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碳纤维复合材料超声振动辅助钻孔工艺参数多目标优化方法
1
作者
秦国华
赖晓春
+1 位作者
金杨杨
王华敏
《计算机集成制造系统》
北大核心
2025年第8期2806-2815,共10页
碳纤维复合材料(CFRP)因其优越性能被广泛应用于航空航天领域,但在钻孔加工时,容易产生毛刺、分层和撕裂等缺陷,严重影响其发展应用。为了准确分析与预测CFRP钻孔过程中的分层缺陷,通过层内材料Hashin-Puck失效准则和Cohesive黏性层损...
碳纤维复合材料(CFRP)因其优越性能被广泛应用于航空航天领域,但在钻孔加工时,容易产生毛刺、分层和撕裂等缺陷,严重影响其发展应用。为了准确分析与预测CFRP钻孔过程中的分层缺陷,通过层内材料Hashin-Puck失效准则和Cohesive黏性层损伤失效机制,建立了CFRP超声振动钻孔有限元模型。与实验结果对比分析可知,轴向力和分层因子仿真值的最大误差分别为8.68%和5.54%。其次,构建了轴向力和分层因子的遗传优化神经网络预测模型,实验结果表明轴向力平均误差为3.60%,最大相对误差为7.06%。最后,建立了质量指标和效率指标为最小的多目标优化模型,并用MOEA/D遗传算法对模型求解,为CFRP钻孔工艺参数的合理选择提供切实可行的理论基础。
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关键词
碳纤维复合材料
超声振动钻孔
Hashin-Puck失效准则
分层因子
神经网络
MOEA/D遗传算法
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职称材料
基于融合评价指标和神经网络的刀具磨损预测
被引量：
4
2
作者
秦国华
高杰
+3 位作者
叶海潮
姜国杰
黄帅
赖晓春
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2013-2023,共11页
机械加工过程中的刀具磨损状态对零件的加工质量、生产效率和成本影响极大。对刀具磨损的采集信号进行合理准确地降噪处理,是实现刀具磨损检测的核心技术。利用熵值法构造出信噪比、平滑度、均方根误差3个传统评价指标的权重,提出降噪...
机械加工过程中的刀具磨损状态对零件的加工质量、生产效率和成本影响极大。对刀具磨损的采集信号进行合理准确地降噪处理,是实现刀具磨损检测的核心技术。利用熵值法构造出信噪比、平滑度、均方根误差3个传统评价指标的权重,提出降噪质量的融合评价指标。对比仿真信号的去噪结果与真实信号发现,融合评价指标更具可行性和优越性。以最大融合评价指标为目标,提出降噪参数的优化方法。针对小波阈值去噪后的实际刀具磨损振动信号,与传统的单个评价指标相比,融合评价指标优选出来的降噪参数,不仅能够去除[6 kHz,12 kHz]高频部分的噪声信号,而且能够比较完整地保留[0 kHz,6 kHz]低频部分的真实信号。通过提取出刀具磨损特征值,建立切削工艺参数与刀具磨损之间的神经网络预测模型。刀具磨损试验结果表明,预测结果与试验测量值之间的最大误差不超出6.0%,进一步验证了基于多指标融合评价的最佳降噪参数能够准确地提取出刀具磨损信号的特征量。
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关键词
刀具磨损
评价指标
熵值法
小波阈值去噪
降噪参数
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职称材料
基于工件振动和刀具结构的周铣表面形貌分析与预测
被引量：
1
3
作者
刘扬
秦国华
+2 位作者
吴竹溪
娄维达
赖晓春
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期2132-2146,共15页
在铣削加工过程中,受铣削振动等因素的影响,已加工表面的不同位置会存在结构上的差异,严重影响已加工表面的加工质量。研究加工表面形貌的铣削成形方法对预测表面粗糙度和选取合理的加工参数具有重要意义。通过将“工件-夹具”接触模型...
