摘要：热沉是航天器发射前模拟空间冷黑低温环境的大型核心结构与装备，受到了结构应力与温度冲击应力的耦合作用。该文综述国内外在空间环境模拟器的发展状况，介绍热沉管翘式与涨板式的两种主要结构，热沉面临的主要问题是结构应力与温度冲击带来的结构热应力损伤与疲劳。热沉管路表面在受到低温气氮/液氮冲击时，会产生很大的温度应力，分析温度冲击应力的产生机理，评述在热沉温度应力方面的研究进展，指出采用常规技术很难防护温度冲击应力。大量研究表明，生物材料表面微纳结构具有很强的温度冲击防护能力，这是由于表面微纳结构在受到温度冲击时，微纳尺度上自由涨缩因而热应力较低，并且在表面微纳结构上形成了一层粘性气/液保护层，保护了基体材料受到很大的温度冲击应力。通过表面仿生制造，研究表面微纳结构的温度冲击防护机理及其工程应用具有重要意义。
关键词：    热沉;温度应力;低温冲击;
基金资助：    国家自然科学基金项目资助（12172083）；  
摘要：为了研究不同颜色（白、黄、灰、红、橙）的HDPE护套材料在不同地区使用时颜色的稳定性，在湿热气候（琼海）和干热气候（吐鲁番）进行了三年的自然老化试验和干热气候进行了一年的太阳跟踪聚光加速老化试验，对老化试验过程中不同颜色护套的色差进行测定，分析了不同颜色HDPE在外观耐久性方面的差异。研究结果表明，湿热环境下，黄色和橘色HDPE的颜色稳定性较差，经受湿热氧化和雨水冲刷后，色差显著增加，而红色、灰色和白色HDPE表现出较好的外观稳定性。在干热环境中，所有彩色HDPE外观变化相对较小，且灰色和白色HDPE的色差最小。通过对自然老化和自然加速老化的比较，发现它们的色差变化趋势相似。通过对自然加速老化数据进行拟合预测，得出在干热环境中，白色HDPE的外观可以保持至少15年的稳定。
关键词：    高密度聚乙烯护套;颜色稳定性;色差;老化试验;
基金资助：    广西科技重大专项（桂科AA22068066）； 柳州市科技计划项目（2021AAF0101）；
摘要：为了有效实现滚动轴承故障诊断，提出一种麻雀搜索算法（SSA）优化特征模态分解（FMD）和支持向量机（SVM）的轴承故障诊断方法。该方法首先针对FMD中需要人为选择的模态数量和滤波器窗长这两个关键参数，利用SSA实现自适应选择，提高了参数选取的准确性和效率。然后，利用最优参数组合下的FMD对不同类型的滚动轴承故障信号进行分解，得到了一系列模态分量，并计算了每个模态分量的熵指标，以及不同状态下轴承信号的时频指标。随后，将时频特征和熵特征结合起来构建滚动轴承故障特征矩阵，为后续的故障诊断提供了更加丰富和准确的特征信息。最后，通过SSA优化SVM的惩罚因子和高斯径向基核函数参数，进一步提高了模型的识别精度和效率。实验证明，该方法在凯斯西储大学轴承数据集上取得了良好的效果，能够有效地诊断不同尺寸和不同类型的轴承故障类型。与未经过优化的方法相比，诊断准确率提高了5.28%，表明该方法具有良好的适用性和实用价值。
关键词：    特征模态分解;麻雀搜索算法;滚动轴承;故障诊断;支持向量机;
基金资助：    福建省自然科学基金项目（2022J011169）；
 
摘要：自卸车的工作环境极其恶劣，当在恶劣的道路行驶时，路面产生的激励会对车厢造成损伤，进而影响车厢的结构性能，现针对某自卸车车厢存在的刚度设计隐患问题展开研究，以Hypermesh软件作为主要分析软件，将自卸车车厢的三维模型以x.t的格式导入有限元软件，并对模型进行中面抽取与网格划分，建立了自卸车车厢的有限元模型，所建立的模型保证网格中三角网格占比小于5%。在分析时选取车厢在举升、颠簸、制动和转弯工况，分别对车厢进行了强度与刚度分析，分析结果发现车厢在举升、颠簸和制动工况下，车厢刚强度均满足设计要求，但在转弯工况下时，其边板位移过大，存在设计隐患。针对在转弯工况下刚度较小这一情况，现提出进行6种方案改进设计，并将改进方案再次带入有限元模型进行有限元分析。通过比较分析6种方案的结果，综合考虑后选取方案四，将下边框厚度增大到4 mm的设计。结果表明，车厢边板在转弯工况下的位移由原来的16.7 mm降低到14.6 mm，满足了设计要求，并为企业以后的设计提供参考。
关键词：    自卸车车厢;Hypermesh;强度分析;刚度分析;
摘要：针对核电站大修期间反应堆压力容器顶盖O环槽人工清洗检查效率低、人员辐照剂量大，顶盖支腿及生物屏蔽体等限制顶盖下方安装和调整导轨不方便，自动化清洗检查难度大等问题，开发了免导轨自动行走定位技术，设计了一种基于压力容器顶盖侧壁和上端面自动行走定位的顶盖O环槽自动清洗及检查机器人。机器人采用干法清洗，远程视频检查和控制的方法对顶盖O环槽进行清洗和检查。机器人本体采用7075铝合金制作，配合行走机构上的主、从动轮实现沿顶盖侧壁弧面和上端面自动行走，并依靠压力容器顶盖上的螺栓孔实现可靠定位；通过底部限位机构和安装在弧形轨道上的清洗机构对O环槽表面进行自动清洗，利用视频检测单元和吸尘过滤机构分别实现清洗后的环槽表面质量检测和表面附着物清理。该机器人解决了传统人工清洗检查不方便、效率低、人员辐照剂量大及自动化清洗检查难度大的问题。将顶盖清洗检查机器人的模型简化后导入ANSYS软件进行有限元分析，得到应力云图和变形位移图，通过分析验证了结构设计的可靠性及合理性。
关键词：    反应堆压力容器;O环槽;清洗及检查机器人;有限元分析;
基金资助：    湖北省重点研发计划项目（2021BAA054）；
 
