摘要:微型半导体发光二极管显示技术（mini/micro light emitting diode，简称Mini/Micro LED）是一种基于微型LED芯片的自发光显示技术，相较于液晶显示技术（liquid crystal display， 简称LCD）和有机发光二极管显示技术（organic light-emitting diode， 简称OLED），具有显著性能优势，被视为次世代显示技术的发展趋势。由于巨量转移技术与装备的限制，Mini/Micro LED显示设备尚未实现大规模量产。针对此问题，首先，根据现有Mini/Micro LED巨量转移工艺方法的不同工作原理，总结了3种主要工艺方法，即接触式微转印技术、非接触式激光转移技术和自组装转移技术；其次，调研了现有Mini/Micro LED巨量转移工艺方法中涉及到的技术与装备，归纳了其中的通用关键技术，即高速高精对位和视觉检测；然后，针对上述关键技术挑战，围绕Mini/Micro LED 新型显示装备若干关键技术与典型设备集成开发介绍了笔者的前期研究工作；最后，讨论了实现Mini/Micro LED大规模量产中存在的问题及发展方向。

摘要:为了研究漏表面波法对高铁无砟轨道层间脱空检测的适用性，建立脱空特征指标，通过含层间脱空的板式无砟轨道实尺模型进行试验，建立空气-无砟轨道耦合有限元模型，分析不同工况下的冲击响应声场分布特征；进一步对漏表面波信号进行希尔伯特-黄变换，保留高频特征信号至第1阶本征模函数（intrinsic mode function，简称IMF₁），分解低频干扰信号至高阶本征模函数，提出以IMF₁能量为特征指标的层间脱空判识方法。研究结果表明：随着脱空长度和脱空至荷载冲击点距离的增大，漏表面波IMF₁能量分布呈现正相关变化趋势；IMF₁能量对CRTSII型板式无砟轨道板中CA砂浆层脱空0.2~0.5 m较为敏感，基于漏表面波的CA砂浆层脱空检测具备一定理论可行性。

摘要:综合考虑剪切变形、剪滞翘曲应力自平衡、转动惯量和腹板褶皱效应的影响，对组合箱梁上、下翼板和悬臂板设立2个不同的剪滞转角差函数，基于能量变分法和Hamilton原理建立该类结构的弹性控制微分方程和自然边界条件，获得相应广义位移的闭合解。通过模型实测值和ANSYS空间有限元值验证了该闭合解的可靠性，并分析了宽跨比对组合箱梁竖向弯曲振动特性的影响。研究结果表明：与剪力滞效应相比，剪切变形对组合箱梁抗弯刚度的影响更大，第4阶自振频率差值达到27.623%；结构跨中横截面上各点动应力幅值的分布特点与其静力分析结果类似，荷载作用频率对组合箱梁的动剪力滞系数的影响小于3.52%；剪力滞效应对简支组合箱梁翼板动应力幅值的影响随宽跨比的增大而变大，翘曲应力自平衡的影响亦随之增大；翘曲应力自平衡对结构自振频率的贡献值小于5%，但对翼板动应力幅值的影响可达9.4%以上。

摘要:针对气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear，简称GIS）断路器声信号易受强背景噪声干扰且特征提取困难的问题，提出一种可以有效诊断其机械故障的方法。首先，使用多通道声传感器阵列采集断路器原始观测信号，利用独立成分分析（independent component analysis， 简称ICA）方法将观测信号分离为多维源信号，并选取源信号中模糊熵最小的分量作为特征信号；其次，计算特征信号的多尺度模糊熵（multi-scale fuzzy entropy， 简称MFE）生成断路器的声纹特征；最后，利用极限学习机（extreme learning machine， 简称ELM）算法识别断路器的故障。实验结果表明，基于声信号的检测方法为GIS断路器的机械故障诊断提供了一种新的解决方案，所提出的算法能够有效提取声纹特征，故障诊断准确率较传统方法有明显提高。

