期刊,机械工程学报 2024年卷16期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

机械工程学报

主　　编：宋天虎

出版周期：半月刊

国际刊号：0577-6686

电子邮箱：jme@cmes.org cjme@263.net

电　　话：010-88379907

邮政编码：100037

地　　址：北京百万庄大街22号

机械工程学报/Journal JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>本刊进登机械工程方面的基础理论、科研设计和制造工艺等方面的学术论文，报道自然科学基金项目论文和国外学者的论文反映本学科的最新发展和最新科研成果。在国内外机械科技领域享有很高声誉，并有较大影响。曾荣获“中国期刊奖”，在中国科协、北京市和全国科技期刊评比中均获得奖励。在国内已成为机械类和力学类核心期刊。已被美国工程索引（EI）等国内外20余种文摘刊物和数据库收录。

正式出版

收录年代

智能制造测量机器人关键技术研究综述

王耀南谢核邓晶丹毛建旭...

1-18页

查看更多>>摘要：复杂曲面构件是航空航天、海洋舰船等领域高端装备的核心组成部分,其测量精度对保障高端装备制造品质具有不可替代的基础支撑作用.为克服传统手工、专机等制造方式的局限性,三维视觉引导的机器人系统为复杂曲面构件的高端化智能化加工提供新思路,并逐渐成为机器人化智能制造领域的研究热点.综述围绕机器人三维测量方法,首先根据传感器类型和应用场景,对不同制造场景的测量方案特点进行全面归纳,以帮助研究人员快速全面地认识和理解该领域.然后按照测量流程,将关键核心技术归纳为系统标定、测量规划、点云融合、特征识别等,综述各类别近十年的主要研究成果,分析现有研究存在的不足.最后总结机器人测量面临的技术挑战,并从应用场景、测量需求、测量手段等方面对未来的发展趋势进行了展望.

关键词：

智能制造机器人测量系统标定扫描规划特征识别

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基于单传感器测量的多模态叶片动应力场预测

赵峻林乔百杰罗现强符顺国...

19-33页

查看更多>>摘要：针对叶片发生多模态共振时最大应力点在时域和空域分布不固定的问题,开展基于单传感器测量的多模态叶片动应力场预测方法研究.首先,推导叶片多模态耦合振动解析表达式,获得多模态振动特征;其次,通过有限元模态分析提取叶片模态频率、振型,确定各阶模态参与量;最后,开展振动台叶片多模态激励试验,采用激光位移传感器作为单传感器测点采集叶尖振动位移响应,从中解耦提取多模态振动参数,计算预测叶片全场动应力的时空变化规律,并采用四个应变片监测点作为参照,对比验证计算结果.结果表明:不同模态参与情况下,预测的叶根中点、边缘和叶身中心点动应变均与实测结果高度吻合,相对误差均小于9％,同时指出多模态叶片动应力场和最大应力点的变化规律,验证了方法的有效性.

关键词：

航空发动机叶片多模态耦合共振动应力分析单传感器应力场重构

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融合导波监测的搭接结构裂纹扩展寿命孪生预测

陈健孟义兴袁慎芳徐秋慧...

34-42页

查看更多>>摘要：飞行器的高性能和长寿命需求对传统结构设计维护方法的变革提出了迫切要求.在数字孪生的理论思想下,提出一种飞行器搭接结构裂纹扩展寿命的在线预测方法,首先利用裂纹扩展准则和有限元模型建立搭接结构的数字孪生体及其代理模型,在结构服役过程中采用主动导波监测方法对物理实体搭接结构的裂纹长度进行监测,进一步通过贝叶斯滤波方法对搭接结构裂纹扩展准则参数进行修正,在此基础上结合数字孪生代理模型开展结构疲劳裂纹扩展寿命预测.通过蒙皮搭接结构的疲劳试验对方法进行验证,裂纹长度诊断结果的方均根误差为0.8 mm,在8万个载荷循环后裂纹扩展寿命预测结果的最大误差小于5％,表明了方法的有效性.

关键词：

搭接结构裂纹扩展寿命预测数字孪生导波结构健康监测贝叶斯滤波

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基于双路神经网络的TBM实时性能预测研究

刘建琴胡桂菘乔金丽郭晓...

