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弛张筛面大挠度非线性弹性变形分析及负载理论研究

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煤炭学报 2024年第8期49卷 3687-3700页

作者：宫三朋吴涛郭嘉良刘博伟赵国锋范俊锴王新文河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450016 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

针对弛张筛面大挠度变形理论缺少对筛面材料弹性属性的分析及矿物冲击对筛面挠度变化影响规律的研究,考虑弛张筛面材料的可伸缩性,建立了筛面大挠度非线性弹性变形理论模型,并结合外激励正弦位移函数,首次提出了筛面在不同振幅和频率下... 详细信息

针对弛张筛面大挠度变形理论缺少对筛面材料弹性属性的分析及矿物冲击对筛面挠度变化影响规律的研究,考虑弛张筛面材料的可伸缩性,建立了筛面大挠度非线性弹性变形理论模型,并结合外激励正弦位移函数,首次提出了筛面在不同振幅和频率下的时域表达式;搭建了弛张筛面动力学特性测试平台,验证了理论模型在描述筛面挠曲变化过程中的准确性,通过响应面优化法明晰了大挠度弹性变形理论在描述筛面动态特性时的最优振动参数;结合空载筛面大挠度弹性变形理论提出了颗粒与筛面碰撞时筛面挠曲变化理论,求出了颗粒冲击力下筛面不同运动状态时的挠度曲线,揭示了筛面与矿物颗粒碰撞时不同物理参数对碰撞点局部变形程度的影响规律,并利用仿真试验验证了颗粒碰撞筛面挠曲变化理论表达式在不同初始约束下描述筛面动力学特性的准确性。研究结果表明:静态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率在6%以下,动态下筛面大挠度弹性变形理论与实验误差率随着振幅与频率的增大而减小,且这种变化是非线性的;当振幅为7.33 mm、频率为11.75 Hz时各测点理论值与实验值误差率达到最低,筛面中点的平均误差率低于3%;颗粒入射角、撞击点位置、筛面安装倾角和运行状态是影响筛面撞击局部变形程度的重要因素,理论证明了在较大筛面安装倾角和颗粒入射角以及筛面靠近中点位置运动到最高点时,颗粒与筛面碰撞可获得最大初始动能,且碰撞后筛面挠曲变形理论表述撞击点位置与仿真试验结果的平均误差在4 mm以下。

关键词：弛张筛面非线性弹性变形动力学特性颗粒碰撞

Coronavirus Mask Protection Algorithm:A New Bio-inspired Optimization Algorithm and Its Applications

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Journal of Bionic Engineering 2023年第4期20卷 1747-1765页

作者： Yongliang Yuan Qianlong Shen Shuo Wang Jianji Ren Donghao Yang Qingkang Yang junkai fan Xiaokai Mu School of Mechanical and Power Engineering Henan Polytechnic UniversityJiaozuo454003China School of Mechanical Engineering Dalian University of TechnologyDalian116024China School of Software Henan Polytechnic UniversityJiaozuo454003China

Nowadays,meta-heuristic algorithms are attracting widespread interest in solving high-dimensional nonlinear optimization *** this paper,a COVID-19 prevention-inspired bionic optimization algorithm,named Coronavirus Mask Protection Algorithm(CMPA),is proposed based on the virus transmission of *** main inspiration for the CMPA originated from human self-protection behavior against *** CMPA,the process of infection and immunity consists of three phases,including the infection stage,diffusion stage,and immune ***,wearing masks correctly and safe social distancing are two essential factors for humans to protect themselves,which are similar to the exploration and exploitation in optimization *** study simulates the self-protection behavior mathematically and offers an optimization *** performance of the proposed CMPA is evaluated and compared to other state-of-the-art metaheuristic optimizers using benchmark functions,CEC2020 suite problems,and three truss design *** statistical results demonstrate that the CMPA is more competitive among these state-of-the-art ***,the CMPA is performed to identify the parameters of the main girder of a gantry *** show that the mass and deflection of the main girder can be improved by 16.44%and 7.49%,respectively.

关键词： Coronavirus Mask Protection Algorithm Bionic algorithm Metaheuristic algorithm Optimization algorithm Truss optimization Parameter identification

钢内孔洞在外载内压耦合作用下的力学行为研究

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机械强度 2018年第6期40卷 1506-1510页

作者：范俊锴侯高杰河南理工大学机械与动力工程学院焦作454000

钢中氢的存在不但能导致其力学性能的下降,还会在钢内孔隙内部产生高强氢压作用。以往对于钢质零件孔隙缺陷的研究多集中于外载对孔洞的影响,而对于外载与内氢压耦合作用下孔隙的力学特征问题研究还鲜有涉及。基于氢压理论和气体状态方... 详细信息

