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基于数字孪生的高温高压容器寿命预测

科学技术与工程 2024年第15期24卷 6320-6328页

作者：薛祥东胡光忠王平屈朝阳四川轻化工大学机械工程学院宜宾644000 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室宜宾644000

为解决高温高压容器剩余寿命在线预测难题,提出一种基于数字孪生的高温高压容器剩余寿命预测模型构建方法。该方法基于实时工况条件,采用ANSYS仿真模型进行耦合仿真,获取高温高压容器一定时域物理场,通过多轴蠕变损伤模型建立高温高压... 详细信息

为解决高温高压容器剩余寿命在线预测难题,提出一种基于数字孪生的高温高压容器剩余寿命预测模型构建方法。该方法基于实时工况条件,采用ANSYS仿真模型进行耦合仿真,获取高温高压容器一定时域物理场,通过多轴蠕变损伤模型建立高温高压容器剩余寿命预测样本数据集,利用Tent-SSA优化的BP(back propagation)神经网络算法进行训练预测,建立机理模型与机器学习融合驱动的数字孪生高温高压容器寿命预测模型。最后以某型钠冷快堆蒸汽发生器关键部件的管板作为对象,试验结果表明该预测模型总体均方误差由优化前的3.2197×10^(-2)降低至7.7449×10^(-3),模型更稳定且鲁棒性强、收敛快。

关键词：数字孪生压力容器寿命预测神经网络

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联合收获机自主导航系统的设计及试验

农机化研究 2024年第12期46卷 90-95页

作者：冷鸿彬唐宇峰四川城市职业学院成都610110 四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000

联合收获机是现代农业中必不可少的机械设备之一,在农业生产中完成收割、清理等任务,极大地提高了农业生产的效率。自动导航系统作为现代农业智能化的核心技术之一,可以减少对人工操作的依赖,提高联合收获机的安全性,同时还可以通过实... 详细信息

联合收获机是现代农业中必不可少的机械设备之一,在农业生产中完成收割、清理等任务,极大地提高了农业生产的效率。自动导航系统作为现代农业智能化的核心技术之一,可以减少对人工操作的依赖,提高联合收获机的安全性,同时还可以通过实时定位和导航为农户提供更准确的数据和信息,帮助其更好地管理和规划农田。为此,设计了一种基于北斗卫星定位的联合收获机自主导航系统并进行了试验,结果表明:系统能够有效地实现联合收获机的自主导航和定位,且具有较高的准确性和稳定性,为实现智能农业提供了一种有效的技术手段。

关键词：联合收获机自动导航系统农业智能化

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谷物联合收获机自动对行控制系统的设计

农机化研究 2024年第7期46卷 224-226,240页

作者：唐先光唐宇峰四川城市职业学院成都610101 四川轻化工大学四川宜宾644000

为提高谷物联合收获机的对行质量,设计了一套谷物联合收获机自动对行控制系统,主要包括自动对行感知系统和路径跟踪控制系统。自动对行感知系统基于多种传感器,包括摄像头、激光雷达和惯性测量单元等,实现了对农田的实时感知和行间距的... 详细信息

为提高谷物联合收获机的对行质量,设计了一套谷物联合收获机自动对行控制系统,主要包括自动对行感知系统和路径跟踪控制系统。自动对行感知系统基于多种传感器,包括摄像头、激光雷达和惯性测量单元等,实现了对农田的实时感知和行间距的测量;路径跟踪控制系统通过计算机器相对于理想路径的偏差,并结合速度和转向控制,实现了机器自动调整行驶方向和速度,以保持在行中心。测试结果表明:系统可以稳定、准确地控制机器的对行,显著提高了收割效率和农作物的质量,降低了驾驶员的劳动强度。

关键词：谷物收获机自动对行系统感知系统路径跟踪控制

基于拓扑优化与响应面法的工业硅烧穿器底盘组件轻量化设计

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机械设计 2024年

作者：杨雷胡光忠王平孙盼盼刘梦辉骆敏鸿四川轻化工大学机械工程学院攀枝花市先进制造技术重点实验室四川优赛思智能科技有限公司

工业硅烧穿器底盘组件作为整机的主体支撑结构，其性能直接影响工业硅烧穿器工作的可靠性。文中以工业硅烧穿器的底盘组件为研究对象，在保证结构静动态性能条件下，基于拓扑优化与响应面法结合对其进行轻量化研究。首先，对底盘组件进... 详细信息

