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基于EDEM的发酵反应器螺旋搅拌结构参数优化设计

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中国农机化学报 2025年第2期46卷 187-192,216页

作者：张艳丽张征征牛国玲马浏轩梁秋艳邢晨泰佳木斯大学机械工程学院黑龙江佳木斯154007

针对秸秆发酵过程中碎料与菌种混合不均问题,对好氧反应器的螺旋搅拌结构进行参数优化。基于离散单元法,对物料进行理论和仿真分析。结果表明,影响变异系数主次顺序为转速、螺距比、叶宽比;随搅拌叶宽比增加,变异系数先减小后增大,平均... 详细信息

针对秸秆发酵过程中碎料与菌种混合不均问题,对好氧反应器的螺旋搅拌结构进行参数优化。基于离散单元法,对物料进行理论和仿真分析。结果表明,影响变异系数主次顺序为转速、螺距比、叶宽比;随搅拌叶宽比增加,变异系数先减小后增大,平均功率呈下降趋势;随搅拌螺距比增加,变异系数先下降后上升,平均功率呈下降趋势;随搅拌转速增加,变异系数呈下降趋势,平均功率呈先上升后下降趋势。构建变异系数模型并进行优化,变异系数最优为13.295%,与仿真结果误差为1.411%;搅拌装置进行静力学分析,最大应力值为47.259 MPa,最大变形为4.3575 mm;离散元仿真功率与试验值误差均值为14.1%,符合设计要求。该搅拌参数优化设计为发酵反应器高效混合提供理论支持。

关键词：秸秆发酵螺旋搅拌结构离散单元法变异系数参数优化

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玉米秸秆压缩特性试验研究

农机化研究 2025年第2期47卷 153-158页

作者：郭思佳刘新柱刘春山刘向东邢蕾栾积毅韩平王海祥李剑英佳木斯大学机械工程学院黑龙江佳木斯154007

为了更好地利用玉米秸秆这种生物质材料,同时为设计和优化秸秆收获、打捆、切割等装置结构提供一定的技术参数,对寒地玉米秸秆进行了压缩试验。设计了三因素三水平的正交试验,并结合自制试验装置,利用万能试验机、数显鼓风干燥箱等设备... 详细信息

为了更好地利用玉米秸秆这种生物质材料,同时为设计和优化秸秆收获、打捆、切割等装置结构提供一定的技术参数,对寒地玉米秸秆进行了压缩试验。设计了三因素三水平的正交试验,并结合自制试验装置,利用万能试验机、数显鼓风干燥箱等设备对玉米秸秆进行了有节段的径向和轴向压缩试验,测得了基于不同部位、不同速度、不同含水率三因素在不同水平组合下的破坏力的大小,获得因素的显著性影响程度及最优水平组合。试验结果表明:玉米秸秆轴向压缩破坏力为0.726~3.271 kN,R值为0.586~1.527,F值为7.093~38.742;玉米秸秆径向压缩破坏力为0.370~2.297 kN,R值为0.382~0.921,F值为9.096~22.183。分析得出:各因素对试验指标影响极显著的是秸秆部位,加载速度和含水率次之;最优水平组合为秸秆部位为上、加载速度为10 mm/min、含水率为最低,且径向压缩所需破坏力小于轴向压缩所需破坏力。

关键词：玉米秸秆压缩含水率

纳米TiB_(2)对CoCrFeNiSi高熵合金涂层耐磨与耐蚀性能的影响

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材料导报 2025年第3期39卷 187-195页

作者：张泽疆李新梅朱春金李航杨定力新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830000

本工作在40Cr表面激光熔覆CoCrFeNiSi-xTiB_(2)(x=2.5%,5.0%,7.5%,10.0%,质量分数)高熵合金(High-entropy alloy,HEA)复合涂层,对涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦磨损和电化学腐蚀性能进行分析,探讨纳米TiB_(2)陶瓷颗粒对HEA涂层的影... 详细信息

本工作在40Cr表面激光熔覆CoCrFeNiSi-xTiB_(2)(x=2.5%,5.0%,7.5%,10.0%,质量分数)高熵合金(High-entropy alloy,HEA)复合涂层,对涂层的物相、显微组织、硬度、摩擦磨损和电化学腐蚀性能进行分析,探讨纳米TiB_(2)陶瓷颗粒对HEA涂层的影响。结果表明,x=2.5%,5.0%,7.5%时涂层物相由双相FCC和BCC组成;x=10.0%时在两相的基础上生成硼化物CrB,涂层显微组织由等轴晶转变为典型的柱状树枝晶。涂层的显微硬度随纳米TiB_(2)颗粒的增多而提高,x=10.0%时涂层平均硬度达到最高,为HV547.11,约为基体的2.72倍,其硬度提升的主要原因是固溶强化和弥散强化。随TiB_(2)含量的增加,复合涂层的磨损量明显减少,x=10.0%时磨损失重量仅为0.13 mg。总体来看,TiB_(2)含量的增加使复合涂层的主要磨损机制从严重磨粒磨损、氧化磨损转变成轻微磨粒磨损、氧化磨损,耐磨性能明显提高。在3.5%NaCl溶液中,x=7.5%时复合涂层的耐蚀性能最佳。

