中国机械工程

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2023, 34(08): 0.

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孔边裂纹的旋转涡流检测

朱玉龙, 赵迎松, 方阳, 陈洪恩, 陈振茂,

2023, 34(08): 883-891. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.001

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将调幅旋转涡流检测技术用于叶片气膜孔边任意方向裂纹的无损检测。首先，开发了调幅旋转涡流检测信号数值模拟方法和程序，计算结果表明调幅旋转涡流方法可有效检测孔边裂纹。其次，开发了旋转涡流检测探头和检测实验系统，对含孔边裂纹的气膜孔模拟试件进行了检测实验。检测实验与理论分析的结果一致，验证了所提数值模拟方法和调幅旋转涡流检测技术对孔边裂纹检测的有效性。

航空机匣环件曲面结构超声全聚焦检测与缺陷定量方法

关山月, 汪小凯, 华林, 李一轩,

2023, 34(08): 892-898. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.002

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航空发动机机匣所用环形锻件的沟槽和圆角部位容易产生各类缺陷。针对环形锻件的曲面结构，提出了超声全聚焦检测与缺陷定量方法。在待测区域建立圆柱坐标系并划分网格点，设计了0.8 mm当量缺陷对比试块，采集了网格点处缺陷最大幅值数据集，将数据集在深度和角度两个方向拟合，建立了距离-角度-幅值曲面缺陷定量评价方法。某机匣环件试样实验结果表明缺陷定量方法的误差小于1 dB。

基于多代理模型的离心叶轮高效优化设计方法

刘基盛, 计良, 李威, 贾志新, 成金鑫, 方鹏程

2023, 34(08): 899-907. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.003

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针对自动优化设计时迭代过多、耗时过长等问题，建立了基于多代理模型优化算法的离心压气机叶片高效寻优模型，研究了全局/局部模型管理策略和样本填充方法，对比分析了多代理模型与常用的元启发式优化算法（粒子群算法、多岛遗传算法等）的综合性能，验证了多代理寻优模型的高效性。离心叶轮优化结果表明：等熵效率提高了0.73%，总压比增大了0.18%，喘振裕度提高了1.1%；与经典粒子群算法相比，优化时间缩短54.9%。

整体叶盘叶片型面高精度六轴检测与误差补偿方法研究

郑刚, 闫立方, 张开伟, 张旭

2023, 34(08): 908-915，922. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.004

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为提高三坐标测量机对整体叶盘的测量效率和精度，解决大尺寸整体叶盘超出测量机量程等问题，构建了基于三坐标测量机和高精度转台的六轴测量系统。依据空间坐标变换原理建立了转台坐标系与叶盘工件坐标系的数学模型，提出了一种整体叶盘不同叶片坐标系随转台旋转后的空间误差补偿方法。检测结果表明，在保证每个叶片型面参数测量精度满足工艺要求的前提下，测量效率平均提高了28.22%。对比未配置转台的测量数据，新的六轴测量系统测量水平整体叶盘叶片型面轮廓对比误差基本在0.008 mm以内，最大对比误差小于0.015 mm，比测量倾斜整体叶盘的误差更小且更稳定。

导轨直线度惯性测量的时空一致技术

王海同, 任子啸, 刘志华, 蔡晨光, 蔡永林,

2023, 34(08): 916-922. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.005

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针对数控机床需长期检测精度及单一传感器测量信号无法与导轨空间对应的问题，提出了一种导轨直线度惯性测量的时空一致技术。建立了正弦叠加形式的导轨直线度误差模型，基于导轨直线度误差空间频率，采用一种多速测量方案消除了导轨倾角误差并截取了对应频率的误差信号。将限位传感器作为采集卡的同步触发器，实现了导轨直线度误差时空一致性测量。与激光干涉仪和相位延迟测量数据的对比验证了所提测量方法的准确性与有效性。

