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考虑多信息融合的风电机组状态评估与预测系统开发
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作者 马铁强 向凯 《电网与清洁能源》 CSCD 北大核心 2024年第1期143-149,共7页
为降低风电机组故障发生概率,提高其可靠性,该文利用数据采集与监控系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)检测获得的风电机组运行状态数据,通过研究多指标融合状态评价模型及其预测算法,解决风电机组状态参数评估与预... 为降低风电机组故障发生概率,提高其可靠性,该文利用数据采集与监控系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)检测获得的风电机组运行状态数据,通过研究多指标融合状态评价模型及其预测算法,解决风电机组状态参数评估与预测难题。结合SCADA系统结构,设计并规划风电机组状态参数评估与预测系统架构与功能;利用输出功率波动、风能利用率以及开机运行比率3项参数,基于阈值法,建立风电机组状态退化评价指标模型,通过主成分分析法对3个评估标准进行权重计算,并将各指标进行信息融合,综合反应风电机组运行状态;设计Convolutional Neural Network-Long Short-Term Memory风电机组状态预测模型,实施风电场运行状态参数预测;开发风电机组状态评估与预测系统软件,验证所提方法的有效性。 展开更多
关键词 风电机组 状态评估 CNN-LSTM 信息融合
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新型4-RRPS爬壁机器人及风电塔筒运行环境下的稳定性分析
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作者 马铁强 崔晓森 +1 位作者 杨慧生 郑崟 《机械管理开发》 2024年第2期1-4,共4页
在风电机组运维领域中的运维爬壁机器人大多属于特级高处作业,根据特级高处作业特点,爬壁机器人的作业安全性尤为重要,而稳定性是安全性的必要条件。以4-RRPS构型爬壁机器人吸附在塔筒壁面时为分析工况,以吸附力为分析切入点,展开其相... 在风电机组运维领域中的运维爬壁机器人大多属于特级高处作业,根据特级高处作业特点,爬壁机器人的作业安全性尤为重要,而稳定性是安全性的必要条件。以4-RRPS构型爬壁机器人吸附在塔筒壁面时为分析工况,以吸附力为分析切入点,展开其相关稳定性研究与分析工作。具体包括结构整体在极限倾覆和滑落工况下的最小吸附力分析、单腿抬举运动所需最小推力分析、结构整体的静态稳定裕度分析、携载平台三种工况运动稳定性分析,最终证明该爬壁机器人具备运动平稳性。 展开更多
关键词 4-RRPS爬壁机器人 风电塔筒 吸附力 稳定性分析
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高压射流破冰仿真研究
3
作者 李少峰 马铁强 +1 位作者 单光坤 于洲 《机械管理开发》 2024年第4期33-36,共4页
风力发电技术领域中风机覆冰已成为制约风电机组安全运营的重大隐患.为研究连续高压射流对冰层的冲击破碎,将该过程简化为细长圆柱,对有限大的冰块冲击破碎的过程,基于SPH方法建立高压射流破碎冰层有限元模型,观察射流撞击冰块发生失效... 风力发电技术领域中风机覆冰已成为制约风电机组安全运营的重大隐患.为研究连续高压射流对冰层的冲击破碎,将该过程简化为细长圆柱,对有限大的冰块冲击破碎的过程,基于SPH方法建立高压射流破碎冰层有限元模型,观察射流撞击冰块发生失效破碎时冰块的碎裂程度.模拟了随时间变化的应力波演化以及与之相对应的冰层破坏效果.分析了不同射流速度、射流角度以及喷嘴口径对射流碎冰程度的影响,并为满足高效、节能的除冰方法选择射流速度为80m/s、射流角度为75°、喷嘴口径为2 mm的射流方式. 展开更多
关键词 高压射流 SPH 数值模拟 应力波 碎冰程度