摘要：在市政管道清淤工作中，机器人技术可以提高工作效率，减少人力成本，提高清淤质量。然而，在清淤机器人工作过程中，经常会遇到各种障碍物，需要进行避障路径规划，以提高机器人的安全性、工作效率和适应性。该文在介绍清淤机器人的总体结构设计、控制系统、传感器系统设计以及人机交互系统设计的基础上，阐述神经网络逆系统的基本原理和方法，以及清淤机器人的设计和实现，探讨神经网络逆系统在清淤机器人避障路径规划中的应用。通过仿真验证证明，基于神经网络逆系统能有效地控制非线性时变对象，不需要建立精确的数学模型，其鲁棒性强、适应性良好。针对清淤机器人运动和控制特点，搭建和训练基于神经网络逆系统深度学习的目标障碍物检测模型，应用于实际问题的模型求解，通过人工势场图中梯度信息的随机树新增节点，结合路径规划与缺陷或障碍物等目标的时空信息，优化机器人的避障路径，可以提高避障路径规划算法的运行效率。
关键词：    机器人;避障路径;神经网络;逆系统;
基金资助：    湖南省教育厅科学研究项目（21C1260）项目资助；、


  摘要：随着机器视觉技术的发展，零部件尺寸测量技术在工业生产中的应用愈加广泛。针对不规则形状且具有一定厚度的零部件尺寸测量难度大、测量不精准的问题，该文研究一种面向不规则零部件的尺寸测量方法。首先对噪音图像进行中值滤波和灰度变换处理，增强图像的对比度；研究相机标定原理和张正友标定方法，通过黑白棋盘标定板求出单应矩阵和相机内外参数。经过透视转换，将图像的立体效果转换成平面形态，并纠正畸变，以消除零部件厚度造成的透视影响；在图像轮廓提取中，针对Canny算法需要人为设定阈值的缺点，利用OTSU算法进行改进，实现零部件图像的自动轮廓提取；针对不规则形状的轮廓尺寸测量，需要先利用基于RDP算法进行多边形逼近，获取关键轮廓点，再将不规则轮廓曲线通过直线和近似圆形拟合，对轮廓进行分割；最后对分割的轮廓段进行Hough变换拟合，获得直线长度和圆弧半径，实现对零部件分割图形的尺寸测量。通过实验结果得出本方法平均检测率大于95%，检测精度小于等于0.044 mm，满足应用要求。
关键词：    图像处理;不规则零部件;尺寸测量;张正友标定;Hough检测;RDP轮廓分割;
基金资助：    2022年度“尖兵”“领雁”研发攻关计划（2022C01194）；

 
摘要：采用焊条电弧焊、氩弧焊、CO2焊对Q345B试样进行焊接试验，研究不同焊接方法、焊接电流和热处理方式，对焊接接头焊缝区、热影响区的微观组织和性能的影响。实验结果表明，在相同焊接电流条件下，氩弧焊焊接获得的焊接接头焊缝区、热影响区组织成分最为均匀；采用180 A焊接电流的氩弧焊焊接接头组织晶粒细化和均匀度，比采用130 A、220 A焊接电流的好；正火后的焊条电弧焊焊接接头组织有明显细化的倾向，而氩弧焊焊接接头组织均匀度明显降低，CO2焊焊接接头组织均匀度也有所下降；退火后的焊条电弧焊和CO2焊焊接接头组织均有均匀细化的趋势，氩弧焊焊接接头焊缝区、热影响区组织的组织变化不明显。焊缝硬度方面，相同焊接电流情况下，氩弧焊焊接接头焊缝区的硬度最大，焊条电弧焊焊接接头焊缝区的硬度最小；焊条电弧焊、CO2焊焊接接头经过正火、退火后的焊缝区组织硬度，均比热处理前的要小，且正火后的硬度比退火的硬度要大，三种焊接接头经过调质处理后焊缝区的硬度均比热处理前的硬度小。
关键词：    Q345B;焊接接头;组织;热处理;HAZ;
基金资助：    2022年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2022KY1457）；

 
摘要：土方机械控制系统日趋复杂，系统的复杂性使得潜在的危险难以被发现，必须对其进行功能安全分析。阐述了功能安全相关标准之间的关系以及ISO 19014-2标准的地位，重点研究ISO 19014-2标准的内容，梳理出标准对土方机械控制系统安全相关部件的设计和评估要求，结合要求，进行挖掘机智能辅助控制系统的安全设计和评估，并以虚拟围栏功能作为具体案例，描述了工作场景、危险情况和安全状态，梳理功能实现的逻辑框图及系统架构，开展MTTFd计算、共因失效评分、诊断覆盖率评价，得出了评估结论。设计人员在做控制系统设计时，应分析机器功能的作业场景，根据标准进行风险评估并得出机器功能要求的安全性能等级，然后根据标准设计控制系统硬件及架构，并评估其达到的安全性能等级是否满足要求。通过综合评估，设计的控制系统满足安全性能等级MPLr=C的要求。
关键词：    智能辅助系统;安全设计;挖掘机;
基金资助：    柳州市科技计划项目（2021AAB0103）；



装备制造技术. 2024(04)