融合Inception V1-CBAM-CNN的轴承剩余寿命预测模型

针对现有的滚动轴承剩余寿命(RUL)预测方法精度低、轴承健康指标(HI)构建困难等问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)并融合Inception V1模块和卷积注意力机制模块(CBAM)的滚动轴承RUL预测模型。首先,在CNN中添加了CBAM机制,并进行了加权处理,在通道和空间维度对重要特征进行了强化,对次要特征进行了抑制,通过添加改进的InceptionV1模块,提高了CNN通道间信息交互水平,全面提取了退化特征;然后,进行了网络优化,采用全局最大池化(GMP)方法对模型进行了简化,采用Dropout和批量归一化(BN)方法,避免了过拟合,提高了精度,且克服了训练时出现的梯度消失问题;最后,对数据进行了处理,将降噪后的信号重组为三维张量,将其作为HI,构建了退化标签,引入了评价指标,采用PHM2012轴承数据集进行了实验验证,在3种工况下将其与深度神经网络(DNN)、CNN方法、结合注意力机制的残差网络方法(ResNet)进行了对比。研究结果表明:该方法在变负载条件下的平均RMSE为0.033,较其他方法的RMSE值分别降低了86%、78%和69%,在预测精度和泛化能力方面具有明显优势。

WGAN-GP结合CBAM-VGG16轻量化网络滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断中存在的故障数据不平衡且诊断效率低的问题,提出一种将改进的生成对抗网络(Wasserstein Generative Adversarial Network with Gradient Penalty,WGAN-GP)和轻量化卷积神经网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)生成二维时频图,并通过WGAN-GP进行数据增强;其次在视觉几何群网络(Visual Geometry Group Network-16,VGG16)的基础上,引入Ghost模块和全局平均池化(Global Average Pooling,GAP)对其进行轻量化改进;再次,利用卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)和带重启的余弦退火衰减法提高VGG16模型的性能,构建CBAM-VGG16轻量化卷积神经网络模型,将增强后的数据进行预处理后输入到模型中进行训练,建立故障诊断模型;最后采用西储大学轴承数据集进行模型验证和分析。实验结果表明:该方法证实了故障数据不足时进行故障诊断的可行性,缩短了模型的训练时间、诊断时间并缩减了模型的大小和参数量,提高了故障诊断的效率和准确率。

20 MN压剪试验机工作台导轨表面隆起形状研究

20 MN压剪试验机进行压剪试验时,由于工作台承受偏心加载,导致其下方的滚动导轨块受力不均,使滚动导轨块出现低周疲劳破坏。同时,这种不均匀力还导致工作台产生不均匀变形,影响工作台寿命及检测精度。为解决上述问题,对工作台在压剪条件下的载荷情况进行分析,并对工作台进行静态仿真。通过提取导轨面上变形数据,进行多项式拟合,提出导轨隆起曲面结构,分析得到优化曲面,有效提高了滚动导轨块受力均匀性,减小了工作台变形,为工作台导轨的设计与改善提供了有力支撑。

基于多尺度残差注意力域适应的轴承故障诊断

针对滚动轴承待监测样本在跨机器任务中诊断困难的问题,提出一种基于多尺度残差注意力域适应的滚动轴承故障诊断方法。该方法将滚动轴承振动信号直接作为多尺度注意力残差网络模块的输入,为更好提取源域与目标域的共同特征,该模块引入多尺度卷积提取特征信息、注意力机制的压缩激励网络解决数据差异性与残差网络的跨层连接,域自适应部分采用局部最大均值差异度量准则,并选择滚动轴承公开故障数据集进行对比与消融试验。试验结果表明:提出的多尺度残差注意力域适应的滚动轴承故障诊断方法在跨机器任务下平均识别精度达到99.1%,相比于其他方法具有较好的泛化性能。所得结论可为滚动轴承故障监测与诊断提供理论依据。