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风机叶片巡检机器人快速检测路径规划算法
4
作者 李博 单光坤 +1 位作者 马铁强 杨玉鹏 《机械管理开发》 2024年第2期33-35,共3页
提出一种基于风力机叶片仿真分析的巡检机器人快速检测方法,通过对风机叶片进行静强度仿真分析得到其应力云图,基于云图模型进行环境建模,针对传统A^(*)算法提出改进,进行了权重值改进、拐角优化以及路径平滑处理,并针对不同情况分别进... 提出一种基于风力机叶片仿真分析的巡检机器人快速检测方法,通过对风机叶片进行静强度仿真分析得到其应力云图,基于云图模型进行环境建模,针对传统A^(*)算法提出改进,进行了权重值改进、拐角优化以及路径平滑处理,并针对不同情况分别进行仿真分析对比实验。实验结果表明,所设计方案可以改进算法搜索效率,在完成既定目标的前提下缩短了路径长度,减少了搜索时间,可以实现风机叶片巡检机器人快速检测任务。 展开更多
关键词 风机叶片 巡检机器人 A^(*)算法 静强度仿真 路径规划
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风电塔筒外壁爬壁机器人结构设计
5
作者 臧祎辰 单光坤 +2 位作者 马铁强 刘思洁 杨慧生 《机械管理开发》 2024年第2期122-123,127,共3页
以风电塔筒外壁运维检测机器人为研究对象,设计了一款可适应风电塔筒外壁曲面的爬壁机器人。针对机器人所处的工作环境,设计了机器人的整体结构布局,计算并验证了机器人所用驱动气缸的参数。根据机器人的整体结构布局,详细介绍了机器人... 以风电塔筒外壁运维检测机器人为研究对象,设计了一款可适应风电塔筒外壁曲面的爬壁机器人。针对机器人所处的工作环境,设计了机器人的整体结构布局,计算并验证了机器人所用驱动气缸的参数。根据机器人的整体结构布局,详细介绍了机器人的转向运动原理。最后对机器人的曲面适应性进行了计算分析,验证了机器人的曲面适应性,证明了结构设计的合理性。 展开更多
关键词 风电塔筒 爬壁机器人 曲面适应
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考虑指标退化的风电机组定检周期优化调整方法
6
作者 马铁强 向凯 《重型机械》 2023年第3期43-51,共9页
为了系统化地评价风机退化情况,提升风电机组的运维效率,提出了一种考虑指标退化的风电机组定检周期优化调整方法。首先,提出了一个风电机组有功功率的退化评价指标体系,该评价指标体系用于表示风电机组的退化趋势,并预测风电机组的剩... 为了系统化地评价风机退化情况,提升风电机组的运维效率,提出了一种考虑指标退化的风电机组定检周期优化调整方法。首先,提出了一个风电机组有功功率的退化评价指标体系,该评价指标体系用于表示风电机组的退化趋势,并预测风电机组的剩余使用寿命。其次,提出并讨论了一种基于该评价指标体系的剩余使用寿命预测方法。此外,设计了一个采用LSTM的多元预测模型,根据风电机组SCADA系统的历史运行数据,预测其有功功率。最后,通过实例验证了该方法对风电机组剩余使用寿命预测的可行性和有效性,可以初步对严重故障和预定检查时间进行预测。 展开更多
关键词 风电机组 指标退化 剩余使用寿命 长短期记忆
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风力发电机组机舱结构散热性能分析方法 被引量:17
7
作者 马铁强 孙德滨 +1 位作者 苏阳阳 张超 《计算机辅助工程》 2016年第3期63-68,73,共7页
为研究双馈式风力发电机组机舱结构散热性能,对风电领域通用的拟六面体形机舱进行简化建模,采用基于热影响排序的机舱模型简化准则和流-固耦合面网格加密准则进行建模,运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法分析机舱... 为研究双馈式风力发电机组机舱结构散热性能,对风电领域通用的拟六面体形机舱进行简化建模,采用基于热影响排序的机舱模型简化准则和流-固耦合面网格加密准则进行建模,运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法分析机舱内气流组织形态.提出一种基于热源扰动的气流组织均匀性评价新方法,解决无参照状态下机舱散热气流组织的孤本评价难题.采用该方法对典型的"下送尾排"式机舱气流组织形态进行分析和评价,分析结论与制造商的试验结论相符. 展开更多
