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原位TiB_2/Al复合材料形核机制

特种铸造及有色合金 2002年第4期22卷 6-8页

作者：张树瑜柴跃生太原重型机械学院

阐述了原位合成制备TiB2 颗粒增强铝基复合材料自生相的形核机制以及转变动力学 ,从热力学和动力学的角度来分析TiB2 的形成机制 ,依据扩散原理讨论TiB2 转变动力学。

关键词：原位反应铝基复合材料形核机制二硼化钛

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铸轧熔池内三维流场与温度场耦合数值模拟

特种铸造及有色合金 2004年第1期24卷 41-43页

作者：杜艳平杨建伟梁爱生孙斌煜太原重型机械学院

建立了双辊式薄带钢铸轧过程的三维流场与温度场耦合数学模型 ,研究了工艺参数对铸轧过程的影响。结果表明 :较低的过热度可以在薄带的整个厚度方向上得到较为均匀的组织 ,但是过热度太低则易使金属冷凝在浇注系统中 ,不利于夹杂物上浮 ... 详细信息

建立了双辊式薄带钢铸轧过程的三维流场与温度场耦合数学模型 ,研究了工艺参数对铸轧过程的影响。结果表明 :较低的过热度可以在薄带的整个厚度方向上得到较为均匀的组织 ,但是过热度太低则易使金属冷凝在浇注系统中 ,不利于夹杂物上浮 ;铸轧速度在v≤vc的一定范围内可使凝固终点正好在辊缝吻合点以上 2～ 8mm范围内。通过该模型的研究 ,可为控制带钢铸轧过程打下理论基础。

关键词：带钢铸轧流场温度场耦合数值模拟

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基于BCC点阵填充的控制臂结构优化

机械设计 2024年第6期41卷 40-46页

作者：张阳张同庆刘磊王栋王朝华太原科技大学机械工程学院太原科技大学重型机械教育部工程研究中心

针对汽车控制臂的轻量化设计需求，文中在其传力路径优化模型的基础上，提出了基于四棱锥体心立方(BCC)点阵填充的结构优化设计方法。根据控制臂结构特征，建立点阵填充等效模型，分别研究晶格不同杆径、杆长对模型刚度和强度的影响规... 详细信息

针对汽车控制臂的轻量化设计需求，文中在其传力路径优化模型的基础上，提出了基于四棱锥体心立方(BCC)点阵填充的结构优化设计方法。根据控制臂结构特征，建立点阵填充等效模型，分别研究晶格不同杆径、杆长对模型刚度和强度的影响规律；以结构效能为评价准则，寻找最优填充的杆径和杆长；以此为依据，建立基于BCC点阵填充的控制臂模型。采用有限元分析对比优化前后控制臂的力学性能，结果表明：优化后的控制臂比刚度增大了8.19%,质量减小了7.07%。

关键词：控制臂结构优化 BCC 点阵结构轻量化

含铜抗菌不锈钢拉伸过程中的微观组织演变EBSD分析

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精密成形工程 2024年第6期16卷 173-180页

作者：赵广辉郭淑茜薛子腾王杰李娟裴文乐太原科技大学重型机械教育工程部研究中心太原030024 山西电子科技学院山西临汾041000

目的研究含铜抗菌不锈钢拉伸性能,为工业生产中的成形工艺优化提供一定的理论依据。方法在拉伸应变分别为5%、15%、30%、45%、60%、75%以及最后拉伸断裂时应变为81%条件下,采用岛津AGS-100KN万能拉伸试验机对含铜抗菌不锈钢进行拉伸试... 详细信息

目的研究含铜抗菌不锈钢拉伸性能,为工业生产中的成形工艺优化提供一定的理论依据。方法在拉伸应变分别为5%、15%、30%、45%、60%、75%以及最后拉伸断裂时应变为81%条件下,采用岛津AGS-100KN万能拉伸试验机对含铜抗菌不锈钢进行拉伸试验。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)表征分析含铜抗菌不锈钢拉伸断裂后的断口形貌以及拉伸过程中的微观组织演变。结果含铜抗菌不锈钢抗拉强度最大值为587.523 MPa,应变最大值为81%。拉伸断口与拉伸方向呈45°开裂,呈杯锥状,断裂模式是韧性断裂。结论随着应变的增大,低角度晶界逐渐增多,高角度晶界与孪晶逐渐减少,GOS值逐渐增大,Goss织构、S织构和R织构含量逐渐减少,Brass织构含量逐渐增加,拉伸断裂后的体积分数为23.3%。在拉伸后期,Copper织构和Brass织构含量较多,在拉伸过程中起到整体稳定协调微观组织作用的S织构不断减少,随应变的增大,组织内部协调变形加快,变形程度快速增大,从而导致S织构向Copper织构和Brass织构转变,出现板条状马氏体,存在应变诱发马氏体相变。位错滑移、形变孪晶和形变诱导马氏体等多种变形机制的共同作用使含铜抗菌不锈钢具有良好的塑性。

