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G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢重载滚动接触疲劳损伤演化及失效行为研究

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摩擦学学报 2024年第9期44卷 1219-1229页

作者：林飞虎王黎钦李臻吴继强魏帅帅束坤刘永宝哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨工业大学郑州研究院中国航发哈尔滨轴承有限公司

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用，具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量，结合混合弹流润滑分析，获取了... 详细信息

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用，具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量，结合混合弹流润滑分析，获取了接触区润滑行为的演变规律及其对表层和近表层疲劳失效行为的影响.通过对次表层材料微观结构组分和组织形貌的分析，研究了材料组织结构的累积损伤行为，探讨了微区润滑行为与近表层夹杂和次表层材料累积损伤之间的映射关系.研究结果表明：接触轨迹表面磨损、微点蚀和塑性变形造成接触表面润滑状态变化，润滑状态变化、近表层夹杂和次表层材料组织结构累积损伤之间的竞争机制和相互作用是造成不同疲劳失效形式的主要因素.该研究中首次对G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢疲劳损伤演化及失效行为进行了详细分析，为轴承制造筛选材料和工艺提供数据.

关键词：轴承钢滚动接触疲劳损伤演化混合弹流润滑塑性变形

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变厚度铺层Nomex蜂窝夹层件固化变形的数值模拟

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哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 56-67页

作者：徐景校花宏亮王玉魁赵海涛高晓初李培智陈吉安上海交通大学航空航天学院上海200240 航空工业哈尔滨飞机工业集团有限公司哈尔滨150066 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

为准确预测变厚度铺层夹层结构的固化变形,基于热-化学-结构多物理场耦合方法对AS4/8551碳纤维/环氧树脂复合材料-Nomex蜂窝夹层结构的固化过程进行数值模拟。考虑材料时变特性的影响,结合复合材料瞬时线弹性本构模型、细观力学理论和... 详细信息

为准确预测变厚度铺层夹层结构的固化变形,基于热-化学-结构多物理场耦合方法对AS4/8551碳纤维/环氧树脂复合材料-Nomex蜂窝夹层结构的固化过程进行数值模拟。考虑材料时变特性的影响,结合复合材料瞬时线弹性本构模型、细观力学理论和改进的Gibson等效理论建立起夹层结构三维有限元仿真模型,研究了结构在整个固化周期中的固化度场、温度场和应力-应变场的分布关系,并同已有的实验结果进行对比验证,最后通过解析模型分析预固化工艺对结构回弹变形的影响规律。结果表明:建立的有限元模型能够比较准确地反映结构固化过程,固化变形的平均预测误差为4.8%,最大预测误差不超过6.0%;变厚度铺层设计对较薄区域面板的固化应力影响较大,表现为沿厚度方向的向上剪切应力,在冷却阶段集中于结构端部并转化为结构翘曲;面板预固化处理削弱了固化放热和材料各向异性对夹层结构固化变形的影响,0.25预固化程度下结构最大变形的降低幅度达到14.78%。研究结果为复杂设计蜂窝夹层件制造精度的提升和工艺优化提供了重要参考。

关键词：变厚度铺层蜂窝夹层结构多物理场耦合数值模拟预固化

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波箔型动压气体轴承间隙非一致滑移流场

航空动力学报 2024年第8期39卷 470-482页

作者：张镜洋孙义建吕元伟张靖周陈卫东刘晨晨南京航空航天大学航天学院南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 中国航空工业集团有限公司金城南京机电液压工程研究中心南京210016

为揭示界面滑移对动压气体轴承间隙流场的影响机理,以波箔型动压气体径向轴承为研究对象,建立周向非一致滑移修正雷诺方程并采用超松弛迭代法进行求解,分析了转速、偏心率、间隙高度和箔片变形等因素变化下滑移对轴承间隙内流场的影响... 详细信息

为揭示界面滑移对动压气体轴承间隙流场的影响机理,以波箔型动压气体径向轴承为研究对象,建立周向非一致滑移修正雷诺方程并采用超松弛迭代法进行求解,分析了转速、偏心率、间隙高度和箔片变形等因素变化下滑移对轴承间隙内流场的影响。结果表明:随着转速的增大或间隙高度的减小,流固界面由无滑移状态转变为静子侧滑移状态,并最终达到两侧均滑移状态,转子侧从压力上升区、静子侧从压力下降区向两侧滑移区域面积和速度逐渐增大;而偏心率的增大仅会导致滑移速度增大,而滑移区域面积几乎不变;箔片变形使滑移速度场呈现阶梯状分布。非一致滑移对最高气膜压力最大影响可达17%。速度梯度和压力场显著变化诱导界面剪应力和极限剪应力复杂演化而产生上述规律。

