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Phase field simulation of the stress-inducedαmicrostructure in Ti–6Al–4 V alloy and its CPFEM properties evaluation

Journal of Materials Science & Technology 2021年第31期90卷 168-182页

作者： Jinhu Zhang Xuexiong Li Dongsheng Xu chunyu teng Hao Wang Liang Yang Hongtao Ju Haisheng Xu Zhichao Meng Yingjie Ma Yunzhi Wang Rui Yang Institute of Metal Research Chinese Academy of SciencesShenyang 110016China Shi-changxu Innovation Center for Advanced Materials Institute of Metal ResearchChinese Academy of SciencesShenyang 110016China China Aero-Polytechnology Establishment Beijing 100028China School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology of ChinaShenyang 110016China Department of Materials Science and Engineering The Ohio State University2041 Collesnited States

Variant selection under specific applied stresses during precipitation of a plates from prior-βmatrix in Ti-6 Al-4 V was investigated by 3 D phase field *** model incorporates the Burgers transformation path fromβto a phase,with consideration of interfacial energy anisotropy,externally applied stresses and elastic interactions among a variants andβ*** Gibbs free energy and atomic mobility data are taken from available thermodynamic and kinetic *** was found that external stresses have a profound influence on variant selection,and the selection has a sensitive dependence,as evidenced by both interaction energy calculations and phase field *** with normal stresses,shear stresses applied in certain directions were found more effective in accelerating the transformation,with a stronger preference to fewer *** volume fractions of various a variants and the final microstructure were determined by both the external stress and the elastic interaction among different *** a clusters formed by variants with Type2 misorientation([11-20]/60°)relation were found more favored than those with Type4([-1055-3]/63.26°)under certain applied tensile stress such as alongβ.The mechanical properties of different microstructures from our phase field simulation under different conditions were calculated for different loading conditions,utilizing crystal plastic finite element *** mechanical behavior of the various microstructures from phase field simulation can be evaluated well before the alloys are fabricated,and therefore it is possible to select microstructure for optimizing the mechanical properties of the alloy through thermomechanical processing based on the two types of simulations.

关键词： Titanium alloy Phase transformation Microtexture Mechanical evaluation Phase field Crystal plasticity finite element

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一种MED最优滤波长度选择新方法及其应用

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航空学报 2020年第10期41卷 389-403页

作者：贺志远陈果何超滕春禹南京航空航天大学民航学院南京211106 中航工业中国航空综合技术研究所北京100028

最小熵解卷积(MED)是旋转机械故障诊断领域广泛应用的有效方法,它可以从噪声中提取微弱的故障冲击成分。然而它的有效性依赖于滤波长度的选取,目前,针对MED滤波长度的自动选取并没有明确有效的方法,往往需要人为经验选择。因此,在MED的... 详细信息

最小熵解卷积(MED)是旋转机械故障诊断领域广泛应用的有效方法,它可以从噪声中提取微弱的故障冲击成分。然而它的有效性依赖于滤波长度的选取,目前,针对MED滤波长度的自动选取并没有明确有效的方法,往往需要人为经验选择。因此,在MED的算法基础上,通过结合自相关函数,提出了一种MED最优滤波长度选择的新方法,该方法构建了一个能量判定标准来衡量输出信号的周期性,从而自适应地确定MED的最优的滤波长度以提升微弱故障信号中的周期脉冲成分,避免MED方法容易出现最大化单一随机脉冲现象的发生。该方法应用于滚动轴承故障微弱冲击特征提取,并利用两个实例进行了有效性验证:基于辛辛那提试验中心的滚动轴承全寿命疲劳加速试验;带机匣的航空发动机转子试验器模拟远离轴承振动源的故障试验。结果表明,所提方法可以消除传递路径影响,提升微弱冲击周期性特征,并且与最大相关峭度解卷积(MCKD)方法相比,诊断结果更具优势。

关键词：最小熵解卷积(MED) 滤波长度滚动轴承微弱故障故障检测

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基于超球优化支持向量数据描述的滚动轴承故障检测

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振动与冲击 2019年第2期38卷 204-210,225页