关键词：含铜抗菌不锈钢拉伸微观组织 EBSD 织构 TEM

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特种合金极薄带轧制工艺与技术装备的研制

机械工程学报 2024年第4期60卷 357-368页

作者：刘松李俊辉刘云飞计江谢维维窦锋刘江林柳宇中国重型机械研究院股份公司西安710018 安徽众源新材料股份有限公司芜湖241000 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 西安理工大学计算机科学与工程学院西安710048

特种合金极薄带在国民经济的诸多行业均有着广泛的应用。在对材料特性和边界条件系统分析的基础上,突破传统的加大轧制力以获取更薄带材的方式,完善特种合金极薄带的轧制工艺和程序控制要求并研发相应的专有轧制装备。创新张力加权轧制... 详细信息

特种合金极薄带在国民经济的诸多行业均有着广泛的应用。在对材料特性和边界条件系统分析的基础上,突破传统的加大轧制力以获取更薄带材的方式,完善特种合金极薄带的轧制工艺和程序控制要求并研发相应的专有轧制装备。创新张力加权轧制工艺并研发相应的高精度级联动力系统及其微张力控制算法,解决大张力输出和小张力波动的矛盾以及非稳态轧制阶段小张力波动的工艺要求。建立适用于特种合金极薄带的轧制模型,包括最小可轧厚度模型、自动厚度控制系统和自动板形控制,这为突破最小可轧厚度和实现高效精密提供了理论基础。而且开发适用于该张力加权轧制工艺的技术装备,尤其研发大张力卷取机及其锥套自适应式外支撑,相应设备具有刚度高和稳定性好的特点。基于对轧制工艺与技术装备的研究,突破带材的最小可轧厚度极限,并开发厚度0.01 mm的3系不锈钢带的稳定的张力加权轧制工艺,而且研究张应力和轧制力与带材厚度的量化关系。张应力是突破特种合金极薄带最小可轧厚度的关键因素,而且张力波动幅度对特种合金极薄带能否稳定轧制起决定性作用。

关键词：特种合金极薄带轧制工艺技术装备

不同厚度比复合板的制备及其界面形貌和力学性能

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科技与创新 2024年第14期 136-138页

作者：薛爱文权旺林杨崇温太原科技大学机械学院山西太原030024

为了探究基板与复板不同组坯厚度对差温异步轧制Mg/Al复合板微观组织、界面形貌和力学性能的影响,采用“差温异步+等温同步”的2道次轧制法制备了不同厚度比的Mg/Al复合板材。研究发现,当厚度比为2时,Mg17Al12和Al3Mg2的最大厚度为15.8... 详细信息

为了探究基板与复板不同组坯厚度对差温异步轧制Mg/Al复合板微观组织、界面形貌和力学性能的影响,采用“差温异步+等温同步”的2道次轧制法制备了不同厚度比的Mg/Al复合板材。研究发现,当厚度比为2时,Mg17Al12和Al3Mg2的最大厚度为15.8μm;当厚度比为3时,复合板材综合力学性能最佳,剪切强度最大为94.2 MPa,抗拉强度为277.4 MPa,最大延伸率为18.7%。

关键词：镁铝复合板差温异步轧制+等温同步轧制界面形貌微观组织

薄层碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板的高速冲击性能

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航空学报 2024年第14期45卷 299-316页

作者：魏士博舒洪基张晓琼赵婷婷王涛王志华黄庆学太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学金属成形技术与重型装备全国重点实验室太原030024

为了增强碳纤维复合材料的韧性并提升其高速冲击性能,提出一种组分材料分别为30μm厚薄层碳纤维预浸料和50μm厚不锈钢极薄带的新型纤维金属层板——薄层碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板(CUSFML)。在金属体积含量(MVF)为0.250~0.625的... 详细信息

