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基于有限元分析的滚珠丝杠感应加热工艺优化

金属热处理 2025年第1期50卷 236-243页

作者：李明哲陈宝凤张文良孙立壮张伦刘俊杰中国机械总院集团北京机电研究所有限公司北京100083

为了优化滚珠丝杠的感应加热工艺,提高其表面温度分布的均匀性,从而提升其制造精度与性能,通过电磁仿真软件构建有限元模型,分析了静态和动态感应加热过程中不同工艺参数对丝杠表面温度场分布的影响。结果表明,感应线圈内径过小,工件与... 详细信息

为了优化滚珠丝杠的感应加热工艺,提高其表面温度分布的均匀性,从而提升其制造精度与性能,通过电磁仿真软件构建有限元模型,分析了静态和动态感应加热过程中不同工艺参数对丝杠表面温度场分布的影响。结果表明,感应线圈内径过小,工件与线圈间隙狭窄,容易导致工件表面过热或过烧,内径过大则间隙过宽,导致加热效率降低并使加热层深度变浅,选择内径合适的感应线圈对于确保加热质量至关重要;双匝线圈在加热效率和温度均匀性上表现最佳;高电压和适宜电流频率可提高加热效率并控制加热层深度;动态加热中,推荐扫描速度为6~10 mm/s,以平衡加热效率和工艺稳定性。

关键词：滚珠丝杠 GCr15钢感应加热有限元分析

智能高速铁路“模数驱动、轴面协同”理论研究及应用

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铁道学报 2025年第1期47卷 1-10页

作者：王同军李平王万齐中国国家铁路集团有限公司北京100844 中国铁道科学研究院集团有限公司科技和信息化部(总工室) 北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081

当前围绕中国国家铁路集团有限公司发布的智能高速铁路体系架构1.0内容,国内多条新建高速铁路线路积极开展技术创新,并投入到实际工程应用中。为进一步推进中国高速铁路智能化建设,从智能高速铁路建设发展运营宏观层面,以智能高速铁路... 详细信息

当前围绕中国国家铁路集团有限公司发布的智能高速铁路体系架构1.0内容,国内多条新建高速铁路线路积极开展技术创新,并投入到实际工程应用中。为进一步推进中国高速铁路智能化建设,从智能高速铁路建设发展运营宏观层面,以智能高速铁路多专业全要素为研究内容,以整体综合能效为目标,提出“模数驱动、轴面协同”的智能高速铁路复杂巨系统工程管理理论,设计包含多专业协同、需求为中心、与外部环境互动、全生命周期动态最优等多种要素在内的系统最优化方法,形成模数一体化驱动、全生命周期协同、全要素管理的系统管理机制,构建基于“模数一体、轴面协同”的系统总体效能最优化模型,为智能高速铁路设计、建造、运营全生命周期管理提供理论和技术指导。同时,分析福厦高速铁路在建设过程中在“模数驱动、轴面协同”理论指导下构建的业务应用体系架构,总结最新的实践应用成果,为大量既有运营高速铁路的智能化升级提供指导和借鉴,以提高国内整个高速铁路网的智能化水平。

关键词：智能高速铁路模数驱动、轴面协同理论复杂巨系统智能化应用

多层互连结构CMP后清洗中SiO_(2)颗粒去除的研究进展

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半导体技术 2025年第2期50卷 101-116页

作者：张力飞路新春闫妹赵德文清华大学机械工程系北京100084 高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 华海清科股份有限公司天津300350

SiO_(2)磨料因其化学性质稳定及抛光后良好的表面平整度,作为关键磨料被广泛应用于化学机械抛光(CMP)。CMP后晶圆表面残留的颗粒物易引发划伤、击穿及短路等缺陷问题,严重削弱芯片的可靠性。基于SiO_(2)颗粒在Cu、Co和介质材料表面的吸... 详细信息

