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倾覆力耦合的大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰结构疲劳寿命研究

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机械设计 2024年第7期41卷 121-127页

作者：宁可王奇陈纪光王建梅宁文钢太原科技大学重型机械教育部工程研究中心太原重工股份有限公司技术中心

大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接受倾覆力及其他交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。文中建立了考虑倾覆力耦合作用的法兰连接有限元数值模型,分析了特定工况下法兰连接各部件应力场分布规律;通过GH-Bladed获得主轴实际转矩变化数据,根据... 详细信息

大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接受倾覆力及其他交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。文中建立了考虑倾覆力耦合作用的法兰连接有限元数值模型,分析了特定工况下法兰连接各部件应力场分布规律;通过GH-Bladed获得主轴实际转矩变化数据,根据雨流计数法计算得到了主轴和螺栓多种工况下载荷-时间历程曲线,基于Brown-Miller准则并结合材料的S-N曲线,使用FE-SAFE给出了不同预紧力条件下主轴和螺栓的疲劳寿命,疲劳分析结果表明:随着预紧力的减小,主轴的疲劳寿命大于螺栓的,螺栓在风机运行过程中更容易发生疲劳破坏。基于VDI2230规范,结合法兰界面涂层增摩工艺,得到了法兰界面摩擦因数、螺栓预紧力与法兰结构疲劳寿命的理论模型。该研究对于大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接结构设计和疲劳寿命提升具有一定的指导意义。

关键词：风电法兰有限元模型疲劳寿命分析摩擦因数高强度螺栓

无偏显式模型预测控制及其在质子交换膜燃料电池净输出功率跟踪中的应用

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机械工程学报 2024年第14期60卷 282-297页

作者：李昊宾洋胡杰岳肖金庭安张凯重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054 重庆交通职业学院智能制造与汽车学院重庆402260 长城汽车股份有限公司哈弗技术中心保定100124

考虑质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的净输出功率最优化跟踪问题,提出一种基于显式模型预测控制(Explicit model predictive control,EMPC)的无偏优化控制策略,以实现PEMFC系统在面对模型失配和约束条... 详细信息

考虑质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的净输出功率最优化跟踪问题,提出一种基于显式模型预测控制(Explicit model predictive control,EMPC)的无偏优化控制策略,以实现PEMFC系统在面对模型失配和约束条件的影响下,对期望净输出功率的鲁棒稳态无偏差跟踪,以及将系统工作点调节在最(次)优工作曲线附近,达到效率最优化。首先,对PEMFC系统的非线性特性进行线性化,推导出面向控制器设计的线性控制模型。在此基础上,通过设计状态观测器,实现对状态变量和模型失配度的估计;通过设计目标计算器,实现对最(次)优净输出功率的跟踪和空气压缩机工作边界的约束;通过设计EMPC控制器,对空气压缩机工作边界约束进行松弛,以获得可行的显式解,从而构成无偏EMPC控制策略。最后,搭建硬件在环测试(Hardwareinloop,HiL)平台,基于标准的车用燃料电池堆试验循环工况,通过与传统MPC和EMPC的仿真试验对比,验证所提出的无偏EMPC控制策略可将系统整体工作效率从41%提高到47.6%,输出功率的平均跟踪误差绝对值从0.26 kW降低到0.17 kW,单步平均计算耗时从22.2 ms缩短到2.1 ms。

关键词：质子交换膜燃料电池净输出功率跟踪鲁棒最优化无偏显式模型预测控制

车端侧滚减振装置对高速双层动车组动力学性能的影响分析

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中国机械工程 2024年第4期35卷 742-751页

作者：王昕代亮成杨东晓罗贇池茂儒郭兆团曾鹏程西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心青岛266111

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动... 详细信息

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动状态下的数学模型,并将AMEsim软件中建立的减振器仿真模型与台架试验进行验证。最后通过建立车端侧滚减振装置与被试车辆的联合仿真模型,在不改变车辆现有悬挂参数的基础上对车端侧滚减振装置的关键参数进行优化选取。仿真结果表明,车端侧滚减振装置可以在不影响车辆垂向平稳性、保证曲线运行安全性的前提下有效改善双层动车组的横向平稳性。

关键词：高速双层动车组车端侧滚减振装置横向平稳性参数优化

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电驱动桥减速器传动齿轮参数优化设计

工程机械 2024年第9期55卷 128-134+14页

作者：吴瑞婷丁洁昆明云内动力股份有限公司技术中心

齿轮作为减速器传动结构中的关键零部件，齿轮参数设计优劣影响着整个减速器的性能、寿命、舒适性等指标。采用S-N曲线假定法设定零部件的损伤值，并将实际路谱转换为当量载荷谱后，通过Romax软件利用全因子试验设计研究法进行齿轮宏观... 详细信息

