开拓塑性成形制造极限共性关键理论及其实践——解读Deformation-based Processing of Materials: Behavior,Performance, Modeling,and Control

随着航空、航天、能源、汽车、电子产品和生物医学工程等领域的持续发展,迫切需要其高端装备关键构件具有高性能、轻量化和高功效等特性,同时要求缩短产品设计开发周期、降低生产成本和实现绿色、智能制造。基于变形特有的体积转移和组织调控优势的材料加工技术即塑性成形方法,具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、产品性能好、服役性能强和产品技术附加值高等优点,成为先进制造领域的基础支撑技术,也是成形制造高端装备关键构件不可替代关键生产工艺。Deformationbased Processing of Materials:Behavior,Performance,Modeling,and Control一书围绕材料变形中宏微观成形缺陷预测和控制这一制约成形精度和极限的关键共性问题,从非均匀变形、损伤断裂、压缩失稳、回弹、表面粗化、流动缺陷、微结构异常缺陷7个方面,系统阐述了材料不均匀变形的现象和机理、材料和成形过程多尺度建模仿真优化,并通过案例阐述了新提出的理论和技术在实际中的应用情况,最后讨论了基于变形的材料加工技术的发展趋势及面临的挑战。     

[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]基于机器学习的管材弯曲回弹有效预测与补偿

采用基于优化的误差反向传播(BP)神经网络的机器学习算法建模，提出了考虑材料参数、几何参数等多因素的弯管回弹精确预测和高效控制方法。该方法通过引入非线性惯性权重及遗传算法的杂交算子，改进了粒子群优化(PSO)算法，进而通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化，构建了基于改进的PSO-BP神经网络机器学习回弹预测和补偿模型。以多种规格的铝合金数控弯管构件为对象，将实际生产中不同规格、批次、成形参数下回弹数据作为训练样本，实现了所建机器学习预测模型的应用验证。所建模型获得的预测结果平均相对误差为6.3%，与未优化的BP神经网络等传统模型相比，预测精度最大提高了18.5%，计算时间可从1.5 h缩短至300 s，同时实现了回弹预测与补偿精度以及计算效率的显著提高。     

激光立体成形TC4钛合金的热力场演化

激光立体成形能够实现高性能复杂零件的精确成形，但成形过程中的高温度梯度极易导致残余应力和变形，最终影响构件的几何精度和力学性能。通过搭建基板单边夹持原位热变形测量系统，探究了多道多层TC4钛合金成形件在激光立体成形过程中基板温度、变形的演化规律，分析了不同扫描策略对构件热应力场的影响。研究结果表明，构件的变形发展受其热历史驱使，扫描策略对成形件的热变形具有显著影响。     

针对入侵检测分析的Petri网建模技术研究

为有效降低检测的误警率和重复报警率,在前期研究的基础上,提出针对入侵检测分析的面向对象确定性变迁Petri网模型。将面向对象和Petri网技术有机结合起来,并进行形式化描述,就对象实例化和销毁机制进行了定义并对其确定性变迁进行了规则描述,提出可变信令和不变信令使之更适合描述入侵行为的状态。利用该技术建立扫描攻击、Mitnick攻击等几个简单攻击和复合攻击分析模型;讨论利用XML技术表示面向对象Petri网模型的方法。最后实验结果表明该模型对各种复杂攻击有良好的表示能力,相对于已有研究,更便于使用而实用化。     

移动数据交互平台中的信息分类关键技术研究

基于智能手机的移动数据交互平台作为卫星网络通信的重要补充手段,近期在各钻井队普及起来。该系统的核心功能之一是对接收到的短信进行是否为垃圾短信的判别和分类。介绍了该核心功能的设计与实现,在参考现有成熟算法的基础上,进行了优化和集成。实际应用结果表明,该实现方法取得了令人满意的效果。     

设备质量对潜艇铺板输入导纳的影响

设备质量及其相对位置关系对潜艇铺板输入导纳存在一定的影响,对该问题进行研究有助于提高潜艇抑振降噪水平,增强其隐身性能。首先推导了激励点处和激励点外集中质量对薄板输入导纳影响的理论计算公式,使用ANSYS对相关公式进行了验证,然后使用得到的理论公式分别对激励点处和激励点外设备质量对潜艇铺板输入导纳的影响规律进行了分析。结果表明:增加激励点处设备质量能明显降低输入导纳,调整激励点外设备位置在一定程度上降低输入导纳。     

[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用，复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高，具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据，数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展；分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型；提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法，主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等；给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

复合地基设计理论的数值试验研究

该文通过“数值仿真”的思路与方法,对复合地基设计中的桩位、桩长、桩距等各因素影响下桩与桩间土中附加应力和桩侧摩阻力的分布特点进行了系统的数值试验研究,得到了一些传统研究方法无法得到的定量规律,对复合地基的设计理论具有一定的发展与深化。     

斜结构奇异值及其在实参数不确定性导弹鲁棒稳定性评估中的应用

针对结构奇异值(?)存在计算量大、下界不易计算等问题,提出基于斜结构奇异值的评估方法。将系统频率看作1个实不确定参数,构建不确定系统的状态空间表达式,将某一频率范围内各频点对应的结构奇异值计算问题转化为单个的斜结构奇异值计算,给出2种算法分别计算斜结构奇异值的上下界,并对实参数不确定性导弹的鲁棒稳定性评估对所提方法的准确性和实用性进行验证。结果表明:该方法是一种高效且准确的鲁棒稳定性评估方法,适用于工程应用。     

病态理论在捷联惯性导航粗对准中的应用

针对捷联惯性导航系统粗对准算法中存在共线性的问题,通过分析基于重力矢量信息的双矢量定姿对准算法中系数矩阵的病态性。利用病态矩阵理论中条件数方法对该问题进行分析研究,确定对准时间对共线性问题的影响,并以实例进行仿真计算。仿真结果表明,1 min后共线性问题可以忽略,可解决传统解析粗对准中的角运动干扰问题。