SiO_(2)磨料因其化学性质稳定及抛光后良好的表面平整度,作为关键磨料被广泛应用于化学机械抛光(CMP)。CMP后晶圆表面残留的颗粒物易引发划伤、击穿及短路等缺陷问题,严重削弱芯片的可靠性。基于SiO_(2)颗粒在Cu、Co和介质材料表面的吸附特性,综述了互连结构CMP后清洗技术和清洗液体系的原理、特点及研究现状。从颗粒清洗效率、表面质量、环境影响控制等多个维度对比了干法清洗和湿法清洗技术,分析了各类清洗技术的优势与局限性。此外,系统地探讨了pH调节剂、络合剂和表面活性剂等关键清洗液组分对颗粒去除的影响,从理论机制层面揭示了SiO_(2)磨料颗粒清洗所面临的核心挑战与解决方案;同时对未来互连结构CMP后清洗工艺的发展方向进行了前瞻性展望,旨在为后续研究提供有力的理论支撑与指导方向。

关键词：互连结构化学机械抛光(CMP)后清洗 SiO_(2)颗粒清洗技术清洗液化学组分

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基于轨道谱量化指标的高速铁路轨道状态演变趋势分析

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 359-368页

作者：刁洪宝赵钢杨飞陈亮马帅中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心北京100081 中国铁道科学研究院北京100081

随着线路服役期增加及维修干预,轨道几何状态随之发生较大变化.为明晰高速线路服役期间轨道状态演变趋势,本文基于高速铁路不同板型典型线路开通以来各月份轨道几何动检数据,计算不同检测日期轨道实测谱线,采用倍频程能量(octave energy... 详细信息

随着线路服役期增加及维修干预,轨道几何状态随之发生较大变化.为明晰高速线路服役期间轨道状态演变趋势,本文基于高速铁路不同板型典型线路开通以来各月份轨道几何动检数据,计算不同检测日期轨道实测谱线,采用倍频程能量(octave energy,OE)及谱峰能量(peak energy,PE)量化指标,分别针对轨道不同波段随机不平顺及32 m简支梁周期不平顺状态演变趋势进行分析.结果表明:对于轨道高低随机不平顺,各板型线路倍频程能量在开通5~7年内呈增长趋势,随机不平顺状态缓慢劣化,且主要体现在11 m以上波段,之后状态趋于稳定,Ⅰ型板式及双块式线路经精调后下降明显,且随机几何状态将优于开通初期;对于32 m简支梁周期不平顺,谱峰频带可取27~40 m,各线路谱峰能量在开通时均较小,随运营年限增加呈现先增大后稳定的变化趋势,增长期在5~8年左右,且精调效果明显;各线路发展2~5年后均显现出季节性,应重视夏季时期的32 m简支梁周期不平顺的检测与养护工作.结果可为线路养护维修及管理提供理论参考.

关键词：高速铁路轨道谱简支梁周期性不平顺演变趋势

铁路隧道内无砟轨道上拱变形模型及其应用研究

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铁道学报 2025年第1期47卷 101-111页

作者：赵国堂李晨曦宋慧来赵磊赵一馨北京交通大学交通运输学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司北京100844 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测中心北京100081

隧道在复杂地质和高水压环境下易产生衬砌裂损、渗漏水及隧底变形等病害,尤其是隧底隆起,对铁路安全和轨道平顺性构成威胁。提出水是隧底隆起的源头,基于水致泥岩膨胀与高水压对隧底及衬砌结构局部作用效应,构建隧底结构-荷载模型,并建... 详细信息

