重型车铣复合机床结构动力学不确定性及其分析方法研究

批准号:
51705174
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
罗博
依托单位:
学科分类:
E0510.制造系统与智能化
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
熊良山、谭波、石成明、李凯、金左雨、王光铭、林旭、刘乐星
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中文摘要
重型车铣复合机床动力学参数(模态参数)具有不确定性,传统模态分析方法辨识的确定性结果无法满足实际分析需要。针对该问题,申请者以燃气轮机机匣车铣复合机床结构主轴部位为具体对象,拟展开如下研究:首先,利用敲击模态实验与空运行自激励模态实验,研究非线性、变工况因素下主轴部位局部模态参数分布规律,建立不确定机制下模态参数的概率表征;其次,基于贝叶斯理论思想,研究不确定机制下模态参数在线辨识模型;针对运行状态下重型机床结构模态参数的时变性与不确定性,引入工况状态向量,建立不确定工况区间分析模型,在多维度工况区间下实现变工况非平稳振动信号的离散与模态参数辨识;最后,利用燃气轮机机匣加工过程中的长期振动大数据,分析重型车铣复合机床结构主轴部位模态参数的长期劣化规律,从而验证本项目不确定理论与方法的有效性。本项目的研究成果可以为重型车铣复合机床结构动力学相关的健康状态监测与主动维护奠定理论与方法基础。
英文摘要
With the improvement of machining precision, the dynamic characteristics of the heavy duty milling compound machining center has become an important index to reflect the machining performance. Heavy duty turning-milling machining center has the characteristics of large stroke and multi process, which leads to structure nonlinear and time-varying conditions. Therefore, the kinetic parameters (modal parameters) have a certain degree of uncertainty. In the past, due to the simplification of mathematical model and the limitation of technical conditions, these uncertainty factors were often neglected, which limits the accuracy and reliability of modal identification results. This project plan to study the uncertainty influence mechanism of the heavy duty machining center, build the on-line identification model of structural parameters of heavy machine tool based on uncertain mechanism. In order to identify the modal parameters of machine tool under large stroke and multiple process conditions, a new method which based on big data analysis such as clustering and Bias estimation is proposed. Finally, by using the long term vibration data in the processing of the heavy gas turbine casing, the modal parameters and the degradation rule of its long-term operation state are identified to verify the validity of the method.
重型车铣复合机床动力学参数(模态参数)具有不确定性,传统模态分析方法辨识的确定性结果无法满足实际分析需要。针对该问题,申请者以燃气轮机机匣车铣复合机床结构主轴部位为具体对象,拟展开如下研究:首先,利用敲击模态实验与空运行自激励模态实验,研究非线性、变工况因素下主轴部位局部模态参数分布规律,建立不确定机制下模态参数的概率表征;其次,基于贝叶斯理论思想,研究不确定机制下模态参数在线辨识模型;针对运行状态下重型机床结构模态参数的时变性与不确定性,引入工况状态向量,建立不确定工况区间分析模型,在多维度工况区间下实现变工况非平稳振动信号的离散与模态参数辨识;最后,利用燃气轮机机匣加工过程中的长期振动大数据,分析重型车铣复合机床结构主轴部位模态参数的长期劣化规律,从而验证本项目不确定理论与方法的有效性。申请者在武汉重型机床集团有限公司、武汉船用机械有限责任公司进行了长期实验,分析数据并经过实验结果验证,结果证明了研究结果的可靠性,可以在特定的加工场景下保证大型零件长期稳定切削加工。相关研究成果累计发表论文7篇,其中 SCI 论文 6 篇, EI 论文1篇;发明专利 2 项,培养研究生6名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Bayesian uncertainty quantification and propagation for prediction of milling stability lobe
用于预测铣削稳定性波瓣的贝叶斯不确定性量化和传播
DOI:10.1016/j.ymssp.2019.106532
发表时间:2020-04
期刊:Mechanical Systems and Signal Processing
影响因子:8.4
作者:Li Kai;He Songping;Liu Hongqi;Mao Xinyong;Li Bin;Luo Bo
通讯作者:Luo Bo
Vibration-based health monitoring of ball screw in changing operational conditions
在不断变化的操作条件下对滚珠丝杠进行基于振动的健康监测
DOI:10.1016/j.jmapro.2020.02.008
发表时间:2020-05
期刊:Journal of Manufacturing Processes
影响因子:6.2
作者:Li Kai;Qiu Chaochao;Li Chunhui;He Songping;Li Bin;Luo Bo;Liu Hongqi
通讯作者:Liu Hongqi
Tool Wear Prediction via Multidimensional Stacked Sparse Autoencoders With Feature Fusion
通过具有特征融合的多维堆叠稀疏自动编码器进行刀具磨损预测
DOI:10.1109/tii.2019.2949355
发表时间:2020-08
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics
影响因子:12.3
作者:Shi Chengming;Luo Bo;He Songping;Li Kai;Liu Hongqi;Li Bin
通讯作者:Li Bin
Early Fault Detection of Machine Tools Based on Deep Learning and Dynamic Identification
基于深度学习和动态识别的机床早期故障检测
DOI:10.1109/tie.2018.2807414
发表时间:2019-01-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS
影响因子:7.7
作者:Luo, Bo;Wang, Haoting;Peng, Fangyu
通讯作者:Peng, Fangyu
Online chatter detection in milling process based on VMD and multiscale entropy
基于VMD和多尺度熵的铣削过程在线颤振检测
DOI:10.1007/s00170-019-04478-4
发表时间:2019-12-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
影响因子:3.4
作者:Li, Kai;He, Songping;Mao, Xinyong
通讯作者:Mao, Xinyong
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