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空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响

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表面技术 2025年第1期54卷 171-180页

作者：王保民王慧心钱斯凯杜雪兵陈欣兰州理工大学机电工程学院兰州730050

目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构... 详细信息

目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构排布位置、非对称性、宽深比及轴承偏心率等不同时,空化效应对滑动轴承摩擦学性能的影响。结果非对称织构布置在最大油膜压力附近时,空化效应对滑动轴承承载力和摩擦因数的影响最大;空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响大于对称性织构;非对称织构的宽深比过大或过小均不利于空化区域的形成,会降低滑动轴承的空化面积率;滑动轴承的偏心率越大,空化面积率越大,空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响程度也随之增大。结论在计入空化效应条件下,三角形非对称织构化滑动轴承的摩擦力均不同程度地提高,摩擦因数均不同程度地降低。空化效应对三角形非对称微织构化滑动轴承摩擦性能的提升程度与空化面积率有关,即空化面积率越大,空化现象越明显,提升程度越高。

关键词：非对称微织构滑动轴承空化效应空化面积率摩擦性能

球轴承内圈织构表面润滑油滴润湿铺展行为研究

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摩擦学学报 2025年

作者：王保民钱斯凯闫瑞祥王慧心兰州理工大学机电工程学院

在套圈表面设计微织构已成为轴承润滑增效的一种有效方法，本文中基于VOF (Volume of fluid)理论建立了润滑油滴在球轴承内圈织构化表面润湿铺展的三维数值模型，对比分析了油滴在常规内圈滚道和织构化内圈滚道表面的铺展和润湿特性，... 详细信息

在套圈表面设计微织构已成为轴承润滑增效的一种有效方法，本文中基于VOF (Volume of fluid)理论建立了润滑油滴在球轴承内圈织构化表面润湿铺展的三维数值模型，对比分析了油滴在常规内圈滚道和织构化内圈滚道表面的铺展和润湿特性，剖析了微凹坑织构对润滑油滴铺展的作用机理及影响因素，搭建了液滴动态监测平台与接触角测量平台，将试验结果与数值分析结果进行对比，验证了数值分析的正确性。结果表明：织构使轴承内圈表面润滑油滴接触角减小、铺展长度和铺展面积增大，提高滚道表面的润湿性；在旋转的内圈滚道表面，织构对润滑油起到存储和滞留作用，使内圈滚道表面润滑油增加、铺展面积增大，形成更加稳定的润滑薄膜，有利于改善轴承内圈润滑状况。轴承转速越高、织构间距越小、润滑油黏度越小以及油滴初速度越大时，润滑油在旋转滚道表面的铺展面积越大；随着织构深度的增大，油滴铺展面积先增大后减小，40 μm是织构的最佳深度。该研究对角接触球轴承内圈织构设计以及润滑增效具有重要参考意义。

关键词：角接触球轴承表面织构润湿性铺展行为数值分析

基于铣削力-工件振动-主轴振动特征融合的表面粗糙度预测

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计算机集成制造系统 2025年

作者：靳岚李锦祥韩珺熠叶明智兰州理工大学机电工程学院

TC4钛合金应用广泛，优良的表面粗糙度能给予TC4钛合金更悠长的使用寿命，精准地预测表面粗糙度可以进一步提高TC4钛合金对疲劳断裂、应力集中等失效形式的抗性。就切削三要素与表面粗糙度的离线关系，及铣削过程中繁冗影响因素难以考... 详细信息

TC4钛合金应用广泛，优良的表面粗糙度能给予TC4钛合金更悠长的使用寿命，精准地预测表面粗糙度可以进一步提高TC4钛合金对疲劳断裂、应力集中等失效形式的抗性。就切削三要素与表面粗糙度的离线关系，及铣削过程中繁冗影响因素难以考虑周全造成的表面粗糙度预测模型结构简单、预测结果不稳定等问题，基于皮尔逊相关性理论和灰色关联度理论，提出了一种以切削三要素为基底、铣削力-工件振动-主轴振动融合特征为主要输入数据集，具有在线功能的长短期记忆模型-误差反向传播神经网络（LSTM-BPNN）表面粗糙度预测模型。经实验验证，相比以切削三要素结合任一融合特征为输入数据集的预测模型，预测精度分别提升了1.62%、3.21%、3.29%，相比仅以切削三要素为输入数据集的预测模型，预测精度提高了10.87%，为表面粗糙度智能在线预测提供了理论依据。