一种复杂曲面无基准轮廓度的ER-BFGS评定方法

付高财, 盛步云, 万润, 殷希彦, 盛甘霖

2023, 34(08): 923-930. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.006

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针对大量测点导致曲面轮廓度计算耗时倍增的问题，提出一种基于熵正则化和BFGS算法的曲面轮廓度评定方法。该方法在点到曲面的最小距离函数的基础上，通过熵正则化原理将轮廓度最小区域评定模型的极大极小问题转化为无约束可微优化问题，并利用快速收敛的BFGS算法进行求解，实现了复杂曲面无基准轮廓度的快速评定。实验表明该方法在计算耗时方面比序列二次规划方法缩短约5%～19%，能有效提高在机测量效率。

基于自适应增量Kriging模型的多目标稳健优化设计方法

田宗睿, 智鹏鹏, 云国丽, 郭新凯, 官毅

2023, 34(08): 931-940. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.007

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提出了一种自适应增量Kriging模型的多目标稳健优化设计方法。依据结构特征及优化目标，构建了增量Kriging代理模型，并提出混合加点采样策略，提高增量Kriging代理模型的自适应性；提出了柯西变异多目标粒子群优化(CMMOPSO)算法，通过改进惯性权重因子、个体学习因子和社会学习因子，同时引入柯西变异策略，提高优化模型求解的效率和精度；构建以结构相关参数为设计变量、性能指标标准差为目标、3σ变量缩减区间为约束的优化模型，综合CMMOPSO算法和灰色关联分析获得多目标稳健优化最优解。算例分析结果表明，所提方法不仅能够以较少的性能函数调用次数获得高精度结构优化模型，而且优化结果与传统方法相比，收敛速度更快、稳健性更好。

基于交叉递归率的复材板损伤定位成像方法

刘小峰, 张天瑀, 张春兵, 柏林

2023, 34(08): 940-947. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.008

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针对基于Lamb波的复材板损伤指数构建困难的问题，提出了一种基于交叉递归率的损伤定位成像方法。该方法首先采用交叉递归率对各传感路径中的损伤信息进行描述，构建了基于交叉递归率的损伤指数，结合椭圆概率成像算法实现了复材板的损伤定位检测。有限元仿真与疲劳试验数据分析结果表明，该方法能实现复材板内部损伤的准确定位成像，在噪声干扰情况下仍能准确识别损伤位置。

串联囊式压力脉动衰减器的脉动抑制性能

习毅, 李宝仁, 万步炎, 许靖伟

2023, 34(08): 948-954. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.009

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针对串联囊式压力脉动衰减器脉动抑制性能计算方法精度不高且脉动抑制机理尚不明确的问题，在采用微穿孔理论计算微穿孔板声阻抗的基础上，提出了改进的声固耦合声学有限元法来获得串联囊式衰减器的脉动抑制特性，得到了系统工作压力、充气压力、主要结构参数、气囊材料等对压力脉动衰减特性的影响规律。实验验证了所提计算方法及理论分析结果的正确性。

基于越野工况辨识的轮毂电机车辆驱动力控制

付翔, 王玉新, 刘道远, 王纪杰,

2023, 34(08): 955-965. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.010

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针对现有工况辨识策略在识别地形起伏度、变附着路面的不足，基于LuGre轮胎模型构建观测空间方程来快速捕捉附着条件的瞬态变化，基于模糊控制算法将实时工况与6种典型工况映射，根据工况辨识结果设计了闭环控制策略以自适应调节轮毂电机的实时输出力矩。仿真测试与实车验证表明，基于越野工况辨识的驱动力控制策略可快速跟踪各轮附着极限和接地状态的瞬态变化，自适应调节车辆的实时驱动功率，达到车辆动力性与稳定性的综合优化。

