基于遗传算法优化神经网络的镁合金化学机械抛光材料去除模型与仿真

镁合金化学机械抛光(CMP)的材料去除与其工艺参数具有高度非线性的特点,难以采用精确的数学模型来描述。以遗传算法(GA)优化神经网络(NN)建模为基础,利用正交试验设计获取镁合金CMP材料去除样本数据和测试数据,建立镁合金CMP材料去除模型。该模型以抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量和抛光时间为输入参数,以材料去除速率为输出目标。结果表明：GA NN协同模型能够构建镁合金CMP工艺参数与材料去除速率的基本关系;其拟合度波动范围为93.22%~97.97%,大大高于NN模型的拟合度波动范围71.56%~93.56%,因而具有更优的预测能力,基本满足工程实际的需求。     

硅橡胶阴模密封方法研究

针对传统密封方法在浇注光弹性模型时容易导致浇注液泄漏和模型尺寸误差大的问题,提出一种新的硅橡胶阴模密封方法。该方法采用与阴模相同的密封材料和固化工艺进行密封。齿轮光弹性模型的浇注实例表明,相同材料和固化工艺的采用使密封层与阴模成为一个整体,在不同温度和气压环境下均不会出现分离,有效避免了浇注液的渗漏;密封层厚度为阴模壁体最薄处的0.5~1.5倍,紧固力小,使模型各方向收缩膨胀均匀,降低了模型的附加变形。采用新密封方法浇注得到的光弹性模型无缺料现象,制造的齿轮内圆直径和高度的最大误差均小于2%,模型尺寸精度满足光弹性试验要求。     

磨粒磨损的磨粒接触热分析

针对磨粒磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒2种模型,利用有限元软件ANSYS分析磨粒磨损的滑动过程,探讨磨粒与磨损表面接触区內的温度变化、热应力分布及其随表层深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比分析。研究结果表明:球形磨粒模型中磨粒温度较高,接触体温度较低,磨粒与磨损表面温差较大,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散;而分形磨粒模型中接触体温度较低,磨粒温度更低,磨粒与磨损表面温差较小,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,并且应力最大值比球形磨粒模型的大。     

考虑扰动频率的可倾瓦轴承动力学建模及数值模拟

可倾瓦轴承瓦块的摆动性增加了系统的自由度,对轴承油膜动力系数计算有很大影响,而目前的研究在计算流体动压润滑可倾瓦轴承油膜动力系数时未考虑轴颈与瓦块扰动频率的影响。针对这一问题,对考虑扰动频率的可倾瓦轴承动力学建模及动力系数计算方法进行研究,提出考虑扰动频率的可倾瓦轴承频率-缩减(Frequecy-Reduced)动力学模型,详细推导考虑扰动频率的可倾瓦轴承频率-缩减油膜动力系数矩阵形式。采用Newton-Raphson迭代法计算给定载荷和转速工况下的轴承的静平衡位置,利用有限元数值方法求解油膜刚度系数与阻尼系数。结果表明,瓦块和轴颈的扰动频率对可倾瓦动压轴承动态刚度和阻尼影响较大,随着扰动频率增大,阻尼系数的直接项增大,阻尼系数的交叉项变化不大;刚度系数的直接项数值减小,交叉项变化不大。     

高速主轴滚子轴承动态摩擦力矩测试装置研究

高速主轴滚子轴承运行时,其内部的动态摩擦力矩是决定轴承摩擦磨损、发热、温升及寿命等高速性能的关键技术参数之一。利用平衡力矩法原理,针对滚子轴承的具体结构特点和运行条件,研制一种高速主轴滚子轴承动态摩擦力矩测量试验机。该试验机可以在轴承不同游隙、不同转速、不同载荷等工况条件下进行动态摩擦力矩的测试,也可以用于监测轴承全寿命周期内各个阶段的动态摩擦力矩变化情况。该试验机测试结果与文献模型计算结果具有很好的一致性,验证基于平衡力矩法的原理测量高速主轴滚子轴承的动态摩擦力矩是可行的。     