43-53页

查看更多>>摘要：为了通过施工中易于获取的数据,实时预测岩石掘进机(Tunnel boring machine,TBM)性能从而为掘进参数的选择提供参考,依托广东某输水隧洞的地勘资料和掘进数据,分析主要掘进参数和场切深指数在不同类型围岩中的分布规律,在围岩类型由Ⅱ类变为V类的过程中,刀盘扭矩、刀盘推力、贯入度等参数均存在着均值和标准差同时减小的趋势;除刀盘驱动系统外,支护系统和排渣系统中的参数的均值和标准差与场切深指数存在显著相关性.利用隐马尔可夫模型计算隧洞沿程各类围岩的概率分布,将其作为预测模型特征可提高预测精度但会增加过拟合风险.提出将掘进参数和围岩信息分别输入的双路神经网络模型,模型可对TBM施工前方一环的平均掘进性能进行预测,并将其与经典机器学习模型进行比较.结果表明,所提出的性能预测模型可以保证预测精度优于经典机器学习模型的同时拥有良好的泛化能力.

关键词：

岩石掘进机性能预测隐马尔可夫模型人工神经网络机器学习

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时变影响下导波健康HMM的损伤定量诊断方法

任元强严嘉慧袁慎芳张巾巾...

54-61页

查看更多>>摘要：疲劳裂纹是导致航空飞行器结构失效最主要的损伤形式之一,及时、有效地对疲劳裂纹扩展进行在线监测和诊断对保障结构的完整性及安全性具有重要意义.由于实际服役的航空结构往往经历复杂的服役环境和操作条件,这些时变因素相互耦合,容易引起监测信号特征发生明显不确定性变化,严重影响结构损伤诊断的可靠性.针对时变服役条件影响下航空结构损伤的可靠评估,提出一种基于导波健康隐马尔科夫模型(Hidden Markov model,HMM)的结构损伤定量诊断方法.该方法通过HMM模型表征航空结构健康状态下的导波信号特征,采用实时监测导波信号特征与HMM模型的概率迁移关系表示结构损伤状态,实现结构损伤预警及定量诊断.在批量耳片的疲劳裂纹扩展试验中进行方法验证,结果显示损伤预警诊断误差平均值为0.4 mm,损伤定量诊断评估的最大绝对误差平均值为0.9 mm,表明该方法能够及时预警监测结构中疲劳裂纹的产生,同时对裂纹扩展进行可靠的连续定量诊断.

关键词：

结构健康监测导波时变条件损伤定量诊断隐马尔科夫模型似然概率

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精密减速器试验台的精度性能评价体系

石照耀俞志勇程慧明于渤...

62-72页

查看更多>>摘要：精密减速器是机器人的核心部件,其传动精度决定了机器人的运动精度.精密减速器试验台是测试精密减速器传动精度的基础装备.然而,迄今对精密减速器试验台的精度特性缺乏系统性研究,以至于还没有专门的检定规程去评定该类测试设备的精度性能,导致对精密减速器试验台的精度评定出现方法不统一、结果不准确等问题.为准确评价精密减速器试验台的精度性能,构建试验台全生命周期的精度评价体系.将试验台精度性能溯源为测试条件稳定性、测量链精度和频域状态三个方面,针对每一方面定义相应的特征量,提出面向生产现场的特征量快速提取方法,建立特征量与试验台精度之间的关系,确定试验台精度失效判定准则.基于课题组研制的精密减速器综合性能试验台,进行持续5年的测试实践.结果表明:特征量的数值与试验台的实际精度保持一致,验证了试验台全生命周期精度评价体系的有效性和可靠性.

关键词：

精密减速器试验台传动精度全生命周期精度评价体系

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一种融合交叉熵自适应抽样与ALK模型的可靠性分析方法

杨旭锋程鑫刘泽清

73-82页

查看更多>>摘要：在估计小失效概率时,基于主动学习Kriging(Active learning Kriging,ALK)模型的可靠性方法常常面临候选样本过多,计算耗时的问题.针对这一问题,引入改进的交叉熵自适应重要抽样(Improved cross-entropy adaptive important sampling,iCE-AIS),提出一种融合ALK模型与iCE-AIS的高效可靠性方法.该方法记为ALK-iCE-AIS.在ALK-iCE-AIS中,iCE-AIS根据Kriging模型的预测抽取重要样本,Kriging模型在iCE-AIS的重要样本中选取最优训练点.如此迭代,Kriging模型将越来越精确地预测失效域,由iCE-AIS估计的失效概率也愈加精确.鉴于传统的收敛标准比较保守,特在iCE-AIS的框架下进一步提出一种基于失效概率误差的收敛标准,以保证Kriging模型在达到目标精度要求后及时终止学习.从算例测试来看,ALK-iCE-AIS能够以较少的训练样本获得准确的失效概率估计值.

