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纵扭超声振动辅助钛合金挤压攻丝研究

纵扭超声振动辅助钛合金挤压攻丝研究

作者：侯智康齐鲁工业大学

学位级别：硕士

为提高螺纹的机械性能和承载能力,挤压加工开始应用于螺纹制造中。挤压攻丝是一种无屑加工工艺,适用于盲孔内螺纹的制造。目前,挤压攻丝工艺在塑性较好材料上应用较多。然而,对于钛合金而言,由于其弹性模量小,抵抗塑性变形的能力大,在... 详细信息

为提高螺纹的机械性能和承载能力,挤压加工开始应用于螺纹制造中。挤压攻丝是一种无屑加工工艺,适用于盲孔内螺纹的制造。目前,挤压攻丝工艺在塑性较好材料上应用较多。然而,对于钛合金而言,由于其弹性模量小,抵抗塑性变形的能力大,在挤压攻丝过程中常存在扭矩过大、成形时易开裂等缺陷,这会加剧丝锥的磨损和断裂,并且所加工的螺纹精度低、质量差。因此,对钛合金进行挤压攻丝成为一项技术难题,尤其是对于大长径比小盲孔螺纹的加工。针对钛合金等难加工材料大长径比小盲孔内螺纹实际生产的需求,本文提出了一种纵扭超声振动挤压攻丝(Longitudinal torsional ultrasonic vibration extrusion tapping,LT-UVET)的方法,将纵扭超声振动引入到Ti-6Al-4V大长径比小盲孔的挤压攻丝过程中,探究不同纵扭比的超声振动对挤压攻丝的影响。通过对LTUVET进行理论分析、有限元仿真及攻丝实验验证该方法的优越性,为高强合金螺纹制造提供了新方向。取得的主要研究成果如下:(1)基于金属弹塑性变形原理对挤压成形机理和成形过程进行研究。通过建立挤压攻丝过程的力学平衡微分方程,得到挤压攻丝成形过程挤压区金属的接触应力分布函数,并且对挤压区金属的受力状态进行分析,通过挤压棱齿受力模型得到了攻丝扭矩计算公式。(2)基于LT-UVET的丝锥运动机理,对LT-UVET加工过程中丝锥棱齿与工件的间歇挤压特性进行解释,并分析了不同纵扭比的LT-UVET的振动方向与螺纹线的关系。结合运动轨迹及棱齿受力状态,推导了LT-UVET过程中棱齿间歇挤压受力时间公式。(3)对LT-UVET过程进行有限元仿真分析。建立了LT-UVET单齿挤压简化模型,利用Matlab计算出超声加工参数,并导入到DEFORM-3D软件中,定义模型的运动速度,实现了刀-工之间的超声振动加工仿真。(4)通过仿真分析了LT-UVET加工过程中棱齿的间歇挤压特性,并研究了不同纵扭比的LT-UVET的有效应力、扭矩及温度变化规律。仿真结果表明,LTUVET可以有效降低应力集中和应力值,较CET可降低31-67%,且随着的增大,有效应力呈现先降低再增大的趋势。此外,LT-UVET过程中产生的扭矩随着振动周期性地来回震荡。当K=0.08(纵扭振动升角和螺纹螺旋升角一致)时仿真扭矩最低,较CET降低了70%。在LT-UVET中,温度随着棱齿间歇挤压的存在而不断变化。随着K的增大,平均温度基本呈现出降低的趋势。(5)开发了纵扭超声振动加工实验平台对Ti-6Al-4V大长径比小盲孔进行挤压攻丝实验,验证了不同纵扭比K的超声振动挤压攻丝实验,传统挤压攻丝(Conventional Extrusion Tapping,CET)作为参照组。与CET相比,LT-UVET能够有效的降低攻丝扭矩,当=0.08(纵扭振动升角和螺纹螺旋升角一致)时,最大扭矩较CET分别降低20-37%,并且提高螺纹表面质量及显微硬度、减缓丝锥的磨损速度,且纵扭比=0.08的LT-UVET的加工效果优于=2。