工业硅烧穿器底盘组件作为整机的主体支撑结构，其性能直接影响工业硅烧穿器工作的可靠性。文中以工业硅烧穿器的底盘组件为研究对象，在保证结构静动态性能条件下，基于拓扑优化与响应面法结合对其进行轻量化研究。首先，对底盘组件进行静态和模态分析，结果表明：底盘组件存在较大材料冗余，1阶固有频率有待提高。其次，通过拓扑优化方法对底盘组件整体进行了结构优化改进。最后，构建以质量最轻、最大变形量最小和1阶固有频率最大为目标函数，基于响应面模型和多目标遗传算法，对底盘组件进行多目标优化。优化后进行仿真验证，结果表明：底盘组件质量由优化前的2 206.4 kg降低到1 619.8 kg，减重比达26.59%，且1阶固有频率提高12.25%，最大总变形量减少1.43%，优化效果较好，满足轻量化设计要求。

关键词：工业硅烧穿器底盘组件静动态特性拓扑优化多目标优化轻量化设计

基于改进SSA-BP神经网络的钠硫电池拆解刀具温度预测模型研究

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机床与液压 2024年第9期52卷 100-107,127页

作者：屈朝阳胡光忠王平薛祥东四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 攀枝花市先进制造技术重点实验室四川攀枝花617000

钠硫电池中含有大量的高纯度钠,在自动化拆解过程中存在燃烧、爆炸等安全风险。针对钠硫电池在车削拆解时存在的安全性问题,提出一种改进SSA-BP神经网络算法来预测刀具加工的最高温度。利用ABAQUS软件计算出刀具加工的实时温度,通过电... 详细信息

钠硫电池中含有大量的高纯度钠,在自动化拆解过程中存在燃烧、爆炸等安全风险。针对钠硫电池在车削拆解时存在的安全性问题,提出一种改进SSA-BP神经网络算法来预测刀具加工的最高温度。利用ABAQUS软件计算出刀具加工的实时温度,通过电池拆解实验验证仿真数据的可靠性;然后以仿真温度数据建立样本,利用Tent混沌映射对SSA-BP神经网络算法进行优化,建立刀具温度仿真预测模型。实验结果表明:该仿真预测模型收敛速度快,鲁棒性强,模型误差小。

关键词：钠硫电池刀具温度预测模型改进SSA-BP神经网络 Tent混沌映射

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螺旋套管换热器大变形与热应力分析

机械设计与制造 2024年第3期 288-291页

作者：刘少北鲍泽威范沐易黄卫星四川轻化工大学机械工程学院四川自贡643000 四川大学化学工程学院四川成都610065 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室四川自贡643000

采用“流-固”共轭传热与“热-固”单向耦合的方法,分析了螺旋套管换热器对流换热特性、热膨胀大变形以及对热应力计算的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管及夹层流体质点形成二次流混合强化螺旋外侧换热,螺旋内管外侧比同一截面内侧... 详细信息

采用“流-固”共轭传热与“热-固”单向耦合的方法,分析了螺旋套管换热器对流换热特性、热膨胀大变形以及对热应力计算的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管及夹层流体质点形成二次流混合强化螺旋外侧换热,螺旋内管外侧比同一截面内侧点温度更低;在高温换热工况下,在螺旋管因热膨胀而出现显著的变形,其变形量与管壁厚度处于同一数量级,高温工况下螺旋套管换热器热应力计算属于大变形问题,采用大变形有限单元非线性计算结果比小位移线性计算的热应力更大、更加符合实际。最后,以减小热应力为优化目标,对螺旋套管T型接头布置方位进行了优化,当接管径向布置时热应力比轴向布置减小约1/3。

关键词：螺旋套管换热器热膨胀大变形热应力结构优化

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水平井均衡采油流体控制阀调控规律研究

西南石油大学学报(自然科学版) 2024年

作者：肖晓华韩硕赵建国王国荣西南石油大学网络与信息化中心西南石油大学机电工程学院

针对水平井非均衡采油导致油气井寿命短、产量低的技术难题，提出了梯形节流孔的新型流体控制阀，该阀最大节流压差达到2.65 MPa。建立了水平井多层流体控制阀流压仿真模型，该仿真模型考虑了新型流体控制阀的节流性能、安装位置、地层... 详细信息

