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结合部虚拟材料参数的逆向优化识别方法

振动工程学报 2019年第2期32卷 215-223页

作者：崔方圆华灯鑫李言李鹏阳西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

考虑结合部的有限元模型是准确分析、预测结构动态响应与振动控制的基础。以哑铃状结构实验模型为研究对象,采用虚拟材料层法对结合部进行等效参数化建模。综合模态实验数据和有限元优化仿真技术,提出了一种简单实用的结合部虚拟材料参... 详细信息

考虑结合部的有限元模型是准确分析、预测结构动态响应与振动控制的基础。以哑铃状结构实验模型为研究对象,采用虚拟材料层法对结合部进行等效参数化建模。综合模态实验数据和有限元优化仿真技术,提出了一种简单实用的结合部虚拟材料参数逆向优化识别方法。为关联有限元模型和实验数据,特引入基于仿真和实验固有频率之间差值最小化的目标函数。采用灵敏度法对整体结构模型做局部有限元反解,利用多目标遗传算法优化求解结合部虚拟材料参数。通过对比实验模型、正向模型和逆向模型得到的固有频率,验证了所提方法的正确性和可行性,并进一步探讨了不同预紧力矩对结合部虚拟材料参数的影响。

关键词：结合部虚拟材料参数识别灵敏度法多目标遗传算法

风电轴承套圈超声滚压强化残余应力形成规律分析

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塑性工程学报 2019年第5期26卷 125-132页

作者：徐红玉刘立波崔凤奎河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

为提高风电轴承套圈的疲劳强度,以风电轴承套圈为研究对象,选取超声滚压强化的静压力、振幅、工件转速和进给速度为主要工艺参数,进行风电轴承套圈的超声滚压强化试验研究。分析了不同工艺参数强化后的表面残余应力变化规律。结果表明:... 详细信息

为提高风电轴承套圈的疲劳强度,以风电轴承套圈为研究对象,选取超声滚压强化的静压力、振幅、工件转速和进给速度为主要工艺参数,进行风电轴承套圈的超声滚压强化试验研究。分析了不同工艺参数强化后的表面残余应力变化规律。结果表明:静压力对超声滚压强化表面残余应力值影响最大,较大的振幅对静压力作用效果有显著增强,工件转速与进给速度对残余应力值的影响具有一定交互关系,且一定范围内低转速高进给速度能预置更大的残余应力。所建立的响应面模型拟合度可达94. 84%,单因素最大相对误差6. 88%,可作为强化后风电轴承套圈表面残余应力控制的参考。

关键词：超声滚压风电轴承套圈残余应力响应面法疲劳强度

超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度响应曲面预测模型

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塑性工程学报 2018年第3期25卷 54-59页

作者：王晓强荣莎莎刘佳崔凤奎河南科技大学机电工程学院

为了降低轴承套圈表面粗糙度,对轴承套圈进行超声滚挤压加工试验研究,选取工件转速、工具头进给速度、预挤压力3个加工参数,采用单因素法分别研究各参数对轴承套圈表面粗糙度的影响规律。结果表明,预挤压力对试样表面粗糙度的影响最大,... 详细信息

为了降低轴承套圈表面粗糙度,对轴承套圈进行超声滚挤压加工试验研究,选取工件转速、工具头进给速度、预挤压力3个加工参数,采用单因素法分别研究各参数对轴承套圈表面粗糙度的影响规律。结果表明,预挤压力对试样表面粗糙度的影响最大,工件转速对试样表面粗糙度的影响次之,进给速度对试样表面粗糙度的影响较小。采用二阶响应曲面的方法,建立超声滚挤压3个加工参数与表面粗糙度之间的预测模型,并验证了模型的准确性;根据极值必要条件对轴承套圈表面粗糙度预测模型进行分析,确定了超声滚挤压加工最优加工参数,得出试验值与预测值之间的误差为2.32%。

