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基于多智能体的工业数字孪生系统云边端架构与关键技术 被引量：9
1
作者 李浩 邢志远 +11 位作者 李琳利 鲁效平 杨文超 王昊琪 刘根 王晓丛 刘晓军 文笑雨 武春龙 邢宏文 董李扬 王志强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3755-3770,共16页
基于多智能体的工业数字孪生系统(iDTS)由人、设备、环境、孪生仿真系统和计算系统等多智能体构成,是一个多智能体、AI算法和数字孪生融合驱动的新一代iDTS系统。针对工业数字孪生系统在实时性、智能性和负载均衡等方面的需求,提出了基... 基于多智能体的工业数字孪生系统(iDTS)由人、设备、环境、孪生仿真系统和计算系统等多智能体构成,是一个多智能体、AI算法和数字孪生融合驱动的新一代iDTS系统。针对工业数字孪生系统在实时性、智能性和负载均衡等方面的需求,提出了基于多智能体的iDTS系统的典型特征、云边端架构和关键技术体系,主要包括模型驱动智能体自学习优化方法、多智能体交互的同步与共享方法、多智能体协同的分布式控制方法、iDTS系统制造资源协同调度方法和iDTS系统的云边端负载均衡方法等。最后,通过典型案例展示了基于多智能体的iDTS系统的应用效果。所提出的系统架构与关键技术为推动人工智能和数字孪生技术在智能制造过程中的深入应用提供了重要参考。 展开更多
关键词 工业数字孪生 多智能体 人工智能 云边端协同 分布式计算
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“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法 被引量：6
2
作者 李浩 王昊琪 +11 位作者 李琳利 张玉彦 杨文超 文笑雨 张旭辉 刘根 张幸福 刘俊 崔科飞 陈录城 王朋静 杨新宇 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1551-1570,共20页
工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机... 工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统基本特征,建立了系统参考架构。然后,提出了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法与关键技术体系,主要包括数据驱动的快速动态建模与仿真方法、基于生成式人工智能(AI)的数字孪生快速建模方法、多模态感知与智能交互方法、虚实同步映射与模型校正方法、基于分布式计算的运行优化控制方法、“人-机-环境”安全监测与态势感知方法和基于AI agent的系统自学习与优化控制方法等。最后,通过典型案例展示了智能优化方法的应用效果。所提出的工业数字孪生系统智能优化方法为实现智能制造过程中的“人-机-环境”共融提供了重要支撑。 展开更多
关键词 “人-机-环境”共融 工业数字孪生系统 智能制造 智能优化 AI agent
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薄壁易碎圆柱内壁工件的内撑式机械手抓取接触-碰撞仿真与实验研究 被引量：2
3
作者 王良文 孔阳光 +3 位作者 王若澜 张志刚 刘旭玲 李林峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期2026-2036,共11页
针对工业生产中抓取薄壁易碎件的作业需求,提出了一种具有指掌协同特征的内撑式机械手构型。为了寻找合适的机械手手指作业参数,探索抓取过程中接触-碰撞时应力的变化规律,采用HyperMesh、LS-PrePost等软件集成建模的方法建立了机械手... 针对工业生产中抓取薄壁易碎件的作业需求,提出了一种具有指掌协同特征的内撑式机械手构型。为了寻找合适的机械手手指作业参数,探索抓取过程中接触-碰撞时应力的变化规律,采用HyperMesh、LS-PrePost等软件集成建模的方法建立了机械手指的有限元模型,对有限元模型施加相应的约束、载荷、接触类型后,计算得到了手指与易碎件接触碰撞过程中的应力、应变云图。仿真结果表明:随着手指冲击速度的增大,易碎件所受的应力呈线性增大。速度在0.5~2.5 mm/ms变化时,应力增大为原来的3~4倍;随易碎件壁厚的增大,易碎件所受的应力逐渐减小。而在较小壁厚阶段,应力变化明显,壁厚0.5~1.0 mm时的平均应力变化是壁厚1.0~2.5 mm时应力的6~7倍;在机械手抓取易碎件的碰撞瞬间施加不同的加速度时,随加速度的增大,接触应力也相应增大,加速度在1.0~2.5 mm/ms^(2)时的平均应力变化是加速度0.5~1.0 mm/ms^(2)时的8~9倍。根据已有的仿真结果,通过建立Kriging代理模型,计算得到的不同壁厚、抓取速度条件下接触应力大小的预测模型,为确定不同状态下的机械手抓取参数、设计和优化手指结构建立了基础。通过构建实验系统,对相关仿真结果进行了实验验证,证明了仿真结果的正确性。 展开更多