关键词：动压气体轴承微尺度箔片界面滑移流场

Ag-CuO-NiO-LiAlSiO_(4)复合钎料空气反应钎焊GH3128/Al_(2)O_(3)接头组织及性能

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材料导报 2024年第2期38卷 157-162页

作者：陈恩光苏新清薛松柏陈旭东傅仁利张笑天程波王长虹王明伟南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 上海无线电设备研究所上海200090 中国电子科技集团公司第四十九研究所哈尔滨150000

以Ag-CuO-NiO-LiAlSiO_(4)复合钎料对GH3128高温合金与Al_(2)O_(3)陶瓷进行空气反应钎焊(RAB)连接,研究了NiO和LiAlSiO_(4)添加量对钎焊接头显微结构和力学性能的影响,分析了接头的界面微观结构及其形成机制。结果表明,钎焊过程中,GH312... 详细信息

以Ag-CuO-NiO-LiAlSiO_(4)复合钎料对GH3128高温合金与Al_(2)O_(3)陶瓷进行空气反应钎焊(RAB)连接,研究了NiO和LiAlSiO_(4)添加量对钎焊接头显微结构和力学性能的影响,分析了接头的界面微观结构及其形成机制。结果表明,钎焊过程中,GH3128合金表面生成了包括CuCrO_(4)内氧化层和NiO外氧化层的复合氧化反应层,Al_(2)O_(3)陶瓷表面生成了以CuAl_(2)O_(4)为主要成分的界面层。NiO的添加明显改善了复合钎料在合金侧的润湿性,而锂霞石(LiAlSiO_(4))的添加减小了钎缝与母材间的热失配,极大地改善了键合接头的连接性能。最终,使用含0.3%NiO(质量分数)和4%LiAlSiO_(4)(质量分数)的Ag-10%CuO复合钎料钎焊GH3128合金和Al_(2)O_(3)陶瓷,获得了61.8 MPa的最大剪切强度。此时,接头界面结构为GH3128/CuCrO_(4)+CrNi3+NiO+CuO/Ag+CuO+LiAlSiO_(4)/CuAl_(2)O_(4)/Al_(2)O_(3)。

关键词：空气反应钎焊氧化铝陶瓷 GH3128合金复合钎料界面组织力学性能

固溶时效对激光沉积修复ZM6合金组织及力学性能的影响

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金属学报 2024年

作者：钦兰云张健伊俊振崔岩峰杨光王超中国航发哈尔滨东安发动机有限公司沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳航空航天大学材料科学与工程学院

为了提高镁合金航空构件修复质量、延长服役寿命，本工作针对航空镁合金构件的冶金缺陷及服役损伤，开展ZM6合金激光沉积修复研究，对比分析了固溶时效(T6:520℃、8 h+220℃、14 h)处理前后修复试样微观组织及力学性能的变化。结果表明... 详细信息

为了提高镁合金航空构件修复质量、延长服役寿命，本工作针对航空镁合金构件的冶金缺陷及服役损伤，开展ZM6合金激光沉积修复研究，对比分析了固溶时效(T6:520℃、8 h+220℃、14 h)处理前后修复试样微观组织及力学性能的变化。结果表明：沉积态试样修复区组织由细小的α-Mg相和第二相组成，第二相主要以连续网状分布在晶界处，少量以点状及棒状分布在晶粒内部。修复区平均硬度为(60±2) HV0.1，修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为137.47 MPa、111.61 MPa和5.57%，其断裂位置在基材部分，断裂模式为沿晶-穿晶混合的脆性断裂；经T6处理后，修复区组织由细小的α-Mg晶粒和异常长大晶粒(abnormally coarse grain,ACG)组成，且晶粒内部析出了β′相。T6处理后试样的修复区的平均硬度提高17.5%，异常粗大晶粒和细小晶粒导致硬度波动范围较大，抗拉强度和屈服强度分别提升了49.8%和75.6%，但延伸率有所下降。拉伸试样断裂位置在修复区，异常粗大晶粒是引起断裂的主要原因。

关键词：激光沉积修复 ZM6合金固溶时效异常粗大晶粒力学性能

基于改进VME算法和mRVM的滚动轴承小样本复合故障诊断

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：冯志刚张志远董冰于明月沈阳航空航天大学自动化学院沈阳飞机工业(集团)有限公司

滚动轴承的工作环境复杂，一旦发生故障各个部位便会相互影响并产生复合故障。传统方法往往通过使用信号分离算法分离不同类型的信号进行故障诊断，难以高效准确的分析出具体故障。为解决这一问题，本文将变分模态分解（VMD），拉普拉... 详细信息

