在分析现有制造系统智能化管控、实时联动与协同优化方面所面临挑战的基础上,结合最新CPS和工业物联技术,提出了一种'物物互联,感知制造'环境下的底层制造资源智能化建模及其自适应协同优化体系。通过对基于CPS与制造物联的底层加工资源智能化建模、基于控制论的制造系统变粒度自适应协同控制策略与方法、离散事件动态系统'事件-状态'多级监管控...
新一代信息技术(如物联网、大数据、云计算、数字孪生等)与制造的融合发展,促使各制造强国纷纷出台各自的先进制造发展战略,如美国的'工业互联网'和德国的'工业4.0'等。同时,在'制造强国'和'网络强国'大战略背景下,我国也先后出台'中国制造2025'和'互联网+'等制造业国家发展实施战略。其共同主题之一是结合和使用新一代信息技术和人工智能技术,...
小批量及定制化生产模式下,由随机性订单、服务性资源、动态性合作等因素所引发的高度动态性使得传统以规律性生产计划为核心的生产管控方式不再适用。工业4.0等智能生产模式下,如何实时获取全局系统干扰、动态判断过程控制需求、迭代产生优化控制目标,并引导生产系统不断调整执行计划和配置结构以适应性的方式将生产系统保持在动态条件下的最优...
随着个性化定制的需求越来越高,离散车间作为企业从事机械零部件生产活动的物理实体将首先应对这种趋势带来的挑战。个性化定制任务随机性强,订单到达时车间状态不定,调度模型难以确立,需要一种摒弃传统调度模型的自动化生产方法。为此,结合物联制造技术和完全动态调度理论,研究如何实现车间层自组织生产,在没有初始调度模型的情况下完成实时动...
切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过程的智能加工技术已经成为切削研究的热点,在切削过程中应用智能加工技术是必然的发展趋势。阐述智能加工技术...
提出一种基于函数型数据分析的非平稳生产状态下的多批次生产过程监控方法。引入函数型数据分析方法将三维数据中的每个变量沿时间方向进行函数拟合,从而将三维离散数据矩阵转化为二维函数矩阵。对各个变量曲线求取二阶导数,消除非平稳生产状态所导致的均值波动现象,增加建模的准确性。在此基础上,利用函数型主成分分析方法对各个变量的导数曲线...
为解决复杂制造业务过程中的广泛存在的资源运输、信息传递和知识共享问题,保障任务的高效执行,将协同能力作为服务竞争力评估和选择的重要指标,提出基于加权协同网络的制造服务组合方法。根据云平台上服务交互合作大数据分析,运用社会关系强度计算衡量协同效应以构建加权协同网络。以最大化整体Qo S值和协同效应为目标,建立制造服务选择多目标...
基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent,建立钨极惰性气体保护焊(Gas tungsten arc welding,GTAW)电弧非稳态三维数值模型,研究交变磁场作用下的非稳态电弧特性,为交变磁场在磁控焊接技术中的应用提供理论支撑。计算获得了外加交变轴向磁场作用下GTAW焊接电弧的温度场、速度场和压力场等结果,揭示了等离子体最高温度...
为了更有效利用索氏体组织具有的超细片层状结构来提升钢板性能,利用TEM和EBSD等方法研究索氏体化处理后的Fe-0.8C钢经过10%~90%的冷轧变形后所产生的组织变化,并结合拉伸试验方法研究了不同冷轧变形量下微观组织变化和力学性能之间的关系,揭示材料的强化机理。结果表明:随着冷轧压下量的增加,珠光体片层间距逐渐降低,在压下量90%的情况下片层距...
碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)增强功能梯度薄板的超高弹性模量、低密度及纤维结构等特点,使其具有广泛的应用前景,但是材料组成结构的复杂性给建模带来了难处。基于Reissner-Mindlin假设,建立碳纳米管增强功能梯度复合材料薄板结构的线性有限元模型,分别分析CNT增强体的分布形式、体积率、边界条件及结构的几何尺寸等因素对该功能梯度复合材料...
成形工艺-组织-性能一体化调控一直是选区激光熔化成形工具钢领域重要研究内容。利用高激光功率、高扫描速度选区激光熔化工艺直接获得马氏体组织H13钢构件,表征了不同工艺条件下H13成形件的缺陷、显微组织及拉伸性能。研究表明:在较高的激光体能量密度ω(130.0 J/mm~3)下,熔池前端和后端易产生较大的表面张力差异,使得熔池中心的熔体更倾向于向...
针对薄壁金属管材在塑性纯弯曲后横截面扁化变形难于准确预测的难题,运用四点纯弯曲试验,获得截面残留扁化量的实测数据,进而发现截面最大扁化量出现在垂直于轴向弯曲中性层的方向。随后基于图像处理技术与数据拟合方法,探索出可采用椭圆函数对截面轮廓进行近似数学描述。运用经典卸载理论构建薄壁管材纯弯曲后截面最大残留扁化量的预测模型。通...
为解决高氮钢熔焊过程中由于气孔缺陷以及氮流失所引起的接头力学性能下降的问题,针对6.5 mm厚的高氮钢板开展了超声辅助激光-电弧复合焊接研究。通过对不同超声功率条件下所获得的接头组织和性能分析发现:熔池中超声能量的导入使其流动状态发生了改变,提高焊缝的熔合比,但过高的超声功率会导致焊缝表面质量的恶化;超声的空化作用使得气孔缺陷随...
曲线通过性能对于保障车辆长期安全运行具有重要影响,而室内整车滚振试验是一种对该性能预测、优化的高效手段。车辆曲线线路运行时,线路内外轨具有长度差、超高和曲线半径沿轨道弧坐标而变化,同时还受到离心力作用,在考虑上述因素情况下,提出一种通过室内滚振试验台来模拟曲线线路运行的试验方法,并进行可行性验证。分析表明,除去缓和曲线与圆...