在铣削加工过程中,受铣削振动等因素的影响,已加工表面的不同位置会存在结构上的差异,严重影响已加工表面的加工质量。研究加工表面形貌的铣削成形方法对预测表面粗糙度和选取合理的加工参数具有重要意义。通过将“工件-夹具”接触模型合理地等效为线性“弹簧-阻尼”系统,利用能量法推导出工件在铣削过程中的振动微分方程。利用坐标转化法,提出有约束振动微分方程的模态分析与解耦方法,实现工件位置偏离的解算与预测。通过研究刀具接触点的判断方法,建立周铣过程中切削刃的运动轨迹方程,进一步结合工件的位置偏离提出工件表面形貌的表面形貌离散算法。利用铣削实验直接或间接地验证工件周铣形貌离散算法的有效性,结果表明:不考虑装夹振动的铣削表面粗糙度最大误差为7.56%,相比于不考虑装夹振动,考虑装夹振动的接触力和表面粗糙度的计算精度分别提高了3%和4.72%(逆铣)/3.00%(顺铣)。
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关键词
铣削加工
工件位置偏移
铣削振动
表面形貌
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职称材料
题名
碳纤维复合材料超声振动辅助钻孔工艺参数多目标优化方法
1
作者
秦国华
赖晓春
金杨杨
王华敏
机构
南昌航空大学航空制造工程学院
江西省教育厅江西省教育国际合作与教师发展中心
出处
《计算机集成制造系统》
北大核心
2025年第8期2806-2815,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(51765047)
江西省自然科学基金重点资助项目(20232ACB204019)
江西省重点研发计划资助项目(20203BBE53049)。
文摘
碳纤维复合材料(CFRP)因其优越性能被广泛应用于航空航天领域,但在钻孔加工时,容易产生毛刺、分层和撕裂等缺陷,严重影响其发展应用。为了准确分析与预测CFRP钻孔过程中的分层缺陷,通过层内材料Hashin-Puck失效准则和Cohesive黏性层损伤失效机制,建立了CFRP超声振动钻孔有限元模型。与实验结果对比分析可知,轴向力和分层因子仿真值的最大误差分别为8.68%和5.54%。其次,构建了轴向力和分层因子的遗传优化神经网络预测模型,实验结果表明轴向力平均误差为3.60%,最大相对误差为7.06%。最后,建立了质量指标和效率指标为最小的多目标优化模型,并用MOEA/D遗传算法对模型求解,为CFRP钻孔工艺参数的合理选择提供切实可行的理论基础。
关键词
碳纤维复合材料
超声振动钻孔
Hashin-Puck失效准则
分层因子
神经网络
MOEA/D遗传算法
Keywords
carbon fiber reinforced plastic
ultrasonic vibration drilling
Hashin-Puck failure criterion
delamination factor
neural network
MOEA/D genetic algorithm
分类号
TP18 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
基于融合评价指标和神经网络的刀具磨损预测
被引量：
4
2
作者
秦国华
高杰
叶海潮
姜国杰
黄帅
赖晓春
机构
南昌航空大学航空制造工程学院
北京航空材料研究院
江西省教育厅江西省教育国际合作与教师发展中心
出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2013-2023,共11页
基金
国家自然科学基金项目(51765047)
江西省主要学科学术和技术带头人计划项目(20172BCB22013)
江西省科技厅重点研发计划项目(20203BBE53049)。
文摘
机械加工过程中的刀具磨损状态对零件的加工质量、生产效率和成本影响极大。对刀具磨损的采集信号进行合理准确地降噪处理,是实现刀具磨损检测的核心技术。利用熵值法构造出信噪比、平滑度、均方根误差3个传统评价指标的权重,提出降噪质量的融合评价指标。对比仿真信号的去噪结果与真实信号发现,融合评价指标更具可行性和优越性。以最大融合评价指标为目标,提出降噪参数的优化方法。针对小波阈值去噪后的实际刀具磨损振动信号,与传统的单个评价指标相比,融合评价指标优选出来的降噪参数,不仅能够去除[6 kHz,12 kHz]高频部分的噪声信号,而且能够比较完整地保留[0 kHz,6 kHz]低频部分的真实信号。通过提取出刀具磨损特征值,建立切削工艺参数与刀具磨损之间的神经网络预测模型。刀具磨损试验结果表明,预测结果与试验测量值之间的最大误差不超出6.0%,进一步验证了基于多指标融合评价的最佳降噪参数能够准确地提取出刀具磨损信号的特征量。
关键词
刀具磨损
评价指标
熵值法
小波阈值去噪
降噪参数
Keywords
tool wear
noise reduction parameter
entropy method
wavelet threshold denoising
evaluation index
分类号
TG702 [金属学及工艺—刀具与模具]
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职称材料
题名
基于工件振动和刀具结构的周铣表面形貌分析与预测
被引量：
1
3
作者
刘扬
秦国华
吴竹溪
娄维达
赖晓春
机构
南昌航空大学航空制造工程学院
江西省教育厅江西省教育国际合作与教师发展中心
出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期2132-2146,共15页
基金
国家自然科学基金项目(51765047)
江西省主要学科学术和技术带头人培养计划项目(20172BCB22013)
+2 种基金
江西省重点研发计划项目(20203BBE53049)
江西省研究生创新专项资金项目(YC2021-S671)
江西省自然科学基金重点项目(2023年)。
文摘
在铣削加工过程中,受铣削振动等因素的影响,已加工表面的不同位置会存在结构上的差异,严重影响已加工表面的加工质量。研究加工表面形貌的铣削成形方法对预测表面粗糙度和选取合理的加工参数具有重要意义。通过将“工件-夹具”接触模型合理地等效为线性“弹簧-阻尼”系统,利用能量法推导出工件在铣削过程中的振动微分方程。利用坐标转化法,提出有约束振动微分方程的模态分析与解耦方法,实现工件位置偏离的解算与预测。通过研究刀具接触点的判断方法,建立周铣过程中切削刃的运动轨迹方程,进一步结合工件的位置偏离提出工件表面形貌的表面形貌离散算法。利用铣削实验直接或间接地验证工件周铣形貌离散算法的有效性,结果表明:不考虑装夹振动的铣削表面粗糙度最大误差为7.56%,相比于不考虑装夹振动,考虑装夹振动的接触力和表面粗糙度的计算精度分别提高了3%和4.72%(逆铣)/3.00%(顺铣)。
关键词
铣削加工
工件位置偏移
铣削振动
表面形貌
Keywords
milling
workpiece position deviation
milling vibration
surface topography
分类号
V261.23 [航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
碳纤维复合材料超声振动辅助钻孔工艺参数多目标优化方法
秦国华
赖晓春
金杨杨
王华敏
《计算机集成制造系统》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于融合评价指标和神经网络的刀具磨损预测
秦国华
高杰
叶海潮
姜国杰
黄帅
赖晓春
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于工件振动和刀具结构的周铣表面形貌分析与预测
刘扬
秦国华
吴竹溪
娄维达
赖晓春
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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