作出评价；其次，借助压汞试验对微观孔结构进行分析；最后，通过冻融循环试验揭示盐–冻胀力及盐–冻胀量的变化规律。结果表明：固化盐渍土强度增长效果显著，水化产物增强了盐渍土颗粒间的胶结作用。当联合固化剂掺量从0增加至30%时，固化盐渍土的孔隙率逐渐降低，孔径从超大孔向中小微孔演变；模型计算得到的分形维数逐渐增大，其中，Menger海绵模型与Neimark模型表现为多尺度分形，在中孔隙（0.1 μm≤孔径<1.0 μm）范围分形特征不明显，由热力学模型计算得到的分形维数DT在合理区间2.824～2.849变化，很好地表征了孔隙表面的分形特征。冻融循环10次后，相较未固化盐渍土，固化盐渍土盐–冻胀量削减了117%；盐渍土盐–冻胀力波动范围随冻融次数的增加而逐渐增加，固化盐渍土盐–冻胀力转变为周期性衰减，掺入的联合固化剂有效弱化了盐渍土盐–冻胀力。结合工程实际，建议渠道地基加固中水泥∶粉煤灰∶硅灰∶脱硫石膏质量比为1.00∶1.67∶0.83∶1.00，联合固化剂掺量为30%。关键词：超硫酸盐渍土;固化强度;孔隙分形特征;盐–冻胀量;盐–冻胀力- 41
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发布时间：2024-11-22 - “在传统建筑抗震领域，研究者通过结合钢-混凝土结构和黏滞阻尼器，显著提升了双枋-柱节点的力学性能，为传统建筑抗震设计提供新思路。”摘要：传统风格建筑枋–柱节点因其构造特点难以满足现行结构抗震设防的要求。选取传统风格建筑典型双枋–柱节点，研究其力学性能，并将其与钢–混凝土组合结构及黏滞阻尼器相结合，共设计3个传统风格建筑双枋–柱节点试件，包括两个附设黏滞阻尼器的试件及1个未附设阻尼器的对比试件。通过对3个试件交替施加快速往复正弦波荷载及谐波荷载，分析加载全过程中试件的破坏特性及破坏机制，通过荷载–位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力及变形性能、耗能能力及刚度退化等指标对其力学性能进行研究。试验结果表明：采用钢–混凝土组合结构及合理设置黏滞阻尼器可显著提升传统风格建筑双枋–柱节点的力学性能。各试件破坏时形成的梁铰机制，呈现弯剪型破坏形态，试件滞回环的形状呈反“S”形，符合抗震设计要求；附设黏滞阻尼器后，节点试件的滞回曲线更为饱满，承载能力提升32.8%～66.4%，延性系数提高13.7%～17.0%，耗能能力提高29.1%～31.1%，刚度退化呈先快后慢的趋势，且后期趋于稳定，并可在一定程度上降低试件刚度的退化速率。各试件经正弦波荷载循环作用后产生一定的损伤累积，附设阻尼器试件在正弦波及谐波荷载交替作用下的剩余刚度高于对比试件。研究结果可为传统风格建筑的进一步探究及工程设计提供有益参考。关键词：传统风格建筑;双枋–柱节点;黏滞阻尼器;力学性能;循环加载
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基于等效损伤的土与结构物界面损伤强度模型 AI导读
“最新研究揭示土与结构物界面力学特性，构建统计损伤本构关系，为边坡桩-土界面分析提供理论支撑。”摘要：为探究土与结构物界面的力学特性及损伤演化规律，通过直剪试验分析了不同剪切面积土体条件下土与结构物界面的强度特性，且基于土体剪切面和土与结构物界面剪切过程中的损伤演化特征，构建土与结构物界面的等效损伤因子，提出基于等效损伤的土与结构物界面统计损伤本构关系，并结合试验结果对模型可行性进行验证。结果表明：土体剪切面积比对试样应力–应变曲线影响明显，相同法向应力条件下，土与结构物界面抗剪强度随着土体剪切面积比的增加呈线性增长的发展趋势；相对土体剪切面而言，土与结构物界面在剪切过程中孔隙和微裂纹发生剧烈变化，宏观表现为土与结构物界面强度低于土体剪切面强度；试样加载过程中，土与结构物界面总损伤为等效初始损伤、受荷损伤、等效初始损伤和受荷损伤相互作用产生的耦合损伤；本文模型计算结果与试验数据拟合度较高，能反映土与结构物界面应变硬化或应变软化型曲线特征。研究成果可为边坡桩–土界面分析及安全评价提供理论支撑。关键词：土与结构物界面;抗剪强度;等效损伤;统计损伤理论;损伤模型- 55
