热-结构耦合作用下压电式力传感器热应力分析

针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析了封装材料和温度对压电式力传感器热应力的影响规律。通过分析高温环境下压电式力传感器的热应力分布,确定传感器应力集中位置。对传感器热应力进行溯源,得到封装材料和晶组材料的热膨胀系数不一致导致热失配应力产生。将随机振动功率谱密度转换为加速度时域信号,利用多物理场耦合方法,分析得到传感器的最大热应力为134.61 MPa,小于材料的屈服强度300 MPa,验证了传感器在高温、高压和随机振动综合环境下具有良好的可靠性。通过研究氧化铝和氧化锆绝缘层对传感器最大热应力的影响,研究结果表明,温度为420℃时氧化铝绝缘层传感器的最大热应力比无绝缘层传感器的最大热应力小9.18 MPa,比氧化锆绝缘层传感器最大热应力小79.31 MPa,该工作可为高温环境下减小传感器热应力措施提供一定的参考。

高频动态压电式压力传感器结构设计与实验研究

针对激波压力信号快速测量需求的提升,提出了一种基于压电效应的高频动态激波压力传感器结构形式及测量原理。通过分析激波信号的时频特性,确定高频动态压电式压力传感器的性能需求;采用高频动态压电式压力传感器的测量原理,对提出的激波压力测量进行了分析;基于变形协调一致原则,建立了静力学和动力学模型,分析传感器结构参数对灵敏度和固有频率的影响规律;将优化后的传感器三维模型导入ANSYS中进行静力学、动力学和压电耦合分析,验证了传感器结构及其测量原理的可行性。通过准静态标定和动态标定实验,得到传感器的电压灵敏度、非线性度和固有频率等测量性能指标,实验结果表明:研制的高频动态压电式激波压力传感器样机具有高灵敏度3.19 mV/kPa、高固有频率特性95.625 Hz和短上升时间10.45μs特性,能够满足实际测试需求。

机构分析与综合课程案例教学法对学生机构创新能力提升探索

机构分析与综合又称为高等机构学或高等机械原理。针对学生对该课程学习过程中对知识点理解不足问题,课程组在保留传统机构学中的结构、运动学和动力学分析为主线的基础上,对课程的教学体系、教学内容和教学方法进行了积极探索和改革,加强了新的数学分析工具的应用,结合新的机构分析理论,使学生能够使用计算机辅助软件对典型空间机构进行运动和动力学全面分析与综合,从而有效解决了机构学理论与创新思维培养之间的衔接关系,实现本科生到研究生从平面机构到空间机构分析与综合的空间思维、逻辑和创新能力转变。

压电薄膜三维重载力传感器设计与实验

面向高性能轴承滚动体成型质量监控领域对重载多维高频强冲击载荷动态测量力传感器的急需,提出了一种基于PVDF压电薄膜三维重载力传感器新的结构形式及其测量原理,实现三维重载载荷动态测量。传感器敏感元件由上、中、下3层压电薄膜组组成,三维力变化引起每组不同面域切割的压电薄膜电荷量变化,从而实现三维力大小计算。传感器支撑壳体起到分载作用,从而实现重载载荷测量。对传感器样机进行了准静态标定实验,结果表明,该传感器具有较好的线性,非线性误差小于2%,能完成重载场合下的动态测量要求,为压电薄膜力传感器在重载多维载荷动态测量领域提供了重要的设计、研制及应用参考依据。

机械设计制造及其自动化专业本科生现代设计方法课程群建设的改革与建设

高等机械设计人才应该知识宽、能力强、基础厚,实现这一要求的根本保证就是要加快本科课程体系和教学内容的改革和建设。随着时代发展,现代设计方法课程体系的建设对培养专业基础扎实、适应面宽、创新能力强的高素质人才具有非常重要的实践意义,本文探讨了济南大学在面向创新能力培养的现代设计方法课程群建设方面的措施和取得的阶段性的成果。

