机械振动课程教学改革与实践

工程实际中存在大量的振动问题,机械振动可为学生在专业课程学习和本科最后阶段的毕业设计提供非常重要的基础理论。针对机械振动课程综合性强、内容抽象的特点和实践环节薄弱、考核环节单一等问题,该文介绍为提升课堂质量,激发学生的学习兴趣和主动性,教学团队在课程资源优化、实验实践环节和考核评价方面进行的教学改革。实践证明相关教学和实验实践改革起到较好的效果,培养学生理论联系实际、工程实践创新和解决实际复杂工程振动问题的能力。

变压器温度和机械振动特性的仿真与分析

为了进一步分析变压器的温度场分布特性与变压器铁心振动特性,作者以一台10kV油浸变压器为样机,进行仿真分析与振动试验测试。首先建立变压器温度场仿真模型,得到变压器铁心的最大温升,最大温度区域集中在B相铁心柱和铁心窗。然后搭建电磁固多物理场耦合的变压器铁心磁致伸缩振动模型,得到铁心磁场大小和ABC三相的振动加速度。最后搭建变压器铁心磁致伸缩采集平台,对变压器进行了空载振动信号监测,由此分别得到了铁心A、B两相的振动的加速度,仿真结果和试验结果两者相互比较,数值大小相同。

“机械振动”课程项目化改革与创新实践

为使学生掌握机械系统振动的基本理论知识和分析方法,培养学生对复杂工程问题进行力学建模、运动规律分析和应用振动理论解决工程实际问题的能力,提出“机械振动”课程内容项目化改革与创新。为实现对学生从基础教学层、应用基础教学层到应用教学层逐步螺旋阶梯式上升的培养模式,构建了课程内容与科研项目双向转化的课程教学体。通过将科研项目课程化,推动课程项目化,真正实现产教融合一体。采用启发式、讲练结合式、同类对比式及项目化等多元教学方法,借助线上线下的混合教学模式,实行差异性考核评价,实现因材施教,培养学生自主学习、创新研究及工程实践的素质及能力。实践表明,该教学模式有利于学生对课程内容的掌握,极大地调动了学生的积极性,取得了良好的效果。

机械振动排痰、雾化护理联合临床基础护理对支气管肺炎儿童的症状改善及睡眠质量的影响

目的:探讨机械振动排痰、雾化护理联合临床基础护理对支气管肺炎儿童的症状改善及睡眠质量的影响。方法:选取2020年6月至2022年8月期间福建医科大学附属第二医院收治的支气管肺炎儿童100例作为研究对象,按照随机数字表法分为对照组和观察组,每组50例。对照组支气管肺炎患儿采用基础护理,观察组支气管肺炎患儿在基础护理基础上增加机械振动排痰、雾化护理。对比2组症状消退时间及睡眠质量。结果:观察组睡眠质量评分低于对照组,症状消退时间明显短于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论:对支气管肺炎儿童实施机械振动排痰、雾化护理联合临床基础护理有利于促进症状消退,并改善患儿睡眠质量。

机械振动对电弧增材制造2319铝合金微观组织与机械性能的影响

为了解决电弧增材制造试样晶粒粗大、机械性能较差等问题,在电弧增材制造2319铝合金过程中施加机械振动,分析了机械振动频率和幅度对试样微观组织和机械性能的影响。结果显示:机械振动使熔池流动性提高,熔池更加铺展,层宽增加,层高降低;振动破碎了生长过程中的枝晶,使INZ晶粒尺寸减小14.49μm,ITZ晶粒尺寸减小4.68μm;枝晶间隙处的溶质元素含量降低,晶界析出相变得断续且细小,PLC效应间隔增加,材料延伸率显著提高;机械振动频率和机械振动幅度改变时纵向和横向延伸率分别提升了38.2%,15.7%和29.3%,52.5%,而强度变化并不显著。采用机械振动辅助电弧增材制造能够在不影响强度的前提下显著提高试样的塑性,可为机械振动在增材制造领域的广泛应用提供技术参考。