摘要:履带张紧力是影响履带可靠性的主要因素，保持履带张紧力的稳定性有利于提高履带服役寿命，使整车在越野工况中发挥出优越的性能。在对托带轮、负重轮、诱导轮以及履带张紧器的几何关系及受力分析的基础上，建立了履带张紧力的理论估算模型，通过与多体动力学仿真结果进行比较，验证了履带张紧力理论估算模型的正确性。在此基础上，基于模糊比例-积分-微分（proportional-integral-derivative，简称PID）控制理论设计了一种履带张紧力控制系统，可通过转动诱导轮曲臂来调整履带的松紧度。仿真结果表明：该控制系统能够快速、准确地达到期望履带张紧力，可有效地抑制车体振动的情况及托带轮所受履带的冲击载荷，增加了履带车辆行驶的可靠性。与传统的诱导轮固定方式相比，该控制系统可有效降低接地段履带的动态张力，且没有加剧履带脱轮的风险。

摘要:研究了超声喷丸换能器在不同电压下的阻抗特性，设计了针对高电压驱动工况的阻抗匹配方法。首先，采用功率放大器和示波器获取高电压下换能器两端的电压、电流以及相位差，计算得到阻抗特性曲线；其次，以工作频率下的阻抗为基准，计算并联匹配和串联匹配时的电感值，通过对比优选负载电路呈纯阻性的匹配方式，实现有功功率的最大化；最后，将匹配电路结合自制的驱动电源设计了超声喷丸成形驱动系统，利用激光位移传感器对比了匹配前后喷丸枪撞针振幅的变化。结果表明，当以2.6 mH电感串联匹配时测得接入匹配电路后喷丸撞针冲击振幅由2.7 mm升至4.9 mm，验证了所提匹配方法的有效性。

摘要:分离式Hopkinson杆装置常用于测量材料动态压缩、拉伸和剪切性能，为了提高装置的高效性和经济性，研究了可以实现材料动态压缩和拉伸的一体式Hopkinson杆装置。首先，通过在Hopkinson压杆装置上增加Y字型前端构件、双侧杆和Y字型后端构件，将撞击产生的压缩波转换为拉伸波加载至试样；其次，通过ABAQUS软件数值仿真，分析各构件的几何构型、尺寸等对加载波形的影响。结果表明：前端Y字型构件分岔角度越大、截面尺寸越小，则因弯曲导致的波形失真的程度越严重，截面尺寸和失真程度成负指数关系；在侧杆截面边长大于10 mm时，侧杆间距对波形的影响较小；后端构件的法兰厚度越大，拉伸加载波的平均幅值越大。最终确定了前端构件的Y型分岔夹角为10°，2根侧杆的间距为60 mm，后端构件的法兰厚度为10 mm，构建了一种兼顾压缩和拉伸的一体式Hopkinson杆装置，并对2种试样分别进行压缩和拉伸加载，验证了此装置的有效性。

摘要:针对基于离散频率振动信号的绕组机械状态诊断方法无法真实反映绕组结构特性，且对于绕组早期松动故障灵敏度低的问题，提出了基于合闸暂态宽频振动信号的变压器绕组机械状态检测方法。首先，研究了变压器空载合闸时绕组轴向振动机理，基于最小作用原理建立了双导线振动模型动力学方程；其次，通过鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm， 简称WOA）优化的变分模态分解（variational mode decomposition， 简称VMD）得到包含绕组基频和机电耦合效应下高频分量的模态分量；最后，计算信号的样本熵值（sample entropy，简称SampEn）和频谱峰值，依据样本熵及频谱峰值的变化对变压器绕组机械状态进行检测。研究结果表明：伴随固有频率的变化绕组会出现参变谐振；WOA-VMD算法降噪效果优于普通VMD算法；基于宽频振动信号的绕组机械状态诊断方法能够有效反映绕组松动故障，验证了基于宽频响应变压器绕组故障诊断的可行性。

摘要:针对某中型商用车高速行驶工况下方向盘出现的剧烈振动现象，从仿真分析和试验分析两方面着手，分别对激励源和传递路径进行了研究。首先，采用阶次、模态和工作变形分析方法，确定高速行驶方向盘振动问题主要为传动轴动不平衡量在高转速下的激励频率与转向系统1阶垂向弯曲固有模态耦合所导致；其次，从系统和激励方面分别提出并实施了改进优化方案，使方向盘高速行驶振动问题得到有效的控制。对此问题的优化整改研究结果可为车辆转向系统的设计研发和关键零部件的质量控制提供参考思路，有效缩短整车的开发周期。