关键词：铣削力-工件振动-主轴振动特征融合 LSTM-BPNN 表面粗糙度预测

超临界CO2/Xe混合工质在PCHE内传热特性数值研究

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中国电机工程学报 2025年

作者：朱兵国石厚栋马凌宇管庆开兰州理工大学机电工程学院

超临界CO2/Xe混合工质在新型超临界布雷顿循环发电系统中展现了潜在的应用前景，但CO2/Xe混合工质在印刷电路板式换热器（PCHE）中的传热行为尚未得到广泛关注。因此，该文通过数值模拟方法，分析了不同混合比例(CO2/Xe，100/0，100/10... 详细信息

超临界CO2/Xe混合工质在新型超临界布雷顿循环发电系统中展现了潜在的应用前景，但CO2/Xe混合工质在印刷电路板式换热器（PCHE）中的传热行为尚未得到广泛关注。因此，该文通过数值模拟方法，分析了不同混合比例(CO2/Xe，100/0，100/10，100/20，100/30)、入口压力、质量流速和入口温度对CO2/Xe混合工质在直通道PCHE中的流动和换热特性及其机理。研究发现，超临界压力下CO2中混入Xe工质总体上降低了其传热性能，并且随着Xe质量分数的增大，换热能力逐渐降低，尤其在拟临界区域表现明显，但在拟临界点之后，Xe的加入可提高换热能力。随着运行压力的增加，局部换热系数的峰值降低，且峰值点右移，这一变化主要是定压比热的变化造成的。增加质量流速会提高换热系数，而入口温度对换热系数产生的影响则可以忽略。最后，获得了CO2/Xe混合工质的传热关联式，新传热关联式的相对误差eA、绝对平均误差eR和均方根误差eS分别为4.61%、15.45%和6.90%。研究结果将为设计和优化CO2/Xe混合工质PCHE提供理论指导。

关键词：超临界CO /Xe 混合工质 PCHE 传热关联式

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基于定向探索树算法的四旋翼无人机路径规划

系统仿真学报 2025年第2期37卷 311-324页

作者：胡世军刘海亮王兵雷苏文科兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对四旋翼无人机在复杂环境中进行路径规划时,RRT存在规划成功率低、收敛速度慢、路径次优等问题,提出一种定向探索树算法。使用定向采样策略,以提高树扩展的方向性,通过引入自适应目标调整策略和枝条扩展策略,使树能够快速向目标点扩... 详细信息

针对四旋翼无人机在复杂环境中进行路径规划时,RRT存在规划成功率低、收敛速度慢、路径次优等问题,提出一种定向探索树算法。使用定向采样策略,以提高树扩展的方向性,通过引入自适应目标调整策略和枝条扩展策略,使树能够快速向目标点扩展的同时又能够避开障碍物。通过剪枝处理去除初始路径中的允余点,再对剪枝处理后的路径进行航迹修正和平滑处理,得到最优航线。仿真结果表明:所提算法在所有的测试中都是成功的。与传统RRT和改进RRT算法相比,在多障碍物环境中,规划时间缩短了91.9%和67%,路径长度缩短了37%和6%;在狭窄环境中,规划时间缩短了88.3%和70%,路径长度缩短了36%和5.6%。

关键词：定向采样自适应目标剪枝优化平滑处理四旋翼无人机

绳索驱动航天员下肢训练机器人柔顺性控制策略

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：王砚麟安宗文黄华王克义李竞航王燕卓兰州理工大学机电工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院

为满足不同航天员的不同训练任务对人机交互柔顺性的个性化需求，本文设计了模块化绳索驱动航天员下肢训练机器人，建立了机器人的系统运动学和动力学模型，并设计了一种具有系统安全评价与监督的模糊滑模变导纳柔顺协调控制策略以实现... 详细信息

为满足不同航天员的不同训练任务对人机交互柔顺性的个性化需求，本文设计了模块化绳索驱动航天员下肢训练机器人，建立了机器人的系统运动学和动力学模型，并设计了一种具有系统安全评价与监督的模糊滑模变导纳柔顺协调控制策略以实现辅助训练对象开展运动训练。利用UG/ADAMS/MATLAB软件建立了机器人系统的联合虚拟仿真实验平台，对控制策略进行了验证，仿真实验结果表明设计的控制策略可以满足不同训练任务的柔顺性和训练强度的个性化需求。将其控制策略应用到绳索驱动航天员下肢训练机器人系统中，可以实现由被动训练模式向具有不同训练强度的主动训练模式自动切换，保证训练过程中的安全性和舒适性。