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发布时间：2024-11-22 - “在桥梁工程领域，专家提出了基于深度学习的摇摆自复位桥墩设计参数优化方法，为提升桥墩抗震性能提供解决方案。”摘要：在墩底与承台间设置摇摆提离面，并将无黏结预应力钢筋及耗能钢筋内置于桥墩中，是实现桥墩自复位的主要方式之一。桥墩的几何参数及材料力学参数直接影响自复位桥墩的抗震性能，但各设计参数之间相互制约，其对摇摆自复位桥墩的耗能能力、残余变形及承载能力3项重要抗震性能指标的总体影响规律尚不明确，摇摆自复位桥墩的设计参数优化问题有待解决。本文提出了一种基于深度学习的摇摆自复位桥墩设计参数优化方法，通过NSGA和MOEA/D算法实现了函数的多目标优化求解，利用AHP–熵权法使得各目标间权重系数能够考虑主客观因素，最后利用TOPSIS方法对Pareto最优解进行排序决策。以1座内置耗能钢筋的摇摆自复位桥墩构件为例，建立了有限元分析模型，兼顾残余位移、等效黏滞阻尼系数及承载力3项抗震性能指标，优化摇摆自复位桥墩的关键设计参数。结果表明：该方法可同时考虑桥墩的几何及材料力学性能参数的随机性，对多个设计目标进行统筹设计，快速筛选出综合性能最佳的设计参数；通过深度学习模型的计算，获得了各决策参数对抗震性能指标的影响规律；较长的耗能钢筋无黏结段能有效降低残余变形，较大的预应力筋初始预张力对结构承载能力与残余变形有利，使用高等级耗能钢筋提升摇摆桥墩耗能和承载能力具有较为明显的效果。利用深度学习方法创建有限元结构代理模型，能够引入结构几何和材料力学性能随机参数提升模型鲁棒性能，使得摇摆自复位桥墩多目标优化效率明显提升。关键词：自复位桥墩;深度学习;多目标优化;NSGA算法;MOEA/D算法
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发布时间：2024-11-22 - “最新研究揭示珊瑚岛礁基础设施建设中珊瑚砂变形特性，专家建立预测模型，为工程安全提供解决方案。”摘要：随着珊瑚岛礁基础设施建设的不断发展，其工程应用的安全性已成为学术界重点关注的问题。通过系列排水循环三轴试验，探究细粒含量Fc和相对密度Dr对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验表明：Fc和Dr均会显著影响累积体应变
$ \varepsilon_{\text{vd},\text{ir}}^{N\mathit{ }} $ $ \varepsilon_{\text{vd},\text{ir}}^{\mathrm{s}} $ $ \varepsilon_{\text{vd},\text{ir}}^N $ $e_{{\text{sk}}}^*$ $ \varepsilon_{\text{vd},\text{ir}}^{\mathrm{s}} $ $e_{{\text{sk}}}^*$ $ \varepsilon_{\text{vd},\text{ir}}^N/\varepsilon_{\text{vd},\text{ir}}^{\mathrm{s}} $ $e_{{\text{sk}}}^*$ 关键词：珊瑚砂;细粒含量;相对密度;累积体应变;动弹性模量- 44
