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1. 云仿真驱动的列车动力学协同可视化分析

王力霆, 唐兆, 黎荣, 辜铮, 胡玉炜, 李岳洪, 张继业

中国机械工程 2023, 34 (18): 2248-2256. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.18.012

摘要（322）

PDF（pc）（8180KB）（147）

为应对传统列车动力学仿真分析过程中场景构建自动化程度不足、多角色多用户协同不便、分析时效性差、客户端硬件需求高等挑战，提出了一种云仿真驱动的列车动力学协同可视化分析框架。设计了面向列车动力学的仿真分析场景搭建框架、远程可视化交互框架、面向实时分析的求解器集成模型，分别实现了多维度可视化分析场景搭建服务化、多角色多组协同的远程可视化分析、模块高效联通与节点弹性扩展。基于所提框架构建了软件系统，并在项目中得到了验证，验证结果表明：该框架与系统在保证精度的同时具有优秀的可视化性能与并发求解能力。框架的成功应用也表明云仿真在列车动力学可视化分析中有较大应用潜力。

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2. 大跨距复合材料结构弯曲载荷监测及定位方法

闫东东, 胡宇博, 郎利辉, 秦成伟, 张三敏, 李勇

中国机械工程 2023, 34 (18): 2257-2267. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.18.013

摘要（298）

PDF（pc）（9179KB）（154）

针对复合材料构件服役过程中载荷监测需求及其面临的实时监测问题，将光纤光栅（FBG）传感器粘贴于碳纤维复合材料表面，用于测量碳纤维复合材料应变,通过建立应变与载荷大小、加载位置理论模型，实现了碳纤维复合材料所受弯曲载荷大小及加载位置的监测，为复合材料服役过程超载警示提供方法与技术支撑。在复合材料构件弯曲载荷作用下，首先对比了有限元分析应变值与理论计算应变值，验证了有限元分析模型的有效性，然后对比了FBG传感器监测应变值与理论计算值之间的误差，最后结合FBG监测应变值计算出复合材料所受弯曲载荷的大小及位置。结果表明：中心载荷作用下，FBG监测应变值与理论计算值最大误差不超过16.22%，载荷大小误差最大不超过10.37%，载荷位置误差最大不超过2.83%；偏心20 mm载荷作用下，FBG监测应变值与理论计算值最大误差不超过10.69%，载荷大小误差最大不超过13.89%，载荷位置误差最大不超过5.70%。

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3. 基于判别性特征提取和双重域对齐的轴承跨域故障诊断

董绍江, 周存芳, 陈里里, 徐向阳

中国机械工程 2023, 34 (15): 1856-1863. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.15.010

摘要（383）

PDF（pc）（4455KB）（472）

针对不同工况下采集的滚动轴承振动数据特征分布不一致且噪声成分难以去除的问题，提出一种基于判别性特征提取和双重域对齐的深度迁移学习故障诊断方法。首先，将带标签的振动信号和未带标签的振动信号通过固定长度的数据分割方法制作成数据集；其次，为了减少实际工况中噪声信号的干扰，采用通道注意力机制SENet（squeeze-and-excitation networks）及判别损失项来辅助特征提取器提取具有区分度的特征；再次，为了解决数据特征分布不一致的问题，采用最大均值差异来对齐源域和目标域的全局域分布，并采用条件对抗方法来对齐两域的子领域分布，实现双重域对齐。最后，在两个公开变工况滚动轴承故障数据集上进行试验验证，结果表明，所提方法平均识别准确率达到98%以上，并将其与不同诊断方法进行了对比分析，证明了所提方法的有效性与优越性。

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4. 基于SHO-NSGA混合算法的飞机油舱管路自动布局方法

屈力刚, 苏岩, 邢宇飞

中国机械工程 2023, 34 (15): 1864-1872. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.15.011

摘要（307）

PDF（pc）（10667KB）（102）

针对飞机油舱内部管路路径规划问题，提出一种基于改进斑鬣狗算法的飞机油舱管路自动布局方法。为了提高斑鬣狗算法的全局搜索能力以及收敛速度，在种群进化过程中引入扩散搜索机制对迭代过程中最优解进行扩散，以达到提高全局搜索能力的目的；在算法迭代后期引入深度包围机制，使其在最优解中随机搜索以提高算法的收敛速度。采用栅格法构建敷设空间数学模型，以管路路径最短为优化目标，以管路路径不与障碍物发生干涉、管路折弯角度及管路折弯半径为约束，建立管路布局优化数学模型。进一步，考虑管路的支臂布局问题，以支臂总长和支臂姿态作为支臂布局双目标优化函数，运用遗传算法NSGA-Ⅱ对管路支臂布局方案进行编码生成初始个体，设计交叉、变异规则，求解管路支臂布局的Pareto解集，进而获得管路支臂布局方案。最后，通过数值算例及管路敷设仿真验证所提方法的有效性。

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5. 运行机理与数据双驱动的风电齿轮箱系统故障预警

蒙康, 滕伟, 彭迪康, 向玲, 柳亦兵

中国机械工程 2023, 34 (12): 1476-1485. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.12.010

摘要（487）

PDF（pc）（9342KB）（412）

传统基于机器学习的风电齿轮箱故障预警模型往往仅从数据着手分析数据与故障的映射关系，在参数和模型结构选择上缺少物理依据，导致模型的可解释性和泛化能力不强。从风电齿轮箱的结构和实际运行控制方式出发，分析了运行机理与对应的数据采集与监视控制系统数据的关系，定性地给出了齿轮箱典型故障发生时运行数据的变化趋势，然后根据数据分布变化规律选择参数和模型，建立了一系列基于单分类支持向量机的风电齿轮箱系统故障预警模型。实验结果显示各模型能够准确定位风电齿轮箱系统故障，具有清晰的物理意义。

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6. 面向CAM数控编程领域的知识图谱构建方法

方喜峰, 柳大坤, 龚婵媛, 王楠, 张胜文, 汪通悦

中国机械工程 2023, 34 (12): 1486-1494. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.12.011

摘要（356）

PDF（pc）（14144KB）（141）

为提高CAM数控编程领域的知识表达、管理和挖掘能力，提出了CAM数控编程知识图谱构建方法。分析了CAM数控编程阶段的信息表达形式，构建了CAM信息模型；采用概念到关系、局部到整体的本体构建模式并引入语义规则,实现了知识图谱模式层的构建。以某船用柴油机企业历史CAM编程案例库为数据源，构建了特征操作信息单元模型库，采用本体映射的方式完成了知识图谱数据层的构建，并通过知识融合、知识推理等手段扩大了知识规模，提高了知识质量。最后，开发了CAM知识图谱Web平台，验证了所提方法的有效性。

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