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当期目录

2024年  第3期

工业机器人
基于变参数阻抗控制的机器人恒力打磨研究
郑帅, 国凯, 孙杰
2024, (3): 9-15. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.001
124 55
摘要:
面向机器人恒力打磨需求,文章设计了阻抗参数在线调整与离线优化的自适应阻抗控制算法,实现了打磨力控制。自适应阻抗控制算法将刚度参数作为时变参数,根据打磨接触力实时在线调整,以消除打磨过程中的稳态误差。针对阻尼参数和惯性参数难以整定的问题,以降低系统超调量和调整时间作为优化目标,采用改进粒子群算法进行阻抗参数离线优化。进行了机器人恒力打磨仿真,仿真结果表明,该方法可以综合改善机器人的恒力控制性能。开展了机器人恒力打磨实验,实验结果表明,该方法可以有效地提高机器人打磨表面质量。
4+2自由度叶片抛磨专用机器人轨迹规划方法研究
任利娟, 陈恪, 闫伟健, 李堃, 杨志坚, 张广鹏
2024, (3): 16-21. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.002
62 25
摘要:
砂带抛磨作为复杂曲面叶片精密加工的最后一道工序,其加工质量直接影响叶片的服役性能和寿命。传统6自由度机器人多关节串联具有明显的弱刚性,在末端夹持大型叶片时抗变形能力欠佳。为此,文章自主设计研发了4+2自由度叶片抛磨专用机器人系统,并开展复杂曲面叶片抛磨轨迹规划方法研究。首先基于D-H法建立该机器人运动学模型,进行机器人运动学的正、逆解的求解;其次给出了综合考虑抛磨工具与工件曲率的干涉、刀路轨迹行距和轨迹点密度对残留高度的影响规律的轨迹规划方法,建立了2个单元的协同运动模型保证叶片的加工实现;最后通过叶片抛磨轨迹数控程序验证了所获得的抛磨轨迹的正确性。
Matlab环境下拖拽式焊接机器人的运动学仿真实验
才洋, 于功志
2024, (3): 22-30. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.003
827 28
摘要:
将某ER系列拖拽式焊接机器人作为仿真实验对象,利用MDH (modified Denavit-Hartenberg)方法确定其DH参数,创建对应的关节坐标系与DH模型。基于Matlab软件中Tool-box10.4版本展开运动学分析求解。利用齐次变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,使用牛顿-拉夫逊迭代法(Newton-Raphson method)求解逆运动学方程的封闭解,验证了机器人运动学建模的合理性。在Matlab中完成了轨迹规划,在关节空间下对运动轨迹分别采用了三次、五次插值规划方法。完成了机械臂全局与限定条件下的工作空间分析,整体仿真结果充分证明了拖拽式焊接机器人运动性能的合理与稳定。该方案为进一步实验与研发工作奠定了理论基础,对同系列或构型机械臂有实际应用意义。
切削加工
高速切削GH2132涂层刀具表面及次表面性能演变研究
杨文峰, 郑光明, 高军, 刘涛, 杜洪刚
2024, (3): 31-35. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.004
56 20
摘要:
高速切削过程中,涂层刀具表面性能及次表面残余应力的变化会直接影响刀具的切削性能。采用PVD-TiAlN硬质合金涂层刀具进行高速车削GH2132高温合金试验,研究刀具表面性能在切削过程中的变化规律,并用拉曼光谱法测量了刀具不同磨损阶段的涂层次表面残余应力分布。结果表明,刀具在完整寿命期间内,表面残余压应力和表面显微硬度均呈先增大后减小的趋势。刀具从未磨损到稳定磨损阶段中期,涂层截面残余应力均为残余压应力占主体且沿深度方向逐渐增大,但切削至稳定磨损阶段后期时,涂层在靠近基体位置出现残余压应力减小的现象。在稳定磨损阶段前期,刀具有最佳的表面性能及最大的次表面压应力,此时刀具切削性能最佳,刀具磨损缓慢。