机械振动实践课程思政探析

课程思政意在以专业课程为思政载体,实现专业课程与思想政治理论课的协同。课程思政不是一般思政课程,教学中应溶思政之“盐”于专业知识之“汤”,进行隐式思政。机械振动实践是同济大学机械与能源工程学院开设的一门面向研究生的专业学位课,强调知识传授与动手实践的有机结合。梳理这门课程的课程思政思路,设计课程思政案例,探索如何有效地将价值引领和立德树人融入机械振动的教学与实践,做到理论与实践并重、育才与立德并行。

机械振动无线传感器簇状网络路径感知同步触发方法

无线传感器可以实时监测机械振动情况,但如果同步触发问题解决不好,可能会直接影响监测效果,导致机械设备无法正常使用。为了从根源上解决这个问题,需要重新研究感知同步触发方法。文章以机械振动无线传感器数据采集为基础,提出了STBTC_P架构与实现,并探讨了簇状网络路径感知同步触发方式,谨供参考。

资源受限的机械振动WSN层次分解CNN边缘计算方法

用于机械振动监测的无线传感器网络节点的微控制器需要进行复杂的边缘计算,然而硬件资源受到限制。卷积神经网络作为一种性能优越的深度学习算法,若将其运行在MCU上可增强边缘WSN节点的计算能力。本文提出了一种不修改CNN模型的层次分解方法,解决了难以在资源受限的MCU上运行不轻量化CNN的问题,实现了机械振动WSN节点的计算能力增强。首先通过设计文件结构用于分解并存储CNN模型参数,然后提出内存管理方法并推导随机存取存储器的消耗过程,最后提出参数定位方法准确高效地读取模型参数。实验表明仅使用1.76 KB RAM与2.14 KB Flash,在3.15 ms内便可实现高准确率的边缘计算识别任务。

机械振动对去卵巢大鼠骨质疏松性骨折愈合中CGRP和SP表达的影响

目的探讨机械振动对去卵巢后骨质疏松性骨折大鼠骨折端愈合过程中神经肽降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)和P物质(substance P,SP)表达的影响。方法选取3月龄的雌性Wistar大鼠30只,按照随机法分为对照组(Sham)、去卵巢组(OVX)、振动组(OVX-V),每组10只。摘除去卵巢组和振动组大鼠的卵巢以建立骨质疏松模型,对照组则去除同质量脂肪组织构建假去卵巢骨质疏松模型,同时对振动组大鼠进行频率35 Hz、振幅2 mm、加速度0.5 g的振动干预,持续20 min,其他组放于关闭的振动台上自由活动20 min,每周5 d。在干预2周和6周后,拍摄大鼠骨折端X线片观察对比3组的愈合情况,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)技术来测定骨折端CGRP和SP的表达水平。结果对照组与振动组在干预2周后大鼠骨折愈合率较去卵巢组高,振动组在干预6周后大鼠骨折愈合率高于其他两组(P<0.05)。在干预2周后,振动组大鼠骨组织CGRP含量[0.464±0.018]和SP含量[0.450±0.019]均高于去卵巢组但明显低于对照组(P<0.05)。在干预6周后,振动组大鼠骨组织中CGRP含量[0.632±0.016]和SP含量[0.636±0.017]呈上升趋势且明显高于去卵巢组,但仍低于对照组(P<0.05)。结论机械振动有助于提高去卵巢骨质疏松骨折大鼠骨组织中神经肽CGRP和SP的表达水平,从而增加成骨细胞活性并抑制骨吸收,加速骨折愈合。

