隧道掘进机大数据研究进展：数据挖掘助推隧道挖掘

随着传感与智能化技术不断发展，隧道掘进机的运行监测日趋完善，所记录的海量实测数据不仅包含了装备作业过程的重要信息，也蕴含了装备内部及其与外部环境的相互作用机理，通过一定方法对这些数据进行深度挖掘与分析对于提升装备设计、分析、运行与维护水平具有十分重要的意义。为总结和分析隧道掘进机实测数据研究方法与应用状况，首先概述隧道掘进机实测数据的来源、构成与特点，从数据驱动的装备状态识别与性能预测、地质识别与地表改变预测、隧道健康监测与预警三个方面综述国内外相关文献，总结和归纳当前研究的难点、优点与不足，最后从隧道掘进机实测数据预处理方法、多源异构数据建模方法、模型泛化能力提升方法、数据计算平台等方面对未来研究方向进行初步分析与展望，为后续隧道掘进机大数据研究提供参考与借鉴。     

葡萄糖酸钠络合剂Ca-P电解液体系对陶瓷膜表面形貌的影响

采用葡萄糖酸钠络合剂Ca-P电解液体系,在纯钛表面微弧氧化制备了生物钙磷陶瓷膜,研究了电解液组分对陶瓷膜表面形貌、孔隙率、孔隙密度、孔径尺寸的影响规律。通过扫描电子显微镜(SEM)、图形处理软件(ImageJx)分析了陶瓷膜表面形貌。结果表明:NaOH浓度对陶瓷膜孔隙率影响极差达17%,NaOH浓度较低时,为单次击穿烧结孔隙结构,NaOH浓度升高,陶瓷膜为反复涂覆烧结而成;改变Ca、P元素电解质浓度能够改善电解液电导率,孔隙率为20%~33.3%,浓度适中时表面呈现火山口状结构;葡萄糖酸钠浓度对于陶瓷膜形貌影响较小,孔隙率大于30%,多呈火山口状孔隙结构。葡萄糖酸钠为络合剂钙磷电解液体系制备的陶瓷膜表面性能与常用络合剂性能相近,具有环保与替代意义。     

一种红外感应与来电断电节能开关的设计

设计了一种红外感应与来电断电的节能型开关,这种开关能够实现"人离灯灭,人来灯亮"和在断电后自动断开的功能,从而解决来电后因忘记关开关引起的用电浪费。给出了该开关的设计思路和核心电路,分析了该电路的基本工作原理,利用两个串联的继电器实现来电断电功能,并用LM324芯片对LHI907红外感应头接收的红外感应信号作了放大、比较等处理。该开关设计简洁,成本较低,可以应用在各学校的学生宿舍、教学楼以及家庭等场所。     

基于代理模型的机械式挖掘机动臂轻量化设计

动臂是机械式挖掘机工作装置的重要组成部分,如何减轻动臂质量是挖掘机结构设计中最为关注的问题。动臂结构复杂,利用传统的高精度仿真模型进行仿真优化需要耗费大量的时间和精力。我们以太原重工WK-55型机械式挖掘机动臂为研究对象,利用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS建立动臂参数化模型,对其进行静力学分析。选取动臂上翼板、腹板和下翼板厚度作为轻量化的优化设计变量,利用代理模型技术对结构进行优化。结果表明,在动臂结构满足刚度、强度要求的情况下,质量减小了3.5%。证明代理模型优化方法对动臂轻量化设计具有一定指导意义。     

钙磷电解液浓度对纯钛微弧氧化陶瓷膜表面形貌的影响

采用微弧氧化法在不同电解质浓度的钙磷电解液体系中制备了纯钛生物钙磷陶瓷膜。借助SEM、三维视频显微镜分析了膜层表面形貌。研究了电解液钙磷比一定条件下,电解质组成浓度与膜层三维形貌、孔隙率、孔隙密度、孔径尺寸的关系。结果表明,随着电解质浓度增加,陶瓷膜厚度增加,孔隙率、孔径尺寸下降,孔隙密度也呈下降趋势;在低浓度时,陶瓷膜表面多为火山口状多孔结构,在浓度较高时,多为熔融物反复作用形成的多孔结构;NaOH浓度的改变对于陶瓷膜表面影响比较大。     

基于代理模型的液压螺栓拉伸器优化设计

液压螺栓拉伸器是用于火电、核电、风电等大型设备螺栓连接的专用工具,具有结构紧凑、操作方便等优点。活塞是液压螺栓拉伸器中承受载荷的关键部件,如何减少结构应力是设计中最为关注的问题。针对高精度仿真模型在优化过程中需要耗费大量时间成本的问题,采用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS构建活塞的参数化模型,对其进行静力学分析;然后,构建代理模型替代高计算成本的仿真模型,对活塞应力进行优化。结果表明,在活塞体积增大2.52%情况下,最大应力降低5.61%,证明基于代理模型的优化方法对液压螺栓拉伸器优化设计具有一定的指导意义。     

基于模糊聚类与多项式回归的异常识别与鲁棒建模方法

随着传感器和监测技术的快速发展，大量工程装备运行数据被记录和保存下来，为提升装备设计、分析和运行水平提供了数据基础。这些数据内部存在的异常值会对数据建模与分析产生严重干扰。为此，文中提出一种基于模糊聚类与多项式回归的异常值识别与鲁棒建模方法，通过多项式回归来刻画数据属性之间的关联关系，采用模糊聚类计算数据的隶属度信息判断数据是否为异常值，并基于非异常值数据建立预测模型，最终实现数据的鲁棒建模。数值案例、隧道掘进机和联合收获机监测数据试验结果表明，提出方法能够准确识别出数据中的异常值，并显著提升数据建模精度。