铣削减材工艺对激光熔覆增材Fe45合金表面质量的影响研究
周俊, 舒林森, 王家胜
2024, (3): 36-43. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.005
39 19
摘要:
针对激光熔覆增材再制造Fe45合金表面质量差,不能满足精密机械零部件的功能和装配要求,对激光熔覆层进行铣削减材加工。文章研究了铣削减材工艺对铣削力、表面粗糙度以及微观形貌的影响规律,采用正交试验方法进行了铣削减材试验。通过方差和极差分析方法,评价了主轴转速S、进给速度F、切削深度ap对熔覆成型件铣削力和表面粗糙度的影响规律;从微观角度分析了铣削减材工艺对表面形貌和切屑的影响。结果表明,铣削减材工艺参数对成型表面质量影响较大,其中对铣削力影响最大的是铣削深度,对表面粗糙度影响最显著的是进给速度;Fe45激光增材成型件经过铣削加工后,表面粗糙度Ra由13.68 μm最低可降至1.7 μm,降低了87.6%。由实验可知,铣削减材工艺能够大幅提高激光熔覆增材再制造Fe45合金表面质量,对激光熔覆涂层机械加工具有指导意义。
高强钢高效车削切削参数对切削力影响研究
苏平, 黄树涛, 石海城, 庄重, 许立福, 张玉璞
2024, (3): 44-50. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.006
76 33
摘要:
D6AC高强度钢强度高、韧性好,是一种在众多领域应用广泛的难加工材料。文章从实现D6AC高强钢粗加工高效切削的角度,采用正交试验方法,研究其高效车削加工时切削用量三要素对切削力影响的显著性,根据试验结果利用极差分析和灰色关联分析获得了各个切削用量对切削力影响的显著性顺序,建立了各个切削分力及切削合力的经验公式并进行了检验,结果表明切削力经验公式具有良好的准确性。
数控技术
基于改进差分进化算法的自由曲面测量路径优化
王冠中, 王士军, 冉川东
2024, (3): 51-56. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.007
46 25
摘要:
为解决传统差分进化算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优解以及由于个体选择的随机性导致求优稳定性差的问题,文章通过引入多重启动策略,多次运行算法并使用不同的随机种子,增加算法对空间的探索性,在一定程度上解决算法易陷入局部最优解问题;通过使用新的突变策略,在求优稳定性提高了约10%;通过引入参数自适应调节机制,动态地调整算法参数的取值,使收敛速度提高了约10%,并提高了算法的鲁棒性。
基于CAN通信实现MBD代码下载的DSP Bootloader开发
郭毅锋, 郭世成, 黄丽敏, 张栗
2024, (3): 57-63, 68. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.008
34 9
摘要:
为了实现DSP嵌入式系统在实际应用中便捷下载MBD(model-based design)代码的需求,文章设计了一种基于CAN通信实现MBD代码下载的Bootloader方案。以TMS320F28335为例,通过对MBD代码的结构进行分析,设计了Boot程序与MBD程序的内存划分方案,确保程序下载的有效性和稳定性;开发了相应的Boot程序和上位机程序,详细介绍了Bootloader的实现流程,并对关键步骤函数进行了分析与解释,利用CAN通信实现了程序的下载。实验结果表明,该方法稳定可靠且具有实用性,为DSP嵌入式系统在实际应用中的MBD代码下载提供了一种可行且高效的解决方案。
基于包络解调分析法的数控车床镗孔振纹分析与改进
霍洪旭, 蔚鑫
2024, (3): 64-68. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.009
63 25
摘要:
针对数控车床镗孔表面振纹问题,文章采用由简至繁的原则,初步确定振纹故障来源,并利用卡盘浮动支撑工装来间接提高主轴刚性和缓解刀纹的深度,排除加工振纹与主轴关联;利用包络解调分析法,通过LC-810型振动信号采集分析仪对主轴前端和后端振动信号进行采集,均值分别在22.37 Hz、45.94 Hz;与NN3048和NU1038轴承故障特征频率22.127 Hz、44.792 Hz相近。通过轴承拆卸和镗孔实验,验证了包络解调分析法在轴承故障辨识的有效性。实验结果表明:NN3048轴承滚动体和NU1038轴承外环磨损是导致切削振纹的故障源,理论方法故障辨识结果与拆卸实验辨识结果一致。
综述
金刚石线锯电火花复合切割硬脆半导体的研究进展
张乃军, 高玉飞, 郭志田
2024, (3): 69-75. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.010
40 16
摘要:
太阳能光伏产业和电子工业的迅速发展对使用的晶体硅等硬脆半导体材料的切割提出了更高的要求。为了进一步提高硬脆半导体的切割加工质量和生产效率、降低生产成本,金刚石线锯电火花复合切割技术开始被应用到硬脆半导体的切割中。文章从加工原理、工艺性能和影响因素等方面综述了金刚石线锯电火花复合切割硬脆半导体材料的研究现状,并对后续的发展和研究方向进行了展望。
高强亚稳β钛合金的变形损伤行为研究现状
朱辰哲, 付秀丽, 王立群, 袁丕琪, 门秀花
2024, (3): 76-84. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.011
14 7
摘要:
亚稳β钛合金具有密度小、比强度高、可塑性好以及优良的耐腐蚀等力学和物理学性能,已经广泛应用在航空航天、生物医学和石油化工等领域。为实现对新一代高强度、高塑性钛合金的研发与应用,必须明确亚稳β钛合金力学性能与其变形损伤行为之间的联系。文章分析了亚稳β钛合金在变形损伤过程中的组织演变,概述了亚稳β钛合金的各种变形行为及各变形之间的联系,总结了不同的变形行为影响下对亚稳β合金力学性能的提升;然后阐述了亚稳β钛合金在动载荷下的损伤行为及其内部的组织演变,探讨了微观损伤对合金强化与失效之间的联系,以期对新型钛合金的研发与优化提出新见解。
设计与研究
基于混合策略改进的鹈鹕优化算法
苏莹莹, 任曼铜
2024, (3): 85-93. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.012
73 26
摘要:
针对鹈鹕优化算法求解精度低、稳定性不足、易陷入局部最优等问题,文章提出一种混合策略改进的鹈鹕优化算法(IPOA)。首先,为了增强种群的随机性和多样性,扩大种群的搜索范围,引入反向折射学习机制;其次,利用正余弦算法和鹈鹕算法融合,改进鹈鹕搜索猎物的方式,增强算法的局部搜索与全局搜索能力;然后,采用Levy飞行机制对鹈鹕位置进行更新,从而提高算法的搜索能力以寻找最优值;最后,引入自适应t分布变异算子,使用算法的迭代次数作为t分布的自由度参数来增强鹈鹕种群的多样性,避免算法陷入局部最优。通过12个标准测试函数对改进算法与海鸥优化算法、黑猩猩优化算法、鲸鱼优化算法、蛇群优化算法和基本鹈鹕优化算法进行测试比较,结果表明,IPOA具有更好的收敛速度和稳定性。最后将改进鹈鹕算法应用于压力容器设计优化问题,进一步证实改进后的算法具有较好的求解性能。
基于逆向工程的小型钻床立柱结构优化
汪栋成, 王宇, 刘淑莲, 陈岁繁
2024, (3): 94-101. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.013
34 17
摘要:
