基于SINS的塔式起重机高精度信号采集技术研究

塔式起重机的区域保护和防碰撞装置经常因为精度低和可靠性差而丧失作用,为此,文中设计了一种塔式起重机区域保护和防碰撞信号采集系统,该系统使用捷联惯导模块结合激光测距模块来获取变幅小车、起重臂臂端和吊钩的位置信息,利用位置信息构建单塔机平面模型,进而实现区域保护和防碰撞功能。经过仿真分析,提出的位置信息采集最大误差9cm左右,可大幅度提高塔式起重机的工作效率和区域保护的精度,也为构建塔式起重机区域保护和防碰撞的高精度数字孪生模型打下基础。     

基于双输入单输出ARX模型的塔机起重臂结构损伤诊断方法

针对塔机起重臂结构的健康诊断，提出了一种基于时序数据的双输入单输出ARX的塔机起重臂结构损伤诊断模型，即以起重臂上相邻三个节点中的中间节点的动态位移数据作为输出，以中间节点的相邻两节点的动态位移数据作为输入建立诊断模型。推导了模型参数的最小二乘估计，并且为了进一步减小最小二乘法的参数估计产生的偏差，采用花朵授粉算法（Flower Pollination Algorithm，FPA）对模型参数进行优化。通过有限元对塔机建模并对模型施加塔机起升时的动态激励载荷，获取起重臂上相关节点完好工况与损伤工况的动态位移数据。用诊断模型对所获取的动态位移数据处理得到损伤特征参数，并定义损伤程度参数，以此对起重臂结构健康状态、损伤位置及损伤程度进行较为准确的诊断。     

基于特征映射平面的塔机塔身钢结构损伤快速识别方法EI北大核心CSCD

为有效地提高塔机运行状态在线监测效率,提出一种塔机塔身损伤状态快速判别方法。构建塔身不同损伤位置组合状态下的塔机结构,并采集恒定载荷工况各损伤状态下的塔机回转一周时的塔身顶端空间位置数据集;将空间位置数据进行3个弦函数和拟合,提取拟合得到的正弦函数的幅值、频率、相位等特征向量集;将各损伤状态在x轴和y轴方向上拟合的特征向量集作为三角形顶点构建特征平面集,并以完好状态下的特征平面作为参考平面,计算其他平面与参考平面在两坐标轴方向的夹角;采用夹角值作为损伤状态评判依据,并将各状态对应的夹角值映射到平面内,对损伤结果进行可视化处理。采用该方法对塔机实体模型和物理模型状态数据进行分析,验证了该算法在塔机塔身损伤状态识别上的快速、有效性。     

基于X射线衍射线形分析的铝合金切削表层晶体特征研究

为深入研究高速高效加工条件下材料表层晶体特征形成机理,提高铝合金构件服役性能,同时解决传统观察法较难得出晶粒尺寸与位错密度统计学规律的问题,立足微观,以铝合金7050-T7451为研究对象,将材料学与物理学中基于X射线衍射线形分析的Modified Warren-Averbach和Modified Williamson-Hall方法引入切削加工表层微观组织分析中,实现了不同切削速度下切削表层微观组织结构的定量研究。研究表明,高速切削条件下已加工表面以刃位错为主,得出了位错密度值（高达1015m-2以上）与位错密度变化规律,并从塑性变形及能量角度解释了其形成机理;拟合出了晶粒尺寸分布曲线,并通过分布函数分析了已加工表面晶粒分布均匀性;当切削速度高于4500m/min时可以得到位错密度相对较低、晶体尺寸较均匀的已加工表面。     

金属表面梯度纳米结构的切削制备技术

在工件表面覆盖一层梯度纳米结构提高其硬度、抗疲劳强度、抗腐蚀强度等服役性能,已成为一种重要的表面强化技术。塑性变形是表面梯度纳米结构形成的一种有效途径,而切削加工作为一种典型的塑性变形过程(应变可达13,应变率可达106s-1)满足了这一要求。对国内外相关研究成果进行梳理,从切削加工制备梯度纳米结构的理论基础入手,通过阐明塑性变形-应变、应变率-位错等之间的关系,描述切削过程中切削表面与切屑的微观组织演变,并结合有限元仿真分析和切削加工实验对切削加工过程中制备梯度纳米结构的可行性进行分析。具体阐述了切削制备技术的特点与优势,如缩短工件生产周期,降低生产成本,提高加工效率,拓展加工范围等;提出切削制备梯度纳米结构所面临的一些基础性难题,例如,晶粒细化机理和微观组织演变过程存在争议,切削过程中切削热引起再结晶问题,形成的梯度纳米结构难以达到服役要求等。最后,对切削制备技术发展过程中所要突破的关键技术及未来应用前景进行了展望。