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Theoretical Modeling and Surface Roughness Prediction of Microtextured Surfaces in Ultrasonic Vibration-Assisted Milling

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2024年第2期37卷 163-183页

作者： Chenbing Ni Junjie Zhu youqiang wang Dejian Liu Xuezhao wang Lida Zhu School of Mechanical and Automotive Engineering Qingdao University of TechnologyQingdao 266525China School of Mechanical Engineering and Automation Northeastern UniversityShenyang 110819China

Textured surfaces with certain micro/nano structures have been proven to possess some advanced functions,such as reducing friction,improving wear and increasing *** prediction of micro/nano surface textures is of great significance for the design,fabrication and application of functional textured *** this paper,based on the kinematic analysis of cutter teeth,the discretization of ultrasonic machining process,transformation method of coordinate systems and the cubic spline data interpolation,an integrated theoretical model was established to characterize the distribution and geometric features of micro textures on the surfaces machined by different types of ultrasonic vibration-assisted milling(UVAM).Based on the theoretical model,the effect of key process parameters(vibration directions,vibration dimensions,cutting parameters and vibration parameters)on tool trajectories and microtextured surface morphology in UVAM is ***,the effect of phase difference on the elliptical shape in 2D/3D ultrasonic elliptical vibration-assisted milling(UEVAM)was *** to conventional numerical models,the method of the cubic spline data interpolation is applied to the simulation of microtextured surface morphology in UVAM,which is more suitable for characterizing the morphological features of microtextured surfaces than traditional methods due to the presence of numerous micro *** prediction of surface roughness indicates that the magnitude of ultrasonic amplitude in z-direction should be strictly limited in 1D rotary UVAM,2D and 3D UEVAM due to the unfavorable effect of axial ultrasonic vibration on the surface *** study can provide theoretical guidance for the design and fabrication of microtextured surfaces in UVAM.

关键词： Theoretical modeling Microtextured surface Ultrasonic vibration-assisted milling Cubic spline interpolation Surface roughness

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磁场作用下水基磁流体对TC4与Si3N4摩擦学性能影响的实验研究

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机械工程学报 2024年第7期60卷 174-183页

作者：王优强徐莹莫君何彦赵涛倪陈兵青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室青岛266520

钛合金(TC4)是一种航空航天中广泛应用的材料,其具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性,但其摩擦学性能限制了其进一步的应用。近年来水基磁流体作为一种智能环保型润滑剂在解决极端工况条件下的润滑问题发挥着巨大优势。利用摩擦磨损... 详细信息

钛合金(TC4)是一种航空航天中广泛应用的材料,其具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优良特性,但其摩擦学性能限制了其进一步的应用。近年来水基磁流体作为一种智能环保型润滑剂在解决极端工况条件下的润滑问题发挥着巨大优势。利用摩擦磨损实验机研究了磁场作用下水基磁流体对钛合金摩擦学性能的影响。首先实验研究了水基磁流体的磁学性能。采用超声清洗机对原磁流体进行稀释,获得质量分数分别为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、10%、20%、36%稳定的水基磁流体。利用振动样品磁强计(VSM)、场发射透射电镜(TEM)和静态接触角测量仪分别测试了磁性颗粒的大小和形貌,研究了不同质量分数的水基磁流体的润湿性,探讨了水基磁流体的磁学性能。实验结果表明:Fe3O4颗粒呈球形,平均粒径为14 nm,具有良好的顺磁性。水基磁流体的润湿性随质量分数的增大而增大。其次,研究了水基磁流体的摩擦学性能。以TC4钛合金与Si3N4陶瓷球为试件,利用UMT-3往复摩擦磨损试验机测定了不同磁场强度下不同质量分数水基磁流体润滑时钛合金表面的摩擦因数,并用高精度粗糙度仪对磨损量进行测量。结果表明,通过与基液实验结果进行对比发现,不同质量分数的水基磁流体都表现出一定的减摩效果,其中质量分数为1.2%的磁流体减摩效果最好,摩擦因数降低了16.99%。但在施加外磁场时,不同质量分数的水基磁流体的磨损量都会比基液水润滑时有所增加。但是,随着颗粒质量分数和磁场强度的增大,磨损量逐渐减少。最后,通过实验数据对不同磁场作用下不同质量分数水基磁流体的摩擦学性能的作用机理进行分析,为水基磁流体将来在润滑领域的应用提供了实验依据。

关键词：纳米添加剂水基磁流体磁场强度摩擦学减摩润滑性能

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深冷处理对7075-T6铝合金高速切削亚表层微细观演变及腐蚀机理的影响研究

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表面技术 2024年第10期53卷 134-143页

作者：岳修杰张平高业然孙亚杰王优强青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 广东海洋大学机电工程学院广东湛江524088

目的探究切削速度对经深冷处理和未经深冷处理的7075-T6铝合金微观组织演变机理和耐腐性的影响。方法选取经深冷处理(T6-C)和未经深冷处理(T6)的7075-T6铝合金进行切削加工,并在3.5%(质量分数)NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验。通过透射电... 详细信息

