“重要战略机遇期”的内涵探析

十六大报告指出,21世纪头20年是我们必须紧紧抓住并且可以大有作为的重要战略机遇期。正确认识“重要战略机遇期”的内涵,将有助于我们了解一个负责任的大国21世纪初的对外战略。机遇与挑战是并存的,抓住机遇和化挑战为机遇对处于上升阶段的中国来说显得尤为重要。     

钢和铝异种金属焊接变形研究

针对目前钢/铝异种金属薄板在焊接时,存在的焊接热变形、焊接质量差、使用性能低等缺点,采用有限元法对薄板件焊接过程进行模拟。通过不同参数组合,得出了x和y方向的焊接变形量;讨论了焊接工艺参数对焊接热变形的影响规律。结果表明：焊接电流对焊接变形影响最大,且v方向的变形量是x方向的2倍;同时,选用多层等厚焊件或者厚度较薄的板件在上层,可以大大减小变形量。因此,通过合理的焊接工艺参数来降低焊接变形量,对提高车身焊接质量具有重要的意义。     

基于HOG局部双线性插值的机械零部件检测与识别

传统方向梯度直方图(HOG)特征方法用于机械零部件检测时,对零部件的微小缺陷点的检测和识别不是很有效,因此课题组提出了一种局部双线性插值的HOG特征提取改进算法,将其用于小缺陷点的零件的检测和识别。首先,在图像内部的某个块上实现局部双线性插值;然后对局部双线性插值图像块进行梯度计算,提取新的梯度方向直方图;最后利用神经网络分类方法对具有微小缺陷点的零件进行检测。实验结果表明：局部双线性插值HOG特征提取方法比传统的HOG特征提取方法具有更好的检测性能;增强图像的抗混叠识别效果。     

液滴撞击热多孔介质表面的数值模拟

为了探究液滴撞击热多孔介质表面的热流耦合问题，笔者建立了三角锯齿模型来表征多孔材料的表面粗糙度，运用二维轴对称模型来简化三维问题的计算。运用流体体积法(volume of fluid，VOF)来追踪液滴变形过程中两相界面的变化，运用RNG k epsilon模型来计算湍流的影响。研究结果表明：液滴的We数越大，润湿能力越强，多孔材料的降温效果也越好；多孔材料表面温度Tp越高，液滴的渗透能力越强，多孔材料的降温效果也越好；液滴比热容cp越小，液滴的渗透能力越强，但对多孔材料的降温效果越差；多孔材料表面粗糙度Ra越大，液滴润湿能力越差，但对多孔材料的降温效果增加。该研究成果对多孔介质表面湿润、渗流及传热热有一定的参考意义。     

改进A的4阶贝塞尔曲线路径规划

自动引导车（AGV）路径规划时，传统的A算法存在应对障碍物时生成路径平滑度低、累计折角多、易碰撞等问题，课题组提出一种利用Bezier曲线与A算法相结合的路径优化算法。首先利用A算法在有障碍物的栅格地图上规划出最短路径，找出路径转弯处的特征点；然后利用4阶Bezier曲线在2个特征点生成一条满足安全避障距离、具有一定曲率、路径相对更短的Bezier曲线；最后结合A算法生成的直线和Bezier曲线得到一条新的无碰撞曲线。试验结果表明在2种不同的障碍物密度下，课题组提出的新算法比传统A算法路径长度平均减少5.5%、转弯角度平均减少654%、碰撞次数平均减少100%。新算法法使AGV路径规划可减少路径长度和转弯角度，提高了AGV的工作效率和安全性能。     

3腔道仿生软体爬行机器人设计

为了改善软体机器人复杂的结构和繁琐的控制系统，课题组设计了一种气压驱动仿生软体爬行机器人，由3腔道外波纹式软体驱动器和前后卡脚组成。根据驱动器各个气腔内部气压产生不同方向的弯曲变形，实现了爬行机器人前进、转向和抬头等仿蠕虫运动；同时，基于虚功原理和Yeoh模型搭建了非线性数学预测模型。为验证预测模型的准确性，设计了有限元仿真分析和实体样机试验，将所得数据与数学模型预测值进行对比，结果表明非线性数学预测模型具有有效性。本研究提出了结构更简洁、弯曲更灵活、力学性能更好的3腔道仿生软体爬行机器人，建立的数学预测模型能够较为准确地预测3腔道软体驱动器在不同气压下弯曲步幅的大小。     

ZL114A合金定向凝固过程的模拟与实验

为进一步提升ZL114A合金铸造件的材料性能，采用ProCAST模拟ZL114A合金定向凝固过程，研究了抽拉速度对合金铸件凝固过程中的温度场、糊状区和枝晶生长速率的影响规律。利用液态金属冷却(liquid metal coding, LMC)定向凝固法制备ZL114A合金棒料，分析实验结果，对比并验证了模型的准确性。结果表明：在抽拉速度为150 μm/s时，LMC法能够得到较高的峰值温度梯度，获得较为理想的糊状区，从而保证了枝晶生长速率的稳定性。在此工艺条件下制备得到的ZL114A合金试棒，其微观凝固组织细化程度较高，显微缺陷较少，因此具备更好的材料性能。     

基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法

在非可展直纹面的侧铣加工过程中，曲面的非可展的特性会影响加工后零件的表面质量。尤其在铣削软材料工件非可展直纹面时，刀具跳动是零件表面加工误差增大的新因素。针对这一问题，课题组提出了一种基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法。首先构建了刀具跳动下的误差度量函数；随后通过测量法得到了刀具跳动后的实际回转轮廓半径；最后在考虑刀具跳动的情况下通过单点摆动法对初始刀位进一步优化。仿真实验结果表明：在将刀具跳动因素加入非可展直纹面的误差优化模型中后，加工平均误差减小了25%，过切率减小了18.5%。该研究方法有效提高了零件的表面质量。     

非均匀光照金刚石切割线颗粒提取方法

针对常用的金刚石切割线人工检测抽检误检率高，检测精度低，而且由于实际环境中成像条件的限制，图像的背景光照不均匀，金刚石颗粒粘连在一起，给金刚石颗粒提取带来困难的现状。课题组提出了基于机器视觉的非均匀光照金刚石切割线颗粒提取方法，利用同态滤波去除噪声与光照不均匀度，最大间方差法对采集的图像进行二值化处理，引入形态学与分水岭分割融合的算法对粘连颗粒进行分割，根据八连通域标记方法统计出颗粒数。课题组对6种不同样本进行对比试验，结果表明课题组所提出的方法准确度较高，提高了计算速度。     

复杂机械产品服务系统服务活动聚类方法研究

为实现复杂机械产品服务系统配置优化，首先应该对服务活动进行聚类。课题组提出把服务划分为复杂机械产品服务、服务功能集合、服务行为集合和服务活动4层层级结构。分析了服务活动的耦合关系，基于模糊聚类算法提出了复杂机械产品服务系统中服务活动聚类方法。以汽车产品服务为例，应用该方法获得汽车产品服务系统服务活动聚类方案，并采用逼近理想解法进行排序，选择出最优聚类方案。实际应用证明该方法为复杂机械产品服务系统服务活动聚类优化提供了合理的指导。