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发布时间：2024-11-22 - “在水动力学领域，专家通过理论分析与模型计算，提出了定量描述干流水位顶托强度和范围的新方法，为支流河道水流特征研究提供新视角。”摘要：为研究支流水动力特征对干流水位顶托的响应规律，以受淮干水位顶托的史灌河为例，通过理论分析与模型计算，提出一种定量描述顶托强度和范围的表征方法；基于2维水流数学模型，并利用包络线方法处理因顶托导致支流水位流量关系散乱的情况，进行支流不同来流量级、不同水位流量关系下的水流运动数值模拟，重点分析支流典型区域水动力特征的变化规律，探讨影响干支流顶托特性的主要因素。结果表明：史灌河受淮干水位顶托范围内水位壅高、水面比降变缓、流速减小；史灌河受淮干顶托主要受其上游来流量、干流水位、距交汇口远近等影响；相较于水动力特征分析与其他表征方法，使用综合顶托强度参数方法更易分析干支流顶托特性变化规律，史灌河下游靠近交汇口断面各工况下顶托强度参数均在0.30以上，长期受淮干水位的顶托。研究成果可为受干流水位顶托的支流河道水流特征及其数值模拟的深入研究提供参考。关键词：水流特性;水位顶托;顶托强度参数;数值模拟;史灌河
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发布时间：2024-11-22
土木工程
- “在大规模运动模拟领域，专家建立了ATC-kd-tree体系，为提高近邻搜索效率提供解决方案。”摘要：对于大规模运动模拟问题而言，近邻点的搜索效率将对整体的运算效率产生显著影响。本文基于关联性分析建立kd-tree的最大深度dmax与粒子总数N的自适应关系式，提出了kd-tree自动终止准则，即ATC-kd-tree，同时还考虑了叶子节点大小阈值n0对近邻搜索效率的影响。试验表明，ATC-kd-tree具有更高的近邻搜索效率，相较于不使用自动终止准则的kd-tree搜索效率最高提升46%，且适用性更强，可求解不同N值的近邻搜索问题，解决了粒子总数N发生改变时需要再次率定最大深度dmax的问题。同时，本文还提出了网格搜索法组合坐标下降法的两步参数优化算法GSCD法。通过2维阿米巴虫形状的参数优化试验发现，GSCD法可更为快速地率定ATC-kd-tree的可变参数，其优化效率比网格搜索法最高提升了205%，相较于改进网格搜索法最高提升了90%。研究结果表明，ATC-kd-tree和GSCD法不仅提高了近邻搜索的效率，也为复杂运动中近邻粒子搜索问题提供了一种更为高效的解决方案，能够显著降低计算资源的消耗，进一步提升模拟的精度和效率。关键词：kd-tree;粒子近邻搜索;自适应;网格搜索法;坐标下降法
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发布时间：2024-11-22 -
水库群调度高维优化问题约束处理方法研究 AI导读
“在水库群优化调度领域，专家提出了结合罚函数的嵌套DPSA-POA和智能算法的约束处理方法，有效解决了高维优化问题。”摘要：随着水库群优化调度的调度规模的增加和调度时间步长的精细化，水库群调度高维优化问题的决策变量维度逐渐增加到数百数千维。在具有高维决策变量的梯级水库优化调度中，往往需要考虑多重复杂约束。现有传统优化方法在处理此类问题时难以找到有效可行解；而智能优化算法的多维度联动随机搜索，寻优空间大但寻优效率低。为此，本文提出了一种结合罚函数的嵌套DPSA–POA和智能算法的约束处理方法，将罚函数与DPSA–POA和智能算法嵌套，一方面可克服DPSA–POA收敛结果容易受初值影响和寻优空间狭窄的缺陷，另一方面可提升智能算法随机搜索策略的寻优效率。