作者：林桐陈果滕春禹王云欧阳文理南京航空航天大学民航学院南京210016 中航工业综合技术研究所北京100028

在仅有轴承正常运行数据的小样本情况下,支持向量数据描述(SVDD)能通过对多维特征的融合实现滚动轴承的故障检测与状态评估,但特征向量空间分布的复杂程度会直接影响SVDD的效果。为此,提出了一种基于超球优化支持向量数据描述的滚动轴... 详细信息

在仅有轴承正常运行数据的小样本情况下,支持向量数据描述(SVDD)能通过对多维特征的融合实现滚动轴承的故障检测与状态评估,但特征向量空间分布的复杂程度会直接影响SVDD的效果。为此,提出了一种基于超球优化支持向量数据描述的滚动轴承故障检测方法,通过超球优化改善特征向量的空间分布以降低数据描述任务的难度,进而使得超球优化SVDD能更有效地识别出滚动轴承故障。多组试验表明:在不同转速、不同测点、不同类型的滚动轴承故障下,超球优化SVDD比传统的SVDD方法效果更优。

关键词：支持向量数据描述(SVDD) 滚动轴承超球优化特征融合故障检测特征变换

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基于机匣振动信号的滚动轴承故障协同诊断技术

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航空动力学报 2018年第10期33卷 2376-2384页

作者：林桐陈果滕春禹王云欧阳文理肖圣迪南京航空航天大学民航学院南京211106 中国航空工业集团有限公司中国航空综合技术研究所北京100028

针对基于机匣测点信号的航空发动机滚动轴承故障诊断问题,提出了一种滚动轴承故障的协同诊断技术。通过最小熵解卷积消除信号传递路径的影响以增强信号中的冲击性成分;通过小波变换提取共振频带;通过自相关分析抑制频带信号中的非周期... 详细信息

针对基于机匣测点信号的航空发动机滚动轴承故障诊断问题,提出了一种滚动轴承故障的协同诊断技术。通过最小熵解卷积消除信号传递路径的影响以增强信号中的冲击性成分;通过小波变换提取共振频带;通过自相关分析抑制频带信号中的非周期性成分并进一步提升信噪比。依托带机匣的转子试验器分别对人工故障轴承和真实故障轴承进行了两组试验,试验结果表明:相比于其他典型方法,采用所提协同诊断法得到的包络谱中故障特征频率对应的谱峰更加清晰、明显。

关键词：协同诊断滚动轴承机匣信号特征提取最小熵解卷积小波变换自相关分析

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Ti-Al合金γ/α_2界面结构及拉伸变形行为的分子动力学模拟

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金属学报 2019年第2期55卷 291-298页

作者：涂爱东滕春禹王皞徐东生傅耘任占勇杨锐中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国航空综合技术研究所北京100028

采用分子动力学方法,通过考察共格和半共格界面,发现体系总能量随两相厚度比变化,得到2种界面相互转变的临界片层厚度;对不同片层厚度的Ti-Al合金进行垂直界面的拉伸加载,发现共格界面的屈服强度高于半共格界面,断裂行为随γ和α_2相的... 详细信息

采用分子动力学方法,通过考察共格和半共格界面,发现体系总能量随两相厚度比变化,得到2种界面相互转变的临界片层厚度;对不同片层厚度的Ti-Al合金进行垂直界面的拉伸加载,发现共格界面的屈服强度高于半共格界面,断裂行为随γ和α_2相的厚度比变化。塑性变形首先发生在γ相一侧,形成Shockley偏位错,进而通过剪切传递方式穿过γ/α_2界面,激活a2相的锥面层错;γ/α_2界面为后续的位错和孪生提供形核点。

关键词： TiAl 界面塑性变形力学行为分子动力学

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剪切应力对Ti-6Al-4V合金α相形核及微织构形成的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第3期49卷 939-943页

作者：张金虎徐东生滕春禹王皞李学雄孙佳杨锐中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016 中国航空综合技术研究所北京100028

采用相场动力学方法模拟Ti-6Al-4V合金中β→α转变过程,研究钛合金中不同方向的外加剪切应力对α析出相变体形核及微织构形成的影响。模型输入数据来自Pandat热力学与动力学数据库及Jmat Pro(TTT-Ti)。选取x[101]-y[12■]-z[■11]坐标... 详细信息