关键词 双馈式风力发电机组 机舱 热源扰动 气流组织 计算流体力学
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风力发电机组机舱散热布局结构最优化方法研究 被引量:4
8
作者 马铁强 孙德滨 +1 位作者 苏阳阳 王士荣 《可再生能源》 CAS 北大核心 2017年第5期721-726,共6页
为得到风力发电机组最优散热布局结构,首先在"下送尾排"式机舱散热布局结构的基础上,提出了"下送侧排"式、"侧送尾排"式和"侧送侧排"式3种机舱散热布局结构;然后通过改变送风口与排风口的位置... 为得到风力发电机组最优散热布局结构,首先在"下送尾排"式机舱散热布局结构的基础上,提出了"下送侧排"式、"侧送尾排"式和"侧送侧排"式3种机舱散热布局结构;然后通过改变送风口与排风口的位置,运用CFD软件对4种机舱散热布局结构进行温度场数值模拟,采用一种基于热源扰动的温度场均匀性评价新方法,运用MATLAB软件进行插值运算,得到4种机舱散热布局结构送风口与排风口的最佳位置;最后分别通过计算和分析"侧送侧排"式机舱的温度效率和温度场分布云图,进一步验证了"侧送侧排"式机舱有着良好的散热能力。该研究不仅为机舱外形结构设计及其通风散热性能设计提供了参考,同时也为其他机舱模型散热布局的最优结构提供了理论参考与借鉴经验,具有一定的实际工程价值。 展开更多
关键词 风力发电机组 散热布局结构 CFD 热源扰动 MATLAB 最佳位置 侧送侧排
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基于频繁子图挖掘的典型零件结构获取方法 被引量:2
9
作者 马铁强 徐成荫 刘颖明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第11期29-33,37,共6页
典型零件结构是产品的隐性设计知识,用于企业零件资源聚类和检索。为了从零件库中获取典型零件结构,提出基于频繁子图挖掘的典型零件结构获取方法。从基于特征的三维零件模型中提取和筛选特征关系,并建立其有向特征关系图;由海量三维零... 典型零件结构是产品的隐性设计知识,用于企业零件资源聚类和检索。为了从零件库中获取典型零件结构,提出基于频繁子图挖掘的典型零件结构获取方法。从基于特征的三维零件模型中提取和筛选特征关系,并建立其有向特征关系图;由海量三维零件模型的有向特征关系图构成有向特征关系图库;利用Apriori频繁子图挖掘算法对有向特征关系图库实施频繁子图挖掘;通过频繁子图与零件库之间映射关系获取典型零件结构。实例验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 典型零件结构 数据挖掘 频繁子图 三维零件模型 APRIORI 有向特征关系图
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风力发电机组机舱内部气流组织优化方法研究 被引量:5
10
作者 马铁强 孙德滨 苏阳阳 《重型机械》 2017年第1期29-34,共6页
针对兆瓦级风力发电机组机舱内部结构散热性能问题,在"下送尾排"式典型机舱散热布局的基础上,提出了"下送侧排"式、"侧送尾排"式和"侧送侧排"式等三种不同的散热气流组织形式。利用CFD软件对... 针对兆瓦级风力发电机组机舱内部结构散热性能问题,在"下送尾排"式典型机舱散热布局的基础上,提出了"下送侧排"式、"侧送尾排"式和"侧送侧排"式等三种不同的散热气流组织形式。利用CFD软件对四种不同的机舱散热气流组织形式进行了温度场数值模拟,并对模拟结果进行对比。在此过程中,提出了一种基于热源扰动的气流组织均匀性评价新方法,解决了无参照状态下机舱散热气流组织的孤本评价难题。模拟结果表明:"下送侧排"式是四种不同的散热气流组织形式中最好的散热布局结构。 展开更多