针对水平井非均衡采油导致油气井寿命短、产量低的技术难题，提出了梯形节流孔的新型流体控制阀，该阀最大节流压差达到2.65 MPa。建立了水平井多层流体控制阀流压仿真模型，该仿真模型考虑了新型流体控制阀的节流性能、安装位置、地层压力分布。研究发现：为实现均衡采油，从趾端到跟端流体控制阀开度逐渐减小，各层段压差越大流体控制阀开度越小，压差在0.01～0.10 MPa，各层开度的最大减小值约为37.2%；各层流体控制阀间距越长，流体控制阀开度越大，阀距在100～500 m，各层开度最大增大值约为2.8%。研究成果为水平井流体控制阀采油管串结构优化设计、生产制度制定、流体控制阀开度的控制提供了理论依据，对促进流体控制阀在水平井的推广及应用具有重要的意义。

关键词：水平井均衡采油流体控制阀数值模拟流场仿真

核黄素加速X80管线钢SRB腐蚀和低周疲劳失效研究

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钢铁研究学报 2024年第6期36卷 752-765页

作者：付磊蹇科林莉颜士森张应迁罗云蓉四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 四川大学灾变力学与工程防灾四川省重点实验室四川成都610065 四川轻化工大学材料科学与工程学院四川自贡643000 钒钛资源综合利用四川省重点实验室四川攀枝花617000 成都理工大学材料与化学化工学院四川成都610059 四川轻化工大学土木工程学院四川自贡643000

埋地管道服役的土壤中多种微生物杂居,产电微生物分泌的电子穿梭体可能会影响微生物的腐蚀行为;且管道常出现低频压力波动、长期承受交变载荷作用,会使其产生低周疲劳。基于此,在研究硫酸盐还原菌对X80管线钢腐蚀的基础上,探究内源性电... 详细信息

埋地管道服役的土壤中多种微生物杂居,产电微生物分泌的电子穿梭体可能会影响微生物的腐蚀行为;且管道常出现低频压力波动、长期承受交变载荷作用,会使其产生低周疲劳。基于此,在研究硫酸盐还原菌对X80管线钢腐蚀的基础上,探究内源性电子穿梭体核黄素对微生物腐蚀疲劳的影响。结果表明:核黄素通过加速电子转移,促进了细菌腐蚀金属,但没有改变腐蚀产物及历程。在4组0.4%~0.7%应变幅下,2组预腐蚀体系相对未腐蚀体系疲劳寿命分别降低了17.5%~27.8%和33.5%~58.1%;随着应变幅增大,塑性应变幅在总应变幅中的占比也逐渐增大;腐蚀前后材料的循环响应特征和Masing特性没有改变;由应变、应变能密度和疲劳韧性寿命曲线预测结果可知:细菌腐蚀对钢材的塑性应变寿命影响显著,且疲劳断口分析验证了细菌腐蚀会加速钢材塑性失效。

关键词： X80管线钢硫酸盐还原菌核黄素低周疲劳

TiAl合金表面Al-Y渗层的组织及高温抗氧化性能

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机械工程学报 2024年

作者：李涌泉郝清锐梁国栋王存喜刘树静北方民族大学材料科学与工程学院北方民族大学机电工程学院

通过930℃下保温2h的扩散渗工艺在TiAl合金表面制备了Al-Y渗层，采用SEM、XRD、EDS分析了渗层的组织结构及相组成，对比研究了TiAl基体及渗层在1000℃下的高温氧化性能。结果表明：该工艺下制备的渗层厚约为53μm，具有复合结构，由外... 详细信息

通过930℃下保温2h的扩散渗工艺在TiAl合金表面制备了Al-Y渗层，采用SEM、XRD、EDS分析了渗层的组织结构及相组成，对比研究了TiAl基体及渗层在1000℃下的高温氧化性能。结果表明：该工艺下制备的渗层厚约为53μm，具有复合结构，由外向内依次为TiAl3、TiAl2浅表层，TiAl3中间层和TiAl2内层，且渗层与基体为良好的冶金结合。高温氧化试验表明：TiAl基体氧化过程中形成的富Ti氧化物外层和TiO2+Al2O3次外层，氧化膜结构疏松，无法阻碍O元素的内扩散，导致氧化膜反复剥落，最终引发灾难性氧化；Al-Y渗层在氧化时表面形成致密的Al2O3膜层，阻碍了O元素的内扩散，有效的提高了合金的高温抗氧化性能，随着氧化时间的延长，氧化后期Al元素的内/外扩散及Ti的外扩散导致渗层表面氧化膜发生剥落，但未剥落的残余渗层依旧与基体保持着良好的冶金结合，对基体合金的抗高温氧化仍具备保护性。

关键词： TiAl合金 Al-Y渗层组织结构高温氧化