SMOTE数据预处理算法在砂型铸造复杂铸件缺陷预测中的应用

针对实际生产过程采集的复杂转向桥铸件工艺数据中冷隔、气孔、砂眼、缩孔等缺陷类别的数据量严重不平衡、复杂铸件缺陷预测模型准确率不高的问题,结合砂型铸造实际工况,引入了SMOTE(Synthetic Minority Oversampling Technique)数据预处理算法,探究其在砂型铸造复杂铸件缺陷预测中的应用。根据采集到的复杂铸件不平衡数据集的特点,基于SMOTE数据预处理算法,科学扩充了不平衡数据集,创建了可用于训练复杂铸件缺陷预测模型的平衡数据集,数据预处理前后的模型预测准确率从86.50%提高至97.91%。

自硬-微波加热复合硬化硅酸盐粘结剂砂性能研究

针对自硬硅酸盐粘结剂砂用于铸铁件时存在硬化速度慢、对环境湿度敏感、砂型(芯)强度低、溃散性差四个问题,本文选择一种新型硅酸盐粘结剂,以陶瓷砂为原砂,在采用固化剂自硬的基础上,还通过微波加热以及添加粉末促硬剂,进行了复合硬化工艺的研究。首先,研究了微波加热工艺参数对型砂试样性能的影响,确定了优化微波加热工艺:加热功率为900 W、加热时间为180 s;而后,选用了三种粉末促硬剂进行优化,得到的最佳粉末添加剂优化方案为粘结剂2.2%、微硅粉0.2%、氧化铝0.2%、石英粉0.06%。结果表明,该组优化方案相比较不加入粉末添加剂,使砂型(芯)1 h强度提高至1.86 MPa,24 h强度提高至2.17 MPa,98%RH吸湿强度提高至1.45 MPa,800℃残留强度降低至0.75 MPa,其常温强度值和残留强度值分别达到和接近自硬树脂砂的水平。

铸造工艺数据驱动的工程机械铸件缺陷预测

针对砂型铸造过程缺陷难以寻因、工艺数据类别不平衡问题,提出了一种基于特征重分布与代价敏感学习的卷积神经网络缺陷预测方法。首先,根据样本特征相关性,对特征向量排列顺序进行了优化;其次,基于不平衡工艺数据样本设计了代价敏感正则项,对模型损失函数进行了修正;最后,构建了缺陷预测模型(FR-CS-CNN)。测试结果表明,本研究构建的FR-CS-CNN在总体预测精度上达到了93.67%,相比卷积神经网络提升了2.96%。

碱性酚醛树脂砂表面安定性的试验研究

碱性酚醛树脂砂作为一种环保型树脂砂,在铸钢件生产上得到了广泛应用,但存在表面安定性差的问题,容易导致生产的铸钢件易发生夹砂和粘砂缺陷。为此,首先以碱性酚醛树脂砂为主要研究对象,确定达到实际生产需求的表面安定性为99%,其次筛选碱性酚醛树脂和粉末添加剂,选用了两种粉末添加剂,进行正交试验后得到的最佳工艺方案为:树脂加入量1.2%,原砂采用大林砂40/70号,氧化镁0.1%,可溶性淀粉0.1%。结果表明,相较于优化前,优化后的方案1 h强度提高至0.55 MPa,24 h强度提高至0.93 MPa,表面安定性提高至99.12%,最后进行浇注验证,与优化前相比,优化后的造型方案生产的铸钢件表面质量较好,无夹砂和粘砂缺陷。

基于华铸CAE的铸造充型过程卷气缺陷定量预测研究

目的针对目前单向流数值模拟软件无法模拟卷入金属液中的气体及其演变情况的问题,开展铸造充型过程卷气缺陷定量预测研究,开发基于华铸CAE的卷气定量预测系统,深入理解铸造卷气缺陷的形成原理与运动机理,准确预测金属充型过程中的卷气量和卷气造成的气孔缺陷,为生产实践提供指导。方法提出了一种金属充型过程卷入气体搜寻与追踪算法,将卷入金属液中未经考虑的气体进行保留,从而修正单向流系统,并基于此开发了卷气定量预测系统,并对该系统进行了验证。结果应用该系统后,原本未经考虑而消失的孤立气泡被保留下来以便进行后续计算,对液体体积进行了再分配,保证修改前后液体体积守恒,并修正了金属液速度,实现了卷气定量预测系统的基本功能。结论开发的卷气定量预测系统能够考虑到卷入金属液中的气体,并对气体做出定量预测,实现金属充型过程中气孔缺陷的定量预测,对生产实践中的工艺优化有一定的指导作用。

