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Cr、Si微量元素对钢/铝感应静压焊接接头组织及性能的影响

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机械工程学报 2024年第2期60卷 178-187页

作者：高恺顾红历李坤武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430065 武汉科技大学分析测试中心武汉430081

为推进汽车车身的轻量化研究,对Q235与5052H32(1号)、40Cr与5052H32(2号)、Q235与6061-T6(3号)三组试样进行了感应静压焊接试验。结果表明:界面处生长的金属间化合物(IMC)主要包括近钢侧舌状Fe_(2)Al_(5)相和近铝侧针状FeAl_(3)相两种,F... 详细信息

为推进汽车车身的轻量化研究,对Q235与5052H32(1号)、40Cr与5052H32(2号)、Q235与6061-T6(3号)三组试样进行了感应静压焊接试验。结果表明:界面处生长的金属间化合物(IMC)主要包括近钢侧舌状Fe_(2)Al_(5)相和近铝侧针状FeAl_(3)相两种,Fe_(2)Al_(5)相的Gibbs自由能小于FeAl_(3)相,故界面处Fe_(2)Al_(5)相优先生长;1至3号试样Fe_(2)Al_(5)相平均厚度分别为20μm、14μm、11μm,对比1号和2号发现,40Cr钢中的Cr元素在界面处聚集并部分替换IMC中的Fe元素,降低Al在Fe中的扩散系数,抑制了Fe_(2)Al_(5)相的生成,因此2号试样中Fe_(2)Al_(5)相比1号试样薄6μm;对比1号和3号发现,6061-T6铝合金中Si元素参与界面反应,以固溶体的形式抑制了Fe_(2)Al_(5)相的生长,因此3号试样中Fe_(2)Al_(5)相比1号试样薄9μm;三种试样焊接头均为混合断裂,接头抗剪强度分别为31 MPa、68 MPa、73 MPa。

关键词：感应静压焊接金属间化合物微观组织力学性能

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锤片式粉碎机工作参数优化试验研究

中国农机化学报 2024年第2期45卷 122-129页

作者：李春东刘洋曹丽英白永强汪飞张上旺内蒙古科技大学工程训练中心内蒙古包头014010 内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 内蒙古第一机械集团有限公司内蒙古包头014010

为解决锤片式粉碎机工作效率低、能耗高等问题,对其工作参数进行响应面优化设计。首先进行粉碎机最佳工作参数组合的优化试验,分析主轴速度、回料管直径、喂料速率、筛网孔径及物料含水率对生产率、电耗和粒度的影响规律。然后对试验数... 详细信息

为解决锤片式粉碎机工作效率低、能耗高等问题,对其工作参数进行响应面优化设计。首先进行粉碎机最佳工作参数组合的优化试验,分析主轴速度、回料管直径、喂料速率、筛网孔径及物料含水率对生产率、电耗和粒度的影响规律。然后对试验数据进行响应面设计分析,求解出最优组合并进行试验验证。试验结果表明,粉碎机的最优工作参数组合为:主轴转速2700 r/min、回料管直径57 mm、喂料速率0.25 kg/s、物料含水率10%和筛网孔径6 mm。对比单因素最优的评价指标,生产率提高4.36%,电耗下降3.23%,粒度减小23.21%。

关键词：锤片式粉碎机正交试验响应面分析饲料加工机械

基于BP神经网络算法的粉碎机自适应控制系统设计

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电子测量技术 2024年第4期47卷 188-194页

作者：李春东张上旺汪飞曹丽英王亮内蒙古科技大学工程训练中心包头014010 内蒙古科技大学机械工程学院包头014010

针对饲料加工行业中锤片式粉碎机控制系统存在启动时间长、响应速度慢及负载变化时出现的稳定性差等问题,提出了一种基于BP神经网络算法PID控制方法。首先,建立变频器和饲料粉碎机驱动电机组合系统传递函数的参考模型,并对其进行稳定性... 详细信息

针对饲料加工行业中锤片式粉碎机控制系统存在启动时间长、响应速度慢及负载变化时出现的稳定性差等问题,提出了一种基于BP神经网络算法PID控制方法。首先,建立变频器和饲料粉碎机驱动电机组合系统传递函数的参考模型,并对其进行稳定性分析。然后在分析常规PID和模糊PID控制算法的基础上,将自适应神经网络算法PID应用到饲料粉碎机驱动系统的控制过程当中。通过搭建饲料粉碎机控制电机的仿真模型,利用MATLAB软件中的Simulink图形化编程功能对其进行仿真分析,并基于LABVIEW软件搭建了粉碎机测控系统试验平台进行实验测试分析。结果表明:对于饲料粉碎系统所给定的速度参考模型,设计的BP神经网络PID控制器能够实现较好的自适应追踪,对阶跃信号的响应更加迅速、超调更小,抗干扰能力更强。设计的自适应控制器能够根据工况变化自动调节PID参数,吨料电耗平均降低5.16%、生产率平均提高2.08%,对粉碎机主轴转速的控制更加精确,误差更小,兼具了较高的控制精度和较强的鲁棒性,满足饲料粉碎机驱动系统的自适应控制要求。