关键词 内撑式机械手 薄壁易碎件 集成建模 接触-碰撞 冲击仿真
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C/SiC复合材料单颗磨粒切削有限元仿真及磨削实验分析
4
作者 都金光 耿淼 +1 位作者 刘宝林 刘琨 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期114-118,共5页
为了探究C/SiC复合材料的去除机制,建立了三维C/SiC复合材料单颗磨粒微观切削有限元模型。借助Abaqus有限元分析软件,使用BrittlecCracking模型、Johnson-Holmquist 2模型和内聚力模型分别被用来模拟碳纤维,SiC陶瓷及界面层的材料属性,... 为了探究C/SiC复合材料的去除机制,建立了三维C/SiC复合材料单颗磨粒微观切削有限元模型。借助Abaqus有限元分析软件,使用BrittlecCracking模型、Johnson-Holmquist 2模型和内聚力模型分别被用来模拟碳纤维,SiC陶瓷及界面层的材料属性,并以此建立三相微观切削模型来分析不同切削速度和切削深度下的材料加工变形规律和切削力变化趋势。同时参考C/SiC复合材料锥形电镀金刚石工具加工表面形貌实验进行辅助分析。结果表明:C/SiC复合材料的切削过程主要表现为碳纤维的脆性去除;随着切削速度的增加,界面层的破坏程度减少且切削力降低;随着切削深度增加,切削力增加且界面层损伤程度增大。这些结果为进一步了解碳纤维复合材料切削时的材料去除机理提供了一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 C/SIC复合材料 有限元仿真 材料去除 切削力
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绿色制造模式下多目标柔性工艺规划问题研究 被引量：9
5
作者 文笑雨 孙海强 +1 位作者 魏新龙 李浩 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第5期222-227,231,共7页
为保证生产效率的同时减少制造过程中的碳排放量,对绿色制造模式下的柔性工艺规划问题进行了研究。建立了绿色多目标柔性工艺规划问题数学模型,设计了包含机床碳排放量、冷却器碳排放量、运输工具碳排放量的最小化总碳排放量目标函数。... 为保证生产效率的同时减少制造过程中的碳排放量,对绿色制造模式下的柔性工艺规划问题进行了研究。建立了绿色多目标柔性工艺规划问题数学模型,设计了包含机床碳排放量、冷却器碳排放量、运输工具碳排放量的最小化总碳排放量目标函数。针对建立的模型,提出了基于NSGAⅡ的求解方法,使用多维编码方法分别处理工艺规划问题的多种柔性因素,设计了基于非支配等级和拥挤距离的适应度评价方法处理多个优化目标。设计了绿色制造模式下多目标柔性工艺规划问题测试实例,并对实例进行求解,计算结果验证了该模型和求解方法的有效性。 展开更多
关键词 绿色制造 柔性工艺规划 多目标优化 NSGAⅡ 碳排放量 快速非支配排序
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PDMS微流控芯片亲疏水改性方法研究
6
作者 金少搏 刘曾豪 +1 位作者 曹阳 韦学勇 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第8期63-66,共4页
作为微流控技术的重要组成部分,液滴微流控技术已成为生物、化学、医疗、材料制备研究的重要手段。囿于微流控芯片自身的亲疏水特性,在不同种类的微液滴制备方面还存在限制,针对PDMS微流控芯片的亲疏水改性问题,通过在PDMS微流道表面制... 作为微流控技术的重要组成部分,液滴微流控技术已成为生物、化学、医疗、材料制备研究的重要手段。囿于微流控芯片自身的亲疏水特性,在不同种类的微液滴制备方面还存在限制,针对PDMS微流控芯片的亲疏水改性问题,通过在PDMS微流道表面制备亲水性聚合物层,探究了基于聚乙烯醇(PVA)涂层的PDMS亲水性处理方法。通过实验研究了该方法对PDMS微流控芯片亲水改性的有效性,并将亲水的PDMS微流控芯片成功用于水包油液滴的制备。该方法进一步发展了PDMS基微流控芯片的亲疏水性改性方法,为拓展PDMS基微流控芯片的功能应用提供了技术支持。 展开更多