随后，本文以决策变量高达2196维的赣江中游梯级水库群防洪优化调度问题为例开展分析，相关分析结果表明：1）结合罚函数嵌套DPSA–POA智能算法的3种约束处理方式，在不同来水情形下均能得到高维优化问题可行解；2）3种约束处理方式中，嵌套优化得到可行解后只进行DE优化的方式2收敛精度最高，计算时间约10 h；嵌套优化得到可行解后只进行DPSA–POA优化的方式3收敛精度次之，计算时间约1～3 h；3）现有可行解优先策略（SF）、随机排序策略（SR）、罚函数策略（PF）和ε–松弛约束策略（EC）配合现代智能算法，无法在不同来水情形下稳定收敛到可行解，且可行解的收敛精度相比本文提出的方法有明显差距。综上，本文提出的高维优化问题约束处理方法可有效解决水库群调度高维优化问题。关键词：高维优化问题;约束处理方法;DPSA–POA;智能算法;水库群- 10
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发布时间：2024-11-22 -
Wankel泵效率表达与换算方法研究 AI导读
“在Wankel泵效率研究领域，专家提出了基于分项参数换算法的效率表达与换算方法，为Wankel泵设计与研发提供指导。”摘要：Wankel泵是一种基于莱洛三角形的新型回转式容积泵，可同时输出较高的流量和压力，具有较好的输送性能。关于Wankel泵的效率表达及换算理论的研究仍较少，难以通过试验室内模型泵的水力试验指导应用中原型泵的设计与生产。因此，本文提出一种基于分项参数换算法的Wankel泵效率表达与换算方法。首先，分析Wankel泵的基本构成及工作原理，根据Wankel泵的缸体型线建立转子顶点的运动轨迹、速度以及加速度计算公式。其次，基于能量守恒推导Wankel泵的扬程计算方程，并分析原型泵和模型泵在相似工况下流量和扬程的相似关系。随后，基于Wankel泵的结构特点，构建泵的机械损失、水力损失和容积损失的表达式，通过分析表达式的构成，提取各损失的损失系数，并基于流量和扬程的相似关系分析各损失系数的相似换算方法。根据损失和效率之间的换算关系，建立Wankel泵总效率表达式及相似换算公式。最后，搭建Wankel泵水力试验系统，开展不同型号、不同转速Wankel泵的水力性能测试试验，采用MATLAB遗传算法对总效率表达式进行拟合分析，并依据相似工况对相似换算公式进行验证。结果表明：在不同转速下Wankel泵总效率表达式的拟合优度均大于0.80，在相似工况下相似换算公式预测结果的平均误差小于5%，泵总效率表达式及相似换算公式均具有较高的准确性。所提方法可用于预测不同转速和扬程下Wankel泵的效率性能，为Wankel泵的设计与研发提供指导。关键词：Wankel泵;效率表达;相似换算;相似工况- 37
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发布时间：2024-11-22
水利工程
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零速修正辅助的可见光通信列车连续定位方法 AI导读
“在列车控制领域，研究人员提出了一种借助零速修正的可见光通信列车定位方法，有效抑制了IMU的零速偏移，满足IEEE 1474.1—2004标准对列车定位精度的要求。”摘要：精确的列车位置信息是基于通信的列车控制（CBTC）系统实现安全行车、间隔控制的基础。现有的可见光通信列车定位相关研究往往关注列车处于静止或匀速运动的情况，较少考虑惯性测量单元（IMU）的累积误差及列车静止后IMU的零速偏移。为了实现隧道环境下地铁列车连续定位，提出一种借助零速修正的可见光通信列车定位方法。根据可见光通信（VLC）原理，安装在列车头部顶端的相机连续接收隧道壁上发光二极管（LED）光源的光信号，即LED光源闪烁的频率信息，获取LED光源对应的位置信息，进而推算列车的实际位置。