多通道信息融合与深度迁移学习的旋转机械故障诊断

张龙, 胡燕青, 赵丽娟, 张号

2023, 34(08): 966-975. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.011

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针对单通道信号特征信息不充分的问题，提出了一种多通道信息融合与深度迁移学习的旋转机械故障诊断方法。首先使用小波变换将多传感器采集的一维信号生成多幅时频图，然后将时频图信息融合为多通道图像，最后将预训练的深度残差网络作为迁移模型对旋转机械进行故障诊断。圆柱滚子轴承、某局机务段机车轴承和齿轮箱数据集的识别准确率分别为99.23%、99.78%和99.50%，凯斯西储大学轴承数据集的跨工况迁移试验识别准确率达93.12%，这表明所提方法具有一定的优越性和可扩展性。

多尺度核电质量文本故障信息语义抽取方法

吴庭伟, 王梦灵, 易树平, 郭景任

2023, 34(08): 976-981,992. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.012

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提出了多尺度核电质量文本故障信息语义抽取方法，从核电质量文本描述中获取了存在质量缺陷的故障设备与所属阶段的信息。针对故障设备与正常设备并存，以及所属设计、采购、施工和调试的全价值链阶段未描述的问题，提出了多尺度故障信息抽取策略。基于Transformer双向编码的预训练语言模型将核电质量文本转化为文本向量；采用注意力机制的双向门控循环神经网络挖掘出质量缺陷的关键语义特征；采用条件随机场对关键语义特征进行实体预测，输出故障设备；通过多层感知机对提取的关键语义特征进行微调及推理，解译出故障设备所属阶段。最后，在真实的核电质量文本数据集上进行验证，F1值达到94.3%，表明提出的方法具有较好可行性和有效性。

显式动力学驱动的轴承变工况故障诊断方法

张龙, 张号, 王朝兵, 王晓博, 文培田, 赵丽娟

2023, 34(08): 982-992. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.013

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实际工程应用中，旋转机械通常处于变工况状态，不同工况样本特征分布的差异限制了故障诊断模型的应用范围。为解决变工况下特征分布不一致的问题，提出了显式动力学驱动的轴承变工况故障诊断方法。首先，采用有限元法仿真多工况、多故障类型的样本，通过冗余属性投影得到不同故障类型下的仿真投影矩阵；然后，利用仿真投影矩阵同步消除实测信号特征样本的复杂工况冗余信息；最后，结合支持向量机进行轴承变工况的故障诊断。通过两组变工况轴承数据集对所提方法进行验证，验证结果表明，仿真投影矩阵有效消除了冗余工况信息，投影后的故障诊断准确率达到100%。

辊弯成形力影响因素作用的机理分析

韩飞, 李冲

2023, 34(08): 993-999,1006. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.014

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为研究成形力影响因素，根据定半径成形法建立了6道次辊弯成形的仿真模型。通过实验测量了不同板材每道次的成形力和同一板材变形后弯角区相同位置的硬度，分析了立边长度、加工硬化、板厚对成形力的影响。结果表明，成形力随板宽的增加有不显著的增大趋势；成形力与板厚的平方近似成正比；成形力与弯角区硬度呈现相同的变化规律。

真空灭弧室主屏蔽罩的固体颗粒介质成形工艺

曹秒艳, 胡晗, 李小钊, 宋鹏飞, 隋宽鹏, 付敏,

2023, 34(08): 1000-1006. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.08.015

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针对真空灭弧室主屏蔽罩截面形状复杂造成的难成形问题，提出了主屏蔽罩的固体颗粒介质成形（SGMF）工艺。基于ABAQUS有限元软件建立了主屏蔽罩的有限元-离散元耦合分析模型，研究了成形路径、摩擦因数、填料高度对主屏蔽罩成形的影响，确定了主屏蔽罩的合理成形工艺参数，设计并制造了主屏蔽罩SGMF模具。试验验证了有限元-离散元耦合模型的准确性，并基于模拟的合理参数获得了主屏蔽罩零件。

科普著作《智能制造》述评

谭建荣

2023, 34(08): 1007-1007.

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