基于递归图和增强残差网络的轴承故障诊断

针对噪声干扰情况下轴承振动信号特征难以充分提取,故障识别精度低的问题,提出将递归图与增强深度残差网络相结合的RP-EResNet模型并应用于轴承故障诊断。将非线性的振动信号嵌入到具有可变时滞的延迟坐标空间中生成二维的递归图,并将压缩-激励模块、多尺度卷积、分组卷积网络模块融合到残差网络结构中得到增强的RP-EResNet模型,最终将递归图输入RP-EResNet模型中进行轴承故障诊断。使用不同的轴承数据集验证了RP-EResNet模型的性能,消融试验和对比试验的结果表明:与不同的深度学习方法相比,RP-EResNet模型能够在强噪声下增强特征提取能力,提升轴承故障的识别精度,具有良好的泛化性能和抗噪性能。

基于改进孪生胶囊网络的小样本轴承故障诊断

针对不同工况下滚动轴承故障数据不足,诊断准确率低的问题,提出了一种基于改进孪生胶囊网络的小样本滚动轴承故障诊断方法。首先,通过短时傅里叶变换将轴承振动信号变换为二维时频图,作为孪生网络的输入,通过对比样本间相似度扩大训练次数,解决故障数据不足的问题;然后,将多尺度Inception模块加入胶囊网络构建孪生胶囊网络模型(SICN),提取多尺度浅层特征后进行矢量化处理,经动态路由算法得到具有空间位置信息的胶囊向量;最后,设计余弦距离策略对胶囊向量进行相似性度量,判断是否属于同类,减小度量误差并实现故障类别辨识。结果表明:SICN模型可以提取更丰富、全面的特征,提高诊断准确率和泛化能力,可有效应用于小样本下滚动轴承的故障诊断。

调整轧机轴承座与机架间隙的智能衬板研究

轧机装备的稳健运行是充分发挥设备潜在能力,提高板带材质量的重要保证。轧机结构的动态特性是保证轧机稳健运行的前提,按“微尺度静定”设计理论分析得知,轧辊轴承座与机架窗口立柱之间存在约1 mm微小间隙易使辊系处于静不定状态,进而产生辊间错位及交叉工况。通过有限元方法分析了间隙和偏移距对轧辊两端支反力的影响,并设计了一种用于安装在轧机牌坊和上工作辊轴承座之间的液压智能衬板。经分析发现,轧辊两端支反力不相等的原因根源在于支承辊与工作辊之间的交叉角,而交叉角来源于轧机轴承座与机架之间的“不得已”间隙。通过开发智能衬板可以实现零间隙控制,保证轧机轧辊平行定位稳定且可靠运转,从而释放了轧机的潜能,为轧机非线性动力学分析及稳定性控制提供了一种新思路,对现实生产具有重要指导意义。

宽厚板轧机弯辊块在线修复装置的研究与应用

针对宽厚板轧机弯辊块更换作业时间长、难度大等问题,分析弯辊块的损坏机理,研究解决方案。设计并应用了轧机弯辊块在线修复装置,利用连接板和套筒与压盖连接构成龙门架结构,借助千斤顶完成压盖及密封的快速拆解与更换;对柱塞及压盖定位,调整最合适吊装点,实现弯辊块柱塞、压盖及密封在有限空间内的快速拆解与更换。通过现场实践,验证该方案结构简单、操作安全方便、安装精度高,能够完成弯辊块关键易损零部件的在线更换与修复,可以有效避免弯辊块的整体更换,实现宽厚板轧机弯辊块在受限空间内的在线修复。

1991年江淮梅雨期一个阻塞个例的Lagrange诊断分析

利用等熵面轨迹法，对１９９１年江淮梅雨期７月 １日至７日的阻塞过程持续异常进行了诊断分析。等熵面位涡的分析表明，阻塞的维持与演变与等熵面上其高低压中心所对应的负正位涡中心的变化相一致。等熵面上等位涡线的轨迹积分表明，阻塞的形成、维持及衰减，对应着物质线裹卷的形成、维持（或加深）及不可逆形变和高低位涡的输送及积累的变化。同时发现，阻塞附近位涡系统的移动、演变和阻塞上游分流区位涡系统形变引起的瞬变涡度源的强迫作用，对阻塞的形成也有一定的作用。

滚石运动特征试验研究

选择坡面长度为176.4 m,坡度为39°～60°,局部坡度约为90°的边坡作为试验场地,对质量为9.5-92.5 kg,形状为长条状、薄片状和方形等的岩块进行256次滚石试验。在试验的基础上,分析了坡面特征对滚石停留位置的影响,坡面对滚石运动时间（到达坡底动能）和对不同形状滚石的运动特征的影响。同时,利用正交试验理论,采用滚石在坡面上运动的平均加速度作为评价指标,对影响岩块在边坡上运动的3个重要因素——滚石的质量、滚石形状和坡面状况（包括坡度以及与坡度相关的坡表覆盖层）进行了分析。结果表明：在这3个因素中,坡度及坡面状况是主要因子,其次是滚石的形状,再次是滚石质量。当滚石质量15≤m〈27 kg,其形状为薄片状,坡度平均为59.6°,基岩基本裸露,滚石运动的平均加速度最大;当滚石质量9.5≤m〈15 kg,其形状为长条状,坡度为39°,坡面有碎石浮土时,平均加速度最小。所得成果为危岩体防治时冲击能量的确定提供了依据,提出危岩体整体防治的新的可行方法,对坡面地质灾害的防治有指导意义。

热轧带钢轧制节奏的优化

针对热连轧窄带钢生产中由于精轧区轧区长度长、传统控制方式导致轧制节奏慢的问题,通过对两级自动化控制系统进行优化,设置双存储区,优化轧制规程发送时序和速度算法,解决了两块钢同时轧制的问题。唐山国丰钢铁有限公司620mm热连轧生产线据此改进后,小时产量由原先的55块提高到了72块,大大缩短了生产周期,提高了产能。

滚石在平台上的运动特征分析

平台对危岩体失稳后运动有很好的减速拦阻作用，是危岩体防治的有效措施。采用运动学和力学的方法推导了滚石与平台碰撞过程的速度计算公式；探讨了滚石在平台上运动的水平距离的计算方法；在此基础上通过现场滚石试验，分析了滚石形状对滚动摩擦系数的影响。结果表明：滚石与平台碰撞后的速度可由法向恢复系数、切向恢复系数和碰撞前滚石的运动速度确定；滚石在平台上运动的水平距离由第一次碰撞前在平台上飞跃的水平距离、两次碰撞之间水平距离和碰撞结束后滚动的距离3部分组成，其值可通过运动学分析确定，法向恢复系数、切向恢复系数和滚动摩擦系数是计算滚石在平台运动水平位移的重要参数；滚石与表面为块碎石的平台的滚动摩擦系数的值在0．19～1．05之间，按长条形、方形、球形和薄片状的顺序逐渐减小，滚石形状与表面为块碎石的平台之间滚动摩擦系数呈良好的直线关系。所得成果为将平台作为危岩体防治对策时确定平台的宽度提供理论依据。对危岩体与落石的防治有指导意义。

复杂断块油藏组合模式研究与应用

复杂断块油藏由于受不同方向断层切割而形成大小不一、形态各异、断层上下盘相互分隔、彼此独立的封闭单元。其复杂性不单表现在十分破碎的形态上,更主要的是主断裂控制了油气的富集规律,与主断裂相伴生的一系列断层造成了油藏多重复杂性,油气发生多次运移和聚集,纵向上形成多套含油气层系,平面上断块之间含油性差异较大,为勘探开发带来了极大的难度。该文针对王官屯油田含油层系多、圈闭类型多、断块破碎、油气运移与分布复杂的特点,应用系统分析的方法对王官屯油田复杂断块储集层、圈闭类型、油气成因与分布等要素进行研究,深化油藏形成与分布规律认识,对复杂断块成藏条件、油藏组合模式进行系统归纳,建立一套复杂断块油藏组合模式,并指导王官屯油田滚动勘探开发,取得了较好的效果。

复杂断块油田滚动开发技术研究

中原油田多属复杂断块油藏。本文简要阐述了断块油田的概念及在勘探开发中与整装大油田之间的差异。在十多年的滚动开发实践中，中原油田科研人员应用了一些比较先进的工艺技术（三维地震、HDT、RFT等），研究总结了一套比较完整、系统的复杂断块油田地质研究方法、开发程序及配套工艺技术系列，使油田开发水平不断提高。

大断面收缩率楔横轧稳定轧制问题分析

为了解决楔横轧大断面收缩率轧制中常见的卡导板和轧件杆部轧扁问题,采用几何解析、有限元数值模拟与实验相结合的方法对导板进行受力分析,找出了大断面收缩率轧制发生卡导板和杆部轧扁的主要原因。发现调整好前后导板与轧机中心线距离、保持上下辊模具相位一致可较好地防止卡导板和杆部轧扁,对楔横轧大断面收缩率稳定轧制十分必要。分析结果为防止这两种缺陷的发生提供了借鉴。

分流块对连续铸轧三维流场影响及其优化设计

基于计算流体力学软件Fluent,对配置双曲线分流块的3C式铸嘴的流场进行分析。重点分析分流块间距和分流块尾部角度变化对流场的影响。在此基础上对分流块间距和分流块尾部角度进行优化设计,使优化后的铸嘴出口速度、出口温度波动幅度最小,并通过实验证明优化设计是可行的。最后得出结论:分流块间距为212mm、分流块尾部角度为60°时,铸嘴出口速度波动幅度最小,铸嘴出口流场速度分布最均匀。

三角平衡轮廓轮胎力学性能的研究

以255/30R22传统轮胎轮廓为参考对象,通过改变传统轮胎轮廓断面形状提出了一种新的轮胎断面轮廓——三角平衡轮廓,利用ABAQUS软件建立三角平衡轮廓轮胎的三维有限元模型,对标准负荷工况下骨架材料的受力、轮胎接地印痕、接地压力分布以及径向刚度等进行了分析。研究结果表明,相比传统轮廓轮胎,三角平衡轮廓轮胎的骨架材料接地区域内沿胎面横向方向整体应力分布较均匀,第1胎体层端部、第2带束层端部、两层冠带层端部变形较小,而第2胎体层端部变形较大;较小的接地印痕面积和较高的径向刚度实现了三角平衡轮廓轮胎翻转力臂的减小和真圆度的逼近,从而达到降低轮胎滚动阻力的目的。

不同形状分流块对铸轧型腔中铝液流动影响研究

应用ProCAST软件对型腔中铝液流动过程进行了模拟。结果表明,型腔熔体流动行为受分流块形状的影响很大。使用分流块可以改善型腔中铝液流动。使用形状规则平滑的分流块可以使型腔中铝液分布更均衡。平稳的铝液流动可以减少铸轧过程中出现气孔,提高最终的产品质量。

衡钢钢中显微夹杂物分布特征在流程中变化的实验研究

研究衡阳钢管厂LF10-LF,VD,中包、铸坯、轧管各工序夹杂物数量变化和粒径分布情况,探讨显微夹杂物在圆铸坯径向截面的分布以及钢管沿横向和纵向数目变化,并对其进行了分析。结果表明,在总体上钢中单位面积上夹杂物数量较高,以小于10μm的显微夹杂为主;铸坯中心附近处显微夹杂最多,下边缘部位显微夹杂最少。

滚动轴承接触问题的有限元分析

为了分析万能法轧制H型钢的过程中,轴承内部摩擦力对滚动体接触反力的影响,利用有限元的方法建立了轴承座受力的二维有限元分析模型。在轧制力峰值一定和摩擦因数变动的条件下,系统地模拟了轴承座的静力学特性分析。研究结果表明：接触反力随接触包角的增大而增大,在接触包角22.5°-56.25°的范围内,摩擦因数越小,接触反力的波动越大,波动的峰值出现在接触包角45°的区域内。该研究成果对于进一步研究轴承座的受力及其优化和判定轴承的寿命提供了理论上的依据。