高性能先进舰船活塞组件-缸套系统的主动表面织构及服役性能评估研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51775428
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

This project aims to provide theoretical and experimental investigation of the active surface texture and service performance evaluation of the piston assembly-cylinder liner system, which is usually supposed to run with premium efficiency and service performance under abnormal conditions inside the main power equipment of the advanced high performance warships. A self-adaptive multi-objective optimization method will be proposed to achieve 3D optimization of the hone cross-hatch textured structure of the piston assembly-cylinder liner system, and consequently the optimization design criteria for the surface texture of piston assembly-cylinder liner system will be put forward. The quantitative relationship between 3D profile of the textured hone cross-hatch cylinder liner and different parameters of the honing & abrasive stick will be established while considering the multi-parameter and multi-fields coupling, and consequently the honing material removal mechanism and generating mechanism of 3D profile produced by honing will be investigated. Based on the image feature extraction method of the fast discrete curvelet transform algorithm, the geometry profile of textured hone cross-hatch cylinder liner can be defined quantitatively. A service performance evaluation model of the piston assembly-cylinder liner system in the whole life cycle will be established under the condition of small sample data and zero failure data. A method for extracting feature of dynamic response signals will be presented, and consequently the quantitative relationship among the index will be established. Therefore, evolution of system reliability in service life cycle will be unveiled. The present research will be of value not only to the fundamental theory and but also to the key issues to the processing quality control and service performance evaluation of the piston assembly-cylinder system inside main power equipment of advanced high performance warships.
本项目围绕高性能舰船主动力装备的活塞组件-缸套系统,针对其在向着极端工况、高效率和高服役性能方向发展时提出的要求,从理论分析方法的构造和实验研究两个方面着手,进行主动表面织构和服役性能评估研究。针对活塞组件-缸套系统,提出珩磨网纹织构的3D自适应变步长多目标优化方法,建立系统珩磨网纹织构的优化设计准则;通过建立多因素多场耦合时加工参数和油石参数与网纹织构缸套珩磨表面3D形貌特征的定量关系模型,研究珩磨加工的材料去除机理和3D形貌创成机理;构建基于快速离散曲波变换算法的图像特征提取方法,实现网纹织构缸套珩磨表面纹理几何特征的定量表征;建立小样本和无失效数据条件下系统全生命周期内的服役性能评估模型,研究动态响应信号特征空间的提取方法及其与可靠性指标间的相互定量关系,揭示系统服役期内可靠性的演变规律。为高性能先进舰船动力推进装置的加工过程质量控制与系统服役性能评估提供有价值的基础理论和核心技术。