基于径向基函数神经网络的压电式六维力传感器解耦算法

针对四点支撑结构的压电式六维力传感器线性度差,维间耦合严重的问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的解耦算法。分析了耦合产生的主要原因,建立了RBF神经网络模型。通过对六维力传感器进行标定实验获取解耦所需的实验数据,并对实验数据进行处理。然后采用RBF神经网络优化传感器输出系统的多维非线性解耦算法,解耦出传感器的输入输出映射关系,得到解耦后的传感器输出数据。对传感器解耦后的数据分析表明:采用RBF神经网络的解耦算法得到的最大Ⅰ类误差和Ⅱ类误差分别为1.29%、1.56%。结果显示:采用RBF神经网络的解耦算法,能够更加有效地减小传感器的Ⅰ类误差和Ⅱ类误差,满足了传感器两类误差指标均低于2%的要求。该算法有效地提高了传感器的测量精度,基本解决了传感器解耦困难的难题,

基于制造联盟的采购管理过程优化研究

大规模定制生产模式下,联盟企业的采购管理与传统ERP中的采购管理有所不同。它不仅要求更加快速、敏捷,而且能够体现精益生产的思想。文中建立了基于联盟企业的采购业务功能模型,并给出了采购入库批量入账算法,为联盟企业的采购业务提供更加有效的决策支持。

协同供应下的库存控制及供应商选择

针对制造企业的多源采购问题,以协同技术为基础,研究单一产品多源供应情况下的库存优化控制和供应商选择。基于供应商的能力约束,以平均库存成本最低为优化目标,建立了非线性整数规划模型,并提供了一种混合求解策略,为企业的多源库存控制提供理论依据。

基于虚拟零部件级别分区编码的产品综合调度算法

为使产品加工与装配并行进行、提高生产效率,将二者一同处理并进行综合调度,提出一种基于虚拟零部件级别分区编码的调度算法。给出了产品综合调度的问题模型,采用遗传算法对问题进行求解。该算法设计了一种新颖的基于虚拟零部件级别的分区编码方式,体现了零部件加工装配的顺序约束,保证了所有初始解的可行性;研究了针对分区编码可行的交叉和变异操作方式,保证了所有子代个体的可行性,避免了检测修复等工作;给出了具有零部件加工装配顺序约束的解码方法。采用文献中已有实例对算法进行了测试,对比实验结果表明,该算法具有良好的求解速度和质量,验证了其有效性;所设计的编码方式和交叉变异操作为其他智能算法求解该问题提供了借鉴价值。

柔性作业车间调度问题研究现状及发展趋势

文章描述了柔性作业车间调度问题,并根据目标、约束、批量等不同的分类标准对其进行了分类,总结了柔性作业车间调度问题建模方法及优化算法的研究现状,最后通过现存问题的分析探讨了发展趋势。

大规模定制下的汽车销售订单生命周期管理

在分析大规模定制生产特点的基础上,结合产品设计制造过程,提出了销售订单生命周期管理的概念,描述了销售订单的信息模型,划分了订单生命周期的4个阶段与8个状态,建立了销售订单同产品生命周期的五域映射模型,规划了基于订单的产品全息模型。将该系统在典型企业进行了应用验证,结果表明订单的生命周期管理为大规模定制生产模式提供了更为准确的产品制造信息,并为产品服役结束后的回收再利用提供了信息支持。

面向创新能力培养的机械原理课程教学内容和方法探索

创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。随着时代发展,《机械原理》课程改革对学生的创新能力培养具有重要的意义,本文探讨了济南大学在面向创新能力培养的机械原理课程教学改革方面实施的措施以及取得的阶段性效果。

机械原理类课程线上混合式教学方式探索与实践

以国家新工科建设中立德树人要求为背景,立足机械类专业狠抓课程改革与实践,探索混合式教学和创新人才培养新模式,同时探讨线上教学中融入课程思政教育的实践,从而实现知识传授和价值观引领在课程教育中有机结合。实践结果表明,混合式教学方法满足了高阶性、创新性、挑战性培养要求,为改进高校教学提供了一条新的途径。

基于Web的分布式协同设计平台的开发

产品设计过程中重要的是平衡信息流,而不是平衡能力,一点的设计信息阻塞造成的效率降低会波及整个设计过程。本文针对设计过程中影响信息流通的主要因素,建立了基于工作流的协同设计平台模型;以协同平台为基础,实现了设计活动中的信息集成与过程集成,并开发了相应的应用程序。

工程教育专业认证背景下混合式教学实践研究

工程教育专业认证是目前高校本科教学的方向性指南,随着互联网及智慧教学手段的快速发展,通过线上线下混合式教学体系可充分实现以学生为中心,以学生能力全面提升为目标导向的教学理念。借助“雨课堂”智慧教学工具从课前-课中-课后三个维度构建混合式教学体系,将高等教育由传统被动教学改为主动学习,可充分支撑工程教育专业认证在本科教学中培养要求的实现。