关键词 风电机组 气流组织 CFD 数值模拟 热源扰动
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风力机叶片翼型钝尾缘改型新方法及气动性能分析研究 被引量:2
11
作者 马铁强 陈明 孙传宗 《可再生能源》 CAS 北大核心 2020年第12期1610-1614,共5页
为了研究翼型尾缘不同改型方式对其气动性能的影响,文章采用尾缘对称加厚法和一种新方法对翼型尾缘进行改型,利用二维RANS方程计算两种翼型的气动性能。在其他条件不变的情况下,尾缘对称加厚厚度在1%~7%内变化,采用尾缘弧形加厚的翼型... 为了研究翼型尾缘不同改型方式对其气动性能的影响,文章采用尾缘对称加厚法和一种新方法对翼型尾缘进行改型,利用二维RANS方程计算两种翼型的气动性能。在其他条件不变的情况下,尾缘对称加厚厚度在1%~7%内变化,采用尾缘弧形加厚的翼型修改位置在弦向90%~98%内变化。选用具有实验数据的DU93-W-210翼型做气动性能验证。计算结果表明:尾缘对称加厚对升力系数有一定的影响,但对阻力的影响更大;采用翼型尾缘弧形加厚法改型的翼型的升力系数有较大的提升,阻力也略大于原始翼型,该方法改型的翼型的气动性能要优于对称加厚的翼型。 展开更多
关键词 翼型尾缘 气动性能 升力系数 阻力系数
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风力发电机组机舱温度场均匀性控制研究及应用 被引量:2
12
作者 马铁强 孙德滨 +1 位作者 苏阳阳 王士荣 《重型机械》 2017年第5期20-25,共6页
为解决风力发电机组机舱内部温度场分布不均匀导致机舱内部主要热源(如发电机、齿轮箱等)因超温报警停机问题,选取传统的"下送尾排"式风力发电机组为研究对象,引入基于热源扰动的温度场均匀性评价指标,通过正交试验优化设计,... 为解决风力发电机组机舱内部温度场分布不均匀导致机舱内部主要热源(如发电机、齿轮箱等)因超温报警停机问题,选取传统的"下送尾排"式风力发电机组为研究对象,引入基于热源扰动的温度场均匀性评价指标,通过正交试验优化设计,使该指标达到极小,分析了外界环境温度、风速、送风口尺寸大小、排风口尺寸大小等影响因子对风力发电机组机舱内部温度场均匀性的影响,从而在原有温度定值控制基础上,机舱内局部差异减小,提高换热效率;最后通过温度优化控制系统既能实现热源部件的最佳工作温度,又能保障机舱内部温度场分布的均匀性。 展开更多
关键词 风力发电机组 热源扰动 正交试验 温度场均匀性 温度优化控制系统
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极限载荷下的风力机叶片复合材料损伤过程研究 被引量:2
13
作者 马铁强 林耀坤 +2 位作者 孙传宗 苏龙 单光坤 《重型机械》 2021年第2期29-37,共9页
材料损伤问题研究是风力机叶片材料、结构和形貌优化的先决条件和重要基础。本文基于连续介质损伤力学提出一种风力机叶片面内复合材料渐进损伤分析和预测的新方法。在材料模型上首先构建材料的本构关系,然后基于连续介质损伤力学对HAS... 材料损伤问题研究是风力机叶片材料、结构和形貌优化的先决条件和重要基础。本文基于连续介质损伤力学提出一种风力机叶片面内复合材料渐进损伤分析和预测的新方法。在材料模型上首先构建材料的本构关系,然后基于连续介质损伤力学对HASHIN准则进行修正并定义材料的损伤演化规律,建立叶片复合材料本构关系与结构渐进损伤模型。通过编写用户自定义材料子程序(UMAT),实现了失效准则与材料退化准则在仿真软件中的应用。本文建立了复合材料风力机叶片分析模型;其次利用BEM理论计算叶片的风载荷,在时间历程下对分析模型施加渐进风载荷,用HASHIN准则模型判定复合材料的纤维和基体损伤模式;模拟了复合材料叶片面内损伤起始、演化直至失效的全过程;分析得出复合材料叶片在面内纤维与基体的损伤机理,及渐进损伤演化历程。算例分析表明:根据本方法得出的叶片损伤机理和演化历程,与工程实际情况相符;对极限载荷作用下风力机叶片强度和损伤预测有效。 展开更多