关键词 微流控 PDMS 亲疏水 微液滴 微流道
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GZO/8YSZ功能梯度热障涂层热冲击过程中裂纹的生长研究
7
作者 刘琨 王九思 +5 位作者 杜康平 郭小满 张蕾 何文斌 都金光 明五一 《表面技术》 北大核心 2025年第7期189-202,共14页
目的探究功能梯度热障涂层(FG-TBCs)的裂纹生长机制。方法通过用户定义材料子程序,建立梯度热障涂层结构模型,并基于响应面优化的扩展有限元法(XFEM)分析TGO/TC界面幅值、热生长氧化物(TGO)厚度和纵向裂纹倾角对裂纹扩展的影响。结果在... 目的探究功能梯度热障涂层(FG-TBCs)的裂纹生长机制。方法通过用户定义材料子程序,建立梯度热障涂层结构模型,并基于响应面优化的扩展有限元法(XFEM)分析TGO/TC界面幅值、热生长氧化物(TGO)厚度和纵向裂纹倾角对裂纹扩展的影响。结果在忽略TGO层初始应力的条件下,TGO厚度与TGO/TC界面裂纹扩展长度成反比;当TGO厚度从3μm增至7μm时,径向应力下降超过300 MPa,裂纹扩展长度和损伤程度显著减小。TGO/TC界面幅值是影响裂纹扩展最关键的因素,其次为TGO厚度,纵向裂纹倾角的影响最小。裂纹扩展与界面幅值呈先减后增的抛物线关系,在界面幅值约为13.6μm时,对裂纹扩展的影响最小。裂纹扩展主要发生在首次热冲击的加热阶段,此时驱动力主要来源于显著温差引起的热应力,在后续热循环中裂纹扩展和损伤依赖于应力的累积效应。结论所建立的梯度结构建模方法为更准确分析FG-TBCs内部应力分布提供了新的选择,研究结果为长寿命热障涂层的制备提供了理论和实验支持。 展开更多
关键词 功能梯度热障涂层 扩展有限元法 响应面方法 纵向裂纹 横向裂纹
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基于改进RetinaNet模型速冻水饺表面缺陷检测
8
作者 费致根 郭兴 +2 位作者 宋晓晓 鲁豪 赵鑫昌 《食品工业科技》 北大核心 2025年第6期9-19,共11页
目的:提升速冻水饺表面缺陷检测的精度。方法:制作了包含五种冻饺形态(正常、露馅、半饺、破肚、粘连)的数据集,提出了用于速冻水饺表面缺陷检测与定位的网络模型GX-RetinaNet。该模型基于RetinaNet网络改进,主干特征提取网络采用ResNeX... 目的:提升速冻水饺表面缺陷检测的精度。方法:制作了包含五种冻饺形态(正常、露馅、半饺、破肚、粘连)的数据集,提出了用于速冻水饺表面缺陷检测与定位的网络模型GX-RetinaNet。该模型基于RetinaNet网络改进,主干特征提取网络采用ResNeXt-50模型,增强网络特征提取能力,引入卷积块注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)与Swish激活函数有效抑制背景噪声,通过在特征金字塔模块(Feature Pyramid Networks,FPN)后增加PAN结构(Path Aggregation Network)组成双向特征融合模块,可以提升对目标多尺度特征信息的融合能力。结果:GX-RetinaNet网络对工业现场条件下速冻水饺表面缺陷的在线检测精度优于主流的几种目标检测网络,其平均精度均值(mAP)为94.8%,召回率(Recall)为77.0%,F1分数(F1-score)为84.9%。与RetinaNet网络相比,mAP、Recall和F1-score分别提高了2.6%、2.6%、2.4%。结论:GX-RetinaNet网络模型可以满足冻饺表面缺陷检测精度的要求,本研究为深度学习理论在速冻水饺表面缺陷检测方面的应用提供了一种可行的方法。 展开更多
关键词 速冻水饺表面缺陷检测 RetinaNet ResNeXt-50 卷积块注意力模块 双向特征融合模块
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数字孪生环境下飞机装配过程中的激光跟踪仪位置优化
9
作者 文笑雨 张昊 +4 位作者 张玉彦 刘思仁 吉硕 郭伟飞 李浩 《中国机械工程》 北大核心 2025年第7期1573-1581,1635,共10页