轮辐结构压电式六维力传感器设计

针对机器人对工作环境进行反馈进而实现自动化作业,展开了对压电式六维力传感器的研究。本文选用压电石英作为力敏元件,结合并联分载原理及多点测量原理提出一种8点支撑轮辐式压电六维力传感器结构及其测量原理,它具备强解耦、轻量化、大量程和高固有频率的特点。利用ANSYS软件进行参数化建模,并进行六维力静力学仿真实验,验证了8点支撑轮辐式传感器测量原理。搭建了准静态标定及动态标定平台,对设计的压电式六维力传感器进行标定。实验结果表明,传感器的非线性度<0.5%,维间干扰<4%,固有频率超过6 kHz。轮辐式结构压电六维力传感器可以有效地完成六维力测量并消除维间耦合,满足动态测量需求,为轻量化大量程传感器的设计提供了理论基础和设计依据,对其他类型压电式六维力传感器设计和研制具有重要的参考价值。

融合卷积块注意力模块和Siamese神经网络的人脸识别算法

针对传统人脸识别方法识别性能较差,基于深度学习的方法在非限制条件下识别较为困难,人脸特征区分性弱,识别精度容易受到姿势、表情等方面影响的问题,提出了一种引入卷积块注意力模块的孪生神经网络模型结构。该结构是基于孪生神经网络(Siamese neural network)的基础框架进行改进的,在框架中引入改进的VGG11_BN模型进行特征提取。该模型是在VGG11结构的基础上引入批归一化(Batch Normalization,BN)技术,在原模型结构的基础上,提出引入CBAM混合注意力机制的特征提取网络;最后,针对目前亚洲人的人脸识别训练较少的情况,采用更加符合亚洲人脸特征的CASIA-FaceV5数据集进行识别训练。实验结果表明:本文算法在人脸识别方面的准确率达到了96.67%,并且在CAS-PEAL-R1人脸数据集上比SRGES,VGG11+siamese算法的准确率分别提升6.05%,6.7%。该算法可以在多因素影响下更好地进行人脸识别验证,具有良好的稳定性。

组合式自解耦压电薄膜三维力传感器研制

针对传统三维力传感器存在的非线性误差、维间耦合误差过大等瓶颈问题,面向重载、高频、强冲击三维力的测量需求,基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜,结合并联分载原理,创新性的利用冲击力产生的倾覆力矩,设计了立柱菱形布局的压电薄膜三维力传感器结构,立柱菱形布局时具有抵消维间耦合能力,每个立柱近似只受单个倾覆力矩的影响,故可进行组合测量。探究了PVDF压电薄膜的最优布置,采用理论分析、有限元仿真分析和实验验证相结合的方法,对传感器设计方案的可行性进行了验证。研制了组合式自解耦压电薄膜三维力传感器样机,分别对其进行准静态标定实验和动态标定实验,实验结果表明,改进后传感器具有高灵敏度、高固有频率等特点,3个方向非线性误差均小于0.2%,维间耦合误差在1.2%以内,其结构设计具备抵消维间耦合的能力。该三维力传感器在高精密轴承钢球冷镦成型及瞬态强冲击等场景下有着重要的应用价值及潜力。

塑料门窗协同制造联盟系统功能结构分析

本文依据塑料门窗订单的快速响应和资源优化等市场需求,提出了塑料门窗分布式协同制造联盟系统的基本框架,以实现异地分布式资源的网络协同共享、协同生产工艺优化排程为目标,以生产工艺的分布式集成为主线,从塑料门窗协同制造联盟系统功能需求入手,分析了塑料门窗协同制造联盟系统的技术需求,研究了塑料门窗协同制造联盟系统结构和组成原则,阐述了系统的支持环境,介绍了联盟系统运行功能的实现方法。

机械工程专业学生创新实践能力培养模式的探索与实践

在一流本科课程建设过程中,培养具有创新实践能力的应用型高素质人才是高等教育的首要问题,也是国家能够持续高质量发展的重要保证。针对机械工程专业实践应用性强的特点,结合布鲁姆目标认知分类,构建分层次实践教学体系,提出"五位一体"的机械工程专业学生创新实践能力培养模式。