关键词：机器人绳索驱动航天员训练人机共融柔顺性控制滑模控制导纳控制控制策略

热泵涡旋压缩机内流场数值模拟及变工况特性研究

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热力发电 2025年第2期54卷 97-108页

作者：彭斌赵亚珑兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730000

涡旋压缩机作为空气源热泵的关键部件,其热力学性能对热泵系统有着重要的影响。建立了涡旋压缩机三维瞬态仿真模型,通过实验验证了模型的准确性;基于计算流体力学方法,探究了切向泄漏流影响下涡旋压缩机内部流场非均匀分布流动特性;探... 详细信息

涡旋压缩机作为空气源热泵的关键部件,其热力学性能对热泵系统有着重要的影响。建立了涡旋压缩机三维瞬态仿真模型,通过实验验证了模型的准确性;基于计算流体力学方法,探究了切向泄漏流影响下涡旋压缩机内部流场非均匀分布流动特性;探讨不同工况参数对涡旋压缩机热力学性能的影响;采用敏感性分析法,讨论涡旋压缩机热力学性能对于不同工况参数的敏感性。结果表明:随着压比的增大,等熵效率先增大后减小,制热量降低,时均排气温度最大增幅为11.26K;吸气温度增至311.65K时,等熵效率增长了16.72百分点;转速的增大会弱化回流现象并降低排气温度,当转速升至4 500 r/min时,容积效率和等熵效率分别增至为86.61%和46.86%。

关键词：空气源热泵涡旋压缩机数值模拟流场特性变工况

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基于多尺度残差网络的隔震构造质量检测研究

东南大学学报(自然科学版) 2025年第1期55卷 183-193页

作者：党育何亚兰州理工大学土木工程学院兰州730050

为实现隔震构造质量的自动化检测,提出了一种基于计算机视觉的隔震构造质量检测方法。按照隔震构造图像特征和缺陷情况,将隔震构造分为7类。通过收集和拍摄全国已建的315栋隔震工程图片,构建了隔震构造数据集。参考多尺度残差网络模型Re... 详细信息

为实现隔震构造质量的自动化检测,提出了一种基于计算机视觉的隔震构造质量检测方法。按照隔震构造图像特征和缺陷情况,将隔震构造分为7类。通过收集和拍摄全国已建的315栋隔震工程图片,构建了隔震构造数据集。参考多尺度残差网络模型Res2Net50,设计搭建了一个隔震构造质量初步检测模型ISDNet V2,该模型在Res2Net50的基础上,采用多个小卷积核堆叠,测试集结果表明:模型对各类隔震构造的识别平均准确率达到95.98%,F1分值均大于0.93,说明该模型对复杂背景的各类别隔震构造实拍图片具有很高的检测精度,检测结果偏于工程安全。对设置水平隔震缝的隔震构造,模型不仅能区别是否有缺陷,还可确定出缺陷位置。

关键词：多尺度残差网络隔震构造数据集质量检测

铁基形状记忆合金-变摩擦复摆隔震连续梁桥地震反应分析

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振动与冲击 2025年第1期44卷 262-271页

作者：尚继英娄东旭韩建平宋炳磊马润博兰州理工大学土木工程学院兰州730050

针对传统摩擦复摆隔震桥梁支座位移过大、自复位能力不足等问题,利用变摩擦机制和形状记忆合金的超弹性特性,研发了一种新型铁基形状记忆合金-变摩擦复摆隔震支座(iron-based shape memory alloy-double-concave variable friction pend... 详细信息

针对传统摩擦复摆隔震桥梁支座位移过大、自复位能力不足等问题,利用变摩擦机制和形状记忆合金的超弹性特性,研发了一种新型铁基形状记忆合金-变摩擦复摆隔震支座(iron-based shape memory alloy-double-concave variable friction pendulum bearing,Fe-SMA-DVFPB)。构建其本构模型,并确定其等效分析模型。提出Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁基于位移的抗震设计方法,以实际工程为背景,分别设计了应用不同类型支座的隔震桥梁,并对用不同类型支座隔震的桥梁抗震性能进行对比分析。研究表明:相比传统摩擦复摆支座隔震桥梁,Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁支座相对位移最大减小量为23.79%,残余位移最大减小量为93.56%;应用Fe-SMA-DVFPB隔震支座能更有效地控制支座相对位移与残余位移;Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁支座相对位移与残余位移减小量明显大于墩底弯矩和剪力增加量。Fe-SMA-DVFPB能够进一步提升桥梁的震后可恢复能力。

关键词：铁基形状记忆合金(Fe-SMA) 变摩擦复摆隔震支座(DVFPB) 本构模型等效分析模型抗震性能