为解决激光跟踪仪在引导装配或下架检验中的位置优化问题,在数字孪生环境下提出一种基于Q学习的改进粒子群算法。首先建立激光跟踪仪的空间位置约束模型及装配车间要素仿真的数字孪生场景;然后构建马尔可夫决策模型来动态调整目标权重;... 为解决激光跟踪仪在引导装配或下架检验中的位置优化问题,在数字孪生环境下提出一种基于Q学习的改进粒子群算法。首先建立激光跟踪仪的空间位置约束模型及装配车间要素仿真的数字孪生场景;然后构建马尔可夫决策模型来动态调整目标权重;最后以激光跟踪仪所在位置的通视率为评价基准,基于数字孪生环境进行验证并与其他算法进行性能对比。结果表明该算法在优化激光跟踪仪位置及通视率方面具有更好的效果。 展开更多
关键词 数字孪生 激光跟踪仪 飞机装配 强化学习 粒子群算法
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基于动力学降噪模型的蛇形臂机器人末端轨迹跟随算法
10
作者 张志刚 靳勇利 +2 位作者 王栋银 付志军 秦国栋 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期407-413,共7页
针对超冗余蛇形机器臂在狭小受限空间的运动规划问题,提出了一种基于等效多连杆动力学降噪模型的末端轨迹跟随算法。将蛇形臂视作关节点约束在末端无碰撞轨迹曲线上运动的多连杆系统,基于虚功原理推导了该刚柔耦合系统的动力学方程。臂... 针对超冗余蛇形机器臂在狭小受限空间的运动规划问题,提出了一种基于等效多连杆动力学降噪模型的末端轨迹跟随算法。将蛇形臂视作关节点约束在末端无碰撞轨迹曲线上运动的多连杆系统,基于虚功原理推导了该刚柔耦合系统的动力学方程。臂节的长度条件由连杆的轴向刚度保证,并通过模型降噪方法从模型层面滤除高频分量影响,使常规显式算法可用于等效多连杆系统方程的高效求解。采用所提算法可以指定蛇形臂末端或基座的速度规律,进而实现蛇形臂沿末端轨迹的运动规划。由于蛇形臂关节被严格限制在可行性轨迹曲线上运动,因此可以实现在狭小深腔环境下的避障运动规划。通过求解平面和空间典型数值算例可知,采用所提算法进行蛇形机械臂运动规划具有足够的计算精度和效率。 展开更多
关键词 蛇形臂机器人 运动规划 末端轨迹跟随 模型降噪 刚柔耦合
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基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术 被引量：64
11
作者 李琳利 李浩 +3 位作者 顾复 丁宁 顾新建 罗国富 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1307-1319,共13页
数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数... 数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数字孪生的研究进展,从全生命周期的视角探讨了产品、生产及其性能数字孪生模型的信息表达、集成与数据交互问题,给出了数字孪生的演变过程模型;在分析产品数字孪生多阶段建模过程的基础上,设计了一个产品数字孪生多学科协同设计建模参考架构,提出了机电一体化的多学科协同设计与虚拟工程方法和产品数字孪生多学科协同设计关键技术,通过优化仿真和虚拟调试构建了复杂机械产品的数字孪生模型,解决了产品全生命周期中机械、电气和自动化等多学科系统的信息物理融合问题。通过案例验证了所提数字孪生多学科建模理论及其优化方法的可行性。 展开更多
关键词 数字孪生 复杂机械产品 多学科协同设计 机电一体化 虚拟调试 产品全生命周期管理 信息物理系统 建模
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基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发框架与关键技术 被引量：130
12
作者 李浩 陶飞 +9 位作者 王昊琪 宋文燕 张在房 樊蓓蓓 武春龙 李玉鹏 李琳利 文笑雨 张新生 罗国富 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1320-1336,共17页