同时，根据列车运行的速度、加速度等参数，采用零速修正算法，判断列车处于运动或零速状态；通过无迹卡尔曼滤波，对运动区段内列车恒定速度模型和恒定加速度模型下的列车定位结果进行优化，并对列车停站时IMU的零速偏移进行校正，补偿列车接收端位置和姿态估计精度的发散，实现隧道环境下列车高精度连续定位。实验结果表明：运动区段内，列车以40、60和80 km/h的速度匀速直线运行时，最大定位误差分别为15.27、16.93和19.57 cm；以80 km/h为最大目标速度时，匀加速和匀减速运动的最大定位误差分别为18.48和18.24 cm；利用零速修正和卡尔曼滤波优化列车定位结果，列车停站时的平均定位误差由11.35 cm降低至6.05 cm。所提方法有效抑制了IMU的零速偏移，满足IEEE 1474.1—2004标准对列车定位精度的要求，可为面向车车通信的CBTC系统实现列车定位提供一定的参考。关键词：可见光通信;基于通信的列车控制;列车定位;零速修正;无迹卡尔曼滤波- 46
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发布时间：2024-11-22 -
基于法线微分的3维声呐点云自适应简化方法 AI导读
“在水下3D声呐点云数据处理领域，专家提出了一种自适应简化方法，大幅减少数据量，提高探测效率，为水下作业目标探测提供解决方案。”摘要：在不损失原始点云数据质量的前提下，大幅约简点云数据量是减少存储空间、降低后期计算强度的重要预处理步骤。针对这一需求，提出了针对水下3维声呐点云数据的自适应简化方法。首先，定义法线微分算子来识别点云中几何尺度的骤变，从而实现原始点云中边界部分点云和主体部分点云的分割。其次，对于点云的边界部分，应用移动最小二乘法来对边界点进行优化，降低噪点的影响，并保持其曲面的几何一致性；基于体素栅格结构，在边界上使用八叉树进行降采样，并在此基础上实施局部最远点采样，在实现均匀简化的同时保证已简化点云的边界部分具有各向同性，有效保留边界部分点云的几何特征信息。再次，对于点云的主体部分，为保持简化后点云整体的各向同性，使用体素中心采样法来减少数据量。然后，通过高斯滤波平滑点云表面，最后，整合简化后的边界点云和主体点云，得到简化结果。实验结果表明，提出的简化方法计算成本低、处理速度快，在与现行典型算法保持一致简化率的情况下，对水下点云数据的简化速度提高了约32%。另外，通过表面密度对比与几何失真分析，证明了提出方法对水下3维点云边界点及整体分布的优化作用。综上，此方法能提高水下作业目标探测效率，得到保留重要几何特征信息并具有各向同性的水下任务目标点云简化结果。关键词：水下点云;3维声呐;点云简化;法线微分;体素栅格- 65
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发布时间：2024-11-22 -
基于深度强化学习的抗感知误差空战机动决策 AI导读
“在视距内空战机动决策领域，研究者提出了基于GRU提取态势特征的GPPO算法，有效提高了无人机面对态势感知误差时的空战机动决策能力。”摘要：在视距内空战机动决策中，以光电传感器和雷达为代表的机载感知设备易受敌方干扰或气象因素等影响，产生态势感知误差。深度强化学习（DRL）在空战机动决策中虽已取得了重要进展，但现有方法并未考虑空战态势感知误差对DRL的影响。由于状态空间是连续且高维的，态势感知误差会影响状态估计的精度和准确性，进而影响DRL的训练速度及决策效果。针对上述问题，提出一种基于门控循环单元（GRU）提取态势特征的近端策略优化算法（GPPO）。首先，在近端策略优化算法（PPO）基础上引入门控循环单元来融合前序态势信息，提取连续态势序列之间的隐藏特征。随后，通过优势态势解算单元压缩DRL的状态空间维度，从而降低训练难度，并设计一种量化优势的奖励塑造（RS）方法来引导DRL训练加速收敛。最后，定义并描述了视距内空战的相对态势模型，通过设计和引入态势感知误差量，搭建具备态势感知误差的空战仿真环境，并在不同感知误差强度及不同敌我初始态势等多种场景下进行仿真对比实验。仿真结果表明：GPPO算法在具备态势感知误差的多种视距内空战场景里均能有效完成空战优势机动决策，使用GPPO和量化优势RS方法的模型训练收敛速度和机动决策性能均显著优于基础强化学习算法，有效提高了无人机面对态势感知误差时的空战机动决策能力。关键词：深度强化学习;视距内空战;机动决策;感知误差;奖励塑造;无人机- 39