新型硅酸盐自硬粘结剂砂性能的研究

以有机酯为固化剂的普通水玻璃自硬砂具有生产环境好、产生的有害气体少的优势,目前广泛应用于铸钢件的生产。但以硅砂为原砂的水玻璃自硬砂用于生产结构复杂、质量要求高的铸铁件,与树脂砂工艺相比,还存在硬化速度慢,型芯砂强度较低,使用性能对环境湿度敏感等问题。为此,本文以一种新型硅酸盐粘结剂为对象,选用球形陶瓷砂,在固化剂自硬工艺基础上,添加促硬剂和多种粉末改性剂,重点研究了常温强度和高温残留强度的变化规律。正交试验获得的复合粉末改性剂优化配方为:陶瓷砂∶促硬剂∶氧化锆∶氮化硅=1000∶4∶2∶1,粘结剂加入量2.2%,固化剂占粘结剂质量的20%,试样1h强度为0.98MPa,24h强度1.59MPa,800℃残留强度0.62MPa,其常温强度已达到自硬树脂砂的性能指标。

TiAl合金低周疲劳失效机理综述

TiAl合金具有优异的比强度和高温稳定性,被广泛应用于航空航天领域。随着社会发展对飞机发动机运行稳定性和可靠性的要求越来越高,TiAl合金的低周疲劳性能和失效机理越来越受到关注。本文综述了近30年来TiAl合金低周疲劳方面的研究进展,包括应变范围、温度、合金成分、组织类型、片层取向、微观变形等对TiAl合金低周疲劳行为的影响机理,重点阐释了测试条件与TiAl合金微观结构的交互作用对疲劳失效行为的影响规律。

大型复杂钛合金铸件有限差分网格快速生成算法

钛合金以其卓越的耐腐蚀性、轻质和高强度特性,成为航空航天工业中的核心材料。随着现代装备制造技术的飞速发展,钛合金铸件的制造技术也达到了新的高度,不仅复杂程度显著提升,而且铸件的规模也趋向于大型化。钛合金铸件大型化、薄壁化、复杂化的趋势,无疑对铸造过程的数值模拟带来了挑战。网格是数值模拟过程的计算域,因此首要问题就是如何高效生成高质量的网格。为应对这一问题,本文提出了一种算法,旨在高效生成适用于有限差分方法的六面体均匀网格。该算法结合了具有空间划分优势的八叉树数据结构和经典的射线法。首先利用八叉树数据结构对钛合金铸件的三维模型进行精细空间划分,通过与有限差分网格的映射关系,快速生成精确的表面网格。然后采用射线法,以表面网格为基础,依据射线与铸件内部的交点信息,精准构建内部网格。经过测试验证,该算法能够高效、准确地生成高质量的有限差分六面体均匀网格,为后续的数值计算提供了精确、可靠的计算域。

铸件质量溯源和寻因方法研究

航天钛合金铸件缺陷对铸件性能影响大,生产铸件废品率高,而铸件因在铸造过程中参数波动等原因产生一些内部或外部缺陷,为了精准快速寻找各个关键工艺参数对铸件质量的影响规律,降低铸件产品缺陷。本文使用华铸ERP提取各个生产工艺参数,使用主成分分析降低参数维度,通过BP神经网络预测与分析模型、随机森林算法和XGBoost算法进行对比,结果显示随机森林的预测准确率和召回率最高。根据预测模型阐述了铸造缺陷与工艺参数之间的关联,找到铸件缺陷产生源头,指导优化生产流程,有效减少缺陷率。研究表明,结合大数据分析的预测模型可以实时监控生产过程,实现航天铸件缺陷的质量管理,为促进航天智能化制造企业的升级提供参考。

多源异构数据驱动的砂型铸造复杂铸件质量预测

砂型铸造复杂铸件会出现冷隔、气孔、砂眼、缩孔等缺陷,需要对铸件质量进行预测。其中,影响铸件质量的因素包括工艺参数和产品结构,而铸件三维结构复杂,存在表征困难、形貌与铸件成形质量间关系无法确定的问题。针对上述目标和问题,课题组开展了多源异构数据驱动的砂型铸造复杂铸件质量预测研究。首先,采集了混砂造型、熔炼浇注等过程的结构化工艺参数数据和产品三维结构;其次,构建了深度卷积自编码器,实现了对复杂铸件三维结构的特征提取,获得了特征数据;最后,构建了工艺、三维异构数据驱动的砂型铸造复杂铸件质量预测模型,对铸件缺陷进行了准确预测。

基于八叉树自适应网格技术的Level Set运动界面追踪方法

Level Set方法因能有效地处理界面处复杂的拓扑结构变化以及大变形问题,广泛应用于界面追踪领域。在Level Set方法追踪运动界面时引入八叉树网格技术,通过八叉树网格的细化和粗化技术减少计算网格数量和计算内存并提高计算效率和计算精度。因为八叉树网格为非均匀网格,其相邻网格的层数值可能不相同,所以不能直接采用WENO格式离散Level Set函数得到网格处的函数值,进而提出八叉树网格离散模型解决这一问题,并提出基于八叉树网格距离场重新初始化方法减少Level Set方法的质量损失,最后将基于八叉树网格技术的Level Set方法应用于两个给定速度场的运动界面模拟算例以及基准件方腔的铸造充型过程的模拟。模拟结果表明该方法可以提高界面的精度,同时改善质量守恒性。