钢中氢的存在不但能导致其力学性能的下降,还会在钢内孔隙内部产生高强氢压作用。以往对于钢质零件孔隙缺陷的研究多集中于外载对孔洞的影响,而对于外载与内氢压耦合作用下孔隙的力学特征问题研究还鲜有涉及。基于氢压理论和气体状态方程建立了孔洞在内氢压和外载耦合作用下的有限元分析模型,研究了孔洞内氢压和孔洞形态对孔洞应力场和变形行为的影响,结果表明:孔洞内氢压对于孔洞的变形具有很强的阻碍作用,球形孔洞最容易萌生裂纹,与外载方向夹角30°的椭球孔洞最容易在垂直外载方向的平面与内表面的切点处产生裂纹,钢质零件内部孔洞存在氢压造成的应力集中严重降低了零件的使用强度。

关键词：钢质零件孔隙高强氢压应力场变形行为强度降低

基于区域叠合法的钢丝绳索节端部力学特性研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2019年第1期38卷 100-105页

作者：闫亮范俊锴河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

钢丝绳在工业生产中有着广泛的应用,根据其使用条件,目前已经形成了多种端部固定形式。采用锌或树脂浇铸的索节固定法具有良好的固定性能,且操作简便,因此,在工业生产中得到了越来越多的应用。受制于钢丝和凝固锌体在索节内部的复合材... 详细信息

钢丝绳在工业生产中有着广泛的应用,根据其使用条件,目前已经形成了多种端部固定形式。采用锌或树脂浇铸的索节固定法具有良好的固定性能,且操作简便,因此,在工业生产中得到了越来越多的应用。受制于钢丝和凝固锌体在索节内部的复合材料结构特征,对于钢丝绳索节的力学特性目前研究不多。本文基于有限单元法和独特的区域叠合技术,对锌浇铸钢丝绳索节的力学特性进行分析。结果表明,索节固定具有良好的钢丝绳固定能力,在索节内部,散开的钢丝受力集中在索节的前半段。因此,在实际应用中,在索节前半段的钢丝和锌体缺陷需要特别加以重视,力求保证该部分钢丝与锌体的良好结合。

关键词：索节钢丝绳区域叠合法力学性能有限元

Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr合金的简化SIMA法等温半固态组织粗化规律

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稀有金属材料与工程 2015年第9期44卷 2196-2202页

作者：范俊凯杨光昱陶慧勇刘少军介万奇西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 新乡市航空锻铸有限公司河南新乡453019

研究了简化应变诱发激活(SIMA)工艺条件下Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr挤压态镁合金在不同等温温度(600,610和620℃)和不同等温时间条件下的微观组织演变规律。结果表明,在相同等温温度条件下,α(Mg)晶粒直径与等温时间之间符合关系式3 30d?d?Kt... 详细信息

研究了简化应变诱发激活(SIMA)工艺条件下Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr挤压态镁合金在不同等温温度(600,610和620℃)和不同等温时间条件下的微观组织演变规律。结果表明,在相同等温温度条件下,α(Mg)晶粒直径与等温时间之间符合关系式3 30d?d?Kt,粗化速率常数K随等温温度的升高而增大;实验合金的粗化机制符合Monson-Whitton等提出的改进的液膜迁移理论模型。分析发现,实验合金的纵向组织α(Mg)晶粒粗化速率大于其横向组织α(Mg)晶粒粗化速率,这是简化SIMA法工艺在制备半固态触变浆料时存在组织不均匀现象的根本原因。

关键词：挤压镁合金简化SIMA法工艺半固态成形粗化微观组织

基于高速摄像与PIV技术的喷丸丸粒运动特征研究

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机械强度 2023年第4期45卷 799-804页

作者：范俊锴孙明阁赵武刘伟河南理工大学机械与动力工程学院焦作454003

喷丸作为一种重要的金属表面机械处理工艺,其加工质量与固体丸粒在高速气流作用下的运动规律密切相关。探究一种精确可行的喷丸丸粒速度测量方法,明确喷丸丸粒流的空间散射特征和速度场分布特征,对于优化喷丸工艺参数至关重要。基于高... 详细信息

喷丸作为一种重要的金属表面机械处理工艺,其加工质量与固体丸粒在高速气流作用下的运动规律密切相关。探究一种精确可行的喷丸丸粒速度测量方法,明确喷丸丸粒流的空间散射特征和速度场分布特征,对于优化喷丸工艺参数至关重要。基于高速摄像机,搭建了喷丸丸粒运动高速图像数据采集系统,捕捉喷丸中丸粒的瞬时空间位置变化特征。采用Photoshop图像处理软件对采集的照片进行预处理,获得具有高对比度的丸粒流黑白二值化图片。使用开源的粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)软件PIVLab对丸粒流图像进行数据处理,获得喷丸丸粒流的速度场结果。结果表明,在喷气压力为0.4 MPa,采用0.4 mm铸钢丸粒条件下,丸粒流的散射锥体倾角为10°,丸粒最大运动速度约为46.5 m/s。在不同的空间截面上,丸粒运动速度呈现高斯分布特征,且其标准差随丸粒与喷嘴之间的距离增大而增大。丸粒在离开喷嘴后速度迅速增长至稳定值,速度变化符合Logistic函数特征。与经验公式相比,所得到的丸粒速度场分布公式更加准确,且能体现丸粒的空间分布特征。