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发布时间：2024-11-22
计算机科学与技术
- “在化工领域，研究人员通过数值模拟优化矩形翼涡发生器参数，显著提升了撞击流反应器的混合性能，为化工过程强化提供了新思路。”摘要：为了提高撞击流反应器的混合性能，采用数值模拟的方法分析了置入矩形翼涡发生器后撞击流反应器内的流场特性与混合特性，并且优化了矩形翼涡发生器参数。研究了矩形翼涡发生器尺寸参数与位置参数对撞击流反应器混合强度的影响，以及涡发生器位置参数对反应器内速度分布和湍动能分布的影响，运用传质场协同原理分析了设置矩形翼涡发生器和未设置矩形翼涡发生器的撞击流反应器内速度场和浓度场的协同性。结果表明，随着径向间距r的增加混合强度呈现出先增后减的趋势，当翼宽h、转轴间距d和迎流攻角β逐渐增加时混合强度波动变化，在矩形翼涡发生器的翼宽h=10 mm，转轴间距d=8 mm，径向间距r=30 mm，迎流攻角β=30°时，反应器内混合强度最大，得到的混合效果最佳；在两股流体充分撞击的情况下，撞击流反应器内径向射流区域的速度分布呈现为“双峰”分布规律，涡发生器位置参数的改变可以提高径向速度，在转轴间距d=8 mm、迎流攻角β=30°时径向速度最高，反应器内径向射流区域的湍动能分布呈现出“单峰”分布规律，但涡发生器位置参数的变化对于湍动能分布的影响不大；从场协同的角度分析可知，矩形翼涡发生器的加入改变了撞击流反应器内径向射流的速度大小和方向，进而改善了撞击流反应器内速度场与浓度场的协同性，提高了撞击流反应器的混合性能。关键词：撞击流反应器;场协同理论;矩形翼涡发生器;数值模拟;混合强度
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发布时间：2024-11-22 - “在机械密封领域，专家建立了深环形槽–深螺旋槽复合式端面构型模型，揭示了其降温作用机理，为机械密封高速化提供了解决方案。”摘要：间隙内流体黏性生热量大、端面温升高是机械密封在高速工况下存在的关键共性问题之一，密封端面型槽将对跨尺度间隙内流体传热产生重要的影响。既有研究发现，静环内径侧开设环形槽可有效减小密封端面温升，为深入研究其传热过程及降温作用机理，应用ANSYS Fluent软件建立了深环形槽–深螺旋槽复合式端面构型（ASG）与经典深螺旋槽端面构型（SG）的热流体动力润滑（THD）模型，并在湍流计算模型下对比分析环形槽的传热过程，揭示其降温作用机理，讨论其几何参数对机械密封性能及降温效果的影响规律。结果表明：密封端面内径侧环形槽区因液膜较厚、流体剪切作用较小，润滑流体黏性产热量显著减小，从而有效降低了润滑液膜及密封端面温度；且环形槽槽深、槽宽的适当增加可强化其降温作用，最高达15 K，即温升下降约33%。此外，环形槽的降温作用导致流体黏度损失减小，故深环形槽–深螺旋槽复合式端面构型的密封承载性能与摩擦学性能相比经典深螺旋槽端面构型均有所提升。环形槽使密封环内径侧径向压力梯度增大，密封泄漏率有所增加，单位时间内泄漏流体带走了更多的黏性热量，加之环形槽的开设增加了内径侧高温流体与静环的对流换热面积，均有助于降温。上述结构及环形槽可有效降低润滑液膜与密封端面温升，增加液膜汽化裕度，对机械密封的高速化具有显著的工程意义。关键词：机械密封;环形槽;深螺旋槽;湍流;热流体动力润滑;降温机理;计算流体动力学
