工程機械綠色設計與製造技術

叢書序一
叢書序二
叢書序三
序
前言

第1章概論1
1.1工程機械綠色設計2
1.1.1減振降噪設計2
1.1.2節能降耗設計3
1.1.3綠色減量化設計3
1.1.4產品數位化三維設計4
1.2工程機械綠色製造5
1.2.1綠色化製造系統與綠色化改造5
1.2.2機器人智慧焊接工作站綠色化6
1.2.3智能裝配線綠色化6
1.2.4自動化加工線綠色化7
本章小結9

第2章金屬結構減量化設計方法11
2.1基本要求12
2.2發展趨勢13
2.3減量化設計的意義19
2.4減量化技術研究現狀20
2.5結構優化設計基本理論26
2.5.1結構優化設計數學模型26
2.5.2結構優化求解方法27
2.5.3結構優化步驟流程29
2.6基於智慧優化演算法的金屬結構減量化設計方法30
2.6.1可靠性優化的數學模型30
2.6.2基於區間模型的非概率可靠性優化求解方法31
2.6.3基於MATLAB的內層可靠性分析方法31
2.6.4基於飛蛾火焰演算法的外層優化方法32
2.7連續體拓撲優化原理及設計方法33
ⅩⅩⅠ
ⅩⅩⅡ
2.7.1變密度法概述33
2.7.2變密度法的插值模型及數學模型35
2.7.3有限元理論36
2.7.4基於優化準則法的變密度拓撲優化39
2.7.5拓撲優化步驟41
2.8動態設計基本理論42
2.8.1動力學問題有限元法43
2.8.2集中參數法46
2.8.3拉格朗日方程46
2.8.4非線性多自由度系統運動方程求解與分析47
2.8.5動態優化設計數學模型55
2.8.6優化設計流程56
2.8.7人體舒適性定量評價方法58
2.9工程實例61
2.9.1減量化在起重機設計中的應用61
2.9.2橋式起重機減量化系列設計62
2.9.3司機起重機軌道系統動態優化設計74
本章小結91

第3章工程機械載荷譜分析技術93
3.1典型工況載荷譜測試分析技術94
3.1.1典型工況載荷譜測試分析技術研究94
3.1.2載荷譜測試技術94
3.1.3載荷信號分析技術99
3.1.4工程機械載荷譜編譜方法研究102
3.2隨機工況載荷譜統計分析技術108
3.2.1小樣本實測載荷譜中特徵參數的資料處理108
3.2.2隨機載荷譜的獲取111
3.3當量載荷譜預測技術112
3.3.1基於改進vSVR演算法的預測模型112
3.3.2基於改進相關向量機的預測模型116
3.4載荷譜分析技術在耐久性試驗中的應用121
本章小結125

第4章工程機械失效模式分析技術127
4.1失效準則128
4.1.1強度失效準則128
4.1.2剛度失效準則129
4.1.3穩定性失效準則129
4.1.4焊接效應失效準則129
4.2金屬結構潛在失效模式預測模型132
4.2.1金屬結構失效模式模糊資料庫133
4.2.2金屬結構潛在失效模式預測135
4.2.3潛在失效模式預測結果修正145
本章小結146

第5章工程機械疲勞壽命評估方法149
5.1疲勞裂紋擴展理論150
5.1.1結構裂紋150
5.1.2裂紋尖端附近的應力強度因數151
5.1.3斷裂準則153
5.1.4裂紋擴展公式推導154
5.2參數確定155
5.2.1初始裂紋尺寸a0及臨界裂紋尺寸aC156
5.2.2裂紋擴展門檻值ΔKth與斷裂韌度KⅠC156
5.2.3材料參數CP、m及幾何修正係數Y157
5.3基於斷裂力學疲勞壽命預測數學模型158
5.3.1裂紋擴展壽命估算158
5.3.2均方根等效應力法159
5.4疲勞壽命預測160
5.5基於名義應力法的疲勞分析161
5.6應力疲勞分析理論162
5.6.1名義應力法的假設和分析過程163
5.6.2名義應力法SN曲線164
5.6.3影響因素167
5.7結構件的SN曲線171
5.7.1幾種常用的SN曲線171
5.7.2等壽命曲線172
5.8名義應力法疲勞壽命預測174
5.8.1建立雙參數SN曲面174
5.8.2疲勞壽命評估175
本章小結177

