基于水平集理论和Kriging模型的镁合金差温成形伪拉延筋设计及优化

压边圈结构对改善差温成形中压边圈摩擦、传热及材料的流动阻力起着重要的作用。利用水平集理论和Kriging模型,对镁合金差温成形中的压边圈结构进行优化,提出一种伪拉延筋。以NUMISHEET2011十字杯形件为研究对象,建立相应的热力耦合模型,利用相关的试验数据,对有限元模型进行验证。基于一步法理论反求影响镁合金成形件质量的压边圈关键区域,并对该区域进行了重新离散化及处理。以部分节点坐标为设计变量,以随机水平集值为目标,建立压边圈的Kriging水平集模型。利用初始水平集阈值,对伪拉延筋进行设计。利用拉丁超立方对水平集阈值、凸模温度和凹模温度进行抽样,获得伪拉延筋样本。基于镁合金差温成形热力耦合模型,对相应的样本进行有限元仿真分析,获得镁合金成形件的成形质量,建立水平集阈值与质量之间的Kriging模型。利用粒子群算法,对该Kriging模型进行优化,获得最佳水平集阈值,实现伪拉延筋的优化。利用最优伪拉延筋,进行相应的差温成形分析。研究表明,基于水平集理论和Kriging模型,优化伪拉延筋能有效地提高成形件的减薄率均匀性。该方法为压边圈设计提供一种有益的指导。     

四旋翼飞行器互补滤波姿态求解器的设计

精确的姿态角在四旋翼飞行器稳定飞行中起着非常重要的作用,为了实现小型低成本四旋翼飞行器高精度姿态数据的输出,搭建了STM32F103、MPU6050和气压计组成的姿态检测系统。并基于四元数微分方程,提出了一种PI改善型互补滤波姿态求解器的设计算法。该算法对陀螺仪测量数据进行了高通滤波、对加速度计和磁力计测量数据进行了低通滤波,提高了姿态解算精度。最后,通过实验平台将测量的PI改善型互补滤波算法与普通互补滤波算法四旋翼姿态角进行了比较分析,实验结果表明,PI改善型互补滤波算法求解器的姿态角动态误差较小,性能更稳定,能够满足小型低成本四旋翼飞行要求。     

基于齿面发生线的斜齿锥齿轮切齿方法探讨

对球面渐开线斜齿锥齿轮齿面生成原理进行了分析;根据齿面生成过程中基圆锥相切平面上的发生线在基圆锥上纯滚动生成的基本原理,提出了一种齿面铣削加工新方法,该方法以圆盘铣刀刀刃端面圆与基平面相垂直相交得到的结交线为齿面发生线,利用齿面生成的相对运动关系实现刀具与工件的相对运动;通过对齿面的展成运动进行分析,建立了机床刀具与工件的加工运动过程模型,通过机床三轴联动的方式实现对齿面的切削;设计了斜齿锥齿轮切削试验的装置,通过切齿试验验证了该方法的正确性和可行性。     

基于深度学习的传感器优化布置方法

针对传感器优化布置(optimal sensor placement,简称OSP)问题,提出了一种新的使用深度神经网络的解决方案,并以简化的桥梁形状的桁架结构中的振动测试传感器优化为例进行了验证。首先,选择一种传统的传感器优化布置方法,对自动化生成的大量不同的桁架结构分别进行传感器优化布置计算,将所得优化布置结果在进行数据预处理后构建出深度学习方法所需要的训练集与验证集;其次,使用Python语言和深度学习框架TensorFlow设计实现与本研究问题适配的深度神经网络模型并训练;然后,随机生成了新的桁架结构参数;最后,将深度神经网络输出的传感器布置结果和传统方法的计算结果进行了比较,验证了本研究方法的有效性以及在速度上、可移植性与可扩展性方面的性能优势。     

超分子作用阻尼材料的动态力学模型修正

为提高飞机起落架载荷实测精度，以支柱式起落架结构为研究对象，探讨处理其载荷标定数据的工程方法。首先，对实际受载情况和单向加载工况标定数据的分析，挖掘出三向载荷、缓冲支柱压缩行程与应变码值间的数学关系，将预测的数学关系代入到多向工况的标定数据中，验证了它们的准确性;其次，根据两种标定数据回归方法，提出了对应使用的支柱式起落架载荷-应变标定方程的数学模型;最后，将两种标定方程代回到标定数据中，计算起落架三向载荷，所有反算载荷的误差均在可控范围内，表明标定方程满足精度要求。将标定方程代入实测数据中，实测曲线符合变化规律。该处理方法的应用能有力提高支柱式起落架的起飞-着陆载荷实测和载荷谱编制的准确度。     

基于FOA的变分模态分解在轴承故障诊断中的应用

变分模态分解(VMD)广泛应用于故障诊断中,从振动信号中提取故障特征是故障诊断过程中的关键部分。针对强背景噪声和脉冲干扰下滚动轴承早期故障特征难以提取的问题,提出了一种新的基于果蝇优化算法(FOA)的变分模态分解的轴承故障诊断方法。首先,利用果蝇优化算法自适应优化VMD的惩罚参数α和分解数K,获取最优参数组合;然后,对信号进行VMD分解,得到K个模态分量;最后,基于峭度最大化准则选取最优模态分量进行包络解调分析,提取出故障特征频率。通过仿真信号分析、实际故障轴承信号验证以及与基于果蝇优化算法的多分辨奇异值分解(MRSVD)方法进行对比,证明了所提方法的有效性。     

超声波辅助滚压GCr15轴承钢表面完整性灰色关联分析

为了实现超声波辅助滚压加工工件表面完整性的合理控制。以GCr15轴承钢为研究对象,选用转速、进给速度和静压力为主要加工参数,通过超声波辅助滚压试验,将灰色理论、响应曲面法和遗传算法相结合,对超声波辅助滚压GCr15轴承钢表面粗糙度、残余应力和硬度进行关联分析,建立灰色关联度预测模型,并对该模型进行优化研究。结果表明:静压力对超声波辅助滚压加工工件表面完整性影响最大,转速次之,进给速度最小;最优加工参数组合为进给速度25 mm/min,转速300 r/min,静压力247 N;此时所对应的表面粗糙度为0. 299μm,残余应力为-376. 4 N,硬度为759. 8 HV。研究结果对提高超声波辅助滚压加工工件表面完整性,确定最优超声波辅助滚压加工参数具有重要的工程意义。