大规格H型钢粗轧阶段轧制力模型研究

为了得到一个较为精确的轧制力,提取国内现有的900 mm×300 mm、700 mm×300 mm、500 mm×300 mm、600 mm×200 mm、500 mm×200 mm 5种大规H型钢生产线的轧制规程和孔型等参数,采用有限元分析软件Deform对二辊孔型轧制过程进行模拟,得到轧制力有限元仿真结果。再采用专用的电力测试仪器,测试该5种规格H型钢的实际轧制力。将仿真结果与实测数据进行对比,验证了模型的准确性。建立H型钢三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析H型钢轧制稳定阶段的变形与应力分布情况,在艾克隆德法的基础上,使用平均压下量代替腹板压下量,对大规格H型钢二辊孔型轧制阶段的轧制力模型进行修正,并使用修正后的轧制力模型对几个典型道次的轧制力进行了计算,与修正前的模型对比,轧制力误差由40%减小至17%以内。     

基于高斯混合模型的滚动轴承故障预警

滚动轴承的早期故障预警一直是研究人员和相关行业关注的问题,及时发现滚动轴承的早期故障并预警有助于降低生产中因零件损坏引发的损失。在分析了主流故障预警方法后提出一种基于高斯混合模型(gaussian mixture model, GMM)的轴承故障预警方法;通过GMM对轴承的振动信号建模,描述其不同阶段的分布情况,提出一种新的基于KL散度的轴承健康指标(bearing health index based on KL divergence, BHI-KL),用来描述轴承劣化过程;利用3σ准则提取出健康指标中的异常值,实现故障预警。利用轴承寿命加速试验数据对所提方法进行验证,并通过包络谱验证其精确性。结果表明,该方法较常用的故障特征具有良好的时效性,可以实现对轴承故障进行有效预警。     

配电网作业机器人协调控制动力学模型研究

针对配电网人工检修作业风险高、效率低的特点,提出一种新型配电网检修作业机器人的结构模型。在该机器人结构基础上,建立工作机器人与工作物体之间闭合链的关节动力学模型,分别得到不同工作模式下的系统动力学方程;设计机器人的力-位置混合协调控制系统,提出闭环内力的动态分配方法,并通过仿真实验和现场运行验证了力-位置混合协调控制可以有效降低机器人操作过程中的闭环内力,表明该机器人能有效实现机器人的剥线、修线、连线等配电检修功能。     

永磁同步电机优化模型预测双转矩控制

针对永磁同步电机模型预测转矩控制计算量大、权重系数难以确定和转矩脉动大的问题,提出优化模型预测双转矩控制方法。该方法用有功转矩和无功转矩双转矩代替磁链和转矩的代价函数,从而简化系统结构。构建具有预测-校正功能的补偿函数,对补偿函数进行校正,降低延时问题产生的影响。在此基础上,加入扇区判断环节,将待选电压从8个减为3个,大大减少计算量。仿真结果表明:优化模型预测双转矩控制方法转矩脉动更低、计算量更小、动态响应更快。     

基于Kriging代理模型的TP304不锈钢裂尖驱动力概率预测（英文）

为了探究材料和载荷的随机性对TP304不锈钢裂尖驱动力的影响规律,通过将弹塑性有限元和Kriging代理模型相结合,实现裂尖驱动力的概率预测。为了提高有限元分析的效率,使用MATLAB对ABAQUS软件的前置处理和后置处理程序进行二次开发,实现随机样本的自动更改、批量计算和概率预测结果的自动分析。研究得到了随机因素作用下TP304不锈钢材料裂尖驱动力的统计分布规律,以及失效概率、失效概率密度函数、累计概率密度函数等概率特征,并对各随机因素的灵敏度进行了分析。最后,通过与Monte Carlo法对比分析了该方法的有效性和效率。结果表明,载荷和材料参数的随机性会显著影响TP304不锈钢裂纹尖端的驱动力,从而影响TP304不锈钢的失效概率,载荷和应变硬化指数对奥氏体TP304不锈钢材料裂尖驱动力的分散性影响最大。     

ZK61M高强镁合金板热变形过程中的韧性断裂预测（英文）

为了预测ZK61M高强镁合金板热变形过程的韧性断裂行为,在一定条件下进行实验和数值模拟。基于获得的各试件断口处的应力状态参数和断裂应变数据,采用粒子群优化算法求解4种断裂模型中的待定系数。依据误差评估结果,确定改进的Wilkins模型精度最高。将改进的Wilkins模型引入有限元中,并与实验进行对比。结果表明,预测的拉伸件断裂位移和断裂载荷的平均误差均小于15%,预测的圆筒形件成形深度的平均误差为13.88%,建立的有限元模型可以较为准确地模拟实验过程并预测断裂位置。     

基于涂层厚度模型的机器人喷涂轨迹规划研究

为了实现大型复杂曲面的喷涂轨迹规划,提出一种基于涂层厚度模型的高铁白车身机器人喷涂轨迹规划方法。基于静态涂层厚度的椭圆双β分布模型,分析喷涂的累计涂层厚度分布规律,提出一种用于评估相对不均匀性的指标RU,并基于RU指标,通过轨迹重叠的方式保证了涂层厚度的一致性。通过曲曲面的分割与合并,实现了喷涂区域的划分,同时基于包围盒法确定了机器人喷涂路径点空间坐标信息。实验结果表明：基于涂层厚度模型的轨迹规划方法能够有效保证喷涂效果的均匀性,并成功应用于高铁白车身的机器人喷涂加工,显著提升了喷涂质量与效率。     

航空不锈钢编织软管压力脉动特性研究

航空不锈钢编织软管作为航空液压系统中占比庞大的元件,自身存在较大的弹性,对系统影响比硬管更大。目前许多研究将压力差比拟为电压,把流量比拟为电流,从而建立起包含液阻、液容、液感的流体网络。为了建立航空不锈钢编织软管的压力传递模型,建立双编织层软管的本构模型进行软管形变行为预测,得到航空不锈钢编织软管传递模型关键参数——液容的解析模型,最终建立了考虑软管形变行为的电学比拟模型。Simulink仿真结果强调了编织钢丝直径、编织角度、编织股数和每股钢丝数对软管液容和软管压力传递的影响,并通过相同条件下的实验初步验证了所提模型的准确性。     

基于NMPC-PID的大型风力机独立变桨控制

大型风力机的不平衡载荷会使叶片断裂,造成事故从而减短其使用寿命。针对大型风力发电系统在高风速区的不平衡载荷问题,提出一种NMPC-PID的独立变桨载荷控制方法。非线性模型预测控制(NMPC)用于及时调整风机桨叶的桨距角,PID控制则用于消除塔架振动的影响。运用机制方法在仿真平台搭建风力发电系统模型,运用所提控制策略进行仿真实验,并在两种情况下与模型预测控制方法(MPC)进行对比,验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

考虑外滚道缺陷的滚动轴承刚度时变特性分析

滚动轴承的主要失效形式之一是在滚道或滚动体表面产生缺陷,形成疲劳点蚀,对轴承性能产生很大影响。针对深沟球轴承,建立外滚道存在方形缺陷时的动力学模型,获取缺陷对载荷分布的影响规律,建立轴承时变刚度模型,分析缺陷尺寸演化和位置对轴承刚度时变特性的影响规律。结果表明:当缺陷位于非承载区时对轴承平均刚度无影响;当缺陷位于承载区时,轴承的平均刚度与缺陷长度和深度负相关;缺陷位置由底端向非承载区变化时,轴承的平均刚度先减小后增大。