齿轮作为减速器传动结构中的关键零部件，齿轮参数设计优劣影响着整个减速器的性能、寿命、舒适性等指标。采用S-N曲线假定法设定零部件的损伤值，并将实际路谱转换为当量载荷谱后，通过Romax软件利用全因子试验设计研究法进行齿轮宏观参数的设计选择，再通过软件计算出齿间载荷和齿向载荷分布状况对齿面接触应力分布的影响后，进行齿轮微观修形优化，改变齿面接触，改善齿面应力接触点，并减少齿轮副的传递误差，从而实现提升减速器传动性能、减小噪声和使用寿命的效果。通过对齿轮参数从宏观参数调整及微观修形方面进行优化设计及对比，在理论上使强度安全系数提升30%以上，传递误差减少76%，最终通过噪声测试，验证优化方案在振动方面的优化效果，测试结论证实该优化方案对齿轮噪声有明显的改善。

关键词：齿轮接触斑强度微观修形

不同微区分析方法在2205不锈钢固液界面偏析中的应用

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热加工工艺 2024年

作者：张洪瑞侯智伦汪国祥 Hu Henry 陈湘茹翟启杰上海大学材料科学与工程学院先进凝固技术中心泰州鑫宇精工股份有限公司加拿大温莎大学机械汽车材料系

2205不锈钢作为第二代不锈钢已被广泛应用于耐蚀性高的石油管道、海洋平台等工业领域。定向凝固能够揭示不锈钢的凝固过程，并为研究凝固过程中溶质偏析提供基础。微区分析方法的种类可分为波谱及能谱两类，本文分别以电子探针（EPMA）... 详细信息

2205不锈钢作为第二代不锈钢已被广泛应用于耐蚀性高的石油管道、海洋平台等工业领域。定向凝固能够揭示不锈钢的凝固过程，并为研究凝固过程中溶质偏析提供基础。微区分析方法的种类可分为波谱及能谱两类，本文分别以电子探针（EPMA）配备的波谱仪（WDS）及能谱仪（EDS）对2205不锈钢材料固液界面的溶质偏析进行分析及对比，以研究不同仪器对于微观溶质偏析结果准确性的差异。结果表明，相对于能谱仪，电子探针配备的波谱仪能够更加直观地反映出固液界面元素的变化规律，其测定结果具有更高的精确性。

关键词： 2205不锈钢电子探针能谱波谱元素偏析

多级参数融合网络的驾驶场景目标检测方法研究

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机械工程学报 2024年第10期60卷 64-75页

作者：林晨何智成黄怡菲林智桂付广黄晋湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室长沙410082 上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心柳州545007 澳门大学机电工程系中国澳门999078 清华大学车辆与运载学院北京100084

基于深度学习的目标检测方法在智能车载控制器应用时很难同时满足检测精度与速度的要求。因此,提出一种多级参数融合的驾驶场景目标检测方法,实现检测速度和精度的同步提升。首先,设计出一种多级分支结构用于构建模型,同时,为提高模型... 详细信息

基于深度学习的目标检测方法在智能车载控制器应用时很难同时满足检测精度与速度的要求。因此,提出一种多级参数融合的驾驶场景目标检测方法,实现检测速度和精度的同步提升。首先,设计出一种多级分支结构用于构建模型,同时,为提高模型的推理速度,引入一种多级参数融合的方法,即将多级结构层等效为单一的卷积-批标准化层,在保证模型泛化能力不变的条件下,大幅度减小模型的参数量。其次,为增加模型的检测精度,提出一种SSIoU(Soft scaledintersectionofunion)边界框损失计算方法以及一种联合半锚框的标签关联算法,提高模型对驾驶场景的适应能力。最后,开展基于DAIR-V2X-V数据集的试验验证,结果表明,所提出的多级参数融合模型,相比于目前先进的YOLO(You only look once)算法,检测精度(Mean average precision,mAP)提高了9.89%,推理速度(Frames per second,FPS)提高了51.89%。

关键词：智能汽车目标检测参数融合 SSIoU YOLO算法

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大兆瓦风机主轴法兰螺栓疲劳寿命评估方法研究

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机床与液压 2024年第14期52卷 78-82页

作者：宁文钢王奇姜宏伟王岳峰宁可太原重工股份有限公司技术中心山西太原030024 太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

大兆瓦风电机组主轴法兰螺栓连接受到复杂交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。针对此问题,构建法兰螺栓连接有限元数值模型,以法兰界面涂层增摩工艺为背景,分析不同预紧力工况下法兰连接各部件危险部位应力变化规律。通过GH-Bladed结合... 详细信息

大兆瓦风电机组主轴法兰螺栓连接受到复杂交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。针对此问题,构建法兰螺栓连接有限元数值模型,以法兰界面涂层增摩工艺为背景,分析不同预紧力工况下法兰连接各部件危险部位应力变化规律。通过GH-Bladed结合雨流计数法给出螺栓实际载荷数据,根据Eurcode3规范修正材料S-N曲线,使用FE-SAFE得到了不同预紧力下螺栓连接疲劳寿命,明确了法兰界面涂层增摩、预紧力变化对螺栓连接疲劳寿命的影响,提出了基于法兰结构的螺栓疲劳寿命评估方法。结果表明:增大法兰界面的摩擦因数,在850~1100 kN内降低螺栓预紧力有益于改善螺栓连接的疲劳寿命。