目的探究切削速度对经深冷处理和未经深冷处理的7075-T6铝合金微观组织演变机理和耐腐性的影响。方法选取经深冷处理(T6-C)和未经深冷处理(T6)的7075-T6铝合金进行切削加工,并在3.5%(质量分数)NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验。通过透射电镜(TEM)、HRTEM、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学分析,对微观组织演变、表面形貌和耐腐蚀性能进行研究。结果在相同的切削参数下,相较于T6铝合金,T6-C铝合金表现出更小的晶粒尺寸,铝基体中存在更多的析出相——η相MgZn2,且位错密度以及析出相密度更大,无析出晶界带为断续分布。深冷处理和增大切削速度都显著提高了7075-T6铝合金的耐腐蚀性能,且腐蚀形貌存在显著的龟裂现象。通过电化学分析得知,当切削速度为1500 m/min时,与未深冷处理相比,深冷处理后的7075-T6铝合金的电流密度减小了3.24×10^(-6)A/cm^(2),极化电阻增大了1.68×10^(5)Ω·cm^(2),在该参数下表现出较好的耐腐蚀性能。与此同时,随着切削速度的增大,容抗弧半径呈增大的变化趋势,且相较于T6铝合金,T6-C铝合金具有更大的容抗弧半径。结论深冷处理可以有效细化7075-T6铝合金的晶粒结构,进而强化位错密度,从而显著提升该合金的耐腐蚀性能。

关键词： 7075-T6铝合金深冷处理微观组织析出相表面质量电化学腐蚀

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Fe_(3)O_(4)@CuO磁流体的制备和边界润滑性能

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材料导报 2024年第8期38卷 113-119页

作者：何彦王优强莫君赵涛朱玉玲李梦杰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520

采用化学共沉淀法合成了纳米Fe_(3)O_(4)和纳米Fe_(3)O_(4)@CuO粒子。采用场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对纳米粒子进行表征。采用表面活性剂法制备了不同粒子含量的PAO3... 详细信息

采用化学共沉淀法合成了纳米Fe_(3)O_(4)和纳米Fe_(3)O_(4)@CuO粒子。采用场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对纳米粒子进行表征。采用表面活性剂法制备了不同粒子含量的PAO3磁流体。利用磁流体对外加磁场的响应特性和紫外分光光度计对磁流体分散性进行了表征。采用摩擦副为12CrNi4A和Si_(3)N_(4)的UMT-3往复摩擦磨损试验机对磁流体的摩擦学性能进行了评估。摩擦实验结果表明,含纳米Fe_(3)O_(4)粒子的PAO3基磁流体的润滑效果比较差。而质量分数为1%的纳米PAO3基Fe_(3)O_(4)@CuO粒子磁流体润滑时的摩擦系数相比于PAO3油润滑降低了29.6%,磨痕宽度降低了49.6%。从磨痕表面分析来看,这得益于CuO的摩擦烧结作用,在摩擦表面形成了有效的摩擦膜并修复磨损表面。

关键词：航空润滑油纳米粒子磁流体减摩抗磨

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固液两相流体属性对滚针轴承润滑与承载特性的影响

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表面技术 2024年第15期53卷 77-87,108页

作者：宋琦王优强竺俊杰马金月徐莹娄元豪青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520

目的探究线接触滚针轴承润滑剂中颗粒对润滑特性的影响,为提高滚针轴承的润滑性能提供数据参考。方法建立两相流润滑模型及两相流中含有的颗粒变形承载数学模型。其中,颗粒变形承载模型基于变形连续性假设,综合考虑在弹性变形、弹塑性... 详细信息

目的探究线接触滚针轴承润滑剂中颗粒对润滑特性的影响,为提高滚针轴承的润滑性能提供数据参考。方法建立两相流润滑模型及两相流中含有的颗粒变形承载数学模型。其中,颗粒变形承载模型基于变形连续性假设,综合考虑在弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形3个阶段下颗粒的变形承载力,研究不同尺寸、质量分数和密度对颗粒承载量和两相流体润滑特性的影响。结果润滑油中含有颗粒时,颗粒会承担部分外载荷,但承载量相较于油膜承担的载荷量较少。在相同的变速条件下,颗粒尺寸越大,会因产生较大的尺寸变形而增大颗粒的承载量,进而降低油膜承载力,增大油膜厚度,0.5μm的颗粒承担的载荷相较于0.3μm的颗粒提高了119.2%;颗粒密度的减小和质量分数的增大均会增大两相流中颗粒的数量,进而提高两相流中颗粒的承载量,质量分数为10%颗粒的承载量相比于质量分数为2%颗粒增大了251.8%,密度为3×10^(3)kg/m^(3)的颗粒相较于密度为7×10^(3)kg/m^(3)的颗粒的承载量增大了86.9%。承载颗粒会因接触表面变形而产生接触摩擦力,且接触摩擦力远大于油润滑产生的摩擦力,该摩擦力对系统产生的负效应远大于颗粒承载产生的正效应。结论润滑油中颗粒的存在会改变其润滑性能,颗粒与轴承表面的接触摩擦会导致接触表面出现点蚀等现象,进而降低轴承的使用寿命,应尽量避免润滑油中含有尺寸较大、数量较多的杂质颗粒。