为保障驾驶安全,车道偏离辅助系统成为一大研究热点。针对车道偏离辅助系统中的决策问题,提出采用可拓决策方法:以跨道时间和距车道中心线距离作特征量建立二维可拓集合,设计动态边界划分可拓域,不同域中分别采用自由驾驶模式、辅助驾驶模式和线控主动转向模式;求解出关联函数,确定可拓域中辅助驾驶模式人和车的控制权重。针对车道偏离辅助系统...
列车运行过程中轮对和轴承将产生动态相互作用,并对轴箱和轴承振动及运用安全产生重要影响,但既有研究尚未考虑这种动态耦合作用。在车辆-轨道耦合动力学模型基础上,考虑轴承与列车耦合运动关系,建立6自由度滚子和6自由度保持架的双列圆锥滚子轴承模型,研究高速动车组轴箱轴承的振动及载荷特征。结果表明,轮轨激扰加剧了轴箱轴承振动,使得滚子与...
基于CFD三维数值模拟软件,应用时速350公里8编组某型全尺寸高速列车气动模型,研究了轨道及其主要构件对于列车及转向架、受电弓、风挡、不同车厢的气动阻力的影响特性。结果表明:无轨无枕模型与有轨有枕模型比较,前者使整车的压差阻力和摩擦阻力增大,压差阻力增幅约20.9%;幅值增大主要集中在接近车头、车尾的车厢,其中对第2节车的压差阻力影响最...
电动轮汽车各轮扭矩独立可控,有利于驱动助力转向技术和电子稳定性控制技术的应用,但对于二者相互制约的问题目前并未有相关的研究。旨在提出一种兼顾驱动助力转向性能以及稳定性的协调控制算法,通过协调分配各轮毂电机的转矩,实现整车转向行驶时转向盘助力和稳定性的协调优化控制。依据轮胎的侧偏特性以及轮毂电机的驱动特征得出质心侧偏角和路...
以阀控非对称缸系统为研究对象,借助键合图建立系统六阶状态空间模型,基于闭环传递函数对系统进行刚度特性分析,得到液压伺服系统闭环刚度特性的解析表达,研究液压伺服系统闭环刚度特性及其影响因素。提出液压位置伺服系统闭环刚度仅与供油压力有关,与伺服缸活塞初始位置、比例增益等因素无关,并且负载力与伺服缸活塞位移增量成平方反比关系。开...
针对工程结构中输入变量存在相关性的失效概率灵敏度分析问题,通过引入Copula函数对输入变量联合概率分布进行描述,可将失效概率灵敏度分解为独立灵敏度和相关灵敏度。针对失效概率灵敏度的计算问题,可将失效概率的偏导数计算转化为边缘概率分布函数和Copula密度函数的核函数计算。通过对常用的概率分布以及Copula函数进行推导,可以得到其核函数...
提出并设计出一种旋转直接驱动电液压力伺服阀(Rotary direct drive electro-hydraulic pressure control servo valve,RDDPV),该阀通过偏心驱动机构将力矩电机旋转运动转化为功率阀芯的直线运动,进而改变进回油窗口节流面积比,输出相应负载压力;通过电机位置和输出压力的电反馈闭环实现伺服控制。建立RDDPV非线性数学模型,研究了偏心驱动机构参...
针对气动元件的基本结构组成固定节流孔,采用一维力欠损模型,推导出考虑局部损失与沿程损失的固定节流孔音速流导解析模型,并分析了主要结构参数变化对音速流导的影响。基于ISO6358标准中上游恒定压力流量特性测试方法,测试多种不同尺寸固定节流孔的音速流导,并通过测试系统误差分析,明确了测试结果的可靠性;以试验数据为依据,修正解析模型并得...
为研究风力机结构设计载荷需求与抗震强度之间的关系,通过Wolf方法考虑土-构耦合效应,并基于开源软件FAST建立通用的风力机地震工况动力学仿真模型。以AOC 50 k W、Wind PACT 1.5 MW和NREL 5 MW三台不同功率的风力机为研究对象,计算101种不同强度地震与湍流风联合作用下,三台风力机在不同运行方式下的结构动力学响应。结果表明:地震载荷加剧了风...
伴随着航天科技的发展,重力补偿系统在模拟太空的零重力环境中起到了非常关键的作用。基于静压气浮无摩擦气缸构建气动重力补偿系统,其为典型的非线性系统,难以对其建立精确数学模型,对其实现高精度压力控制尤为困难。针对基于比例流量阀及气浮无摩擦气缸的气动重力补偿系统建立二阶数学模型,建模过程为控制算法提供一个大致精确的参考模型;利用...
失效相关普遍存在于工程结构中,是影响结构系统可靠性分析精度的重要因素。针对随机恒幅载荷和随机变幅载荷两类典型工况,推导积矩相关系数和Kendall秩相关系数的计算式,从定性和定量角度分析结构系统各单元疲劳失效内在的统计相关机理。单元寿命相关性主要来自应力过程特征量的分散性,而材料性能的分散性则减轻相关程度。根据单元失效的统计相...
利用等离子体干法刻蚀硅片制作微细尺度多孔结构模型,采用倒置荧光共聚焦显微镜作为跟踪观测手段,去离子水为润湿相,十二烷为非润湿相构成多组分两相流体。试验研究微细多孔结构内两相驱替规律,发现液桥、锥状液滴、液膜等存在于多孔介质表面的多种形式。试验结果表明:十二烷驱替去离子水的排驱过程中,随着毛细数的增大,十二烷的饱和度逐渐增大...
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