基于DMC策略的高速铁路受电弓系统机械振动研究

高速铁路受电弓系统要求电力机车在运行时保证弓网接触的稳定和安全,特点是弓网电流传输平稳,参数实时监测存储,弓网机械振动误差小和运行曲线调节速度快.本文首先分析了高速受电弓系统运行参数的设计指标和曲线特点,提出弓网机械振动的结构;其次,分析了弓网机械振动的原理和DMC参数预测模型,建立基于开环预估控制算法流程图.DMC作为一种类聚优化曲线的开环控制,其主要工作原理是运用受电弓系统动态的参数指标为参考输入,以弓网机械振动在线检测和曲线调整为主的优化策略.通过算法与系统性能之间的定量关系,在应用中对设计参数进行调试.实验结果表明,基于DMC开环控制方法优于GPC闭环反馈控制效果,且具有最优解.

机械振动辅助排痰联合童趣化干预对支气管肺炎患儿肺功能及舒适度的影响

目的机械振动辅助排痰联合童趣化干预对支气管肺炎患儿肺功能及舒适度的影响。方法选择2022年6月至2023年12月医院收治的92例支气管肺炎患儿,按照随机投掷法分为对照组和观察组,每组46例。观察组采取机械振动辅助排痰联合童趣化干预,对照组采取机械振动辅助排痰联合常规干预。比较两组康复指标、肺功能、舒适度[舒适度-行为量表(CBS)]、配合度。结果观察组体温恢复正常时间、肺部啰音消失时间、咳嗽消失时间、住院时间较少于对照组,日均排痰量多于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。干预7 d后,两组肺功能指标高于干预前,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组舒适度指标低于干预前,且观察组低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组配合度高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论机械振动辅助排痰联合童趣化干预不仅能促进支气管肺炎患儿肺功能的恢复、加速康复进程,还能提高患儿的舒适度及治疗配合度。

机械振动类型分析

机械振动不仅影响机械加工的质量和效率,造成生产浪费,而且机械振动产生的噪声也会影响人们的生活和工作,导致环境污染。基于此,笔者从机械振动的定义着手,阐明了机械振动的作用,分析了机械振动的类型,根据机械振动烈度将机械振动进行分级,并归纳了振动频谱表示方法,介绍了机械振动的检测内容和减振措施,以期为机械振动的研究提供理论参考。

机械振动测试系统设计中虚拟仪器的应用

LabVIEW具有直观的程序设计接口、方便的开发环境,已被广泛地用于测量、控制等方面。本文以基于虚拟仪器技术分析、系统软硬件设计及上下位机联合调试为手段,研制一种基于虚拟仪器技术的结构振动检测系统,并通过系统仿真试验与野外试验进行比较分析,以检验其实用性。本文对类似的软件的研发具有一定的参考价值。

数值仿真工具在“机械振动学”课程教学中的应用

随着科学技术发展,数值仿真模拟为抽象理论知识的学习及应用提供了可视化、低成本、高效率之新途径。基于ABAQUS有限元软件,以复杂服役环境下DF-17导弹振动抑制为工程背景,以梁的横向振动模态为研究对象,分别模拟计算五种常见梁的前三阶横向振动固有频率及振型。与理论推导结果对比,进行误差分析,验证梁模型的适用条件。数值仿真模拟与理论学习的有机结合将有效强化学生对振动基本理论的理解,提高先进工具应用能力和问题分析能力。

机械振动与力学综合问题分类例析

本文从单摆模型、类弹簧振子模型出发,分类分析机械振动和力学的综合问题,探讨这类问题的解题思路和方法,旨在提高学生对这类问题的解决能力.