关键词：高熵合金(HEA) 激光熔覆纳米陶瓷耐磨性耐腐蚀性

热-结构耦合作用下压电式力传感器热应力分析

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 194-205页

作者：周远琴李映君李宏宇王桂从济南大学机械工程学院济南250022

针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析... 详细信息

针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析了封装材料和温度对压电式力传感器热应力的影响规律。通过分析高温环境下压电式力传感器的热应力分布,确定传感器应力集中位置。对传感器热应力进行溯源,得到封装材料和晶组材料的热膨胀系数不一致导致热失配应力产生。将随机振动功率谱密度转换为加速度时域信号,利用多物理场耦合方法,分析得到传感器的最大热应力为134.61 MPa,小于材料的屈服强度300 MPa,验证了传感器在高温、高压和随机振动综合环境下具有良好的可靠性。通过研究氧化铝和氧化锆绝缘层对传感器最大热应力的影响,研究结果表明,温度为420℃时氧化铝绝缘层传感器的最大热应力比无绝缘层传感器的最大热应力小9.18 MPa,比氧化锆绝缘层传感器最大热应力小79.31 MPa,该工作可为高温环境下减小传感器热应力措施提供一定的参考。

关键词：高温传感器热应力多物理场压电

7050铝合金阳极氧化后表面激光清洗参数优化

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表面技术 2025年第1期54卷 191-204页

作者：姜远茂王守仁王高琦肖振李沛凝张路雨济南大学机械工程学院济南250022

目的明确激光清洗7050铝合金阳极氧化膜的工艺参数。方法采用高斯脉冲光纤激光器对7050铝合金阳极氧化后表面进行激光清洗,通过改变激光功率以及扫描次数来探究去除阳极氧化膜的最佳参数,并对不同参数激光清洗后表面的各项性能进行研究... 详细信息

目的明确激光清洗7050铝合金阳极氧化膜的工艺参数。方法采用高斯脉冲光纤激光器对7050铝合金阳极氧化后表面进行激光清洗,通过改变激光功率以及扫描次数来探究去除阳极氧化膜的最佳参数,并对不同参数激光清洗后表面的各项性能进行研究,同时分析激光清洗铝合金阳极氧化膜的清洗阈值以及机理。结果经过合理激光参数清洗的样品,表面氧化膜被完全去除,对基体没有明显损伤。单次扫描最佳与2次扫描最佳的样品的显微硬度分别提升到182.86HV、187.36HV,相对于基体分别提升了7.9%、10.6%。单次扫描最佳与2次扫描最佳样品的自腐蚀电流密度量级相对于基体均从10^(–4)减小到10^(–5),两者差值仅有10^(–6)。单次扫描最佳与两次扫描最佳样品的磨痕深度相对于基体分别减少6.3、6.8μm,摩擦因数均小于0.3。激光清洗前后试样的磨损机制均是磨粒磨损、黏着磨损以及氧化磨损相互结合的混合磨损,区别可能在于三者所占比重以及发生的时间和位置不同。结论激光清洗7050铝合金阳极氧化膜的清洗阈值在150~180 W,最佳参数是170 W扫描2次。在合适的激光清洗参数下,材料的各项性能优于基体。高斯脉冲激光清洗7050铝合金阳极氧化膜的机理是以振动为主,烧蚀为辅。

关键词：激光清洗铝合金阳极氧化膜工艺参数优化性能研究机理分析

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玉米热风干燥影响因素分析及传热过程仿真模拟

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农机化研究 2025年第07期 279-284页

作者：陈思羽宋婉欣刘春山于添乔睿吴文福佳木斯大学机械工程学院吉林大学生物与农业工程学院

基于玉米热风干燥试验，对玉米热风干燥过程影响因素显著性及响应曲面进行分析，结果表明，各因素对含水率的影响为：干燥时间>热风温度>热风风速。通过分析模型对应的响应面陡峭程度和等高线密集程度，发现含水率受热风温度与热风风速... 详细信息