关键词：纵扭超声振动挤压攻丝钛合金大长径比小盲孔螺纹质量

Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 701-708页

作者：戴毅曹江海秦羽满李维侯智敏曾卫东西北工业大学材料科学与工程学院陕西西安710072 西部钛业有限责任公司陕西西安710201

真空自耗电弧熔炼(vacuum arc remelting,VAR)是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VA... 详细信息

真空自耗电弧熔炼(vacuum arc remelting,VAR)是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响。结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由“扁平状”逐渐向“V形”转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针方向流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析。搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析。为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度。

关键词：熔体对流宏观偏析真空自耗过程熔炼数值模拟高温钛合金

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考虑实际工况的新能源经MMC-HVDC送出系统强度评估方法

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电工技术学报 2024年

作者：王祥宇辛焕海傅闯马富艺龙侯智贤浙江大学电气工程学院南方电网科学研究院

基于广义短路比指标的电压支撑强度（简称“系统强度”）可用于评估额定工况下新能源经两电平直流送出系统的稳定性。然而目前工程中新能源基地大多采用模块化多电平变流器柔性直流（Modular Multilevel Converter High Voltage Direct ... 详细信息

基于广义短路比指标的电压支撑强度（简称“系统强度”）可用于评估额定工况下新能源经两电平直流送出系统的稳定性。然而目前工程中新能源基地大多采用模块化多电平变流器柔性直流（Modular Multilevel Converter High Voltage Direct Current System， MMC-HVDC）送出，相比于两电平直流，MMC-HVDC内部控制特性复杂，其对系统的电压支撑作用难以表征；此外新能源实际运行工况多变，基于额定工况定义的短路比指标难以应用。为此，本文从灵敏度视角提出了基于广义运行短路比的新能源经MMC-HVDC送出系统（简称送出系统）强度评估方法。首先，建立了系统频域闭环传递函数矩阵模型，利用灵敏度方程刻画了送出系统的系统电压对电流小扰动的响应特性；其次，基于阻抗矩阵的最大奇异值等效刻画了MMC-HVDC的宽频段电压支撑能力，并提出了MMC-HVDC等值方法；进而，将广义运行短路比推广到送出系统强度评估；最后，仿真算例验证了所提方法的有效性。

关键词：新能源 MMC-HVDC 系统强度广义运行短路比

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大口径空间离轴望远镜的无接口重力卸载方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：何其佳彭起侯智芸包奇红杨智焜中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室中国科学院光束控制重点实验室中国科学院光电技术研究所中国科学院大学

由于空间望远镜轻量化程度高，绝对刚度低，其在地面重力环境下装调时会产生变形。在轨工作时，重力得到释放，已调好的结构发生回弹，会严重影响成像质量，因此在装调时需要对望远镜进行重力卸载。文章研究了离轴望远镜在重力下的变形... 详细信息

由于空间望远镜轻量化程度高，绝对刚度低，其在地面重力环境下装调时会产生变形。在轨工作时，重力得到释放，已调好的结构发生回弹，会严重影响成像质量，因此在装调时需要对望远镜进行重力卸载。文章研究了离轴望远镜在重力下的变形趋势，分析了不同的卸载形式，通过位置闭环法确定了卸载力，基于离轴偏心特点和局部受力情况优化了卸载点的布局，在无接口的情况下设计了小尺寸、易调节的恒力万向卸载装置，卸载后主次镜最大位移差由44.2μm降低至4.6μm，较卸载前减小了90%；最大角度差由9.5″降低至2.2″，较卸载前减小了77%；主次镜波相差RMS值由0.185λ降低至0.0292λ，较卸载前减小了84%。对装置与望远镜的接触面进行了形貌优化设计，使局部最大压强由49.8kPa降低为30.0kPa，降低了40%。该卸载方法满足重力释放前后主次镜相对位置保持稳定的要求。