摘要:为了深入研究循环水管路系统的流噪声及其控制方法，基于自主搭建的循环水管路系统实验平台进行水管路噪声实验研究。首先，通过测量背景噪声、改进水听器安装方法等措施改善水管路噪声实验环境，保证实验数据的合理性和可靠性；其次，对T型三通管与弯管分别进行管路噪声实验研究；最后，将实验结果与数值计算结果进行了对比分析。结果表明，T型三通管的流噪声实验结果与数值计算结果吻合较好，弯管是整体趋势吻合较好但局部峰值略有差异，证明了实验方法的可靠性。基于此实验方法对增设导流叶片管路的降噪效果进行了研究，得到弯管增设导流叶片的降噪效果要优于T型管，这是因为导流叶片设置在T型三通管中部，虽有一定的导流作用，但会导致过流面积减小，产生更大的流速，影响最终的降噪效果。

摘要:针对基于深度学习的故障辨识方法工程应用准确率受制于样本数量与质量的问题，提出一种多尺度卷积神经网络（novel multi-scale convolutional neural network， 简称NMS-CNN）故障辨识方法。首先，对滚动轴承的振动信号进行快速傅里叶变换（fast Fourier transform，简称 FFT）获取其频域数据；其次，利用多尺度卷积提取频域数据中的多粒度敏感特征，并使用实例归一化技术（instance normalization， 简称IN）对特征图进行归一化；然后，采取注意力机制对多尺度特征进行自适应加权并进一步使用卷积提取深层抽象特征；最后，使用softmax分类器完成故障辨识任务。经过实验验证，所提方法能够在较少训练样本下完成故障辨识任务，并且其抗噪性与泛化性均优于其他智能故障辨识算法。

摘要:针对螺栓结合面微观接触特性具有不确定性，传统基于确定性理论建立的模型难以完整表征结合面微观接触特性的问题，提出了一种基于蒙特卡洛法的螺栓结合面微观接触特性的不确定性量化方法。首先，基于分形理论，表征了同一粗糙度结合面微凸体轮廓高度，并采用矩谱法求解了结合面表面形貌参数区间；其次，利用中心极限定理，将表面形貌参数区间变为符合微凸体轮廓高度分布的高斯分布函数，解决了随机抽样误差的累加造成的置信水平降低；最后，将表面形貌参数的不确定性嵌入蒙特卡洛法，获得了结合面接触特性的区间估计，通过对比分析揭示了考虑不确定性因素时接触间隙对接触特性的影响规律。研究表明，表面形貌参数的不确定性对螺栓结合面接触特性变化具有显著影响，并导致不确定性的影响不断累加。该方法为准确量化螺栓结合面的不确定性提供了理论依据与参考。

摘要:为研究京雄城际铁路雄安站减振CRTSIII型板式无砟轨道的减振特性，进行了橡胶材料试验、落轴试验及现场行车试验。从轨道理论减振性能、轨道内部振动分布规律及传递机理、车站现场振动响应等多维度，依据橡胶硬度、加速度时频特性、振动插入损失及候车厅振级等指标，研究了减振无砟轨道的作用机理及振动控制效果。结果表明：减振CRTSIII型板式轨道采用的橡胶减振垫在室温下平均硬度为48.5，理论上可实现对35.65 Hz以上振动的控制；落轴引起的振动在减振无砟轨道结构中自上至下传递时高频分量衰减迅速，随着与落轴点距离的增大，轨道振动先减小后增大；相比普通无砟轨道，减振无砟轨道的底座板振动插入损失接近10 dB；采用减振CRTSIII型板式轨道，能有效控制列车过站时引起的车站振动。