关键词：超声滚挤压表面粗糙度响应曲面预测模型

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超声滚挤压轴承套圈表层残余应力模型

塑性工程学报 2018年第5期25卷 205-211页

作者：徐红玉黄焱燚崔凤奎河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

通过超声滚挤压强化试验,检测了不同工艺参数下残余应力的数据,分析了轴承套圈表层残余应力的变化规律,探究了超声滚挤压工艺参数对轴承套圈表层残余应力的影响,建立了超声滚挤压残余应力的回归模型并验证了其可靠性。研究结果表明,超... 详细信息

通过超声滚挤压强化试验,检测了不同工艺参数下残余应力的数据,分析了轴承套圈表层残余应力的变化规律,探究了超声滚挤压工艺参数对轴承套圈表层残余应力的影响,建立了超声滚挤压残余应力的回归模型并验证了其可靠性。研究结果表明,超声滚挤压强化后试样表层残余应力为压应力,残余压应力随进给量和主轴转速的增大而减小,随静压力的增大均呈增大趋势,且随着静压力的增大,残余压应力峰值点由表层向基体方向移动;所建立的超声滚挤压残余应力回归模型的最大相对误差为3. 78%,可以对不同超声滚挤压工艺参数的残余应力进行预测及工艺参数优化。

关键词：超声滚挤压残余应力回归方程预测模型

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冷滚打花键表层加工硬化模型建立

塑性工程学报 2018年第4期25卷 91-100页

作者：崔凤奎于翔河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

基于20钢材料的冷滚打花键样本进行了显微硬度试验,研究了冷滚打工艺参数与冷滚打花键表层硬度、硬化层深度、加工硬化程度的关系,建立了冷滚打花键表层加工硬化的回归模型并验证了该模型的可靠性。研究结果表明冷滚打花键表层硬度、硬... 详细信息

基于20钢材料的冷滚打花键样本进行了显微硬度试验,研究了冷滚打工艺参数与冷滚打花键表层硬度、硬化层深度、加工硬化程度的关系,建立了冷滚打花键表层加工硬化的回归模型并验证了该模型的可靠性。研究结果表明冷滚打花键表层硬度、硬化层深度、加工硬化程度皆随冷滚打转速的增加而降低,随进给量的增加而增加,且进给量对3个指标的影响大于转速对其的影响;所建立的冷滚打花键硬度峰值与加工硬化程度双因素回归模型的最大相对误差分别为1.20%和4.03%,冷滚打花键表层硬度3因素回归模型的最大相对误差为6.13%,所建立模型可以进行不同工艺参数的冷滚打花键加工硬化指标的预测及优化。该模型的建立旨在优化冷滚打工艺参数,控制冷滚打花键表层硬度,提高花键表层性能。

关键词：冷滚打花键表层硬度硬化层深度加工硬化程度回归模型

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20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能优化

塑性工程学报 2019年第4期26卷 125-133页

作者：刘鑫王晓强崔凤奎苏涌翔姚国林刘东亚河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

为了实现对20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能的合理控制,以冷滚打转速、进给量和滚打轮圆角半径为试验参数,进行了冷滚打成形正交试验,分别测量花键分度圆处的表层加工硬化程度和残余应力,采用田口理论信噪比权衡各加工参数对花键表... 详细信息

为了实现对20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能的合理控制,以冷滚打转速、进给量和滚打轮圆角半径为试验参数,进行了冷滚打成形正交试验,分别测量花键分度圆处的表层加工硬化程度和残余应力,采用田口理论信噪比权衡各加工参数对花键表层物理力学性能的影响程度;运用熵权理论与田口过程能力指数设置各评价指标的权重,建立花键表层物理力学性能的改进田口过程能力指数优化模型,使用广义简约梯度法对模型进行优化,将得到的最优加工工艺参数组合通过冷滚打成形试验进行验证,并对其表层微观组织形貌进行观察和分析。结果表明:进给量对冷滚打花键表层物理力学性能影响程度最大,滚打轮圆角半径次之,冷滚打转速最小;花键表层物理力学性能最优加工参数组合为冷滚打转速1581 r·mm-1,进给量42 mm·min-1,滚打轮圆角半径2 mm;所对应的花键表层物理力学性能最优值为:表层加工硬化程度148.92%,表层残余应力-85.83 MPa。