采用相场动力学方法模拟Ti-6Al-4V合金中β→α转变过程,研究钛合金中不同方向的外加剪切应力对α析出相变体形核及微织构形成的影响。模型输入数据来自Pandat热力学与动力学数据库及Jmat Pro(TTT-Ti)。选取x[101]-y[12■]-z[■11]坐标系,保持时效温度不变,分别沿(101)[■11]_β或(12■)[■11]_β施加不同大小(10、30及50MPa)的正反向切应力,考察剪切加载对合金微观组织演化的影响。结果表明:过冷度一定时,随剪切应力增大,析出变体与剪切应力之间的弹性相互作用在相变过程中逐渐起主要作用,对α相变体的选择作用逐渐增强;应力大小一定时,切应力对变体选择的作用强于正应力;沿(101)[■11]_β或(12■)[■11]_β方向外加剪切应力,正向切应力分别促进2种与1种α变体的选择,而反向切应力均主要选择1种α变体。因而,在β向α转变过程中,切应力更有利于α相微织构的形成。

关键词：切应力微织构相场模拟

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基于自组织神经网络的滚动轴承状态评估方法

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中国机械工程 2017年第5期28卷 550-558页

作者：张全德陈果林桐欧阳文理滕春禹王洪伟南京航空航天大学民航学院南京210016 中航工业综合技术研究所基础研究室北京100028 北京航空工程技术研究中心第六研究室北京100076

针对单一特征在进行故障诊断时准确率不高的问题,提出了一种基于自组织神经网络(SOM)的滚动轴承状态评估方法。该方法首先从原始振动信号中提取出多特征数据,运用主成分分析(PCA)方法对多特征数据进行预处理,采用SOM进行网络训练,构建... 详细信息

针对单一特征在进行故障诊断时准确率不高的问题,提出了一种基于自组织神经网络(SOM)的滚动轴承状态评估方法。该方法首先从原始振动信号中提取出多特征数据,运用主成分分析(PCA)方法对多特征数据进行预处理,采用SOM进行网络训练,构建多特征数据的融合模型,输出竞争神经元层的权值矢量;然后,计算每一个样本到竞争神经元层权值矢量的最小欧氏距离,输出最终的融合指标;最后,通过比较待检测样本与正常样本的最小欧氏距离的差异来判断轴承的状态。将该方法应用于滚动轴承状态评估,试验结果表明:融合指标比单一指标对早期故障更加敏感、更加稳健;同时,融合指标能够定量地描述轴承状态的劣化过程。

关键词：自组织神经网络主成分分析特征融合最小匹配距离滚动轴承故障识别

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球轴承接触疲劳寿命预估的损伤力学-有限元法

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航空动力学报 2019年第10期34卷 2246-2255页

作者：张杰毅陈果谢阶栋贺志远滕春禹成震杰南京航空航天大学民航学院南京210016 中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412002 中国航空工业集团有限公司中国航空综合技术研究所北京100028

以线弹性力学及连续损伤力学为基础,构建球轴承接触疲劳的损伤演化方程。利用轴承钢GCr15扭转疲劳试验数据拟合得到损伤演化方程中的材质参数。通过该方程预估轴承钢GCr15的扭转疲劳寿命,其结果与试验数据吻合。采用ABAQUS有限元分析软... 详细信息

以线弹性力学及连续损伤力学为基础,构建球轴承接触疲劳的损伤演化方程。利用轴承钢GCr15扭转疲劳试验数据拟合得到损伤演化方程中的材质参数。通过该方程预估轴承钢GCr15的扭转疲劳寿命,其结果与试验数据吻合。采用ABAQUS有限元分析软件仿真得到6206球轴承的接触应力分布并分析了6206球轴承最大接触应力区。根据6206球轴承的载荷及应力应变状态将最大接触应力区简化为二维平面应力模型。在此基础上预估了6206球轴承的接触疲劳寿命。设计并进行了6206球轴承疲劳强化试验。轴承接触疲劳剥落都萌生于内圈,与应力仿真分析结果相契合。三个试验轴承的试验与预估接触疲劳寿命的相对误差分别为29.52%、3.03%和51.16%,验证了接触疲劳寿命预估方法的有效性。研究表明采用损伤力学预估球轴承的接触疲劳寿命是工程中可行且实用的方法。