关键词：神经网络粉碎机自适应控制稳定性分析 Simulink仿真

超磁致伸缩致动器非线性动力学的分数阶时滞反馈控制

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振动工程学报 2024年第4期37卷 632-644页

作者：闫洪波付鑫汪建新于均成马庆振杨伯军内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 河北工业大学国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心天津300131

设计了一种分数阶时滞反馈控制器,用于控制单自由度的超磁致伸缩致动器(GMA)的非线性动态响应。考虑到预压碟形弹簧机构引入的几何非线性因素影响,建立了GMA系统的非线性数学模型。利用平均法求解系统在含分数阶时滞反馈控制策略下主共... 详细信息

设计了一种分数阶时滞反馈控制器,用于控制单自由度的超磁致伸缩致动器(GMA)的非线性动态响应。考虑到预压碟形弹簧机构引入的几何非线性因素影响,建立了GMA系统的非线性数学模型。利用平均法求解系统在含分数阶时滞反馈控制策略下主共振的幅频响应方程,根据Routh-Hurwitz准则得到系统的稳定性条件。通过数值模拟研究GMA系统中关键结构参数对幅频响应特性的影响,以及主共振峰值和系统稳定性随每个时滞反馈参数变化的特性规律;通过分岔图和Lyapunov指数图得到外激励幅值对系统混沌运动的影响;最后调节时滞反馈增益和分数阶次抑制系统的混沌运动。结果表明,时滞反馈增益和分数阶次能够有效抑制系统的主共振峰值和不稳定区域,可以将系统响应从混沌运动调整为稳定的周期运动,提高系统的稳定性。

关键词：几何非线性超磁致伸缩致动器混沌时滞反馈稳定性

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基于W-M函数的岩体裂隙映射重构

岩土力学 2024年

作者：刘宏伟陈世江许有俊张旭鲍先凯内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古科技大学矿山安全与地下工程院士工作站内蒙古科技大学内蒙古自治区高校城市地下工程研究中心六盘水师范学院矿业与机械工程学院

重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型，准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此，为使重构裂隙与天然状态相吻合，本文首先提出了D-nmax阈值公式，修正了用于岩体裂隙模拟的W-M函数。其次，通过二值化灰度图像对Barton10条剖面线进行... 详细信息

重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型，准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此，为使重构裂隙与天然状态相吻合，本文首先提出了D-nmax阈值公式，修正了用于岩体裂隙模拟的W-M函数。其次，通过二值化灰度图像对Barton10条剖面线进行数字化，经试错法及综合分析法，以等差方式确定10个粗糙度水平的Hurst值。而后，通过对10条剖面线进行傅立叶变换得到了幅值特征新参数Spp，结合σi线性构建新JRC计算公式。然后，采用二分法获得目标JRC值对应W-M函数的最佳G值，建立了JRC与W-M函数的映射关系，W-M函数考虑了随机项，实现了重构裂隙的差异化。最后，对重构裂隙进行粗糙度定量化研究和室内试验，验证了新参数Spp、新JRC计算公式及映射关系的有效性。本研究为拓展岩体裂隙获取方法提供了新的思路，为裂隙岩体力学性质研究奠定了基础。

关键词：岩体裂隙自仿射分形 Weierstrass-Mandelbrot JRC 映射重构

基于Weierstrass-Mandelbrot函数的岩体裂隙映射重构

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岩土力学 2024年第10期 3058-3070页

重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型以及准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此，为使重构裂隙与天然状态相吻合，提出了D-nmax阈值公式，修正了用于岩体裂隙模拟的Weierstrass-Mandelbrot（W-M）函数。通过二值化灰度图像对Barton1... 详细信息

重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型以及准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此，为使重构裂隙与天然状态相吻合，提出了D-nmax阈值公式，修正了用于岩体裂隙模拟的Weierstrass-Mandelbrot（W-M）函数。通过二值化灰度图像对Barton10条剖面线进行数字化，经试错法及综合分析法，以等差方式确定10个粗糙度水平的Hurst值。通过对10条剖面线进行傅里叶变换得到了幅值特征新参数Spp，结合起伏角标准差σi线性构建新裂隙粗糙度系数（joint roughness coefficient，简称JRC）计算公式。采用二分法获得目标JRC值对应W-M函数的最佳尺度常数G值，建立了JRC与W-M函数的映射关系。W-M函数考虑了随机项，实现了重构裂隙的差异化。对重构裂隙进行粗糙度定量化研究和室内试验，验证了新参数Spp、新JRC计算公式及映射关系的有效性。所作研究为拓展岩体裂隙获取方法提供了新的思路，为裂隙岩体力学性质研究奠定了基础。