隧道在复杂地质和高水压环境下易产生衬砌裂损、渗漏水及隧底变形等病害,尤其是隧底隆起,对铁路安全和轨道平顺性构成威胁。提出水是隧底隆起的源头,基于水致泥岩膨胀与高水压对隧底及衬砌结构局部作用效应,构建隧底结构-荷载模型,并建立有限元模型分析不同隧底围压下结构变形与层间损伤。计算结果表明:隧底围压增加导致结构层间及施工缝界面黏结失效迅速发展,轨道高低、水平、三角坑不平顺性增大,节段挤出效应显著;双线隧道更易发生显著的结构及轨道变形,单线隧道在相同条件下可减少80%隆起量;仰拱厚度不足加剧结构变形和层间离缝,仰拱隆起与无砟轨道上拱变形呈非线性,双线隧道仰拱厚度不足0.2 m时,结构隆起与上拱变形快速增加,层间黏结破坏的临界围压由厚度0.6 m的1.3 MPa降至厚度0.3 m的0.9 MPa。计算结果验证了结构-荷载模型的科学性,其揭示的隆起与上拱变形规律对铁路设计、建造与运维具有重要作用。

关键词：隧道仰拱隆起隧底围压结构-荷载模型轨道上拱变形层间伤损

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H形弯扭铝合金构件轴压稳定性能研究

建筑结构学报 2025年第2期46卷 211-222页

作者：孙国军秦太晏吴金志罗强孙伟东北京工业大学建筑工程学院北京100124 北京建工集团有限责任公司北京100015

为研究H形弯扭铝合金构件的轴压稳定性能,开展了两端铰接条件下的轴压试验。该构件通过H形截面绕一段圆弧线扫掠旋转得到,截面规格为H350×200×10×12,弯曲圆弧半径为2850 mm,两端截面中心跨度为2936 mm,两端截面相对扭转角度为26°,... 详细信息

为研究H形弯扭铝合金构件的轴压稳定性能,开展了两端铰接条件下的轴压试验。该构件通过H形截面绕一段圆弧线扫掠旋转得到,截面规格为H350×200×10×12,弯曲圆弧半径为2850 mm,两端截面中心跨度为2936 mm,两端截面相对扭转角度为26°,材料为6061-T6铝合金型材。采用三维扫描技术对构件进行扫描,得到了铝合金构件几何初始缺陷,建立了有限元模型,将试验结果与数值结果进行对比验证后,进行了构件的参数分析。研究结果表明:H形弯扭铝合金构件破坏模式为整体弯扭屈曲失稳破坏,其轴压承载力为325 kN;承载力随着初弯曲度、长细比和扭转角度增加而减小,其中初弯曲度和长细比对H形弯扭铝合金构件的轴压承载力影响较大,扭转角度的影响相对较小。提出了适用于H形弯扭铝合金轴压构件的稳定系数计算式,将稳定系数计算式结果和数值分析结果及试验结果进行对比,误差基本控制在±5%以内,验证了计算式的正确性。

关键词： H形弯扭铝合金构件轴压承载力几何初始缺陷参数分析稳定系数

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刃宽对硬岩掘进影响的仿真及试验研究

工程科学学报 2025年第1期47卷 13-24页

作者：尚勇孙靖东姜海峰许顺海段红磊孙朝阳北京科技大学机械工程学院北京100083 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司河南453000

滚刀在硬岩掘进中极易发生崩刃、偏磨等异常失效,研究硬岩掘进条件下刃型参数对滚刀破岩载荷和破岩效率的影响十分重要.本文采用滚刀破岩试验和仿真分析相结合的方法,从载荷曲线、破岩体积、破岩比能等方面分析了刃宽对滚刀破岩的影响.... 详细信息