机械振动对真空差压铸造ZL114A铝硅共晶组织及力学性能的影响

为进一步提升复杂薄壁ZL114A铸件性能,对真空差压铸造过程施加机械振动,系统研究振幅和频率对Al-Si共晶组织及铸件拉伸性能的影响。结果表明,机械振动可以强化熔体局域对流,折断先凝固枝晶,并造成硅相碎断形成短棒状、颗粒状组织。同时,可以促进凝固前沿溶质均匀分布,抑制硅相过度生长,诱发初生相周围Al-Si共晶网状转变。振幅和频率对合金强度和塑性的影响呈对立关系,高频低幅下近振源侧样品获得最高抗拉强度达335.6 MPa,但合金伸长率下降至1.54%。然而,由于振动能在熔体传播存在能量耗散,远振源侧样品强度仅327.06 MPa,伸长率为1.67%。此外,性能衰减拟合分析显示,增加频率有利于抑制振动能的损失,改善远侧熔体机械振动处理效果。

压电驱动系统迟滞非线性-机械振动复合控制方法

针对压电驱动系统中普遍存在的非线性及振动问题,提出了一种基于力反馈和输入信号轨迹优化方法的复合控制方法。首先,构建了压电驱动系统的动力学模型,推导了压电驱动器输入电压与力传感器输出电压之间的传递函数。在此基础上,引入积分环节,通过零极点的配置实现了系统阻尼比的主动控制,搭建了力反馈闭环控制系统。对输入信号激振机理进行了溯源分析,提出了基于最小加速度准则的输入信号轨迹优化方法。在此基础上,搭建了压电驱动系统复合控制平台,对控制效果进行了试验验证。试验结果表明,通过复合控制方法50 Hz时的压电驱动系统跟踪误差由9.33%下降为1.87%。与开环位移响应相比,系统跟踪精度提高了约4倍。与仅采用力反馈的闭环控制方法相比,系统跟踪精度提高了约1.6倍。

机械振动对磨粒流抛光TC4钛合金加工效率及质量的影响

为进一步提高磨粒流抛光TC4钛合金的加工效率及质量,提出机械振动辅助磨粒流抛光方法,进行磨粒流抛光TC4钛合金试验,探究机械振动对工件的材料去除效率、表面粗糙度和表面形貌的影响,分析其变化规律。结果表明:在抛光过程中,对工件施加机械振动辅助,抛光液“剪切增稠”效应增强,磨粒去除工件表面材料的能力增加;相比于无机械振动,有机械振动条件下工件的材料去除效率提高19.90%,表面粗糙度降低19.58%,工件表面划痕、凹陷等加工缺陷减少,提高了表面质量,为实际的生产加工积累经验和提供基础数据。

机械振动排痰在支气管肺炎患儿中的应用

目的:探究机械振动排痰在支气管肺炎患儿中的应用价值。方法:选取2021年3月—2023年1月在新余市妇幼保健院经诊断后确诊为支气管肺炎的82例患儿为研究对象,采用随机数字表法分为观察组与对照组,各41例。对照组采用叩背排痰法;观察组采用机械振动排痰法。比较两组排痰效果、呼吸道症状、住院时间、血氧饱和度、心率及自主呼吸情况。结果:观察组排痰总有效率为97.56%,高于对照组的80.49%(P<0.05)。排痰后,观察组发热消失时间、咳嗽、咳痰消失时间、呼吸困难消失时间、肺部湿啰音消失时间均早于对照组,住院时间短于对照组(P<0.05);观察组血氧饱和度、心率及自主呼吸情况均优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:机械振动排痰应用于支气管肺炎患儿具有改善患儿临床症状与血气指标的作用,同时可缩短住院时间。

科研课题推动下的教学实验研究——以“机械振动测试实验”为例

随着现代工程技术的不断发展,振动实验教学在新工科背景下得以不断发展与进步。机械振动测试实验课程通过理论讲解、案例分析等方式,使学生深入理解机械振动的基本原理和振动测试方法。进而通过实际操作振动测试仪器,使学生掌握振动传感器的安装、调试和使用方法,学会使用数据采集系统与分析软件进行数据处理和分析,培养学生的实际操作能力。在科研课题与实验教学的融合中,采用严谨的科研与创新思维指导实验教学工作,引导学生以科研的视角开展实验研究,为其在工程领域的创新发展奠定坚实的基础。