关键词：

可靠性分析主动学习Kriging模型交叉熵自适应重要抽样

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多分量同步提取变换驱动的无键相状态下中介轴承故障诊断

杨阳胡明辉江志农卢子元...

83-97页

查看更多>>摘要：中介轴承是航空发动机的易发故障部位,在弹性支承、薄壁机匣等复杂结构影响下,机匣测得振动信号中的中介轴承故障特征极其微弱,并且因设备长期处于频繁变工况状态,缺少与振动信号完全同步、精确的高低压转速信号作为参考,振动信号的非线性时变特征同样对中介轴承故障诊断干扰严重.针对上述问题,提出一种多分量同步提取变换驱动的无键相状态下中介轴承故障诊断方法,首先利用同步提取变换(Synchroextracting transform,SET)剔除时频图中的冗余时频能量,在同组低信噪比振动信号中提取出中介轴承的内外圈多分量转频成分;再对原始振动信号进行最小熵解卷积(Minimum entropy deconvolution,MED)和信息图来增强受传递路径和环境影响的微弱故障特征,MED在突出故障脉冲的同时优化了信息图中的谱负熵结果,最优共振解调频带选择也更为准确;最后以提取转频结果的差值作为故障增强后信号转差域的基准进行阶次跟踪并进行包络分析.仿真与试验分析结果表明,该方法可在无转速计测量下有效提取出中介轴承的故障特征阶次,实现对中介轴承的故障诊断,并且较典型信号处理方法具有明显优势.

关键词：

中介轴承变工况同步提取变换最小熵解卷积信息图

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超高功率激光-电弧复合焊接飞溅演化行为及抑制方法

李艳耿韶宁蒋平李元泰...

98-107页

查看更多>>摘要：超高功率激光-电弧复合焊接为实现厚壁构件的高效焊接提供有效手段,但面临焊接飞溅严重的问题.针对超高功率激光-电弧复合焊接飞溅问题,开展飞溅演化行为及抑制方法研究,阐明电弧热输入对飞溅的影响及抑制机制,并分析不同电弧热输入对焊缝宏观成形及组织性能的影响.结果表明,电弧热输入增加能显著增大匙孔开度,抑制飞溅形成.电弧热输入由139 J/mm提升至479 J/mm,匙孔开口尺寸由56.57 mm2增至243.29 mm2,匙孔周围熔融金属与金属蒸汽/等离子体间的摩擦剪切力减小,熔融金属柱高度由15.96 mm降至5.27 mm,且在匙孔前沿熔融金属表面张力及流体静压力作用下,熔融金属柱回落至熔池,焊缝表面飞溅数量减少87％,焊缝成形质量显著提高.并发现电弧热输入增加在提高焊缝熔宽熔深同时,虽会导致微观组织粗化、热影响区宽度增加,但所有试样焊缝均表现出良好拉伸性能.超高功率激光-电弧复合焊接过程中飞溅的有效抑制为该技术在厚板焊接领域的工艺参数调控提供数据及理论支撑.

关键词：

超高功率激光-电弧复合焊接飞溅形成抑制方法电弧热输入匙孔开口

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基于黏塑性本构的6061铝合金管热气胀成形工艺参量建模研究

程吉曹宏东屈蜀光郑凯伦...

108-117页

查看更多>>摘要：为准确表征管材热气胀变形行为与工艺参量的定量关系,提出基于6061高强铝合金黏塑性本构的热气胀工艺参量建模新方法,建立工艺参量与热气胀管材变形行为映射关系.开展6061铝合金复杂异形管件热气胀工艺试验,获得不同成形温度、加压速率与压强典型条件下缺陷形式与壁厚分布规律;基于试验结果,分别建立基于6061铝合金黏塑性变形本构、加压速率-应变速率模型与热气胀仿真模型.结果表明,管材变形性能随温度升高显著增加,变形过程的应变始终低于模型曲线的塑性极限值.加压速率越大,材料等效应变速率越大,应变速率强化提高零件的壁厚均匀性.所建立的热气胀工艺参量模型为复杂异形空心构件热气胀成形工艺选择提供有效的定量分析方法.

关键词：

热气胀工艺参数铝合金本构模型壁厚

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