数字孪生是实现物理信息深度融合的一个重要抓手,复杂产品设计和制造信息物理融合是其中最重要的环节,为最终智能制造的落地提供了有效途径。当前,针对数字孪生技术的研究与应用主要集中在车间运行和产品运维等方面,而将数字孪生技术应... 数字孪生是实现物理信息深度融合的一个重要抓手,复杂产品设计和制造信息物理融合是其中最重要的环节,为最终智能制造的落地提供了有效途径。当前,针对数字孪生技术的研究与应用主要集中在车间运行和产品运维等方面,而将数字孪生技术应用于复杂产品设计与制造融合的研究较少。产品设计是智能制造的第一个环节,也是产生数字孪生体的第一个环节,研究基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发对实现后续的智能加工、装配和运维等具有重要影响。为此,分析了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发内涵,提出了基于数字孪生的复杂产品环形设计框架;基于所提出的框架,从需求分析、概念设计、个性化配置设计、虚拟样机、多学科融合设计和数据管理等方面,探索了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发中的关键技术;通过两个典型应用案例,展示了数字孪生关键技术在复杂产品设计制造一体化开发中的应用场景。 展开更多
关键词 数字孪生 智能制造 复杂产品设计 设计制造一体化 虚拟样机 个性化设计
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数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用 被引量：43
13
作者 李浩 王昊琪 +12 位作者 程颖 陶飞 郝兵 王新昌 纪杨建 宋文燕 杜文辽 文笑雨 巩晓赟 李客 张映锋 罗国富 李奇峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期757-772,共16页
随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用,复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高,具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据,数字孪生... 随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用,复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高,具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据,数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展;分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型;提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法,主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等;给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。 展开更多
关键词 数据驱动 数字孪生 智能服务 智能制造
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基于混合遗传算法的云制造环境下柔性作业车间调度方案 被引量：5
14
作者 李云龙 罗国富 +3 位作者 文笑雨 李凯 杨幸博 张俊豪 《轻工学报》 CAS 2020年第3期99-108,共10页
针对云制造环境下柔性作业车间调度产生的离散型加工设备的空闲时间利用及其冲突问题,提出了一种基于混合遗传算法的云制造环境下柔性作业车间调度方案:在保证车间任务顺利完成的前提下,对车间剩余能力进行界定后封装发布到云平台上;以... 针对云制造环境下柔性作业车间调度产生的离散型加工设备的空闲时间利用及其冲突问题,提出了一种基于混合遗传算法的云制造环境下柔性作业车间调度方案:在保证车间任务顺利完成的前提下,对车间剩余能力进行界定后封装发布到云平台上;以最小惩罚总成本为目标,结合车间生产调度实际情况选择云订单任务一起加工;采用遗传变邻域混合算法求解云任务工件最优调度顺序.基准算例测试结果表明,该方案实现了车间自身生产任务和云平台任务协同生产,提高了企业的收益和资源利用率. 展开更多
关键词 云制造 剩余能力 柔性作业车间调度 混合遗传算法
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双对斜杆负刚度机制的恒值QZS隔振器研究 被引量：1
15
作者 赵峰 霍亚奇 +3 位作者 陈鹿民 杜文辽 曹树谦 冯桂珍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期52-59,共8页