第6章工程機械大型結構件智慧焊接製造技術179
6.1國內外焊接技術現狀分析180
6.1.1國外技術現狀180
6.1.2國內技術現狀186
6.2柔性自動化焊接系統188
ⅩⅩⅢ
ⅩⅩⅣ
6.2.1焊接機器人系統191
6.2.2鐳射雙絲MAG複合焊接系統193
6.2.3重載焊接變位機196
6.3智能焊接工藝198
6.3.1智慧焊縫識別與焊道規劃系統198
6.3.2焊接工藝及專家資料庫201
6.4線上監測及品質輔助控制系統218
6.4.1溫度測量系統218
6.4.2焊接參數監測系統219
6.4.3坡口尺寸檢測及自我調整控制系統220
6.4.4焊接電弧及熔池監控系統222
6.5智慧焊接技術應用效果223
6.5.1品質提升223
6.5.2效率提升225
6.5.3焊接過程管理226
本章小結228

第7章工程機械共性部件再製造技術229
7.1綠色高效清洗230
7.1.1清洗機理230
7.1.2整體清洗系統設計234
7.2高效無損檢測236
7.2.1結構件常見焊接缺陷受載過程中的聲發射特性分析技術237
7.2.2小波分析在焊接裂紋源模式識別中的應用243
7.3共性部件再製造成形245
7.3.1高能束熔敷再製造成形工藝246
7.3.2碳纖維增強強化再製造工藝257
7.3.3大型液壓缸缸筒內壁電刷鍍再製造工藝267
本章小結269

第8章金屬結構風險評估技術271
8.1基於改進DEMATEL法的金屬結構風險評估模型272
8.1.1建立評價因素集272
8.1.2檢測點模糊評價等級272
8.1.3檢測點模糊評價矩陣274
8.1.4基於改進DEMATEL法的檢測點評價指標權重274
8.1.5檢測點綜合評價矩陣276
8.1.6金屬結構綜合評價矩陣277
8.1.7金屬結構風險度277
8.2工程實例278
8.2.1流動式起重機原始特徵參數及典型使用工況278
8.2.2流動式起重機臂架結構潛在失效模式實例庫280
8.2.3流動式起重機臂架結構潛在失效模式修正287
8.2.4流動式起重機臂架結構風險評估290
8.2.5流動式起重機臂架結構風險評估結果分析295
本章小結299

第9章工程機械金屬結構修復利用技術301
9.1引言302
9.2現役性能可利用性分析303
9.2.1基於疲勞剩餘壽命可靠度的現役性能可利用性304
9.2.2基於強度冗餘的現役性能可利用性313
9.3修復技術可行性分析316
9.4經濟可行性分析318
9.4.1基於失效特徵的損傷臂節修復成本318
9.4.2損傷臂節修復成本資料庫321
9.4.3損傷臂節修復成本預測321
9.5環境資源可行性分析322
本章小結323

第10章工程機械成套裝備綠色供應鏈技術325
10.1綠色供應鏈標準體系及關鍵技術326
10.1.1綠色供應鏈關鍵支撐理論與技術326
10.1.2綠色供應鏈綠色能效評估方法與技術330
10.1.3綠色供應鏈平臺建設關鍵支撐技術332
10.1.4綠色供應鏈綠色標準體系335
10.2基於物聯網和大資料的智慧化工程機械大型成套裝備綠色供應鏈平臺335
10.2.1綠色供應鏈資訊集成和共用平臺335
10.2.2大型成套裝備工控安全管理平臺337
10.3智慧化工程機械大型成套裝備綠色供應鏈示範應用339
本章小結339
參考文獻340