摘要:为解决寒区高填方机场坡顶土体安全问题，通过引入土体并联振动模型和快速傅里叶变换（fast Fourier transform， 简称FFT），分析了振动台试验中冻结土样振动响应在时域和频域内的变化规律，提出了基于响应频率的冻结土样动力稳定性分析方法。研究表明：冻结土样在融化过程中的加速度增长比R_a、频率和频率增长比R_f均明显变大，但加速度幅值变化规律不明显；土样含水率越高，融化时间越短，R_f越大，完全融化后的响应频率值越大，但对加速度放大系数影响不大；在高温冻结阶段，R_f出现突变但R_a变化不显著，表明在频域中分析冻结土样振动响应变化比时域分析中灵敏度更高。振动台试验结果验证了土体振动并联模型的可靠性，对寒区高填方机场坡顶土体安全监测具有一定参考价值。

摘要:针对双转子轴承复杂信号故障特征难提取、工程中某些类型的故障数据缺乏时卷积神经网络（convolution neural network，简称CNN）难训练的问题，提出一种基于改进CNN和Kmeans的双转子轴承半监督故障诊断方法。首先，利用自回归（autoregressive，简称AR）模型对双转子轴承信号去噪，并基于傅里叶变换得到信号频谱作为CNN输入；其次，以Morlet小波基频域函数作为激活函数构建CNN，结合Softmax损失和提出的权重内积最小化损失在少类别训练数据下训练CNN；最后，基于Kmeans聚类算法分析CNN线性输出确定无标签数据伪标签，并结合半监督学习中自训练思想迭代CNN更新伪标签，继而依据伪标签划分双转子轴承正常、已知故障和未知故障状态。利用双转子轴承故障模拟试验台数据进行验证，结果表明，在少类别训练数据下，其诊断效果相较于人工神经网络（artificial neural network，简称ANN）等方法更佳，诊断准确率达到了100%，验证了所提方法的有效性。

摘要:为有效提取变压器振动信号中的绕组状态信息，提出一种基于变分模态分解（variational mode decomposition，简称VMD）、形态梯度谱的特征提取，采用天牛须搜索算法优化随机森林（beetle antennae search -random forest，简称BAS-RF）识别绕组松动状态的诊断方法。首先，将实测变压器振动信号经VMD分解得到若干个模态分量；其次，计算多个尺度的形态梯度谱以形成初始特征样本集，为防止维数灾难，使用主成分分析法对初始特征样本集进行降维处理；最后，利用天牛须搜索算法对随机森林中决策树的个数和树的深度进行寻优以构造分类器模型，实现对变压器绕组松动状态的识别。实验结果表明，该方法能有效提取变压器绕组松动故障特征信息，且具有优良的抗噪性能，构建的BAS-RF模型具有较高的识别准确率和识别速度。

摘要:为了提高平面运输设备的传送效率与定位精度，针对x-y轴平面滚珠丝杠副的多机械装配界面，应用吉村允效法确定螺栓联接界面的法向压缩刚度和切向运动刚度，采用赫兹接触理论确定丝杠螺母、轴承和导轨内接触界面的径向或法向压缩刚度。基于ABAQUS软件建立x-y直线进给系统的动力学模型，通过锤击法模态试验和文献对比研究，证明了所提理论模型以及结合面刚度计算的正确性。数值仿真了工作台质量、滑块间距及导轨间距对于系统动态行为的影响，并给出设计建议值。通过医疗剪刀毛坯平面进给机床设计试验，验证了所获得动态系统设计规律的有效性。

摘要:为了揭示钢筋锈蚀对钢筋混凝土（reinforced concrete， 简称RC）固端梁振动特性的影响，制作了纵筋直径分别为14 mm和16 mm的2组梁S-14和S-16，每组4片，一共8片。以0%，5%，10%和15%为目标锈蚀率对2组梁开展电化学加速锈蚀试验，基于受迫振动法测试了2组梁的振动特性，分析了交流电和环境振动两个干扰因素对测试准确性的影响，研究了纵筋锈蚀率、直径对RC固端梁振动特性的影响规律，探讨了荷载、截面刚度与频率之间的关联。结果表明：干扰因素对固端梁频率的影响可忽略，但对阻尼比有一定的影响，尤其是环境振动最大可产生43.62%的偏差；随着纵筋锈蚀率的增大，固端梁的频率不断下降，S-14和S-16梁的最大降幅分别达16.89%和8.13%，且纵筋直径越小，频率的降幅和降速越大；2组梁的阻尼比随纵筋锈蚀率的变化规律不一样，从测试结果的可重复性、稳定性和规律性来看，频率均优于阻尼比；随着锈蚀率的增大，固端梁荷载和频率表现出类似的下降规律，两者表现出良好的指数关系，固端梁截面刚度的变化率是其振动频率变化率的2倍。