关键词：寿命预测球轴承损伤力学轴承应力计算罚函数 ABAQUS有限元分限软件

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放大色素内镜结合窄带成像技术对早期胃癌诊断的临床价值研究

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中华消化内镜杂志 2015年第8期32卷 553-557页

作者：滕春雨孙咏红陈浮王宇朱海杭大连市友谊医院消化内科 116000 扬州市苏北人民医院消化内科

目的探讨放大色素内镜结合窄带成像技术对可疑早期胃癌的临床诊断价值。方法选取2010年1月至2012年12月期间进行治疗的115例普通内镜观察下发现可疑早期胃癌病变患者，依次采用放大内镜、放大内镜结合窄带成像技术（ME—NBI）、放大色... 详细信息

目的探讨放大色素内镜结合窄带成像技术对可疑早期胃癌的临床诊断价值。方法选取2010年1月至2012年12月期间进行治疗的115例普通内镜观察下发现可疑早期胃癌病变患者，依次采用放大内镜、放大内镜结合窄带成像技术（ME—NBI）、放大色素内镜、放大色素内镜结合窄带成像技术，记录病变轮廓清晰度、黏膜腺管开1：3形态清晰度、微血管结构形态清晰度评分，并比较腺管开口分型和微血管形态分型。于病变改变最显著部位取活检行病理组织学检查，统计各方法对癌前病变诊断的准确率、灵敏度和特异度。结果放大色素内镜结合窄带成像技术病变轮廓和黏膜腺管开口清晰度评分为377分和458分，优于ME—NBI（340分和408分）和放大色素内镜（354分和386分）（P〈0．05），更优于放大内镜（276分和280分）（P〈0．01）；放大色素内镜结合窄带成像技术病变微血管结构形态清晰度评分为380分，优于ME—NBI（348分）（P〈0．05），更优于放大内镜（267分）和放大色素内镜（280分）（P〈0．01）。放大色素内镜结合窄带成像技术对绒毛状（C型）的检出率亦优于放大色素内镜（93．0％比79．7％，P〈0．05）。放大色素内镜结合窄带成像技术对癌前病变诊断准确率为92．17％、灵敏度为88．33％、特异度为96．36％。结论放大色素内镜结合窄带成像能更清晰地观察到病变轮廓、黏膜腺管开口形态和微血管结构形态，明显提高病变的检出率，便于发现早期瘤变，值得进一步临床观察和推广。

关键词：癌前病变诊断内镜窄带成像术放大内镜检查

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钛基合金的多尺度模拟与优化设计

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科研信息化技术与应用 2015年第3期6卷 14-23页

作者：徐东生王皞滕春禹张金虎武鹤楠柏春光杨锐中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016

钛基合金微观组织复杂、与性能的关系尚不完全清楚,存在一些仅靠实验难以解决的矛盾,如钛铝金属间化合物具有良好的高温性能,但其室温塑性较低,制约其在航空发动机等领域的广泛应用;而对于医用植入合金和柔韧钛合金要求在低弹性模量条... 详细信息

钛基合金微观组织复杂、与性能的关系尚不完全清楚,存在一些仅靠实验难以解决的矛盾,如钛铝金属间化合物具有良好的高温性能,但其室温塑性较低,制约其在航空发动机等领域的广泛应用;而对于医用植入合金和柔韧钛合金要求在低弹性模量条件下实现高强度。本研究针对航空发动机中应用的高温钛基合金和具有广泛应用前景的低模量多功能钛合金两类材料,充分利用信息化手段,特别是发挥超级计算的作用,通过集成电子、原子层次计算探索合金化对相变的影响、形变机制及其与变形条件的关系;借助相场动力学模拟结合热力学动力学数据库分析,揭示高温成形、热处理和使役过程中的微观组织演化动力学规律;借助有限元模拟轧辊孔型等因素对钛合金丝材成形工艺的影响,并通过实验研究加以验证,实现合金的计算辅助设计和多种性能及工艺的综合优化。

关键词：多尺度模拟钛合金相场形变相变

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