关键词：高强度螺栓风电法兰有限元仿真疲劳寿命评估

精炼渣w（CaO）/w(AlO)对铝脱氧高强钢夹杂物去除的影响

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中国冶金 2024年

作者：苏赵民杨文高志滨李四军付常伟张立峰北京科技大学冶金与生态工程学院山东钢铁股份有限公司莱芜分公司技术中心北方工业大学机械与材料工程学院

钢中非金属夹杂物对钢的性能有重要影响，大尺寸夹杂物对钢的性能具有很大破坏性。为了研究在LF精炼工艺中精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)对铝脱氧高强钢中非金属夹杂物去除效果，以Q690高强钢为研究对象，开展不同w（CaO）/w(Al2O3)精炼渣工... 详细信息

钢中非金属夹杂物对钢的性能有重要影响，大尺寸夹杂物对钢的性能具有很大破坏性。为了研究在LF精炼工艺中精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)对铝脱氧高强钢中非金属夹杂物去除效果，以Q690高强钢为研究对象，开展不同w（CaO）/w(Al2O3)精炼渣工业试验并通过热力学计算进行定量分析。3炉精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)分别为1.58、1.77和2.22，其中w（CaO）/w(Al2O3)为2.22的精炼渣对夹杂物去除效果最好。在LF精炼阶段，夹杂物数量密度从13.89 个/mm2减小到6.56 个/mm2，变化率为53%；面积分数从0.012 2%减小到0.003 4%，变化率为72%；平均直径从4.82 μm减小到3.44 μm，变化率为29%。通过引入精炼渣的夹杂物容量Zh数并将其用于含一定固相成分的精炼渣热力学计算，3炉工业试验精炼渣的Zh数分别为0.001 940、0.000 307和0.000 320，由于w（CaO）/w(Al2O3)为2.22精炼渣的Zh数最大，其对夹杂物去除效果最好。根据夹杂物容量预测云图，Zh数在渣中CaO质量分数大于55%的液相线上达到最大。在实际生产中为了保证夹杂物去除效果，当精炼渣中SiO2质量分数为15%时，精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)为2.04～3.05；当精炼渣中SiO2质量分数为10%时，精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)为1.73～2.22；当精炼渣中SiO2质量分数为5%时，精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)为1.51～1.55。随着精炼渣中SiO2含量降低，合适的精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)逐渐减小且范围变小。通过调节精炼渣w（CaO）/w(Al2O3)，为铝脱氧高强钢提供生产指导。

关键词：铝脱氧高强钢精炼渣w(CaO)/w(Al O ) 工业试验夹杂物去除夹杂物容量

厚板5A06铝合金万瓦级扫描激光立焊组织与性能

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焊接学报 2024年第6期45卷 68-76页

作者：方迪生凡园园黄瑞生徐富家裴亮李嘉实中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司高效焊接新技术国家工程研究中心哈尔滨150028 中国一重集团大连核电石化有限公司大连116113 宁波天安(集团)股份有限公司宁波315700

针对厚板铝合金万瓦级常规激光焊接往往存在焊缝成形差和气孔缺陷严重的问题,文中提出了厚板铝合金万瓦级扫描激光立焊方法,采用厚板5A06铝合金进行了焊接工艺试验,并综合分析了焊接接头焊缝成形、微观组织、力学性能.结果表明,该方法... 详细信息

针对厚板铝合金万瓦级常规激光焊接往往存在焊缝成形差和气孔缺陷严重的问题,文中提出了厚板铝合金万瓦级扫描激光立焊方法,采用厚板5A06铝合金进行了焊接工艺试验,并综合分析了焊接接头焊缝成形、微观组织、力学性能.结果表明,该方法有效的改善了厚板铝合金常规激光的焊缝成形,且减少了气孔缺陷.根据熔池形貌图像,扫描激光大幅增加了熔池尺寸,因此熔池尾部受熔池前沿激光干扰减弱,有利于改善熔池尾部焊缝成形和减少气孔缺陷.针对厚度为50 mm铝合金板,采用万瓦级扫描激光立焊实现了窄间隙坡口形式24 mm厚钝边的双面双道焊接.当扫描幅度增大时,即焊接参数Ⅱ和Ⅲ,焊缝均匀光滑,成形良好,且X射线探伤未见气孔缺陷.焊接参数Ⅱ接头微观组织全部由等轴晶构成,焊接参数Ⅲ接头由等轴晶和少量柱状晶构成.由于焊接参数Ⅲ焊接速度小,热输入更大,焊接参数Ⅲ接头晶粒尺寸更大.焊接参数Ⅱ和Ⅲ接头抗拉强度为337 MPa和322 MPa,分别达到了母材的93.6%和89.4%,焊缝性能良好.焊缝拉伸断口均呈现韧窝形态,为韧性断裂.

关键词：厚板铝合金扫描激光双面焊立焊焊缝性能