摘要:为了解决车辆在加速时发动机激励引起的车内噪声问题，进行了整车试验，得到噪声问题的主要频率特征。通过车辆加速时悬置被动侧振动加速度以及整车各个部件模态、振动灵敏度等数据确认了引起车内噪声的关键部件。首先，建立了整车有限元模型，仿真得到了关键部件模态；其次，通过试验验证了模型的有效性；然后，利用所建的整车模型对各部件进行改进，有效降低了各传递路径对车内噪声的灵敏度；最后，根据仿真结果提出了改进方案并进行装车验证。结果表明：车内的加速噪声主要由下拉杆悬置、副车架及前围板等部件与整车声腔模态耦合引起；改进后车内噪声明显改善，声压降低了8~9 dB。

摘要:传统无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter，简称UKF）方法在非线性结构参数识别过程中，通常要求结构的输入已知，当非线性结构的输入难以测量或测量误差较大时，该方法的应用将受到限制。为了对未知激励作用下的非线性结构参数进行识别，提出一种基于改进UKF的非线性结构荷载和参数同步识别方法。该方法在系统状态更新过程中，利用结构响应和参数的当前预测值，对输入荷载进行初步估计，并结合系统状态的估计值对输入荷载进行识别。为降低测量噪声对非线性系统识别结果的影响，采用在UKF方法中嵌入卡尔曼滤波器（Kalman filter，简称KF），对测量噪声协方差矩阵进行同步优化，确保非线性结构荷载和参数识别的精确性。分别对地震激励下的单自由度和5自由度Bouc-Wen滞回模型进行数值模拟，验证了该方法的可行性和准确性。结果表明，改进的UKF方法能够有效地实现非线性结构未知荷载和模型参数的同步识别。

摘要:为研究侧向冲击荷载作用下钢丝绳的动力响应，分别对单根钢丝绳和交叉钢丝绳网进行了抗冲击试验，并考虑了其表面状态及材质、直径和连接方式对钢丝绳抗冲击性影响。结合材料的拉伸试验，分析了钢丝绳的静力和动力性能。结果表明，不同的表面状态及材质只影响钢丝绳弹性阶段的变形能力，对钢丝绳承载能力影响不大。钢丝绳表面状态及材质仅对静力拉伸下的弹性模量有影响，对钢丝绳抗冲击性能的影响不大；针对单根钢丝绳冲击试验工况，相同冲击物质量冲击时，直径越小的钢丝绳中部应变值较大，直径越大的钢丝绳端部应变值较大；卡扣连接的钢丝绳经历了由松弛状态到绷紧状态再到受荷状态三个不同的阶段，螺栓连接的钢丝绳直接从绷紧状态开始到受荷状态，卡扣连接钢丝绳变形比螺栓连接的大，受强冲击荷载时容易失效，连接可靠度低。

摘要:磁流变弹性体（magnetorheological elastomers，简称MRE）的力学性能呈现复杂的非线性特性，建立MRE减震器的力学模型以表征其动力学特性是进行智能振动控制应用的关键。针对有参模型参数识别困难、无参模型易陷入局部最优等问题，根据MRE减震器的力学特性试验结果，建立思维进化算法（mind evolution algorithm，简称MEA）优化的BP神经网络模型来描述MRE减震器的力学特性，并对比了参数化建模与非参数化建模的差异性。研究结果表明：线性K-C模型仅能描述MRE减震器的线性力学特性；Bouc-Wen模型能较为准确地表征其中心对称非线性力学特性；MEA-BP神经网络能准确预测MRE减震器的非线性力学特性。研究成果为MRE减震器的设计及应用提供了参考。