关键词：喷丸丸粒 PIV 速度场 PIVLab

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大型锻件孔隙类缺陷锻后白点萌生特性研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2018年第6期37卷 101-107页

作者：范俊锴彭波侯高杰河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

为探明大型锻件锻后白点萌生机理,在以往试验研究的基础上,基于内聚力模型、氢压理论和应力作用下的氢富集理论,以锻后残留微观孔隙作为研究对象,建立了白点萌生扩展的内聚力模型。综合分析了材料中氢的体积质量分数,氢压应力场中氢的扩... 详细信息

为探明大型锻件锻后白点萌生机理,在以往试验研究的基础上,基于内聚力模型、氢压理论和应力作用下的氢富集理论,以锻后残留微观孔隙作为研究对象,建立了白点萌生扩展的内聚力模型。综合分析了材料中氢的体积质量分数,氢压应力场中氢的扩散,及氢作用下内聚力强度等多因素耦合对锻后白点萌生扩展的影响。结果表明:高体积质量分数氢是白点萌生的主要因素,高强氢压导致孔隙尖端应力集中,氢富集导致孔隙尖端的断裂强度降低,锻后微裂纹比微孔隙更加容易诱发白点萌生,而锻后微孔隙和原孔隙相比萌生白点的可能性大大降低。

关键词：大型锻件锻后白点萌生锻后残留微孔隙氢作用下内聚力强度氢扩散

基于BP神经网络模型的海绵城市建设适宜性评价——以福建省长汀县为例

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生态经济 2019年第11期35卷 222-229页

作者：范峻恺徐建刚胡宏南京大学建筑与城市规划学院

当前我国海绵城市建设适宜性评价研究多集中在“工程”技术层面,缺乏社会经济和生态环境综合视角的评价研究。基于此,文章以福建省长汀县为实证对象,构建了一种基于生态、社会、经济多维指标的系统建模评价方法。首先,从孕灾环境危险程... 详细信息

当前我国海绵城市建设适宜性评价研究多集中在“工程”技术层面,缺乏社会经济和生态环境综合视角的评价研究。基于此,文章以福建省长汀县为实证对象,构建了一种基于生态、社会、经济多维指标的系统建模评价方法。首先,从孕灾环境危险程度、承灾体易损程度、海绵体改造适应能力三个维度构建海绵城市建设适宜性评价指标体系;进而,对城市空间采用元胞栅格化、指标分级量化、人口密度估算等方法计算和生成各个指标的量化分级图层;最后,基于熵值法确定的指标权重,构建拓扑结构为9×3×1的BP神经网络模型对海绵城市建设的适宜性进行评价。评价结果表明,该方法可为海绵城市专项规划中,海绵体的城市空间布局及其建设时序规划提供科学指导。

关键词：海绵城市建设适宜性评价 BP神经网络熵值法长汀

微观视域下钢内氢的温度激发扩散模型及影响因素

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金属热处理 2019年第3期44卷 197-201页

作者：范俊锴侯高杰彭波杜凤山河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 海马新能源汽车有限公司河南郑州451450 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

建立了氢陷阱随机分布的二维有限元分析模型,以温度为能量指标,系统研究了在加热条件下,钢内氢陷阱中氢的激发扩散效应,并研究了氢陷阱结合能、加热速度、钢板厚度、初始氢浓度以及氢陷阱密度等因素对Q235钢内扩氢效果的影响。结果表明... 详细信息

建立了氢陷阱随机分布的二维有限元分析模型,以温度为能量指标,系统研究了在加热条件下,钢内氢陷阱中氢的激发扩散效应,并研究了氢陷阱结合能、加热速度、钢板厚度、初始氢浓度以及氢陷阱密度等因素对Q235钢内扩氢效果的影响。结果表明,以上影响因素对扩氢速率曲线的峰值温度以及温度跨度存在一定的影响,对于钢的扩氢热处理来说,一定的加热温度和时间是保证陷阱氢充分激发并扩散的必要条件,该研究结果对扩氢热处理工艺的制定有一定的意义,并且对氢解吸试验的微观机理和理论分析有指导作用。

关键词：氢陷阱随机分布激发扩散效应 Q235钢扩氢热处理