针对隔振质量偏离静态平衡位置导致准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器动态刚度增大而影响低频隔振性能的问题,基于双对斜杆负刚度机制,构造了恒值QZS隔振器,推导了隔振器的力和刚度表达式,通过静态平衡点处刚度及刚度二阶导数... 针对隔振质量偏离静态平衡位置导致准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器动态刚度增大而影响低频隔振性能的问题,基于双对斜杆负刚度机制,构造了恒值QZS隔振器,推导了隔振器的力和刚度表达式,通过静态平衡点处刚度及刚度二阶导数等于零的QZS条件,研究了参数影响下的力和刚度特性,获得了非线性刚度、恒值QZS和零刚度的参数条件。根据静态分析,设计了恒值QZS试验模型,通过万能试验机测得试验模型的力位移曲线,与理论值具有较好的一致性。进而采用激光测振仪和振动台开展谐波激励的动态试验,获得了恒值QZS和线性刚度隔振器的位移响应及传递率。动态试验结果表明,恒值QZS隔振器的起始隔振频率小于1.5 Hz,且传递率整体小于线性隔振器的位移传递率,而线性隔振器的起始隔振频率为4.5 Hz。综上,提出的恒值QZS隔振器不仅能实现任意恒值的QZS,并且可采用杆、弹簧方便地获得所需的恒值QZS,具有优越的低频隔振性能。 展开更多
关键词 准零刚度(QZS) 隔振器 位移传递率 双对斜杆 试验
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基于改进粒子群算法的层合板损伤定量检测方法 被引量：2
16
作者 田淑侠 郝冉 +2 位作者 陈振茂 秦志辉 李广棵 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第28期12071-12077,共7页
针对层合板在加工和服役过程中出现的结构损伤问题,提出基于差分法和改进粒子群算法的两阶段损伤定量检测方法。首先,采用单元弹性模量降低的方法定义了结构损伤单元,通过结构振动特性分析获得了不同损伤工况层合板数值模型的模态参数,... 针对层合板在加工和服役过程中出现的结构损伤问题,提出基于差分法和改进粒子群算法的两阶段损伤定量检测方法。首先,采用单元弹性模量降低的方法定义了结构损伤单元,通过结构振动特性分析获得了不同损伤工况层合板数值模型的模态参数,运用差分法识别了损伤大致区域。其次,利用改进的粒子群算法定量计算损伤的精确位置和程度。所提算法通过待测结构模型和迭代更新后有限元模型模态参数的柔度矩阵构建目标函数,引入变异因子以使算法有效的跳出局部收敛,MS算子减少了健康单元对真实损伤单元损伤程度的影响。结果表明:基于改进的粒子群算法可精确识别复合材料层合板结构损伤单元的位置和损伤程度。 展开更多
关键词 层合板 损伤识别 差分法 改进粒子群算法 定量检测
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基于响应面与狼群算法的电火花线切割加工性能与放电能耗建模及优化 被引量：2
17
作者 马军 叶红伟 +3 位作者 袁杰 李晓科 曹阳 明五一 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1324-1334,共11页
结合电火花线切割加工绿色、精密、高效的发展趋势,提出面向加工性能与放电能耗的电火花线切割加工工艺建模与多目标优化方法。针对电火花线切割加工GH4169高温合金材料开展正交试验设计,以脉冲宽度、放电间隙、管数、加工限速为输入,... 结合电火花线切割加工绿色、精密、高效的发展趋势,提出面向加工性能与放电能耗的电火花线切割加工工艺建模与多目标优化方法。针对电火花线切割加工GH4169高温合金材料开展正交试验设计,以脉冲宽度、放电间隙、管数、加工限速为输入,以放电能耗EEV、表面粗糙度Ra和材料去除率MRR为输出,构建了电火花线切割加工性能与放电能耗多目标优化响应面模型,并采用改进的狼群算法对模型进行优化求解。优化结果与实验结果对比表明,Ra、EEV和MRR的平均误差均不高于10%,且随机优化实验结果优于75%以上的正交试验设计的实验结果,验证了优化模型及求解方法的有效性。 展开更多
关键词 绿色制造 电火花线切割加工 放电能耗 响应面法 狼群算法
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CFD与公理化设计集成的反击破除尘节能优化创新设计 被引量：3
18
作者 黄荣杰 宋广法 +3 位作者 王昊琪 李浩 孙春亚 赵大力 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第S01期70-77,共8页