立柱的结构性能是机床工作稳定的关键。为了满足在减轻立柱质量的同时提高其动静态特性,文章从机床结构模型获取出发,通过三维扫描采集机床零部件点云数据,然后利用逆向建模技术将其转换为实体模型,再使用有限元仿真求解立柱的关键性指标并完成优化。在模型获取方面,使用2D分析比较立柱实体外轮廓与点云数据偏差,测得整体平均偏差为−0.050 9 mm,满足试验需求。在结构优化方面,采用多目标拓扑优化快速确定立柱结构整体布局,进一步使用尺寸优化减少总变形增大对机床加工精度的影响,实现在总变形基本不变的情况下,立柱1阶固有频率有效提高16%,质量减轻5.3%。该方法将逆向工程和有限元仿真集成运用,为有限元分析提供了逆向获取的模型参数,增加了结构优化的工程可靠性,为产品改进和再设计提供新思路,加快了新产品开发效率,节约了设计和制造成本。
航天锥形件半自动化电磁铆枪研制及试验验证
党成龙, 张铭豪
2024, (3): 102-107. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.014
26 9
摘要:
针对航天锥形筒状结构件典型的铆接特点,文章提出了用半自动化电磁铆接技术实现其高质量、长寿命连接的方案;设计了包括轴线调整机构、缓冲机构、导向机构和刹车机构的半自动化电磁铆枪系统;完成了电磁铆接后坐力测算试验,分析了电磁铆接后坐力特征,得到1 000 V电压下电磁铆接后坐力动量略小于30 N·s,可为电磁铆接缓冲机构精准设计提供支撑;完成了气动铆枪和电磁铆枪铆接强度对比试验,验证了半自动化电磁铆枪解决航天锥形件高质量、长寿命连接难题的可行性。
纳米SiC颗粒对镁合金搅拌摩擦焊接头性能影响研究
高辉, 张楷, 林渊浩, 雷丹
2024, (3): 108-114. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.015
15 2
摘要:
为提高AZ31镁合金焊接接头的综合性能,文章分别研究了无纳米SiC-1道次、添加纳米SiC-1道次和SiC-4道次的搅拌摩擦焊焊接接头,通过光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机分析了焊接接头的微观组织与力学性能;利用电化学工作站研究了接头的腐蚀行为,采用扫描电镜、EDS和XRD分析了接头的腐蚀形貌、元素成分和物相组成。结果表明,搅拌摩擦焊焊接接头成形良好、无缺陷;接头焊核区组织为均匀的等轴状晶粒,焊接道次的增加可有效改善SiC颗粒的分布情况,异质形核位点的存在起到了晶粒细化的作用,提高了接头的力学性能;在3.5% NaCl溶液腐蚀试验中,含SiC颗粒的接头耐腐蚀性能提升,其中SiC-4道次的接头耐腐蚀性能最佳。
基于NewSpilad的高速电主轴静动态特性分析与研究
戴玉红, 侯亚茹, 任慧玲, 朱晓峰
2024, (3): 115-119. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.016
58 18
摘要:
文章通过NewSpilad软件对电主轴进行静态和模态分析,探究轴承预紧力和主轴悬伸量对主轴刚度及固有频率影响。结果表明:调整轴承的预紧力对主轴径向刚度影响很小,变化量在20%以下;轴向刚度影响较大,变化量在50%以上;对主轴的固有频率影响较小,最大变化量为24%;增加悬伸量对主轴轴向刚度影响较小,变化量在5%以下;对径向刚度影响较大,变化量在13%左右;一阶固有频率有提升趋势。并通过主轴静动态特性测试试验验证,对比发现有限元分析结果与实际测试结果误差在10%以下。该研究结果为主轴静动态特性分析提供理论基础,进一步提升了主轴设计开发能力。
卧式加工中心转台回转夹具定位销连线的数学建模及实例应用研究分析
李生斌, 陈帅, 宋伟, 王鹏, 刘润杰, 许小明
2024, (3): 120-125. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.017
39 13
摘要:
卧式加工中心转台回转夹具的典型结构是通过在卧式加工中心工作台上配置转台、尾座和夹具体,进而构成摇篮式转台,该种方式可以使加工工序集中化,进一步提高零件的加工质量和加工效率。在基于摇篮式转台回转夹具构成型式分析的基础上,以定位销连线为研究对象,通过讨论定位销连线与转台回转轴线及机床坐标系三者之间平行关系的几种情况,进而建立数学模型,并通过实例的方式解决生产过程中遇到的实际问题。
