认为,分解方法是处理机械信号多成分分离最有效的手段。然而,现有的分解方法并非以典型的机械故障特征作为分解目标,且分解模式的提取难以做到自适应滤波,因此面对复杂信号的成分分离与特征提取效果差,难以满足诊断需求。针对此,提出谐波特征模式分解方法(Harmonic feature mode decomposition ,HFMD),选择信号周期性强度评价指标谐噪比(Harmonics-to-noise ratio,HNR)作为分解目标,借助有限冲激响应(Finite impulse response,FIR)滤波器系数更新机制实现分解模式提取过程中的自适应滤波。首先,借助基于树状结构的频带划分方式初始化滤波器组。在此基础上,以HNR作为分解目标求解最优滤波器系数。进一步,利用相关系数评价、比较进而筛选冗余模式。最后,通过设定分解模式数量作为收敛准则,实现复杂信号中周期性特征的提取与谐波信号成分的分离。仿真和试验案例证实相比于传统分解方法,提出的HFMD能更准确、有效地提取轴承故障信息。
大连理工大学机械工程学院李宏坤等认为,针对旋转叶盘在线振动监测方法仅能获取有限测点信息的局限性,提出了一种基于数字孪生概念的旋转叶盘全域振动状态虚拟感知技术架构。首先,应用数字孪生理论从物理空间和数字空间分别介绍了该技术体系中各个模块的功能和逻辑关系,阐述了实现旋转叶盘振动状态全景感知的技术路线。其次,详细描述了孪生模型构建、非接触振动测试、孪生模型动态更新、虚拟感知及可视化模块开发等关键技术和实现方法。最后,面向旋转叶盘试验件构建了全域振动状态虚拟感知原型系统,对各项关键技术进行了理论分析与验证,并最终实现了动位移场和动应变场的全域状态感知。该方法能够在现有测试手段的基础上获得更加全面的叶盘振动信息,为旋转叶盘的在线状态监测提供了一种新的理论架构,并为后续进行叶盘疲劳寿命分析及可靠性预测提供有效的数据支撑。
华北水利水电大学材料学院蒋正权等指出,自2004年石墨烯面世以来,世界各国对石墨烯的研究热情空前高涨,甚至有人将其称为“改变21世纪的材料”。综述了近年来石墨烯及其复合纳米微粒润滑添加剂的摩擦学研究进展,归纳总结了石墨烯单体结构、表面修饰以及复合纳米微粒的组成和润滑机制;指出石墨烯纳米微粒拥有非常良好的摩擦学性能,是当前国际材料科学和摩擦学领域的研究热点之一,其产业化应用可望产生巨大的经济和社会效益;而石墨烯具有超薄纳米片层结构、优异的力学性能及突出的自润滑性能,在润滑添加剂领域的应用前景广阔。但石墨烯及其复合纳米微粒作为润滑添加剂目前仍然面临石墨烯的分散稳定性较差、摩擦过程中的实时服役状态不明确等问题;而实现纳米级石墨烯及其复合材料的绿色环保制备和应用,有助于推动节能减排和实现“双碳目标”,从而促进我国先进制造业的高质量发展。
湖南大学机械与运载工程学院邵海东等指出,工业物联网助推机械故障诊断步入大数据时代,然而因各节点需要共享本地的私有数据而造成隐私泄露是当前工业物联网亟需解决的问题。联邦学习有望应用于工业物联网以实现在私有数据不离开本地存储的前提下,协同各节点训练诊断模型。然而,联邦学习面临着以下诸多挑战。首先,联邦学习的中心化架构极易引发单点故障。其次,工业物联网中各节点的故障数据通常是非独立同分布的,以致联邦学习难以收敛。再次,联邦学习缺乏防御手段来阻止恶意节点的攻击。最后,联邦学习需要激励机制来鼓励节点分享资源。针对这些挑战,提出了一种区块链和边缘计算赋能的联邦学习故障诊断框架,采用去中心化的模式保障工业物联网中机械设备故障数据的隐私和安全。在此框架中,构造了一种特征对比损失函数来解决非独立同分布问题,设计了一种拜占庭容错的评分机制来抵抗投毒攻击,并开发了一种基于信誉的激励算法来评估应给予节点的奖励。所提方法被应用于工业物联网中风力发电机的行星齿轮箱故障诊断模拟场景,在私有本地数据不泄露的前提下,展现出最优的综合性能。
国防科技大学智能科学学院戴一帆等指出, 聚变点火、同步辐射、光刻机、深空探测、侦察预警等高端装备要实现一系列前所未有的极端性能,并朝着多样化和复杂化的方向发展。强光元件、同步辐射反射镜、掩膜版和光刻物镜、深空探测X射线反射镜等关键光学元件是这些系统实现聚焦、极高能量输出、极高峰值功率、极端尺寸光束聚焦和纳米尺度精确图案转印等极端性能的关键。要实现这些高端装备的极端性能,对核心关键元件的光学制造提出了高精度、低损伤、低应力、洁净制造和功构一体等要求,要求实现的是多物理参数约束下的高性能。元件的性能不仅由设计约束,更受到制造水平的制约,传统的以提升精度为目标的光学制造方法面临挑战,亟待实现从高精度制造到高性能制造的跃升。高性能光学制造是指面向极端性能高端制造装备发展对材料/结构特殊、高功率/高能辐照、低缺陷和洁净制造等关键光学元件的制造需求,以服役性能精准调控为目标,通过高性能光学制造装备、工具、检测和工艺等方面的技术创新,制造特别的材料/结构或者极高功能的元件,可作业于极端性能服役环境的制造。将近年来国内外围绕光学元件和超精密零件高性能光学制造的工作进行初步凝练,总结高性能光学制造典型元件的特点、光学制造要求和光学制造技术,尝试阐明高性能光学制造的内涵,介绍高性能光学制造的关键技术和发展的新趋势,并给出了高性能光学制造的应用实例。
大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室康仁科等认为,在磨削难加工材料制造成或具有薄壁、大长径比、复杂曲面结构的零部件时,磨削系统颤振会直接影响零部件表面加工质量和轮廓精度,进而影响使用寿命。但是目前对磨削颤振系统产生机理,稳定性模型建立与分析的研究仍有不足。深入开展磨削工艺流程中颤振稳定性研究对于提升加工质量、保障磨削系统稳定运行具备极其重大意义。围绕磨削颤振机理、磨削稳定性建模与求解方法和应用进行综述,首先分析磨削系统稳定性的主要影响因素,深入讨论颤振的成因和磨削系统动力学建模进展;然后,从频域、时域、实验等方面重点分析磨削稳定性模型的求解方法,比较并归纳各种求解方法的过程原理、研究现状与优缺点;最后总结稳定性分析应用方法与现状,并对磨削加工颤振稳定性研究未来的发展趋势进行展望。
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