滚动轴承的工作环境复杂，一旦发生故障各个部位便会相互影响并产生复合故障。传统方法往往通过使用信号分离算法分离不同类型的信号进行故障诊断，难以高效准确的分析出具体故障。为解决这一问题，本文将变分模态分解（VMD），拉普拉斯能量指标（LE）和变分模态提取（VME）相结合进行信号提取。并使用多分类相关向量机（mRVM）以及DS证据理论进行智能故障诊断，专注于小样本数据的情境。首先使用VMD-LE-VME方法对故障信号进行有效故障信息的提取并获得多域特征。然后，将多域特征输入mRVM进行故障识别。最后，通过DS证据理论将分类结果融合，得到最终的分类结果。通过实验验证了该方法在处理小样本数据上的有效性和优越性。

关键词：故障诊断变分模态分解拉普拉斯能量指标变分模态提取多分类相关向量机 DS证据理论

船用双层壳体齿轮箱柔性动力学建模及隔振性能分析研究

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船舶力学 2024年第2期28卷 309-318页

作者：杨杰朱如鹏陈蔚芳戴光昊岳彦炯尹逊民常州工学院航空与机械工程学院/飞行学院江苏常州213032 南京航空航天大学机电学院南京210016 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所哈尔滨150078

双层壳体齿轮箱不仅为齿轮传动系统提供弹性支撑,而且具有减振降噪作用。为了能够高效、高精度地预测双层壳体齿轮箱的减振降噪效果,本文基于模态综合法建立含有隔振器的某船用双层壳体齿轮箱柔性动力学缩聚模型,对比分析齿轮箱的缩聚... 详细信息

双层壳体齿轮箱不仅为齿轮传动系统提供弹性支撑,而且具有减振降噪作用。为了能够高效、高精度地预测双层壳体齿轮箱的减振降噪效果,本文基于模态综合法建立含有隔振器的某船用双层壳体齿轮箱柔性动力学缩聚模型,对比分析齿轮箱的缩聚模型与完全有限元模型的固有特性的差异性,并验证其缩聚模型的有效性。通过双层壳体齿轮箱缩聚模型的模态解耦率、模态贡献度、振级落差和内壳体倾斜度的分析,评估齿轮箱的隔振性能。结果表明:某船用双层壳体齿轮箱在平移方向上模态解耦率均在94.9%以上,模态贡献主要以第二至第六阶振型为主导;在激励频率1~6000 Hz范围内,双层壳体齿轮箱的振级落差可达到34.2 dB;当激励频率小于2000 Hz时,激励频率对振级落差和倾斜度的变化有着显著的影响。

关键词：双层壳体齿轮箱模态解耦振动噪声模态贡献度振级落差

基于多频带特征图和改进SqueezeNet的滚动轴承故障诊断

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：冯志刚任梦媛董冰于明月沈阳航空航天大学自动化学院沈阳飞机工业(集团)有限公司

目前基于深度学习的故障诊断方法普遍存在模型参数量大和诊断时间长、在噪声环境下诊断性能也会大打折扣的问题，本文提出一种快速、轻量的智能化诊断模型进行滚动轴承故障诊断。首先利用鱼鹰优化算法（OOA）优化变分模态分解（VMD）的... 详细信息

目前基于深度学习的故障诊断方法普遍存在模型参数量大和诊断时间长、在噪声环境下诊断性能也会大打折扣的问题，本文提出一种快速、轻量的智能化诊断模型进行滚动轴承故障诊断。首先利用鱼鹰优化算法（OOA）优化变分模态分解（VMD）的参数，进而基于固有模态函数(IMF)分量设计一种多频带灰度特征图，然后基于有效注意力通道(ECA)模块设计一种残差注意力机制（RAM）模块，并集成到SqueezeNet模型中，使用K最近邻（KNN）代替Softmax函数对故障进行识别与分类，建立RSqueezeNet-KNN模型。两组实验结果表明，在噪声环境下，该模型对比其他方法能够实现轻量化应用，具有优秀的诊断性能。

关键词：轴承故障诊断灰度特征图 SqueezeNet模型注意力机制轻量化

局部进气裂解油气向心涡轮气动设计与轴向力分析

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航空动力学报 2024年第3期39卷 127-138页

作者：王永杰徐国强于喜奎董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿... 详细信息

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿真结果表明:半开式、开式与闭式油气涡轮的总体气动性能相近但轴向力表现有明显的差别。当涡轮压比发生变化时,开式油气涡轮轴向力稳定性最好,半开式油气涡轮轴向力稳定性最差,闭式油气涡轮轴向力始终是3种油气涡轮中最小的。由结果分析可知,当涡轮压比低于3时,应避免选用半开式油气涡轮,而涡轮压比变化较大时,则宜采用开式油气涡轮,此外,在采用闭式油气涡轮时需要轴承预留足够的轴向载荷裕度。

关键词：局部进气油气涡轮向心涡轮轴向力涡轮发电