关键词 复合材料 风力机 叶片 渐进损伤
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双馈风力发电机温度场与环境温度相关性研究 被引量:2
14
作者 马铁强 闫闯 +3 位作者 林耀坤 孙传宗 单光坤 陈涛 《重型机械》 2019年第6期27-33,共7页
大功率双馈风力发电机异常发热问题是导致风力发电机组失效的主要原因之一,本文基于某大功率双馈发电机单循环冷却结构,分析其内部流场的速度场、压力场分布及冷却介质流通状态,获得了温度场分析所需参数及发电机内部不同位置的冷却状... 大功率双馈风力发电机异常发热问题是导致风力发电机组失效的主要原因之一,本文基于某大功率双馈发电机单循环冷却结构,分析其内部流场的速度场、压力场分布及冷却介质流通状态,获得了温度场分析所需参数及发电机内部不同位置的冷却状态。研究和计算发电机内部发热元件发热率、导热系数及对流换热系数等发电机温度场参数,结合流场分析结果,对发电机温度场进行计算仿真分析。获得了与工程实际监测数据较为一致的发电机温度场参数,验证了温度场仿真方法的正确性。最后通过对机舱环境温度与电机内部发热元件温度相关性的研究,得出了两者对应的线性函数关系。 展开更多
关键词 双馈风力发电机 发电机冷却结构 流场 温度场
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风力机叶片气动性能的量子遗传优化设计
15
作者 马铁强 苏龙 +1 位作者 孙传宗 单光坤 《重型机械》 2021年第2期56-61,共6页
为了获得气动性能更优的风力机叶片,提出一种基于量子遗传的叶片气动性能优化方法。用Bézier曲线控制点作为设计变量表示叶片连续的弦长和扭角分布,建立以功率最大为目标的叶片形貌优化模型,用量子遗传算法在不同约束条件下优化叶... 为了获得气动性能更优的风力机叶片,提出一种基于量子遗传的叶片气动性能优化方法。用Bézier曲线控制点作为设计变量表示叶片连续的弦长和扭角分布,建立以功率最大为目标的叶片形貌优化模型,用量子遗传算法在不同约束条件下优化叶片的弦长和扭角。将量子遗传优化结果与经典遗传算法的优化结果进行比较和分析。结果表明:相同参数和边界条件下,提出的基于量子遗传的叶片气动优化方法优于经典遗传优化方法,可获得更优的叶片气动外形和更高的风能捕获效率。 展开更多
关键词 叶片 输出功率 BEM方法 量子遗传算法 BÉZIER
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风力机叶片表面损伤搜索路径优化
16
作者 马铁强 姜喜耀 +2 位作者 孙传宗 刘博阳 单光坤 《重型机械》 2021年第3期60-64,共5页
为了提高风力机叶片表面损伤的无人机搜索效率,提出一种基于模拟退火算法的风力机表面损伤优化搜索算法。该算法采用种子填充法与模拟退火算法对风力机叶片表面损伤进行搜索路径优化。通过无人机拍摄叶片整体图像,通过图像预处理和图像... 为了提高风力机叶片表面损伤的无人机搜索效率,提出一种基于模拟退火算法的风力机表面损伤优化搜索算法。该算法采用种子填充法与模拟退火算法对风力机叶片表面损伤进行搜索路径优化。通过无人机拍摄叶片整体图像,通过图像预处理和图像质心算法获得叶片表面损伤位置质心,用模拟退火过程调整温度系数,结合Metropolis准则以一定概率接受非最优解,提高无人机搜索效率。实验表明:该算法实现了风力机叶片表面疑似损伤点的全覆盖,避免了搜索路径陷入局部最优路径;可有效缩短搜索路径长度。 展开更多
关键词 风力机叶片表面损伤 路径规划 模拟退火算法 质心算法
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极限载荷作用下风力机叶片跨尺度分析
17
作者 马铁强 李明 +1 位作者 单光坤 方曼丽 《机械工程师》 2022年第11期8-11,16,共5页