滚刀在硬岩掘进中极易发生崩刃、偏磨等异常失效,研究硬岩掘进条件下刃型参数对滚刀破岩载荷和破岩效率的影响十分重要.本文采用滚刀破岩试验和仿真分析相结合的方法,从载荷曲线、破岩体积、破岩比能等方面分析了刃宽对滚刀破岩的影响.基于双线性本构模型及Benzeggagh–Kenane损伤断裂准则建立了岩石材料的内聚力本构模型,通过单轴抗压试验及巴西劈裂试验对内聚力本构模型的微观参数进行了校准,并进一步建立了滚刀破岩的内聚力仿真模型.结果表明:内聚力本构模型可以准确的模拟破岩过程中岩石裂纹的萌生和扩展过程.依据裂纹的萌生和扩展情况,滚刀破岩过程主要分为三个阶段:弹性阶段、裂纹萌生–扩展阶段及岩石破坏卸载阶段.滚刀破岩载荷和破岩体积随着贯入度、刀间距和刃宽的增加而增加;破岩比能随刃宽的增加呈先减小后增大的趋势.对于所选取的硬岩,采用13 mm刃宽滚刀破岩时比能最小,破岩效率最高;7 mm刃宽滚刀破岩时无法形成贯通岩片,相邻滚刀之间仍存在岩脊,破岩效率较低.

关键词：滚刀刃宽 Cohesive模型线切割试验破岩载荷破岩效率

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水基钻井液用多元协同纳米润滑剂的研究进展

材料导报 2025年第2期39卷 53-58页

作者：屈沅治张蝶兰雅婧任晗刘阔黄宏军梁本亮颜鲁婷中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 油气钻完井技术国家工程研究中心北京102206 北京交通大学物理科学与工程学院北京100044

纳米技术在钻井液中的应用是目前油田化学领域的研究热点之一,受到国内外钻井液行业的普遍关注。随着纳米粒子的研究越来越深入,国内外已开始将其用于钻井液润滑改性,其用量少、对环境潜在的负面影响小,开发与应用新型环保钻井液纳米润... 详细信息

纳米技术在钻井液中的应用是目前油田化学领域的研究热点之一,受到国内外钻井液行业的普遍关注。随着纳米粒子的研究越来越深入,国内外已开始将其用于钻井液润滑改性,其用量少、对环境潜在的负面影响小,开发与应用新型环保钻井液纳米润滑剂是当前的发展趋势。本文围绕钻井液用纳米润滑材料的研究进展进行了详细的综述,包含纳米材料抗磨减摩机理、纳米粒子种类及形态、纳米材料在钻井液中的润滑效果,指出了纳米润滑材料应用于钻井液存在的问题,重点探讨了纳米粒子表面修饰改性进展并对多元协同及多效发挥进行了展望。

关键词：纳米润滑剂表面改性多元协同水基钻井液

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多行业综合交通体验工计价管理模型应用研究

铁道工程学报 2025年第1期42卷 110-118页

作者：杨斌杨威赵东波解亚龙尹逊霄索宁中国国家铁路集团有限公司北京100844 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081

研究目的:国内大型综合交通体工程具有涉及行业多、技术体系复杂、施工组织难度大等特点,验工计价作为工程建设管理的关键环节,面临着建造数据繁杂、追溯难度大,数据链条长、计价效率要求高,计价方式多元、一体化管理挑战大等难题,研究... 详细信息

研究目的:国内大型综合交通体工程具有涉及行业多、技术体系复杂、施工组织难度大等特点,验工计价作为工程建设管理的关键环节,面临着建造数据繁杂、追溯难度大,数据链条长、计价效率要求高,计价方式多元、一体化管理挑战大等难题,研究并提出进度、质量与投资控制基线,构建适用于多行业工程数字化验工计价管理模型,全面支撑复杂工程数字化验工计价管理。研究结论:(1)分析总结多行业工程验工计价影响因素,创建适用于精细化管理的工程实体结构(EBS)、工作任务结构(WBS)和工程量清单(QList)标准化数据模板,建立具有唯一身份标识的实体工程最小建造单元孪生对象,实现EBS、WBS与QList关联映射关系;(2)提出了进度、质量、投资“三位一体”总体控制基线,并构建了基于工程量与质量双重认定的多行业工程数字化验工计价管理模型;(3)在雄安新区综合交通体工程项目开展应用实践,实现了多行业工程验工计价的实时交互与数字化管理;(4)本研究成果可为类似工程验工计价管理提供参考和借鉴。

关键词：综合交通体工程最小建造单元验工计价控制基线数字化管理