关键词：大口径空间离轴光学望远镜重力卸载无接口卸载

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高铁大跨连续梁不同约束体系下抗震性能研究

铁道工程学报 2024年第6期41卷 57-63页

作者：周友权中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

研究目的:为研究不同抗震约束体系对高速铁路大跨度连续梁桥纵向抗震性能的影响,以一座跨径为(60+100+60)m的高速铁路连续梁桥为工程背景,采用OpenSees软件对全桥进行非线性时程分析,针对不同的设防烈度,从动力特性、桥墩墩底弯矩、墩... 详细信息

研究目的:为研究不同抗震约束体系对高速铁路大跨度连续梁桥纵向抗震性能的影响,以一座跨径为(60+100+60)m的高速铁路连续梁桥为工程背景,采用OpenSees软件对全桥进行非线性时程分析,针对不同的设防烈度,从动力特性、桥墩墩底弯矩、墩顶位移、支座位移等方面,对比分析延性体系、减隔震体系以及延性体系加减隔震体系多种工况下桥梁的地震响应差别。研究结论:(1)与延性体系相比,减隔震体系可显著延长桥梁结构的自振周期;(2)对于墩高20 m的高铁大跨连续梁按罕遇地震设防时,在Ⅶ度区及以上设防烈度时,桥墩会进入延性,且位移延性系数随着桥墩配筋率的增大而减小;(3)采用延性抗震体系的高铁大跨连续梁,可通过增大配筋率和设置阻尼器减轻桥墩的损伤,使其处于轻微损伤状态;(4)采用减隔震体系可保证高烈度地震区的高铁大跨连续梁桥的桥墩在罕遇地震下处于弹性工作状态,结构的减震率可超过80%;(5)摩擦摆支座体系减震效果好,但需要通过附加阻尼的形式来满足支座设计位移需要;(6)本研究成果可为高铁大跨连续梁桥的抗震设计提供参考。

关键词：高速铁路桥梁抗震性能数值计算连续梁桥延性体系减隔震体系

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读懂中国的力量与温情

中学生阅读(高中版)(下半月) 2024年第3期 39-40页

作者：侯智

热点话题自2013年岁末起,习近平主席已连续10年发表新年贺词,为人民点赞、为时代导航、为奋斗聚力他在2024年新年贺词中指出:“2023年,我们接续奋斗、砥砺前行,经历了风雨洗礼,看到了美丽风景,取得了沉甸甸的收获。”拉家常、谈谈心、...

热点话题自2013年岁末起,习近平主席已连续10年发表新年贺词,为人民点赞、为时代导航、为奋斗聚力他在2024年新年贺词中指出:“2023年,我们接续奋斗、砥砺前行,经历了风雨洗礼,看到了美丽风景,取得了沉甸甸的收获。”拉家常、谈谈心、诉真情,习近平主席2024年新年贺词温暖人心,也在亿万国人心目中勾勒出一幕幕宏大的时代场景——从“疫情防控平稳转段”,

关键词：

基于改进Yolov8-pose的分心驾驶检测与识别

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电子测量技术 2024年

作者：朱周华侯智杰田成源周怡纳西安科技大学通信与信息工程学院

针对现有的分心驾驶检测算法存在检测率低、检测速率慢等问题，本文构建了一种基于改进Yolov8-pose的分心驾驶检测识别模型Yolov8-EFM。首先，通过使用EfficientViT更换Yolov8-pose的主干网络，结合CNN和VIT之间的互补性，提升了检测的... 详细信息

针对现有的分心驾驶检测算法存在检测率低、检测速率慢等问题，本文构建了一种基于改进Yolov8-pose的分心驾驶检测识别模型Yolov8-EFM。首先，通过使用EfficientViT更换Yolov8-pose的主干网络，结合CNN和VIT之间的互补性，提升了检测的准确率；其次，使用FasterBlock模块替换C2f中的Bottleneck模块，增加了检测速率并减小模型参数；最后在SPPF后加入了轻量级的MLCA注意力模块，在模型大小和准确性之间取得了良好的平衡。实验结果表明，本文所构建的Yolov8-EFM模型，mAP50可以达到98.9%，模型大小只有9.7M，该方法不仅可以识别出具体分心行为，还可以检测上半身的人体骨架，可以有效应用在驾驶员分心驾驶的检测场景中。