一种砂型铸造质量数据挖掘模型及其应用

由于生产工艺复杂、制造流程长、生产量大等特点,砂型铸造产品存在质量波动大、质量溯源难等问题。近年来,虽然随着ERP、MES等信息管理系统的引入,铸造企业能够收集到的数据更多,但现有的这些信息并没有转化为知识,或只有少量数据被利用。由此,提出了一种基于华铸ERP系统的数据挖掘方法,在信息化管理的基础上,对收集的所有数据进行深度挖掘分析,挖掘结果由数据表、散点图、饼状图等方式展现。同时,还根据数据的关联关系,通过神经网络实现了对不同工艺参数产品的质量预测,以提升企业产品质量管控能力,提高企业效益。

桥梁缆索热铸锚不同灌锚工艺的数值分析

桥梁缆索热铸锚灌锚方法对铸体密实度和锚具锚固性能有重要影响。以Φ7 mm-187-2100 MPa斜拉索锚具和Φ5 mm-127-2200 MPa悬索桥主缆索股锚具为例,采用铸件充型凝固过程数值模拟技术,研究了不同灌锚方法和工艺参数对合金铸体缩孔缩松情况的影响。结果表明,采用水平灌锚法、浇铸模具上设置与浇口分离的顶冒口、合金浇铸温度为450℃、模具预热温度为250℃、合金充型凝固过程中对模具大端上半部分加热至390℃以上并持续12 min,可有效提高铸体密实度。

基于等效质点的铸造热应力数值模拟

基于等效质点理论,提出了铸造过程热应力及变形迭代新算法,并通过应用实例初步证明了该算法的有效性。与基于有限元的某商用铸造热应力数值模拟软件进行对比,证明了该算法具有更高计算效率。

基于概率密度函数的铸铁石墨颗粒分布研究

介绍了基于概率密度函数的铸铁石墨颗粒空间分布均匀性的分析方法:以微焦点CT扫描所获取的数据为基础,结合概率密度函数的非参数估计,提出了以K=∫R[P(x)-1/V]2dx为表征量的石墨颗粒三维空间分布均匀性的定量评价方法。通过对不同厚度下所获取的石墨颗粒三维空间分布均匀性程度进行分析研究,得出以下结论:(1)该方法能够有效地定量描述石墨颗粒的空间分布均匀性,且随着厚度的增加,石墨颗粒分布越不均匀;(2)该方法可以为球墨铸铁中石墨球聚集生长及石墨球不均匀性对性能的影响提供一定的理论依据。

球墨铸铁数字化铸造技术及应用

介绍了铸造CAE技术、热物性参数反求技术、计算机微断层成像技术等数字化技术在球墨铸铁生产中的应用,并给出相应的应用实例。说明了铸造CAE和热物性参数反求技术的应用能够提高缺陷的预测精度,同时缩短工艺设计周期,有效地提供优化的工艺方案,直接指导实际生产,提高球墨铸铁件的生产水平。计算机微断层成像技术的应用突破了传统球墨铸铁中对二维石墨形态的分析,实现了对石墨三维形态的直接分析,拓展了对球墨铸铁的认识水平。

长春某深基坑工程变形监测分析

深基坑的开挖会对周围建筑产生重要影响,造成严重的安全生产隐患.本文通过对吉林大学第一医院深基坑工程进行变形监测,对基坑施工阶段基坑及周围建筑物变形规律进行深入分析和研究,结果表明,深基坑工程的变形监测分析不仅能实现深基坑的施工信息化,正确指导工程施工,预防工程事故,而且有助于进一步完善基坑变形的理论,为设计提供可靠数据.

大直径人工挖孔扩底桩抗拔静载试验分析

以吉林省速滑馆人工挖孔桩基为例,对该桩基的设计、抗拔静载试验进行论述,对试验结果及影响因素进行分析,并得到了适合该场地的抗拔承载力经验公式,为该工程设计提供依据,取得了良好的实践效果和经济效益.

考虑铸型强度的球墨铸铁件冒口设计方法

球墨铸铁因其良好的力学性能、铸造性能及较低的生产成本,得到广泛应用,占铸件总产量比例逐年升高。但由于球墨铸铁件凝固过程中产生的石墨化膨胀,对铸型有压力作用,冒口的大小需要综合考虑多种因素而计算复杂;并且球墨铸铁件结构越来越复杂,冒口定位效率低,因此复杂球墨铸铁件的冒口设计比较困难。为此,本文进行了复杂球墨铸铁件冒口设计方法及铸造工艺CAD系统的研究,主要研究工作如下:以收缩模数法为基础,引入铸型强度因素,设计数值模拟方案,基于华铸CAE平台进行模拟,分析归纳数据建立考虑铸型强度的球墨铸铁件冒口设计方法,并应用于复杂球墨铸铁件的冒口设计。

《岩土工程勘察技术与土体原位测试》课程教学改革的探讨

针对勘察技术与工程专业的本科教学主干课程《岩土工程勘察技术与土体原位测试》的教学现状,分析该课程教学中存在的问题,并对以后的教学提出了具体建议,对提高教学质量、保证教学效果具有重要意义.