关键词：岩体裂隙自仿射分形 Weierstrass-Mandelbrot函数裂隙粗糙度系数(JRC) 映射重构

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饲料粉碎过程工艺参数多目标优化设计

饲料研究 2024年第5期47卷 127-132页

作者：李春东周杨曹丽英白永强王跃内蒙古科技大学工程训练中心内蒙古包头014010 内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 内蒙古第一机械集团有限公司科研所内蒙古包头014032

试验旨在对饲料粉碎过程工艺参数进行优化设计,以提高粉碎机工作性能。试验以生产率、吨料电耗为优化目标,以主轴转速、筛网孔径、物料含水率、喂料量和回料管直径为优化变量,采用响应面试验原理(BBD)设计试验并构建数据集;基于反向传... 详细信息

试验旨在对饲料粉碎过程工艺参数进行优化设计,以提高粉碎机工作性能。试验以生产率、吨料电耗为优化目标,以主轴转速、筛网孔径、物料含水率、喂料量和回料管直径为优化变量,采用响应面试验原理(BBD)设计试验并构建数据集;基于反向传播神经网络算法(BPNN)和粒子群优化算法(PSO-BPNN)建立饲料粉碎过程工艺参数的多目标优化综合模型;结合快速精英多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标寻优,得到Pareto解集;通过CRITIC-TOPSIS评价模型对符合实际生产要求的Pareto解集筛选。结果发现,经过PSO优化的BP神经网络算法误差指标更小、预测精度更高,粉碎机的生产率、吨料电耗、粒度的平均优化幅度分别达到了61.07%、38.58%、54.31%;目标寻优后粉碎机最佳工艺参数组合为主轴转速2 697 r/min、筛网孔径5.8 mm、物料含水率10%、喂料量19.3 kg/min、回料管直径67 mm。研究表明,经优化设计后,粉碎机生产率增加了5.92%,吨料电耗降低了2.29%。

关键词：锤片式粉碎机工艺参数多目标优化多目标决策

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马铃薯跌落冲击力学试验与分析

农机化研究 2024年第9期46卷 186-191页

作者：蒙建国王亮杨国欣王凯赵祥内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 烟台南山学院工学院山东烟台265713

针对马铃薯在收获期间的机械损伤和跌落损伤等问题,通过搭建马铃薯跌落冲击力学测试试验台,开展马铃薯跌落损伤试验。以马铃薯质量、碰撞面倾角、跌落高度为变量,以碰撞力为评价指标,进行三元二次回归正交旋转组合试验,建立了各因素与... 详细信息

针对马铃薯在收获期间的机械损伤和跌落损伤等问题,通过搭建马铃薯跌落冲击力学测试试验台,开展马铃薯跌落损伤试验。以马铃薯质量、碰撞面倾角、跌落高度为变量,以碰撞力为评价指标,进行三元二次回归正交旋转组合试验,建立了各因素与碰撞力参数指标的影响回归模型。利用Design-Expert13数据软件分析得到变量间多因素交互作用响应图。试验分析结果表明:当碰撞面角度一定时,碰撞力随着马铃薯质量、跌落高度的增加呈上升趋势;而当马铃薯质量、跌落高度为定值时,碰撞力随着碰撞面角度的增加呈先上升后下降的趋势。研究结果可为马铃薯挖掘机薯土分离装置的结构优化提供数据支持和理论依据。

关键词：跌落损伤冲击力回归模型响应图

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管道超声相控阵全聚焦成像仿真及算法优化

电子测量技术 2024年第6期47卷 151-156页

作者：张鑫宇范惜梅李忠虎李靖王金明内蒙古科技大学机械工程学院包头014010 内蒙古科技大学信息工程学院包头014010 内蒙古自治区光热与风能发电重点实验室包头014010

针对厚壁管道内部缺陷识别困难、可视化差等问题,提出基于超声相控阵理论和全聚焦算法对厚壁管道内部缺陷进行图像重构。并针对全聚焦成像效率低的缺点,采用有限元法对外径为550 mm,壁厚为65 mm的厚壁管道超声相控阵全聚焦成像进行仿真... 详细信息

针对厚壁管道内部缺陷识别困难、可视化差等问题,提出基于超声相控阵理论和全聚焦算法对厚壁管道内部缺陷进行图像重构。并针对全聚焦成像效率低的缺点,采用有限元法对外径为550 mm,壁厚为65 mm的厚壁管道超声相控阵全聚焦成像进行仿真,模拟缺陷检测过程和成像结果,并使用稀疏矩阵对算法进行优化。结果表明:在基本满足成像质量要求的情况下,采用激发中心频率为5 MHz,阵元宽度为0.5 mm,阵元间距为1 mm,阵元数量为32时,稀疏激发矩阵比全矩阵全聚焦成像效率提高了74.81%,有效提高了成像速度,满足全聚焦快速成像的需求。

关键词：厚壁管道超声相控阵全聚焦方法全矩阵稀疏矩阵