跨尺度分析是风力机叶片力学性能研究的重要方法,首先对风力机叶片在极限载荷作用下进行有限元分析;然后结合最大正应力准则及桥联模型将叶片的宏观响应传递到细观模型,对叶片进行细观失效分析;最后依据Tsai-Wu失效准则和层合板理论将... 跨尺度分析是风力机叶片力学性能研究的重要方法,首先对风力机叶片在极限载荷作用下进行有限元分析;然后结合最大正应力准则及桥联模型将叶片的宏观响应传递到细观模型,对叶片进行细观失效分析;最后依据Tsai-Wu失效准则和层合板理论将细观材料强度转换为宏观层合板强度,对叶片进行宏观失效分析。仿真与理论的结果表明:根据该方法可以判断风力机叶片在不同尺度下是否出现失效以及出现的失效形式;同时可以完成跨尺度的材料强度预测,对风力机叶片的失效预测具有重要的工程价值。 展开更多
关键词 风力机 叶片 跨尺度分析
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基于拓扑逼近的CAD模型局部结构检索 被引量:7
18
作者 孙伟 马铁强 +1 位作者 李涛 苏铁明 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期1805-1813,共9页
为了从大量CAD模型中检索出具有指定局部结构的模型,提出一种基于拓扑逼近的检索方法.根据建立的CAD模型上边界面的几何与拓扑信息表达模型,提出一种统一度量方法来计算检索对象与检索条件中不同类型边界面之间的相似度;利用基于广度优... 为了从大量CAD模型中检索出具有指定局部结构的模型,提出一种基于拓扑逼近的检索方法.根据建立的CAD模型上边界面的几何与拓扑信息表达模型,提出一种统一度量方法来计算检索对象与检索条件中不同类型边界面之间的相似度;利用基于广度优先搜索的图生成树算法得到检索对象与检索条件之间的初始边界匹配方案;提出拓扑逼近算法,并将初始边界匹配方案作为其输入条件搜索最佳边界匹配方案;在最佳边界匹配方案基础上计算检索对象与检索条件之间满足绝对误差限的相似度,实现CAD模型的局部结构检索.根据文中方法在UG平台上开发了CAD模型局部结构检索系统.实验结果表明,该方法能够有效地实现CAD模型局部结构检索,具有较好的精度和较高的效率. 展开更多
关键词 CAD模型 局部结构 检索 拓扑逼近 边界匹配
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多工作模式产品配色意象的灰色评价方法 被引量:14
19
作者 丁满 孙伟 马铁强 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期1857-1862,共6页
针对产品开发过程中的色彩规划问题,考虑多工作模式产品的配色特征,构建一种多工作模式产品的配色意象评价模型.基于灰色关联分析法建立产品方案色彩与意象之间的关联模型,运用灰色聚类法判断产品配色方案的意象值;将产品各工作模式下... 针对产品开发过程中的色彩规划问题,考虑多工作模式产品的配色特征,构建一种多工作模式产品的配色意象评价模型.基于灰色关联分析法建立产品方案色彩与意象之间的关联模型,运用灰色聚类法判断产品配色方案的意象值;将产品各工作模式下的配色意象同时作为评价属性并赋予相应的权值,进行综合评价.文中方法兼顾了多工作模式产品色彩面积的可变性和消费者主观意象的不确定性,将多工作模式产品的配色意象评价方法置于灵活、直观的框架中.最后以工程机械产品为应用实例,证明该方法较单属性评价方法更为贴近消费者的主观意象. 展开更多
关键词 意象 配色 灰色聚类 多工作模式产品
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基于Pro/E的行星齿轮减速器三维参数化CAD系统 被引量:11
20
作者 江渡 陈世刚 马铁强 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第2期60-62,共3页
介绍了在VC的集成开发环境下开发基于Pro/E的行星齿轮减速器三维参数化CAD系统的全过程。提出了利用Pro/E的开发工具Pro/TOOLKIT参数化建模和装配的方法。最后以齿轮为例详细介绍了该CAD系统的应用。
关键词 行星齿轮减速器 参数化设计 CAD系统 PRO/E VC
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