基于玉米热风干燥试验，对玉米热风干燥过程影响因素显著性及响应曲面进行分析，结果表明，各因素对含水率的影响为：干燥时间>热风温度>热风风速。通过分析模型对应的响应面陡峭程度和等高线密集程度，发现含水率受热风温度与热风风速交互因素的影响较小，含水率受热风风速与干燥时间交互因素的影响较大，含水率受热风温度与干燥时间交互因素的影响极大。试验最佳工艺参数为热风温度60℃、热风风速1.3 m/s、干燥时间9 h,在此条件下玉米干燥降水效果较好。在籽粒内部热量传递研究中，采用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了单一玉米粒的热风干燥三维模型，对玉米干燥过程传热特性进行分析。仿真结果表明：在风温40℃、风速0.7 m/s、初始温度12℃、初始含水率为23.30%条件下，当干燥时间为300 s时籽粒平均温度达到37℃,360 s后籽粒升温速度减缓；当干燥时间约为450 s时，籽粒平均条件下达到39℃,与风温基本一致。模拟工况为风温60℃、风速1.3 m/s、初始温度10.6℃、初始含水率25.26%时，干燥300 s籽粒平均温度达到56℃,干燥360 s后籽粒平均温度变化缓慢，干燥420 s后籽粒温度上升到59℃,温度与热风温度基本一致，表皮上的角质层对水分扩散和热量传递有阻挡作用。

关键词：玉米热风干燥响应曲面热量迁移

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港口重载AGV转向稳定性容错控制策略

计算机集成制造系统 2025年第1期31卷 47-55页

作者：刘璇刘玉卿王子航张明路张建华河北工业大学机械工程学院天津300401 北京科技大学机械工程学院北京100083

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪... 详细信息

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。

关键词：港口重载AGV 模型预测控制器 PI车速跟随控制器 RBF神经网络滑模控制失效分配

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直接反射在线可视铁谱暗场显微成像特性分析

西安交通大学学报 2025年第2期59卷 189-200页

作者：李博袁勋尹智吴伟邵军马富银西安石油大学机械工程学院西安710065 西安交通大学机械工程学院西安710049

为评估直接反射在线可视铁谱(OLVF)暗场显微成像特性,提出了一种磨粒暗场显微成像模型。基于朗伯余弦和光后向散射理论建立了直接反射OLVF显微成像系统的反射光辐照度叠加模型,以实现磨粒暗场显微成像质量的定量评价;仿真计算互补金属... 详细信息

为评估直接反射在线可视铁谱(OLVF)暗场显微成像特性,提出了一种磨粒暗场显微成像模型。基于朗伯余弦和光后向散射理论建立了直接反射OLVF显微成像系统的反射光辐照度叠加模型,以实现磨粒暗场显微成像质量的定量评价;仿真计算互补金属氧化物半导体(CMOS)像面的反差透视比,分析了光学倍率、油液衰减系数和后向散射角变化对磨粒暗场显微成像清晰度的影响规律,确定了磨粒暗场显微成像的最优光学倍率为2.2和油液衰减系数大于2.0;明确CMOS像面的反差透视比在0.210~0.846范围内变化,直接反射OLVF可通过暗场显微成像获得较高清晰度的磨粒图像,其磨粒探测精度约为10μm。磨粒图像采集实验测试结果表明:直接反射OLVF暗场显微成像不仅能够从油液衰减系数大于2.28的原油、柴油机油中可靠捕获磨粒视觉信息,而且可从油液衰减系数小于2.0的液压油、齿轮油中获取磨粒谱片图像,解决了不同油液中金属磨粒探测问题,为在线监测采油装备磨损提供了可能性。

关键词：直接反射在线可视铁谱暗场显微成像反差透视比原油磨粒

TC4表面镍基涂层的微观组织及高温抗变形性能

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华南理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 108-117页

作者：付宇明李长城闫茂荣郑立娟燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

为研究TC4表面激光熔覆涂层的耐高温抗变形性能,采用激光熔覆技术,以GH4169镍基高温合金粉末为基粉,HfC、ZrC、TaC、NbC过渡族碳化物为增强相,在TC4基材上制备不同比例的镍基金属-多元陶瓷复合涂层,通过组织表征和性能测试系统研究了不... 详细信息

为研究TC4表面激光熔覆涂层的耐高温抗变形性能,采用激光熔覆技术,以GH4169镍基高温合金粉末为基粉,HfC、ZrC、TaC、NbC过渡族碳化物为增强相,在TC4基材上制备不同比例的镍基金属-多元陶瓷复合涂层,通过组织表征和性能测试系统研究了不同多元陶瓷粉末含量涂层的微观组织、涂层硬度和高温抗变形能力。研究结果表明:碳化物陶瓷增强相的添加使涂层微观组织细化,硬度得到提升,当陶瓷增强相添加量为15%时涂层硬度最高,是基材的2.54倍;随温度升高,纯镍基熔覆涂层内部枝晶组织发生了溶解和分离,并逐渐等轴化;添加15%陶瓷粉末的镍基熔覆涂层中出现了枝晶破碎情况,熔覆层中弥散分布的陶瓷增强相发生了聚集长大现象;在3种高温压缩试验温度(700、800、900℃)下,试件的最大等效应力和最大等效应变均出现在基材内部,相比于TC4试件,激光熔覆试件在涂层结合区产生应力突变,涂层的抗变形能力有所增强。

关键词： TC4钛合金激光熔覆微观组织显微硬度高温压缩