摘要:针对输油管道剧烈振动会引发焊缝开裂、管道连接部疲劳破坏等问题，利用阻抗耦合法和动力吸振技术对原油管道的减振进行了研究。采用金属波纹管设计的吸振器，借助抱箍安装在管道上，可实现管道x， y， z 3个方向的减振，具有防爆、阻燃和三维减振的优点。设计的动力吸振器具有较好的减振效果，比较减振前后相同测点振动加速度的均方根值可知，管道减振效果达到64.9%以上，解决了管道振动偏高的问题，同时减小了由振动引起的管道内交变应力，降低了振动引发的疲劳破坏。该减振方案不需要拆解进出口管道，只需要在外部加装吸振器就能达到较好的效果，是一种控制输油管道振动的好方法。

摘要:基于复合材料的航空航天器结构在服役过程中受到外界物体冲击易造成损伤，常规光纤Bragg光栅冲击监测模式需要借助大量试验建立冲击响应样本库，不仅工作量大，还会影响被测结构力学性能，甚至造成预先损伤。为此，提出了一种基于应变幅值非线性加权原理的复合材料层板结构分布式光纤冲击位置辨识方法，通过提取结构应变响应幅值作为特征量，结合无需先验样本的非线性加权原理实现冲击载荷位置辨识。借助有限元数值仿真，模拟得到冲击载荷作用下复合材料层板结构应变响应与分布特征，并根据仿真结果对该辨识方法加以验证。构建了基于高空间分辨率分布式光纤传感器的冲击监测系统，平均定位误差约为8.44 mm。研究表明，所提方法具有便于集成、通用性强以及无需构建样本库等特点，能够为航空航天器结构健康监测、寿命评估和快速维护提供技术支撑。

摘要:针对时变路径特性对太阳轮故障啮合响应的周期性影响，求证能够表征太阳轮不同故障类型的数据长度。首先，将特定位置传感器作为太阳轮故障啮合周期性变化的观测点，以太阳轮与行星架转速比为切入点，根据行星轮之间是否存在差异分类，分别推导出同齿啮合周期和准同齿啮合周期的表达式，并证明两者之间的关系；其次，依据推导周期及其倍数截取太阳轮不同类型故障信号，取其特征建立3维空间对故障类型进行分离。结果表明：1倍同齿啮合周期是表征太阳轮不同类型故障的最小长度；2倍同齿啮合周期是表征太阳轮不同类型故障的最佳长度。借助太阳轮故障啮合响应周期特性，能够实现太阳轮不同类型故障的诊断。

摘要:在约束阻尼减振结构中，中间的黏弹性层主要依靠基体及约束层的交错运动产生剪切变形而消耗能量，因而这种层间变形关系需要被有效引入以提升建模精度，为此采用有限元法对局部贴敷约束阻尼层圆柱壳进行了动力学建模方法研究。首先，基于Donnell's薄壳理论，在考虑各层之间变形关系的基础上，推导了复合单元的刚度及质量矩阵；其次，构造了一种过渡单元来连接复合壳单元和仅有基体的单层单元，实现了局部贴敷约束阻尼层圆柱壳总刚度及总质量矩阵的有效组集；然后，在考虑复合圆柱壳弹性约束边界条件的基础上，确定了复合壳的运动方程，并给出了求解振动特性的公式；最后，进行了实例研究，通过与实验和ANSYS仿真结果的对比，验证了所提有限元模型的正确性，并进一步分析了约束层、阻尼层厚度变化对复合圆柱壳振动和阻尼特性的影响。

摘要:为分析周边固支效应靶的变形稳健性，结合薄板冲击响应模型，建立薄板变形稳健性的表征方法和极限状态函数，提出了一种基于Monte-Carlo法的薄板变形稳健性分析方法，并探讨抽样次数、载荷参量、几何参量和材料参量对变形稳健性及灵敏度的影响。结果表明：当抽样次数大于30万次时，薄板变形稳健性结果趋于稳定，说明其非线性较强；薄板变形稳健性随半径厚度比、厚度的增大而降低；薄板半径标准差的灵敏度最大，是薄板变形稳健性的主控参量。研究结果为周边固支效应靶的设计与压力测量应用提供了参考。