针对传统反击式破碎机除尘能耗大的问题,提出了计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)与公理化设计(AxiomaticDesign,AD)集成的反击式破碎机除尘节能优化创新设计方法。首先,使用CFD方法对传统的破碎机进行仿真分析,初步确... 针对传统反击式破碎机除尘能耗大的问题,提出了计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)与公理化设计(AxiomaticDesign,AD)集成的反击式破碎机除尘节能优化创新设计方法。首先,使用CFD方法对传统的破碎机进行仿真分析,初步确定可能存在的功能耦合;采用AD的独立公理找到除尘功能和破碎功能耦合的根本原因,设计新的除尘装置布局和破碎结构,进行功能解耦,获得多种备选方案;采用AD的信息公理选择最优方案;最后,再次采用CFD仿真来比较优化前后的效果,验证新型反击式破碎机的除尘节能效果。通过仿真得出,在不考虑颗粒的情况下,新型反击式破碎机较传统反击式破碎机下排风量减少81.77%,除尘能耗降低了95.45%。 展开更多
关键词 反击式破碎机 除尘节能 公理化设计 CFD仿真 优化设计 创新设计
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基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化研究 被引量：2
19
作者 李浩 焦彦超 +6 位作者 张玉彦 张昊 邢宏文 文笑雨 王昊琪 叶国永 管啸 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1986-1994,共9页
由于飞机部件尺寸大,装配现场工装分布复杂,导致激光跟踪仪通视不佳,在引导装配或下架检验时需要反复调整激光跟踪仪站位,严重影响了测量稳定性及效率。为解决此问题,提出基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化方法。建立了面向飞... 由于飞机部件尺寸大,装配现场工装分布复杂,导致激光跟踪仪通视不佳,在引导装配或下架检验时需要反复调整激光跟踪仪站位,严重影响了测量稳定性及效率。为解决此问题,提出基于数字孪生的飞机装配激光跟踪仪站位优化方法。建立了面向飞机装配的激光跟踪仪测量约束模型,构建了基于飞机装配现场要素精准仿真的数字孪生系统,完成了对激光跟踪仪布站位置的优化,最后通过对数字孪生系统中激光跟踪仪的测量仿真,验证了遗传算法求解激光跟踪仪最佳站位的可行性。研究结果表明,优化后激光跟踪仪对测量点的覆盖率提高了110%,测量点的重合率由11.7%提高到55.5%,激光跟踪仪对测量点的覆盖率和测量点的重合率均有显著提升。 展开更多
关键词 数字孪生 站位优化 激光跟踪仪 飞机装配 遗传算法
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人机环境动静融合的数字孪生车间快速建模方法 被引量：2
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作者 王昊琪 李旭鹏 +8 位作者 李浩 张玉彦 杨文超 何文斌 王永强 文笑雨 刘根 杨新宇 解伟 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第11期14-22,共9页
数字孪生车间对于新车间的设计和原有车间的升级改造意义重大,但是“人-机-环境”动静共融的特点为数字孪生车间的快速建模带来了挑战。现有方法存在车间三维场景建模效率低、难以实现动静融合建模、缺少动静融合性的定量评估等问题。... 数字孪生车间对于新车间的设计和原有车间的升级改造意义重大,但是“人-机-环境”动静共融的特点为数字孪生车间的快速建模带来了挑战。现有方法存在车间三维场景建模效率低、难以实现动静融合建模、缺少动静融合性的定量评估等问题。针对上述问题,在数字孪生车间概念下,结合三维扫描技术、室内定位技术、传感器技术等,提出人机环境动静融合的数字孪生车间快速建模方法,建立了对应的建模框架,研究了基于三维激光扫描的数字孪生车间静态环境快速重构、基于多传感器融合的车间动态对象感知、实时数据驱动的动静融合,并设计动静态融合评价指标,对所构建数字孪生车间的融合效果进行量化评估。最后,结合郑州轻工业大学机器人制造车间进行测试,验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 数字孪生车间 快速重建 人-机-环境 动静融合 定量评估
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