关键词：冷滚打花键物理力学性能加工硬化残余应力田口理论熵权

冷滚打花键表层加工硬化双响应曲面-满意度函数的优化分析

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塑性工程学报 2018年第3期25卷 129-135页

作者：崔凤奎苏涌翔王晓强刘飞姚国林河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

为提高花键冷滚打成形表面层物理力学性能,筛选了影响冷滚打花键表面层性能最优的冷滚打工艺参数。以渐开线花键为研究对象,以冷滚打转速和进给速度为主要加工工艺参数,以冷滚打花键分度圆处表层加工硬化程度为优化目标,引入熵权理论和... 详细信息

为提高花键冷滚打成形表面层物理力学性能,筛选了影响冷滚打花键表面层性能最优的冷滚打工艺参数。以渐开线花键为研究对象,以冷滚打转速和进给速度为主要加工工艺参数,以冷滚打花键分度圆处表层加工硬化程度为优化目标,引入熵权理论和满意度函数法进行传统响应曲面函数的改进,构建改进双响应曲面-满意度函数模型。运用广义降阶梯度法对建立的模型进行优化,并对改进双响应曲面-满意度函数法和传统响应曲面法优化结果分别进行冷滚打花键试验验证和花键表层金相组织对比分析。结果表明：改进双响应曲面-满意度函数模型的综合满意度为0.87384,表明所建立模型稳健性合理可靠;优化的加工工艺参数为冷滚打转速1428 r·mm-1,进给速度为42 mm·min-1,对应的加工硬化程度为148.71%;改进双响应曲面-满意度函数模型的优化参数比传统响应曲面的优化参数所加工的花键表层加工硬化程度高,表明改进双响应曲面-满意度函数模型优化结果较精确。

关键词：冷滚打加工硬化改进双响应曲面满意度熵权理论

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金属波纹管单点增量成形过程研究

中国机械工程 2018年第20期29卷 2507-2514页

作者：石珣李言杨明顺姚梓萌侯晓莉西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

将单点增量成形技术引入金属波纹管成形,提出了一种金属波纹管单点增量成形工艺。基于ABAQUS/Explicit建立增量成形波纹管仿真模型,分析成形过程中成形力的演变,以及成形应力、材料局部变形位移和塑性应变分布的特点;建立了波纹管单点... 详细信息

将单点增量成形技术引入金属波纹管成形,提出了一种金属波纹管单点增量成形工艺。基于ABAQUS/Explicit建立增量成形波纹管仿真模型,分析成形过程中成形力的演变,以及成形应力、材料局部变形位移和塑性应变分布的特点;建立了波纹管单点增量成形实验平台,采集成形过程数据并分析实验数据。结果表明:X向分力在增量成形管壁中的数值最大,其次是Y向分力和Z向分力;斜面拉伸区和圆弧过渡区的塑性应变大,该区域管壁容易发生过度减薄和断裂。

关键词：单点增量成形仿真模型成形参数管材

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冷滚打成形表层残余应力模型建立

塑性工程学报 2018年第1期25卷 142-150页

作者：崔凤奎刘飞解克各丁泽瀚李言河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

为提高冷滚打成形工件的表面性能,实现对冷滚打成形过程中残余应力的控制,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法测量冷滚打成形花键齿廓不同位置的残余应力,依据实验结果采用响应曲面法建立冷滚打成形花键齿廓齿根处、分度圆处和齿顶处的... 详细信息

为提高冷滚打成形工件的表面性能,实现对冷滚打成形过程中残余应力的控制,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法测量冷滚打成形花键齿廓不同位置的残余应力,依据实验结果采用响应曲面法建立冷滚打成形花键齿廓齿根处、分度圆处和齿顶处的残余压应力峰值和残余压应力层深与冷滚打成形参数的关系模型,对比分析了实验结果与模型的预测结果。研究表明所建立的残余压应力峰值模型的最大预测误差为3.3%,残余压应力层深模型的最大预测误差为6.1%,预测结果具有较高的可信度,可以进行不同冷滚打成形参数的齿廓空间残余应力和残余压应力层深度的预测。

关键词：冷滚打渐开线花键残余应力预测模型响应曲面法