Analysis on membrane wrinkling using stress extremum method

A stress extremum method is developed based on Von Karman equations for analysis of membrane wrinkles in this paper. A mechanical model is also established for analyzing shear membrane wrinkles. Expressions of wrinkling wavelength,amplitude and angle are obtained in terms of the stress extremum method. A numerical analysis approach-directly disturbing method is proposed to analyze the configuration parameters of shear membrane wrinkles by introducing out-of-plane disturbing forces to trigger wrinkle formation,while it timely removes the applied forces in order to eliminate the effect of disturbing forces on analytical results. The simulation results agree well with analytical results,which demonstrate that the proposed approach is capable for analyzing the membrane wrinkles with good accuracy.

Distributed collaborative extremum response surface method for mechanical dynamic assembly reliability analysis

To make the dynamic assembly reliability analysis more effective for complex machinery of multi-object multi-discipline(MOMD),distributed collaborative extremum response surface method(DCERSM)was proposed based on extremum response surface method(ERSM).Firstly,the basic theories of the ERSM and DCERSM were investigated,and the strengths of DCERSM were proved theoretically.Secondly,the mathematical model of the DCERSM was established based upon extremum response surface function(ERSF).Finally,this model was applied to the reliability analysis of blade-tip radial running clearance(BTRRC)of an aeroengine high pressure turbine(HPT)to verify its advantages.The results show that the DCERSM can not only reshape the possibility of the reliability analysis for the complex turbo machinery,but also greatly improve the computational speed,save the computational time and improve the computational efficiency while keeping the accuracy.Thus,the DCERSM is verified to be feasible and effective in the dynamic assembly reliability(DAR)analysis of complex machinery.Moreover,this method offers an useful insight for designing and optimizing the dynamic reliability of complex machinery.

Reliability-based design optimization for flexible mechanism with particle swarm optimization and advanced extremum response surface method

To improve the computational efficiency of the reliability-based design optimization(RBDO) of flexible mechanism, particle swarm optimization-advanced extremum response surface method(PSO-AERSM) was proposed by integrating particle swarm optimization(PSO) algorithm and advanced extremum response surface method(AERSM). Firstly, the AERSM was developed and its mathematical model was established based on artificial neural network, and the PSO algorithm was investigated. And then the RBDO model of flexible mechanism was presented based on AERSM and PSO. Finally, regarding cross-sectional area as design variable, the reliability optimization of flexible mechanism was implemented subject to reliability degree and uncertainties based on the proposed approach. The optimization results show that the cross-section sizes obviously reduce by 22.96 mm^2 while keeping reliability degree. Through the comparison of methods, it is demonstrated that the AERSM holds high computational efficiency while keeping computational precision for the RBDO of flexible mechanism, and PSO algorithm minimizes the response of the objective function. The efforts of this work provide a useful sight for the reliability optimization of flexible mechanism, and enrich and develop the reliability theory as well.

缆线在铅垂面内弯曲的大变形曲线微分方程及其数值解法

针对民用与工业应用中经常用到的自然弯曲的软管和柔缆,归纳出5个共同特点,作为本文研究缆线的基本假设。从这些假设出发,根据受力和应力分析,首次推导了缆线在铅垂面内弯曲的大变形曲线方程。列出了多种端部约束条件下相对应的求解大变形曲线的方程组。证明了悬链线与纯弯曲线都是本文的特例。提出了获得数值解的递进法,并针对两端夹持约束的情形给出了具体算例。说明了存在多解的原因以及比较不同解稳定性的方法。

法兰螺栓紧固力超声测量研究

针对法兰螺栓安装过程中紧固力难以测量和控制的问题,建立法兰螺栓超声测量模型并设计了法兰螺栓紧固力超声测试系统。系统首先基于FPGA和以太网技术设计了周期脉冲激励、数据采集、高速通讯传输、信号处理模块实现超声信号的发射和接收,并采用阈值法和极值法相结合来提高对超声渡越时间的测量精度,然后根据法兰螺栓超声测量模型计算得出螺栓紧固力大小。螺栓标定实验表明:法兰超声模型可靠,且标定系数的重复准确度达±2.4%;超声法—应变片法对比试验表明:所设计的测试系统能够实现螺栓紧固力的测量,与应变片法的相对误差不超过5%。

板壳结构在声振联合试验下的振动响应耦合分析

目的研究具有工程实践意义的板壳组合结构在声振联合作用下的响应预测方法。方法在噪声试验、振动试验和声振联合试验响应曲线的基础上,分析板壳组合结构在噪声和振动同时激励下的响应耦合规律,并根据噪声试验和振动试验的响应极值包络法,来预测在声振联合试验作用下板壳结构的响应分布。结果声振联合试验响应曲线近似于噪声试验和振动试验的最大值包络线,噪声的面激励和随机振动的基础激励在不同的频率范围内对结构响应起着主要影响。试验件的噪声试验和振动试验响应曲线在给定的频率点出现相交,小于交越频率的声振联合试验响应与振动试验高度吻合,高于交越频率的响应则以噪声试验为主。结论在工程实际中,可以直接利用振动试验和噪声试验的响应数据对声振联合试验的响应进行预测。由于交越频率难以事先获得,因此响应叠加法在实践中更易于实现。

基于PRP共轭梯度法求解代价函数的RSC码参数识别算法

Turbo码是一种常用的信道编码方式,正确识别Turbo码首先要正确识别其子递归系统卷积(recursive system convolutional,RSC)码,由于信道噪声与干扰引发误码,这就要求识别算法具有良好的抗误码性能以及识别能力。利用解调软判决序列,通过编码码元约束方程,构建指数形式的代价函数模型,将识别RSC码的生成矩阵问题转化为求解代价函数全域极值的最优化问题,最后在共轭梯度法的基础上,采用新的PRP步长因子来寻找全域极值点。仿真结果表明,所提算法与现有算法相比,收敛速度更快,在低信噪比下也有良好的识别能力。

基于视野和速度引导的无人机集群避障算法

在未来的多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)空中作战中,无人机集群在未知空域中安全飞行是集群研究中的重要内容。针对无人机集群避障以及集群形态保持问题,提出了一种基于视野和速度引导(visual field and velocity guidance,VFVG)的集群避撞算法。基于视野法设计集群自适应通讯拓扑机制,结合远吸近斥势力原则及一致性方法,在保持集群形态的同时,加速了集群无人机个体间的避障信息的传递。在此基础上,提出将极限环与人工势场法相结合构造避障速度引导项,解决了集群遇障分群困难、避障徘徊停滞等问题。引入避障时间指标,验证了算法的避障效率。仿真结果表明,该方法能够使多无人机以良好的集群形态安全快速平稳地通过复杂障碍区域,有效提高了集群避障成功率和避障效率。

齿轮钢中非金属夹杂物检测方法对比及其对疲劳性能的影响

为了更全面和准确地确定齿轮钢中非金属夹杂物的含量,对现行的两种钢中非金属夹杂物含量的测定方法(传统的标准评级图显微检验法和极值分析法),进行对比检测分析,结果表明,极值分析法评价出的钢中非金属夹杂物的含量较为精准。同时,通过旋转弯曲疲劳试验测定齿轮钢锻坯的疲劳性能,得到与用极值分析法评价的齿轮锻坯中非金属夹杂物的最大预测尺寸L max所对应的齿轮钢的疲劳极限,当非金属夹杂物的最大预测尺寸L_(max)=67.47μm时,钢的疲劳极限为701 MPa;L_(max)=48.90μm时,钢的疲劳极限为1011 MPa;L_(max)=35.88μm时,钢的疲劳极限为1070 MPa,得出通过极值分析法测定的钢中非金属夹杂物的最大预测尺寸L_(max)越小,所对应的钢的疲劳极限值越高。当受疲劳试验时间和试验条件等因素限制而无法进行钢材的疲劳试验时,可通过极值分析法评价钢材中非金属夹杂物的最大预测尺寸L max的值来初步判断所选用钢材的疲劳强度是否能达到要求。

提高CrMn系弹簧钢夹杂物合格率的冶炼实践

在CrMn系弹簧钢生产过程发现部分炉次钢中B类或DS类夹杂物不合,检验合格率仅为98.5%~98.7%。运用Aspex技术、极值法对工艺流程(转炉→LF→RH→CC→铸坯→成品)所取试样对夹杂物进行了分析,找到了导致B类和DS类夹杂物超标的原因,并提出了具体的改进措施。生产表明,实施改进措施后,CrMn系弹簧钢夹杂物检验合格率提升到99.8%以上。

Extremum of second-order directional derivatives

In this paper, the extremum of second-order directional derivatives, i.e. the gradient of first-order derivatives is discussed. Given second-order directional derivatives in three nonparallel directions, or given second-order directional derivatives and mixed directional derivatives in two nonparallel directions, the formulae for the extremum of second-order directional derivatives are derived, and the directions corresponding to maximum and minimum are perpendicular to each other.

分布式数据集极差与极值和的保密计算

随着信息通信技术的不断突破与发展,信息获取变得非常便利.与此同时,隐私信息也更容易泄露.将智能领域与安全多方计算技术相结合,有望解决隐私保护问题.目前,安全多方计算已经解决了许多不同隐私保护问题,但还有更多的问题等待人们去解决.对于极差、极值和的安全多方计算问题目前研究的结果很少,极差、极值和作为统计学的常用工具在实际中有广泛的应用,研究极差、极值和的保密计算具有重要意义.提出新编码方法,用新编码方法解决了两种不同的安全多方计算问题,一是极差的保密计算问题,二是极值和的保密计算问题.新编码方法结合Lifted ElGamal门限密码系统,设计多方参与、每方拥有一个数据场景下分布式隐私数据集极差的保密计算协议;将新编码方法稍作改动解决相同场景下保密计算极值和的问题.以此为基础,对新编码方法进一步修改,结合Paillier密码系统设计了两方参与、每方拥有多个数据情况下分布式隐私数据集极差、极值和的保密计算协议.用模拟范例方法证明协议在半诚实模型下的安全性.最后,用模拟实验测试协议的复杂性.效率分析和实验结果表明所提协议简单高效,可广泛用于实际应用中,是解决其他很多安全多方计算问题的重要工具.

石英晶体振荡法监控膜厚研究

给出了石英晶体振荡法监控膜厚的基本原理 ,在相同的工艺条件下分别用光电极值法和石英晶体振荡法监控膜厚 ,对制备的增透膜的反射光谱曲线进行了比较 ,并对石英晶体振荡法的监控结果做了误差分析 结果表明 :石英晶体振荡法不仅膜厚监控精度高 ,而且能监控沉积速率 ,获得稳定的膜层折射率 。

一种提高全自动酶免分析仪微量移液精度的方法

为提高全自动酶免分析仪等微量移液系统的移液精度和可靠性,提出了一种动态法液位探测和双极值法压力监控相结合提高微量移液精度的方法。首先,通过探针式电容传感器动态法进行液位探测,有效减小电机运动惯性以及浸润现象产生的毛细管作用对液位探测精度的影响;然后,用双极值法对移液过程进行压力监控,避免堵针、样本量不足、气泡等异常移液现象对移液精度的影响。在此基础上,利用基于GM(1,1)模型的灰色动态滤波方法对电容传感器、压力传感器的输出进行滤波,提高传感器输出的稳定性,从而提高对液位判定及移液异常现象判定的准确性。通过微量移液实验对该方法进行了验证,实验结果表明,基于探针式电容传感器的液位探测动态法与传统单向测量法相比,液位探测精度由±0.3 mm提高到±0.1 mm;在保证液位探测精度的前提下进行基于双极值法压力监控的微量移液操作,能够对移液过程中异常移液现象进行实时判断并保证压力曲线信息的完整性,将移液精度由±5.0%提高到±2.4%。

复杂装备轴承多重故障的线性判别分析与反向传播神经网络协作诊断方法

由于复杂装备运行工作环境恶劣,导致其轴承多重故障诊断的准确率不高,为此提出一种基于线性判别分析(LDA)与反向传播(BP)神经网络协作下复杂装备轴承数据驱动的多重故障诊断方法。将无量纲指标作为轴承多重故障数据的反映指标,利用LDA对轴承多重故障的无量纲指标数据进行线性映射降维处理;通过拉格朗日极值法获得最佳投影向量,沿着该方向将轴承多重故障数据投影到类别最易区分的方向;将经投影处理后的样本作为BP神经网络的输入样本,通过训练测试网络,实现轴承多重故障的预测分类。对某型装备大型旋转机械机组进行仿真实验,验证了所提方法能够有效对轴承多重故障进行降维映射,并且能较好地实现多重故障分类诊断,具有良好的有效性和实用性。

基于支持向量机柔性机构动态可靠性分析

针对柔性机构可靠性分析中计算效率低和精度差的问题,提出一种柔性机构动态可靠性分析的支持向量机回归极值法。该方法利用蒙特卡洛法抽取柔性机构动态响应极值的小样本;基于这些样本和支持向量机回归理论,建立柔性机构动态响应极值的代理模型;使用该代理模型进行柔性机构动态响应可靠性分析。结合曲柄摇杆柔性机构实例,利用支持向量机回归极值法、蒙特卡罗法、人工神经网络代理模型和二次响应面代理模型方法,分别对连杆的变形和摇杆的摆角进行可靠性分析,通过对四种方法计算结果的比较,证明了支持向量机回归极值法在柔性机构动态可靠性分析中高效率和高精度,验证了支持向量机回归极值法在柔性机构动态可靠性分析的可行性和适用性。

稳态工况下水电机组主轴摆度峰峰值计算方法研究

对目前状态监测与现场试验中主轴摆度峰峰值计算的常用方法进行了综述,将计算方法分成两类:极值法和置信度法。通过实例分析指出稳态工况下极值法计算时存在结果不稳定,且结果依赖于滤波器选择的问题。研究采用置信度法计算峰峰值,实例分析表明置信度法结果优于极值法。在95%的置信度下,当计算周期数不小于6时,采用95%置信度法对原始数据及不同滤波器作用下的数据计算得到的峰峰值结果均收敛,置信度法下的峰峰值计算结果相容。

晶体电光调制实验装置的改进

介绍了晶体电光调制实验中测量半波电压的方法,指出了实验装置的不足,给出了实验装置的改进方法及改进后的效果。

柔性机构动态可靠性分析的新方法

为了改善柔性机构动态可靠性分析的效率和精度,基于支持向量机SVM(Support Vector Machine)回归理论,提出了一种柔性机构动态可靠性分析高效率高精度的SVM回归极值法SREM(SVM Regression Extremum Method)。首先,介绍了柔性机构可靠性分析的基本理论;其次,融合蒙特卡洛法MC(Monte Carlo)和SVM回归理论,建立了柔性机构动态响应极值的代理模型,并利用代理模型进行柔性机构可靠性分析。最后,利用SREM法对柔性机构实例进行了可靠性分析,并与MC和人工神经网络ANN(Artificial Neural Networks)的分析结果进行比较。结果显示,在小样本情况下,进行柔性机构动态可靠性分析时,SREM的计算效率和计算精度都比ANN高;SREM的计算效率比MC大大提高,计算精度与MC相当。验证了在柔性机构可靠性分析中SREM的高效率和高精度,并证明了SREM在柔性机构可靠性分析中的可行性和有效行性。

基于变分模态分解的断路器机械故障诊断

断路器的振动信号包含了许多机械信息。为了更加精确地对断路器的故障进行识别,提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和支持向量机结合的方法。首先利用局部极值法确定合适的VMD分解模态数;其次通过VMD将信号分解成多个具有紧支性的模态,计算各模态的奇异值作为特征向量,将其输入支持向量机(Support Vector Machine,SVM),训练故障模型;最后通过SVM诊断测试信号,成功对不同故障进行诊断。