工艺与制造
面向回流焊工艺过程质量控制的温度场仿真技术研究
侯文静, 何非, 胡子翔
2024, (3): 126-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.018
30 11
摘要:
针对回流焊工艺过程中的质量控制问题,文章提出了一种创新的回流焊温度场仿真方法。该方法综合考虑热对流和热辐射的影响,以单温区炉腔作为回流炉,PCB组件作为被焊物体,借助Ansys Icepak软件模拟回流焊接过程,并搭建炉温测试平台用于监控PCB组件温度曲线,以分析其焊接质量。结果表明,仿真模型成功模拟了工艺参数组A~C的回流温度分布。仿真与实测温度曲线吻合较好,其中工艺参数组A实现了更高的焊接质量。文章提出的创新方法能够顺利实现回流焊工艺过程的质量控制,得到合理的回流温度曲线,为优化回流焊工艺提供了理论依据,有助于快速调整工艺参数以提高焊接质量和生产效率;同时该方法也可为其他类似工艺的温度场控制提供参考。
GH4169铣削残余应力研究及工艺参数优化
李锋, 陈振, 赵德中, 李文科
2024, (3): 134-139. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.019
38 15
摘要:
GH4169材料在航空、航天热端部件的制造中应用较多,为了改善GH4169材料的工件疲劳寿命、提高加工效率,文章设计了GH4169铣削工艺参数与工件表面残余应力之间的正交试验。通过试验,建立了铣削参数与铣削表面残余应力之间的经验公式,分析了铣削参数对铣削表面残余应力的影响规律。另外,应用遗传算法,以铣削表面残余应力、材料切除率的期望值为优化目标,对铣削参数进行了多目标优化,并对优化结果进行了试验验证。结果表明:切削速度对XY向残余应力的影响是最主要的,每齿进给量对于X向残余应力的影响次之,对于Y向残余应力的影响最小;切削深度对于X向残余应力的影响最小,对于Y向残余应力的影响次之;较小的切削速度和较大的每齿进给量有利于获得期望的表面残余应力,切削深度的变化对残余应力的影响较小;优化的铣削参数组合为:vc=26.64 m/min,ap=0.45 mm,fz=0.10 mm/z,ae=0.25 mm,可以降低GH4169材料表面残余拉应力,提高切削效率,为GH4169零件铣削参数的选取提供依据。
铜电解阴极钛板碳化硅悬浮液超声波协同清洗研究
蒋培民, 吴张永, 朱启晨, 蒋佳骏, 杨文勇, 张刚
2024, (3): 140-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.020
14 5
摘要:
铜电解阴极钛板作为铜电解工艺的重要组成部分,其表面质量对电解质量和效率及钛板本身使用寿命有显著影响。针对此问题,采用碳化硅悬浮液超声波协同清洗技术对钛板进行简单、高效、环保的表面处理。通过铝箔腐蚀法探究了最佳清洗参数,分析了清洗过程中的协同效应及其作用机理。通过SEM+EDS和接触角测量仪对钛板表面清洁度、微观形貌和湿润性进行表征和评价。结果表明:距离换能器78 mm、碳化硅颗粒质量分数为0.05%,粒径为70 nm、pH值为中性、温度为55 ℃时清洗效果最佳;碳化硅悬浮液作为清洗介质,其协同效应可以明显提高清洗效率,改善钛板表面质量;清洗前后的对比表明,协同清洗能够有效地去除钛板表面的污染物,提高表面洁净度和湿润性,恢复钛板表面微观形貌及金属光泽。研究为优化钛板清洗工艺提供参考依据。
基于CSO-LSSVM模型的选择性激光烧结成型工艺参数优化
蒋成雷, 李健, 肖亚宁, 郭艳玲, 王扬威
2024, (3): 147-155. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.021
32 16
摘要:
成型收缩是影响选择性激光烧结技术(selective laser sintering,SLS)制件精度的关键因素,而工艺参数对材料烧结情况和收缩变形程度有着明显影响,因此选择合理的参数组合对减小精度误差和改善成型性能质量有着重要意义。为降低SLS成型件工艺参数优化试验成本,文章开发了一种名为CSO-LSSVM成型精度预测模型用于工艺参数的预测。该模型的设计思路是:首先,通过Sine映射、非线性切换因子和针孔成像反向学习等3种改进策略全方面协调增强了蛇优化器(snake optimizer,SO)的收敛精度和寻优速度,接着,将改进后的蛇优化器(chaotic multi-strategy enhanced snake optimizer,CSO)与最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)结合,整定关键核函数参数,提高模型预测精度和泛化能力。为验证CSO-LSSVM模型的有效性和优越性,利用Matlab软件在真实数据集基础上将其与LSSVM、BP(back propagation)神经网络以及极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型进行对比。结果表明:文中所提方法具有更高的预测精度,其误差评价指标均方根误差、平均绝对百分比误差和平均绝对误差分别为0.546 2、9.487 7、0.401 7。该模型可为SLS成型加工提供最优工艺参数,有效指导加工。
缸体平衡轴孔同轴度偏差问题分析及解决
糜兆强
2024, (3): 156-160. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.022
32 9
摘要:
文章应用变异源分析,结合工艺流程变异检查以及对三坐标测量结果的深入研究,识别出造成平衡轴孔同轴度偏差的根本原因。通过对工艺流程的优化,消除了影响同轴度整体表现的普遍变异因素。通过多种机床调整方法,消除了具有问题聚焦性机床的特殊变异因素,进而有效解决了缸体平衡轴孔的同轴度偏差问题。
检测与质量
基于AlexNet-SVM模型微型钢球表面缺陷快速识别方法
栗琳, 王仲, 吴秀丽
2024, (3): 161-167. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.023
31 10
摘要:
微型钢球由于高反射、球体需要全覆盖的特点,其表面缺陷的质量控制尤为困难。针对人工检测方法效率低且准确度不足的问题,文章提出一种改进的AlexNet的卷积神经网络和SVM模型的钢球表面缺陷快速识别方法。该模型删减了后3个卷积层,保留全连接层FC7提取的特征,采用SVM代替原始Softmax分类器以防止过拟合,提高模型泛化能力。此外,研究了基于K-CV的改进网络搜索算法确定分类器最佳参数。实验采用混淆矩阵对提出模型的识别结果进行性能评估,结果表明,该方法平均准确率达到99.43%,运算时间为17.2 ms。对比原模型及其他网络模型,具有较高的准确度和推理速度,能够满足工业现场检测的需求。
基于改进灰狼算法的宏微复合驱动器磁滞模型的参数辨识
喻曹丰, 陶雪枫, 魏益军, 杨坤, 王宁
2024, (3): 168-172, 192. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.024
25 7
摘要:
精确辨识磁滞模型参数是保证宏微复合驱动器位移跟踪精度的关键,针对传统灰狼算法(GWO)存在局部最小值和求解精度不高的缺陷,文章提出一种改进的灰狼算法(TGWO)。通过Singer混沌映射优化了灰狼个体的初始位置,以增加种群多样性;采用非线性收敛因子策略提高了局部开发度和全局搜索度;在种群位置迭代更新中引入动态权重更新和自适应更新策略。通过仿真和实验表明:该算法能有效可靠地辨识宏微复合驱动器磁滞模型的参数,平均相对误差为4.6%,拥有更高的精度和收敛性。
仿真驱动下的压力容器封底多损伤快速定位方法
王长林, 朱高亮, 钟永腾
2024, (3): 173-177. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.025
23 2
摘要:
面向大型压力容器特种设备的球形封底结构,传统的无损检测较难完成在役大型储底部的在线损伤检测。压电陶瓷传感器(PZT)能够同时激发和接收Lamb波实现大面积区域的损伤检测。文章利用压电陶瓷传感器构造了均匀圆心阵列,并提出了一种仿真数据驱动的压力容器球形封底多损伤快速定位方法。首先,对在半球形封底结构模型上建立阵列Lamb波信号的传播模型,利用阵列导向矢量构造圆心阵列稀疏特征;其次,在ABAQUS有限元软件中建立压力容器封底有限元分析模型,获取虚拟阵列稀疏特征库;最后,将损伤信号的阵列转向向量与虚拟阵列稀疏特征库进行相似性比较,通过损伤成像快速确定损伤信号的位置。数值和实验结果都验证了基于虚拟阵列稀疏特征建模的多损伤定位方法能够有效地监测轴对称结构,且精度较高。
管理信息化
基于量子计算和威布尔分布的混合CHIO算法求解JSP问题
亓祥波, 赵品威, 王润
2024, (3): 178-187. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.026
58 9
摘要:
针对冠状病毒群免疫优化算法(coronavirus herd immunity optimizer , CHIO)在解决优化问题时存在易陷入局部最优解、收敛速度慢和收敛精度差等问题,文章提出一种量子混合CHIO算法(quantum hybrid coronavirus herd immunity optimizer,QCHIO)。首先,引入量子计算的思想,通过量子相关性实现全局搜索和快速收敛的目标,能够有效避免算法陷入局部最优解的问题。其次,采用威布尔分布算子的大步长和小步长来增加算法的多样性,使算法能够更好地探索搜索空间,增强了算法的全局开发能力。此外,还引入$\beta $-登山算子通过搜索当前最优解的邻域,尝试找到更优的解,从而增加了算法的搜索宽度,改善了解的质量。多邻域搜索则通过搜索全局最优解的多个邻域来增加了算法的收敛精度。为验证其性能,将QCHIO应用到10种标准算例中与其他几种改进算法进行了对比分析,并通过显著性检验证明了QCHIO的优越性。最后将QCHIO应用到某发动机生产调度实例上,进一步证明了QCHIO的可行性和优越性。
基于特征的零件制造成本测算
李庭泰, 陶建华
2024, (3): 188-192. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.027
48 9
摘要:
由于零件制造成本测算过于依赖传统人工经验,为提升零件制造阶段对于动态需求变更响应的能力,提出了一种基于特征的零件制造成本测算方法。通过对加工特征的分类,分析影响制造成本主要因素,定义了板类零件制造成本模型,并建立了制造资源数据库;针对材料成本和加工成本的关键信息,深度分析基于加工特征的加工工时计算方法,确定了加工成本,结合企业实例验证该方法的可行性。
基于数字孪生与k-近邻算法的车间设备运行状态预测研究
和征, 李忠鹏, 杨小红
2024, (3): 193-199. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.03.028
45 11
摘要:
由于传统车间设备运行状态预测不能有效利用历史数据进行学习,实时响应能力有限,难以在复杂调度环境中取得良好效果,因此文章提出一种数字孪生与k-近邻算法相结合的车间设备运行状态预测模型。构建车间设备实体在信息空间的数字孪生模型,并建立设备实体与模型之间的映射关系,从而获取实时特征数据,即设备的运行状态特征数据。运用k-近邻算法计算实时特征数据与历史数据之间的欧几里得距离,即计算设备当前运行状态与历史已知状态的相似度,最终通过前k个距离所对应的设备历史运行状态数据,预测设备的当前运行状态。该模型的本质是通过数字孪生的实时数据采集,获取指定设备运行状态特征数据,运用k-近邻算法预测设备的实时运行状态。相较以往研究,本研究贡献在于提高设备实时运行状态预测的准确率。如果将数字孪生、k-近邻算法与具备自我学习能力的相关算法相结合,模型的预测效果会更好。
《制造技术与机床》投稿须知
2024, (3): 200-200.
70 18
摘要: