国际化高层次工业设计人才培养——东南大学-蒙纳士大学工业设计联合培养项目

工业设计是一门技术与艺术交叉的综合性学科，涉及工程技术、美学、设计学、人类学与环境科学等众多领域。它是通过创造性的设计活动，将最新的科技成果转变为实用、美观的工业产品。工业设计内涵的基本特征是直接面对国民经济各产业领域的战略思考与直接面对企业及市场需求的产品研发：其目的是系统解决‘火’与“物”之间的关系。其核心是以批量生产的人工制品及其环境的价值优化为目标的创新及研发设计：工业设计具有多学科交叉的特点，要求艺术、经济、科学、技术以及社会学知识等学科的交叉与融合，形成服务于人类及其环境优化的创新研发能力。

六自由度机械臂若干基本问题的研究

六自由度机械臂作为一种重要的工业自动化设备,其应用越来越广泛,基于此,分析了近几年我国六自由度机械臂的研究文献,探讨了当下该领域研究的主流方向和相应的研究方法,总结了部分研究的创新之处.通过分析研究方法中的异同,结合市场调研结果指出了当下六自由度机械臂研究中存在的一些问题,总结为动力学问题、控制问题、感知问题、精度问题及软硬件集成问题,并根据当下研究成果针对每个问题提出了改进措施,最后对未来六自由度机械臂发展方进行了展望.

“设计原理与方法Ⅱ”课程思政建设探索——以机械工程专业为例

"设计原理与方法Ⅱ"课程把机械设计的传统教学内容拓展到机械系统设计及动力学领域,主旨是培养学生解决复杂机械设计问题的专业能力。"设计原理与方法Ⅱ"课程的思想政治建设可以进一步培养学生的道德品格和职业素养,为国家和社会培养符合社会主义核心价值观的高层次机械专业人才。对课程思政建设进行探索,在教学内容、教学方法、教师团队建设方面摸索出一套改革方案,设计了课程思政的教学案例,为"设计原理与方法"系列课程的进一步改革,打造高质量金课群,提供了有价值的参考。

基于文献计量的数字工程研究进展与趋势分析

数字工程被认为是系统工程在数字化时代的延伸,具有能有效缩短装备研制周期、提升产品质量、优化工程体系等优点,实现装备采办过程由“以文本为中心”向“以数据为中心”的范式转变。为全面系统地分析数字工程的发展概况和研究动态,通过对Web of Science数据库中“Digital Engineering”相关文献进行CiteSpace计量分析,分别从发文量、研究领域与文献分布、所属国家与机构分布、作者与机构合作知识图谱、共被引知识图谱、关键词共现等不同角度审视研究主题结构,结合可视化知识图谱对数字工程研究的现状、趋势和热点进行了分析。分析结果表明,数字工程研究具有多学科、跨领域的交叉特性,已跨入快速上升期;已初步形成多个数字工程研究团队,但核心作者较分散;美国、英国、德国等发达国家投入数字工程研究力度大且取得成果丰硕,而我国在数字工程研究的资助和战略部署方面亟待加强。此外,从研究趋势的演进来看,未来数字工程研究的重点将聚焦于基于模型的系统工程、Digital Twin等技术体系。最后,进行全文结论性总结,指出数字工程面临的挑战以及未来重点发展方向。

低周疲劳的结构应变法在铁路货车上的工程应用

为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测,详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论,基于计算理论进行了程序设计,并通过焊接接头试验进行了验证.进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比,探讨结构应变法的使用条件.最后,将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用.结果表明:提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序,当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa以内时,理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致,能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题;当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa后,随着结构应力的增加,误差也增加.该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.

工程机械驾驶室舒适性设计中的低频隔振优化

为提高工程机械乘坐舒适性,针对驾驶室低频晃动问题,同时考虑隔振器垂直和水平刚度,对6自由度驾驶室隔振系统进行优化设计。提出采用激励频率为人体敏感的1～80Hz的1/3倍频程中心频率计算驾驶室质心总加权加速度均方根值的方法,以此为优化目标、隔振器刚度为设计变量建立低频隔振优化模型。以装载机驾驶室隔振系统为优化算例,建立有限元模型,结果显示优化后座椅中心处垂直方向响应振幅明显减小,驾驶室垂直和俯仰模态得到解耦;实际测试结果显示驾驶室3个方向隔振均有所改善,表明优化模型的合理性。

工程机械机群远程故障诊断系统研究

工程机械机群故障诊断的关键问题之一是建立合适的诊断体系结构。针对工程机械机群故障诊断的特点,提出了一种基于现象的层次故障诊断模型。通过结构分解和功能分解,在诊断过程中引入了机群和机器的内在信息,利用故障树分析和产生式方法知识表示方法,优化了诊断系统体系结构,给出了基于ASP技术的系统实现方法,大大提高了工程机械机群故障诊断效率和精度。

美国里海大学“工程实践导论”新生研讨课的组织与实施

以美国里海大学(Lehigh University)工程与应用科学学院为对象,分析该校开展新生研讨课——"工程实践导论"思路及举措,从课程的组织模式、培养目标、成绩评定、项目遴选等层面介绍其有效做法。研究结果表明,科学的架构设计、强大的师资力量和良好的软硬件条件是保证此类课程取得实效的前提条件。该校在新生导论课和研讨课教学方面的成功经验值得我们学习和借鉴。

基于Web的工程机械故障诊断专家系统设计与实现

通过对设备工程机械各系统的工作原理、系统故障现象进行分析,确定诊断系统由故障巡检和故障诊断专家系统组成,系统知识库采用树状知识组织形式来描述,知识表达采用生产式规则和面向对象的知识表示法相结合的方式。在故障诊断的方法中引入了故障树分析,同时将领域专家的经验知识转化为诊断系统的知识,构建采用正向推理机制的诊断系统。

机械制造相似工程

在分析机械制造领域中各项新技术、新概念有其共同点的基础上，指出在机械制造系统中研究和利用相似理论的必要性，特别提出在相似理论的指导下，系统地研究和开发成组技术，借助计算机技术的支持，实施机械制造相似工程。

应用型技术大学机械制图课程教学改革研究

以三江学院向应用技术型高校转型为背景,根据应用技术型大学的特点以及应用型人才培养目标和社会对应用型人才的需求,以能够充分调动学生学习的主动性和提高学生专业技能为出发点,探讨机械制图课程的特点及当前该课程存在的问题,并从教学形式、教学内容及考核方法三个方面提出几点教学改革建议,以突出应用技术型大学教育的目标和重点,为社会培养合格的应用技术型人才。

机械制造相似工程

本文在分析机械制造领域中各项新技术、新概念有其共同点的基础上,指出在机械制造系统中研究和利用相似理论的必要性,特别提出在相似理论的指导下,系统地研究和开发成组技术,借助计算机技术的支持,实施机械制造相似工程。

高校工程实践课程思政教学探索——以“制造基础实践”课程为例

通过分析当前高校在专业课程教学方面存在的思想政治教育短板,阐述课程思政的内涵,对工程实践教学开展课程思政的必要性和可行性进行了分析。以东南大学工程实践课程为突破口,从课程建设、师资培养、教学内容、教学方法、评价体系五个维度进行了课程思政教学探索,并在“制造基础实践”课程中进行了教学实践,通过课程改革达到了立德树人的教学目标,为开展相关工程实践课程思政教学改革提供了经验。

面向对象的工程机械液压系统知识库的构建

从对领域知识的分析入手,提出了适合工程机械机群液压系统故障诊断知识库的构建方法——面向对象的方法。以某型号摊铺机为例,以面向对象的知识表示方法为基础,介绍了面向对象的专家系统的组成和知识库的构造原理。

超疏水表面高效制备方法及其在养殖工程中的应用

目前规模养殖业中养殖舍内灰尘、皮屑、粪污沾染问题严重,严重影响了环境清洁与动物健康。金属超疏水表面由于具有的特殊性质,有望成为改善养殖环境的重要手段。以鸭羽表面结构为仿生原型,以不锈钢为基底材料,利用激光加工方法制备仿生结构,同时利用低温硅油-热处理方法改变表面化学。最后通过超景深显微镜、SEM、XPS、接触角测量仪等对表面的理化性质进行测试。结果表明,通过表面结构与化学的双重影响,制备后的表面获得较好的超疏水性(接触角156.8°,滚动角2.7°),表面的自清洁性获得大幅提升,同时表面粪污粘附情况得到明显优化。通过激光-硅油热处理工艺,加工效率与经济性相比于传统超疏水表面制备方法得到显著提升,且制备过程清洁环保,可为仿生超疏水功能表面在养殖工程中的应用提供重要支持。

基于HRFDE和GSA-PNN的旋转机械故障识别模型

采用波动散布熵只能提取故障振动信号的单一尺度特征,而多尺度反向波动散布熵(MRFDE)无法分析信号的高频特性信息,导致提取的故障特征不够全面,进而影响旋转机械故障识别准确率,针对这一问题,提出了一种基于层次反向波动散布熵(HRFDE)和引力搜索算法优化概率神经网络(GSA-PNN)的旋转机械故障诊断模型(方法)。首先,利用层次分割处理代替MRFDE中的粗粒化处理,提出了可以同时提取信号中低频段信息和高频段信息的HRFDE方法,并用于全面表征旋转机械故障特征中的低频和高频信息,从而生成了故障特征样本;然后,采用引力搜索算法(GSA)方法对概率神经网络(PNN)分类器的平滑因子进行了快速优化,建立了GSA-PNN多故障分类模型,对旋转机械的故障类型进行了识别和检测;最后,利用滚动轴承和齿轮箱两种典型的故障数据集,对基于HRFDE方法和GSA-PNN分类器的故障诊断方法的有效性和稳定性进行了实验分析,并将其与现有基于MRFDE、多尺度波动散布熵(MFDE)和层次散布熵(HDE)的故障特征提取方法进行了对比分析。研究结果表明:基于HRFDE方法和GSA-PNN分类器的故障诊断方法可以精准地识别旋转机械的不同故障类型,对两种数据集的识别准确率均达到了98%;而在牺牲部分故障识别效率的基础上,能够获得优于其他对比方法的故障识别准确率,其具有更好的综合性能。

面向工业工程专业的“机械设计”双语教学探讨

“机械设计”作为工程类专业的一门基础课程，对于培养学生的创新能力和设计能力有着重要的作用。在“新工科”建设和“中国制造2025”背景下，开展双语教学成为建设综合性人才的必要手段。文章结合东南大学工业工程专业，针对“机械设计”开设课程教学中存在的问题及如何提高双语教学质量等，从教材选择、教学模式及教学方法等方面进行探讨，旨在改进和完善面向工业工程专业学生“机械设计”课程双语教学体系。

基于EMD和SVM的机械设备可靠性评估方法研究

基于机械设备运行过程中的监测数据及状态信息,提出一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的机械设备可靠性评估方法。该方法采用EMD方法完成数据预处理,剔除状态信号中的噪声;利用相关系数准则,选取合适的模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)重构原始信号;采取时域分析方法提取多维特征向量,从单调能力和鲁棒能力两个维度完成特征向量评价与筛选;采用SVM方法计算各特征向量到分类面的距离,建立设备可靠度评估模型。最后,基于某滚动轴承数据集,完成可靠性评估案例分析。

基于深度强化学习的多自动导引车运动规划

为解决移动机器人仓储系统中的多自动导引车(AGV)无冲突运动规划问题,建立了Markov决策过程模型,提出一种新的基于深度Q网络(DQN)的求解方法。将AGV的位置作为输入信息,利用DQN估计该状态下采取每个动作所能获得的最大期望累计奖励,并采用经典的深度Q学习算法进行训练。算例计算结果表明,该方法可以有效克服AGV车队在运动中的碰撞问题,使AGV车队能够在无冲突的情况下完成货架搬运任务。与已有启发式算法相比,该方法求得的AGV运动规划方案所需要的平均最大完工时间更短。

SiC/SiC复合材料层板低速冲击及其剩余强度试验研究

高速飞行器中的陶瓷基复合材料结构在服役过程中不可避免地会遇到低速冲击问题,低速冲击后的损伤形式以及剩余承载能力是影响飞行器结构安全的关键问题。本研究以二维编织SiC/SiC复合材料板件为研究对象,在不同能量下开展了低速冲击试验,分析了低速冲击载荷下试验件的表面损伤状态,通过计算机断层扫描技术观察了试验件内部的损伤形貌,结合冲击过程中的冲击响应曲线以及应变历史曲线,分析了SiC/SiC复合材料低速冲击过程的损伤机理。针对含勉强目视可见损伤的试验件开展了冲击后剩余强度试验,研究了勉强目视可见损伤对SiC/SiC复合材料剩余承载性能的影响。结果表明,在低速冲击载荷的作用下,试验件的表面损伤主要包括无表面损伤、勉强目视可见损伤、半穿透损伤以及穿透损伤,试验件的内部损伤主要有锥形体裂纹、纱线断裂以及分层损伤。低速冲击损伤会严重影响SiC/SiC复合材料的剩余性能,虽然试验件损伤勉强目视可见,但其剩余压缩强度为无损件81%,剩余拉伸强度仅为无损件的68%。