关键词：分心检测人体姿态估计 Yolov8-pose EfficientViT FasterNet MLCA

拟轮枝镰孢丙氨酸转氨酶FvALT的克隆与表达分析

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生物技术通报 2024年

作者：郝楠耿珊赵雨薇侯智涵赵斌刘颖超河北农业大学植保保护学院

【目的】拟轮枝镰孢是玉米穗腐病的主要病原菌，探究拟轮枝镰孢FvALT的生物学功能，为新型靶向杀菌剂开发提供理论依据。【方法】利用ProtParam、ProtScale、WoLF PSORT和Clustal X等在线工具对FvALT的生理生化特征及同源性进行分析；采... 详细信息

【目的】拟轮枝镰孢是玉米穗腐病的主要病原菌，探究拟轮枝镰孢FvALT的生物学功能，为新型靶向杀菌剂开发提供理论依据。【方法】利用ProtParam、ProtScale、WoLF PSORT和Clustal X等在线工具对FvALT的生理生化特征及同源性进行分析；采用SOMPA和SWISS-MODEL获得其蛋白结构，并利用AutoDock分析FvALT与底物的结合能力；进而通过原核表达和亲和镍柱层析方法获得目的蛋白，通过荧光滴定技术验证FvALT与底物的结合能力。【结果】FvALT为亲水性蛋白并定位于胞浆中，其蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主，并在镰孢菌中高度保守，具有典型的PTZ00377 superfamily结构域；FvALT的最佳诱导条件为0.4 mol/L IPTG,16℃诱导16 h;FvALT与α-酮戊二酸具有较强的结合作用，结合位点为ARG310、SER149、SER298、SER300和ASP258。【结论】拟轮枝镰孢FvALT具有典型的丙氨酸转氨酶特征，与底物α-酮戊二酸特异结合。

关键词：拟轮枝镰孢丙氨酸转氨酶生物信息学分析原核表达分子对接

基于行车风险场的快速路短交织区车辆交互风险识别

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 221-231页

作者：胡立伟陈琛赵雪亭刘冰侯智张瑞杰贺雨昆明理工大学交通工程学院昆明650500

为更加准确和直观地识别快速路短交织区行驶车辆之间的交互风险,解决传统风险识别模型无法连续识别换道时车辆间交互风险的问题,本文利用无人机采集快速路短交织区内车辆轨迹数据,并利用Tracker进行读取,筛选跟驰车辆对和换道车辆对,在... 详细信息

为更加准确和直观地识别快速路短交织区行驶车辆之间的交互风险,解决传统风险识别模型无法连续识别换道时车辆间交互风险的问题,本文利用无人机采集快速路短交织区内车辆轨迹数据,并利用Tracker进行读取,筛选跟驰车辆对和换道车辆对,在现有行车风险场理论的基础上,综合考虑车辆面积、车辆前进时前后方风险差异、转弯时左右方风险差异以及车辆之间横向距离,适应性改进现有行车风险场模型DRF(Driving Safety Field),利用遗传算法和波良可夫模型标定模型参数。对比改进后行车风险场模型、车头时距倒数(THWI)、碰撞时间倒数(TTCI)对车辆间跟驰交互风险与换道交互风险的识别情况,验证该模型的有效性。结果表明,本文模型较THWI和TTCI更符合驾驶员的驾驶心理,且感知风险变化先于驾驶员,对车辆换道交互风险的识别率较THWI提升52.45%,较TTCI提升83.66%,本模型在换道交互风险的识别性能上表现的更加优越。基于本文模型对短交织区区域内多车共同作用产生的风险进行可视化,可辅助交通管理部门确定需要精细化组织的关键区域,也可作为评价管理措施改善效果的可视化手段。

关键词：交通工程交互风险识别行车风险场短交织区风险可视化

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