浮式风电装备动态响应敏感性参数分析

为研究各参数对浮式风电装备动态响应的影响程度,寻找响应变化规律和设计优化方向,根据海装6.2 MW浮式风电装备参数进行一体化仿真。结合规范要求、设计经验和环境条件特点,针对不同环境条件的重现期、风谱类型、波浪谱类型、极端阵风周期进行参数敏感性分析,得到浮式风电装备不同部分动态响应结果。结果表明：不同环境条件的重现期和组合方式对运动响应和锚链张力影响十分明显,对机组载荷的影响则与机组所处状态相关;风谱类型主要影响机组载荷,对平台运动和锚链张力影响不大,考虑空间相干性的湍流风谱结果最危险;波浪谱类型对运动幅值和锚链张力极值影响较大,在发电工况下对机组载荷的影响较小,但在空转工况下对机组载荷的影响较大;阵风周期对运动响应、塔筒载荷、机舱加速度影响相对明显,但对轮毂载荷、锚链张力影响不大。     

基于贝叶斯网的PCB微小孔钻孔质量建模研究

利用贝叶斯网对印刷线路板(PCB)微小孔钻孔工艺的孔壁粗糙度进行建模.首先通过鱼骨图对钻孔质量的影响因素进行整理和筛选,确定可用于建模的因素;然后采用灰色关联法对各因素与孔壁粗糙度的关系进行分析,并以此为依据精简次要因素和建立贝叶斯网模型结构;最后在实验数据和生产线采样数据的基础上对模型的条件概率表进行学习与进化.经过检验,模型在进化过程中精度能不断提高,并且当数据量较少的情况下,贝叶斯网能够获得比线性回归及BP神经网络模型更高的精度.     

基于气动-水动-结构耦合模型的半潜风机动力响应分析

针对我国海洋环境条件,提出一种新型半潜式浮式基础,用于支撑5 MW海上风机。针对该新型浮式风机系统,采用叶素动量理论计算风轮所受气动载荷,采用三维势流理论计算基础水动力性能,分别采用杆单元和梁单元模型,基于有限元方法计算柔性体的动力响应。建立气动-水动-结构耦合的动力学分析模型,针对切入、额定和切出海况,在时域内计算风机的动力响应特性。计算结果表明：在不同作业海况下,新型半潜浮式风机基础运动性能良好,且系泊缆张力满足安全要求;风机叶片在风轮旋转平面外的变形显著大于风轮平面内的变形,且在额定海况下变形更大。     

考虑环境参数的风电齿轮箱传动系统疲劳性能优化

随机风速会使风电齿轮箱传动系统出现频繁的载荷波动,造成复杂的结构变形,容易产生齿轮偏载,加剧其接触疲劳失效风险。提出了一种考虑环境参数随机不确定性的风电齿轮箱传动系统疲劳性能优化方法,在建立计入全局载荷的风电齿轮箱传动系统动力学模型基础上,利用代理模型方法重构“平均风速、湍流强度-齿轮修形参数-齿轮长期接触疲劳损伤”映射关系,建立考虑风速概率分布的多级齿轮修形参数优化函数,对比了风电齿轮箱传动系统疲劳性能优化效果。结果表明,低速级太阳轮长期接触疲劳损伤值大于0.7,是风电齿轮箱传动系统高可靠设计的薄弱环节之一;优化后的风电齿轮箱齿轮长期接触疲劳损伤值明显降低,其中低速级太阳轮长期接触疲劳损伤值降低了11.37%,疲劳性能提升效果显著。     

基于贝叶斯网的制造工艺质量建模方法

针对多品种小批量制造模式下,工艺质量建模面临的模型维度高、数据稀疏的问题,提出了基于贝叶斯网的工艺质量建模方法.该方法以工艺机理知识为基础构建贝叶斯网结构,在构建时采用删除法保证结构的完备性与简洁性.设计实验获得均衡分布的实验数据,并通过实验数据的学习获得条件概率表.在应用中,模型利用生产线的数据更新条件概率表,来体现生产过程中不确定性因素的影响.以印刷线路板微小孔钻孔工艺为例进行了建模方法的应用与对比,结果验证了该方法对多品种小批量制造工艺的质量建模具有适用性,并且能够获得更高的模型精度.     

废弃电路板插装件的自适应磨削拆解方法

将废弃印制电路板(Printed circuit board,PCB)上的元器件拆解之后再分类,能有效提高后续材料分选和回收的效率。PCB上的插装式元器件由于引脚弯曲等原因,所需拆解力很大,常用的方法难以做到有效拆解。为解决这一困难,提出自适应磨削拆解方法,利用弹簧的自适应调节能力,在处理挠曲不平的PCB时提供较为平稳的法向磨削力。对自适应磨削系统的力学特性进行分析,结论显示在采用合理的磨削参数时,能够快速去除引脚并且不会过多地降低基板的刚度,证明了自适应磨削拆解方法的可行性。基于此自适应磨削系统的原理研制废弃PCB插装式元器件的引脚磨削拆解原型设备,并进行验证试验研究。试验结果表明此方法能够在轻微磨削基板的条件下高效地去除引脚,磨削后元器件的自动脱落率达到90%以上,并且未脱落的元器件与基板的连接强度大幅降低。     

向变极端相干阵风下浮式风机系泊线断裂风险因素分析

系泊系统是保障浮式风机系统稳定安全运行的关键。掌握极端环境下引发浮式风机系泊破断失效风险的原因,对于优化系统设计及风险应急决策具有重要意义。目前极端阵风条件对浮式风机系泊安全造成何种影响仍不清晰。本文对某半潜式浮式风机开展气动-水动-伺服-弹性耦合数值模拟,预报不同向变极端相干阵风（ECD）工况与浪流耦合环境下系统的气动和水动响应,分析了阵风持续时间、风向变化角等关键参数对系泊张力响应的影响。结果表明系泊张力随持续时间的增大而先增大后减小,当持续9s左右时,所研究浮式风机的系泊张力最大,可能造成系泊线的断裂,这是影响系泊安全的关键参数。     

基于XGBoost-LightGBM-LSTM的风机齿轮箱轴承故障预警

针对风电机组齿轮箱温度预测准确性较低,泛化能力差的问题,提出一种极端梯度提升树(XGBoost)、轻量梯度提升机(LightGBM)和长短时记忆网络(LSTM)加权融合的组合模型对齿轮箱轴承温度进行预测。采用灰色关联度(GRA)选取与齿轮箱轴承密切相关的特征参数作为组合预测模型的输入,利用训练好的组合模型预测齿轮箱轴承正常工作温度,计算与实际温度值之间的残差,并用滑动时间窗口设置预警阈值,从而进行齿轮箱轴承故障预警。通过江苏某海上风场5 MW风机实际数据验证表明,该组合模型对风电机组齿轮箱轴承温度预测精度较好,并能提前进行故障预警。     

材料选择的集对分析方法及应用

基于集对论的原理，建立了零件材料选择的集对综合评价模型，主要考虑在零件设计时，如何在多种可用材料中合理地选出最佳的一种。该数学模型使材料选择的定性评价定量化、精细化、明朗化，提高了评价工作的可操作性和科学合理性。     

材料选择的方案减缩多属性决策方法及应用

将多目标决策领域中的交互式决策思想引入多属性决策领域,建立了零件材料选择的缩减多属性决策模型与方法,主要考虑在零件设计时,如何在多种可用材料中合理地选出最佳的一种.该数学模型使材料选择的定性评价定量化、精细化、明朗化,提高了评价工作的可操作性和科学合理性.