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发布时间：2024-11-22 -
大型液压挖掘机双通道势能回收及负载平衡方法研究 增强出版 AI导读
“在气液平衡势能回收领域，专家提出了一种新型双通道动臂势能回收系统，有效解决了蓄能器体积过大和操控性问题，为节能降耗提供了新方案。”摘要：为了解决气液平衡势能回收系统中蓄能器体积过大及“过平衡”和“欠平衡”等主机操控性问题，本文以大型液压挖掘机为研究对象，提出了一种由三腔室平衡缸、双蓄能器及风扇马达为主要构成的直/间接双通道动臂势能回收系统。该系统将原先的单蓄能器回收通道（单通道系统）变为双蓄能器回收通道（双通道系统），即，三腔平衡缸和蓄能器1构成直接回收通道，风扇马达和蓄能器2构成间接回收通道。一方面，通过间接调节变量风扇马达的压力可以避免蓄能器液压力和负载力之间的不平衡问题从而改善操控性；另一方面，利用双通道系统特性可以使蓄能器的工作压力设计具有灵活性并可大幅减小蓄能器体积。本文通过数学建模明确了风扇马达的控制规律，从而使双蓄能器提供的驱动力和负载力基本平衡。此外，通过参数分析获得了蓄能器参数配置规律从而使双蓄能器体积小于单通道回收系统中单个蓄能器的体积。为了验证以上理论分析结果，以70 t大型液压挖掘机为对象搭建了包含主泵、能量回收模块及机械结构在内的仿真模型，并将仿真结果和单通道系统的试验结果进行对比。结果表明，所提出的双通道系统可实现液压力和负载力的匹配并将蓄能器总体积减小50%以上。因此，所提出的系统可以在保留单通道系统优点的同时改善其对操控性的影响并节省装机空间，具有良好的推广应用前景。关键词：大型液压挖掘机;势能回收;双通道;负载平衡- 12
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发布时间：2024-11-22 - “在机构学领域，专家建立了空间连杆机构尺度综合的几何流程，为解决空间机构传动任务提供解决方案。”摘要：机构的尺度综合问题是机构学中的经典问题，为了建立起一套相对系统完整的、设计透明度高、应用简便的空间连杆机构尺度综合的几何流程，从空间连杆机构的运动几何学原理出发，以连杆机构中的浮动构件作为研究对象，将其简化为构件上的一条定直线，并将该条直线假想为导向构件，研究其在有限分离位置情况下的运动几何学特征，建立相应的空间运动几何学模型，实现空间运动学问题向空间几何学问题的转化。在此基础上，根据直线所占据的空间位置数不同，将直线多位置数问题拆解为多个少位置数问题的组合，进一步研究所提取几何特征之间的几何关联性，结合二平面投影系统，在明确了投影变换主投影方向的前提下，将几何学问题由空间向平面转化，并在平面系统中构建出相应的线导引模型。最后，根据机构的传动任务，结合运动反转理论，将空间机构的传动任务转化为线导引模型的求解问题，拟定出一套行之有效的空间连杆机构尺度综合方法。最终，以空间RSSR传动机构5位置函数综合问题为例，利用空间连杆机构尺度综合的几何流程，得到了满足精确5位置函数传递关系的RSSR机构的解。综合算例的结果进一步验证了该综合理论体系的有效性及实用性。同时，该方法不局限于输入、输出运动规律为转动–转动传动机构的尺度综合，也可对转动–移动、转动–平面运动、转动–空间运动的传动机构进行机构尺度求解。关键词：空间连杆机构;尺度综合;几何法;二平面投影系统;线导引模型
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发布时间：2024-11-22
机械工程
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