结项摘要

针对高性能舰船主动力装备在向着高服役性能方向发展时对其核心部件活塞组件-缸套系统提出的要求,围绕活塞组件-缸套系统在实际服役工况下的热流体动力润滑、主动表面减摩织构及织构优化、织构表面加工及其形貌表征、全生命周期内服役性能评估展开研究。主要内容包括:(1)通过考虑系统服役工况实际物理行为,建立了表面织构压缩环-缸套系统的热流体动力润滑模型,揭示了润滑油供给条件和缸套变形等因素对摩擦学性能的影响规律。(2)提出了压缩环表面织构几何结构和轮廓形状的Pareto多目标协同优化方法,研究了织构形状、几何结构和分布形式等对摩擦学性能的影响规律。(3)基于珩磨油石的运动特性和珩磨网纹表面的创成原理,提出了珩磨油石磨粒空间轨迹的3D重构方法,研究了不同珩磨往复速度、旋转速度等工艺参数下磨粒轨迹的空间分布规律,通过研究珩磨工艺参数对缸套表面粗糙度与形位误差的影响规律,优选了珩磨加工工艺参数。(4)基于减摩织构表面的灰度图像信息,给出了织构表面灰度图像基准面的稳健求解方法,实现了灰度图像高频信息的重构。基于ELM-SLFN方法构建了灰度图像高频信息的Abbott-Firestone曲线特征参数与3D粗糙度之间的映射关系模型,实现了减摩织构3D粗糙度特征的机器视觉感知与评估。(5)针对减摩织构表面的多尺度和各向异性特征,运用离散曲波变换方法对织构表面的灰度图像信息进行了多尺度分解,提取了与织构物理特征相关的灰度图像信息,研究了减摩织构物理特征与分形维数之间的关联关系,实现了活塞组件-缸套系统表面减摩织构物理特征的定量表征。(6)提出了粒子群优化的模糊支持向量回归缸套磨损评估方法,研究了缸套磨损随时间的演变规律,构建了缸套磨损性能退化非线性自适应剩余寿命预测模型,实现了缸套磨损运行时间与剩余寿命预测的定量描述。为高性能舰船动力装备的主动表面织构和服役性能评估提供了有价值的基础理论和核心技术支持。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Evaluation on the tribological performance of ring/liner system under cylinder deactivation with consideration of cylinder liner deformation and oil supply.
考虑缸套变形和供油情况下缸套系统摩擦学性能评估
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0204179
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lu Y;Liu C;Zhang Y;Wang J;Yao K;Du Y;Müller N
  • 通讯作者:
    Müller N
Investigation on the effect of honing parameters on cylindricity of engine cylinder liner
珩磨参数对发动机缸套圆柱度影响的研究
  • DOI:
    10.1007/s00170-020-06321-7
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Yanjun;Li Jie;Liang Ruidong;Zhang Yongfang;Luo Mengmeng;Guo Cheng
  • 通讯作者:
    Guo Cheng
The Analysis of Secondary Motion and Lubrication Performance of Piston considering the Piston Skirt Profile
考虑活塞裙轮廓的活塞二次运动及润滑性能分析
  • DOI:
    10.1155/2018/3240469
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    SHOCK AND VIBRATION
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Lu, Yanjun;Li, Sha;Mueller, Norbert
  • 通讯作者:
    Mueller, Norbert
Remaining useful life prediction of cylinder liner based on nonlinear degradation model
基于非线性退化模型的缸套剩余寿命预测
  • DOI:
    10.17531/ein.2022.1.8
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Maintenance and Reliability
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Kang Jianxiong;Lu Yanjun;Zhao Bin;Luo Hongbo;Meng Jiacheng;Zhang Yongfang
  • 通讯作者:
    Zhang Yongfang
Experimental study of the tribological characteristics of a honed cylinder liner during the running-in process
珩磨缸套磨合过程摩擦学特性试验研究
  • DOI:
    10.5194/ms-13-101-2022
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Mechanical Sciences
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Kang Jianxiong;Lu Yanjun;Zhao Bin;Jiang Cheng;Li Pengzhou;Luo Hongbo;Zhang Yongfang
  • 通讯作者:
    Zhang Yongfang

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其他文献

航空发动机转子碰摩故障信号广义S变换方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    交通运输工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕延军;张志禹;张九龙
  • 通讯作者:
    张九龙
有限长轴承支撑的转子系统非线性动力学分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黑棣;吕延军;张永芳
  • 通讯作者:
    张永芳
A Method for Solving Stiffness of Finite Length Self-Acting Gas-Lubricated Journal Bearing
有限长度自力式气体润滑轴颈轴承刚度求解方法
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.562-564.643
  • 发表时间:
    2012-08
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕延军
  • 通讯作者:
    吕延军
Numerical Analysis of Nonlinear Behaviors of a Flexible Rotor Dynamic System with Turbulent Journal Bearings Support
具有湍流轴颈轴承支撑的柔性转子动力系统非线性行为的数值分析
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amm.142.7
  • 发表时间:
    2011-11
  • 期刊:
    Applied Mechanics and Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕延军
  • 通讯作者:
    吕延军
含双时滞轴向槽动压气体轴承–非线性转子系统的运动分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张永芳;张帅;叶鹏;刘成;刘付喜;吕延军
  • 通讯作者:
    吕延军

其他文献

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吕延军的其他基金

重型燃气轮机轴系切向支撑组合轴承的热弹性流体主动润滑研究
  • 批准号:
    51375380
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
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    面上项目
机翼结构状态监测的可伸展传感器设计方法研究
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    51075327
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    38.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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