为了增强碳纤维复合材料的韧性并提升其高速冲击性能,提出一种组分材料分别为30μm厚薄层碳纤维预浸料和50μm厚不锈钢极薄带的新型纤维金属层板——薄层碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板(CUSFML)。在金属体积含量(MVF)为0.250~0.625的范围内,制备了3类薄层CUSFML。利用空气炮在45~120 m/s速度范围内对纯碳纤维层板和3类薄层CUSFML开展了高速冲击实验研究,并结合修正后的三维Hashin失效准则在ABAQUS/Explicit软件中对薄层CUSFML的高速冲击响应进行了数值仿真。系统分析了高速冲击下MVF数值变化对薄层CUSFML的动态响应特征和能量吸收的影响规律。研究结果表明:薄层CUSFML在高速冲击下的性能较传统碳纤维复合材料有显著提升。经实验数据分析及数值计算可知,所制备的薄层CUSFML的比吸能最高可达8.51 J·m2/kg,较纯碳纤维层板提升19.2%;冲击承载最高可达6713 N,约为纯碳纤维层板的2.5倍。提高薄层CUSFML中不锈钢极薄带的体积含量在一定范围内可增强金属层塑性变形和断裂在能量吸收中的主导作用,提升层板的高速冲击性能。但随着MVF数值的持续增加,薄层CUSFML的比吸能会出现小幅下降。对比各类层板的动态响应特征后发现薄层CUSFML在MVF为0.455附近的抗冲击性能及吸能性能最为优异。

关键词：纤维金属层板薄层碳纤维不锈钢极薄带高速冲击能量吸收

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关节间隙对肢腿机构运动误差的影响

武汉科技大学学报 2024年

作者：陈醒牛志刚邵佳雄赵富强太原理工大学机械与运载工程学院太原科技大学重型机械教育部工程研究中心

为了研究关节间隙对肢腿机构末端运动误差的影响，以肢腿履带足式机器人为研究对象，使用修正型D-H参数法建立肢腿运动学理论模型和间隙模型，分析不同关节位置间隙角在3种姿态下对肢腿末端位置误差的影响；使用蒙特卡洛法求解肢腿机构... 详细信息

为了研究关节间隙对肢腿机构末端运动误差的影响，以肢腿履带足式机器人为研究对象，使用修正型D-H参数法建立肢腿运动学理论模型和间隙模型，分析不同关节位置间隙角在3种姿态下对肢腿末端位置误差的影响；使用蒙特卡洛法求解肢腿机构的工作空间，在Matlab中仿真并绘制肢腿机构的工作空间；将间隙角的变化等效为连杆长度的变化，分析了杆长变化对肢腿机构位置误差的影响。研究结果表明，间隙角在3种姿态下对肢腿末端位置误差影响不同，髋关节处的间隙主要影响末端点X轴方向的位置误差，膝关节处的间隙主要影响末端点Z轴方向的位置误差，双关节间隙时对位置误差的影响为髋关节间隙与膝关节间隙位置误差之和。

关键词：关节间隙肢腿机构运动学分析运动误差 MATLAB仿真

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面向电铲自主装卸的矿用自卸车斗型优化

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1227-1236页

作者：谭晓丹王勇澎 Robert Hall 徐天爽黄庆学吉林大学机械与航空航天工程学院长春130022 太原重型机械集团有限公司矿山采掘装备及智能制造国家重点实验室太原030024 南达科他州矿业理工大学采矿工程与管理学院拉皮德城57701 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

针对现有电铲自主装卸功能在料堆重构、环境感知、目标识别等领域存在技术难度的现状,从降低自主装卸作业任务难度的角度出发,本文提出了一种以载荷均衡分布为目标的矿用自卸车斗型优化方法。首先,构建了一种基于差分迭代的装卸后自卸... 详细信息

针对现有电铲自主装卸功能在料堆重构、环境感知、目标识别等领域存在技术难度的现状,从降低自主装卸作业任务难度的角度出发,本文提出了一种以载荷均衡分布为目标的矿用自卸车斗型优化方法。首先,构建了一种基于差分迭代的装卸后自卸车斗内料堆的轮廓重构方法,并对料堆质心位置进行计算;其次,建立并验证了模拟电铲装卸过程的离散元仿真方法;再次,利用离散元仿真实验,研究了不同斗型结构参数对斗内料堆质心位置的影响;最后,以横向载荷均布为目标,以纵向载荷分布、行驶安全性、斗容变化为约束对斗型进行优化。结果表明:优化后的斗型与原斗型相比,在保持装载能力和行驶安全性的前提下,极端装卸位置时的载荷分布均匀性显著提升,并具有更大的合理装卸面积和更高的作业效率。

关键词：机械设计及理论自主装卸矿用自卸车载荷分布斗型优化

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