关键词：滚针轴承两相流体颗粒承载弹塑性变形接触摩擦表面点蚀

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激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展

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表面技术 2024年第1期53卷 15-32页

作者：竺俊杰王优强倪陈兵王雪兆刘德建房玉鑫李梦杰青岛理工大学山东青岛266520 工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520

激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。... 详细信息

激光选区熔化(SLM)技术与激光熔化沉积(LMD)技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力,但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题,影响了构件的力学性能,从而制约了其大规模的应用。针对这一现状,首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理,比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点,并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。其次,从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手,综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响,以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构,从而影响成形件的组织与力学性能。此外,综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响,可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异,同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。最后,探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响,通过合适的热处理能够降低成形构件应力,并调控组织相变和性能。

关键词：激光选区熔化激光熔化沉积钛合金微观组织力学性能热处理

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智能电网中的继电保护技术应用

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集成电路应用 2024年第5期41卷 354-356页

作者：王有强管磊国网新疆电力有限公司吐鲁番供电公司新疆838000

阐述智能电网继电保护技术的应用,包括智能传感技术、广域保护技术、网络通信技术、数字化技术、自身重构技术的应用。分析可再生能源的并网技术和智能电网继电保护技术的优化措施。

关键词：智能电网继电保护技术智能传感广域保护

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杂质颗粒对滚针轴承润滑特性影响研究

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润滑与密封 2024年第9期49卷 32-41页

作者：宋琦王优强竺俊杰马金月徐莹青岛理工大学机械与汽车工程学院工业流体节能与污染控制教育部国家重点实验室

为探究润滑剂中混入杂质颗粒对滚针轴承油膜润滑性能的影响，基于线接触滚针轴承润滑模型，建立考虑单个杂质颗粒的线接触润滑模型。采用多重网格法计算油膜压力，多重网格积分法计算油膜弹性变形以及逐列扫描法计算油膜温度，得到不同... 详细信息

为探究润滑剂中混入杂质颗粒对滚针轴承油膜润滑性能的影响，基于线接触滚针轴承润滑模型，建立考虑单个杂质颗粒的线接触润滑模型。采用多重网格法计算油膜压力，多重网格积分法计算油膜弹性变形以及逐列扫描法计算油膜温度，得到不同卷吸速度、载荷和颗粒尺寸下颗粒在接触区流动时的油膜压力、膜厚、流速和温度变化。结果表明：固体颗粒的存在会造成该位置附近油膜压力和温度的增大，膜厚降低以及流体流速的波动；卷吸速度降低、载荷增大和杂质颗粒尺寸增大均会大幅提高接触区内颗粒所处位置的压力和温度，出现恶劣工况，使滚针与滚道在该位置出现胶合或点蚀。

关键词：线接触滚针轴承固体颗粒颗粒流动多重网格

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医疗领域人工智能应用现状、挑战及如何影响患者对医生信任的研究

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卫生软科学 2024年第2期38卷 19-26页

作者：韩倩雯王有强清华大学公共管理学院北京100084

在分析医疗领域人工智能应用的现状和该领域存在的挑战性难题的基础上,聚焦研究医疗领域人工智能应用如何影响患者对医生的信任。对近6年国内外发表的相关文献(来源于领域8个权威数据库)进行筛选、综述和分析,将医疗领域人工智能应用分... 详细信息

在分析医疗领域人工智能应用的现状和该领域存在的挑战性难题的基础上,聚焦研究医疗领域人工智能应用如何影响患者对医生的信任。对近6年国内外发表的相关文献(来源于领域8个权威数据库)进行筛选、综述和分析,将医疗领域人工智能应用分为诊断、治疗和康复3个应用类别。医疗领域人工智能应用在适应和改善医疗服务的同时,对传统医患关系也带来新挑战。探索性地提出了医疗领域人工智能应用中患者对医生信任的分析框架,并基于此分析框架,重点论述了医疗领域人工智能应用如何影响医患沟通、知识信息储备和环境条件,进而影响患者对医生的信任。本文研究表明,医疗领域人工智能应用能够通过影响医患沟通、知识信息储备和环境条件而有助于增强患者对医生的信任。建议应进一步建立和完善相关法律法规、引导医患双方自觉遵守伦理准则规范、强化质量监测和使用评估,以促进医疗领域人工智能的应用更好地增进患者对医生的信任。

关键词：人工智能医疗患者医生信任

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变压器故障中的继电保护技术分析

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集成电路应用 2024年第4期41卷 326-328页

作者：王有强杨远朋国网新疆电力有限公司吐鲁番供电公司新疆838000

阐述电力变压器继电保护技术的特点,分析电力变压器继电保护技术中的气体变化保护、过电流动作与变压器电量保护措施、电力变压器的差动保护技术应用。探讨继电保护措施,包括瓦斯保护、纵差保护与电流速断保护、接地保护和过载保护。

关键词：电力变压器继电保护技术差动保护过载保护

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