NFC苹果浊汁褐变与品质相关性研究

褐变是果汁品质劣变的重要因素之一.通过模拟NFC苹果浊汁开封后在未完全密闭状态下,于4℃和20℃短期贮藏期间的自然褐变过程,探讨苹果浊汁褐变过程与营养及风味变化的关系.结果表明,NFC苹果浊汁贮藏过程中褐变程度受贮藏温度和时间的直接影响.在两种贮藏温度下,果汁颜色均随贮藏时间延长不断加深,总酚和维生素C含量逐渐下降;可溶性固形物含量降低和可滴定酸含量增高导致糖酸比下降.20℃贮藏期间,果汁品质劣变迅速;4℃贮藏初期,果汁品质变化不明显,但在后期劣变速度明显加快.NFC苹果浊汁在贮藏前期芳香族化合物、氮氧化合物等挥发性风味物质有所减少,而在贮藏后期碳氢化合物、无机硫化物、烷烃类和脂肪族类物质逐渐增加.褐变与NFC苹果浊汁品质指标的相关性分析表明:冷藏条件下褐变程度与浊汁口味和挥发性风味的相关性更强,而常温贮藏下与浊汁营养物质含量的相关性更强.研究结果可丰富果汁贮藏机理,以期为苹果浊汁加工及开封后短期贮藏过程中品质变化研究及调控提供理论借鉴.     

基于改进的LMD和总变差的滚动轴承故障诊断

对工业设备中的滚动轴承进行故障诊断时,被测信号经常受到高频噪声和间歇噪声的干扰,导致信号分解和特征提取的精度较低。为解决此问题,提出一种基于总变差降噪（TVD）和改进的局部均值分解（LMD）的方法。采取总变差方法对信号进行降噪处理,选取合适的正则化参数,使得降噪后的信号在具有高信噪比的同时具有较低的均方根误差。对降噪后的信号进行局部均值分解,根据互相关系值和峭度选取最佳的PF分量,进行包络分析,实现对故障特征的提取。对实测信号进行实验验证。结果表明：所提方法可以达到有效的降噪效果,能准确提取复杂振动信号中的故障特征。     

索梁耦合振动对拉索阻尼器的影响机理

为了解斜拉桥索梁耦合振动对拉索阻尼器减振效果的影响,建立了由拉索、主梁和线性粘滞阻尼器组成的理论模型,采用无量纲和复模态分析方法详细研究了索梁耦合振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响,并与通用设计曲线法得到的结果进行了对比。结果表明,索梁的同相位耦合振动会大幅降低拉索阻尼器的减振效果且耦合程度越高,拉索阻尼器的效果就越差。通过分析阻尼器活塞的绝对位移发现,阻尼器减振效果的降低主要是由于主梁与拉索同步振动、阻尼器活塞相对速度降低、出力减小造成的。     

沙颍河流域面源污染负荷空间分布特征研究

沙颍河是淮河流域污染较为严重的河流。为正确分析沙颍河流域的面源污染负荷空间分布情况,在已有研究的基础上,采用改进的输出系数模型中农村生活废水、农田化肥流失、畜禽养殖流失、水土流失污染负荷、城镇地表径流污染模型5个模块,对流域面源污染空间分布进行了模拟和负荷估算。研究结果表明,4类污染物(COD,TP,TN,NH3-N)负荷量最大的区域为上游,其次为中游;单位面积负荷量最大的区域为中游。根据分析结果,确定沙颍河中游为今后重点污染治理的对象。     

GA-NN模型在保定市水环境承载力评价中的应用

水环境承载力评价对于区域的水环境与人类社会经济的健康可持续发展具有重要的意义。为研究保定市水环境承载力状况,应用相关性分析和主成分分析相结合的方法筛选出10个评价指标,建立了遗传算法(GA)优化BP神经网络(BP-NN)的GA-NN评价模型,并与BP-NN评价模型对比,最后应用评价模型进行评价。结果显示:2001-2016年保定市水环境承载力呈现提高趋势,虽然水环境承载力水平有所提高,但仍处于较弱承载水平。与未经优化的BP-NN相比,GA-NN评价模型的拟合精度更高,拟合误差更加稳定,泛化能力更强,可作为一种简洁有效的水环境承载力评价方法。