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基于烟花算法的反后坐装置布置结构优化研究

火炮发射与控制学报 2024年第1期45卷 16-22页

作者：王振宇韩晓明任广武和树宇中北大学机电工程学院山西太原030051 内蒙古第一机械集团股份有限公司内蒙古包头014030

为研究反后坐装置布置结构对射击精度的影响,针对某轮式大口径火炮的结构特点和发射原理进行受力分析与炮口振动影响因素分析,建立了轮式大口径火炮整车发射刚柔耦合多体系统动力学模型,通过数值计算获得了反后坐装置不同布置的后坐运... 详细信息

为研究反后坐装置布置结构对射击精度的影响,针对某轮式大口径火炮的结构特点和发射原理进行受力分析与炮口振动影响因素分析,建立了轮式大口径火炮整车发射刚柔耦合多体系统动力学模型,通过数值计算获得了反后坐装置不同布置的后坐运动规律,在此基础上采用烟花算法分别对3种反后坐装置布置结构进行优化分析,确定了3种结构下对射击精度的影响最小的布置方案,优化后比优化前的炮口扰动分别减小了39.6%、42.4%、28.2%。研究结果表明所提出的数值仿真与烟花算法相结合的优化方法具有可行性,且双制退机双复进机斜向中心对称布置的射击精度要优于其他结构。

关键词：轮式大口径火炮反后坐射击精度接触碰撞

基于切削速度调控的CFRP/Ti叠层切削加工界面缺陷抑制工艺研究

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机械工程学报 2024年

作者：韩腊邵坤赵梁张俊杰哈尔滨工业大学机电工程学院中国航空制造技术研究院数字化与柔性装配实验室沈阳飞机工业(集团)有限公司

CFRP/Ti叠层是一种广泛应用于航空航天的高性能复合材料，其两相材料的切削变形行为对钻削制孔质量具有重要影响。在CFRP/Ti叠层的切削加工过程中，CFRP和Ti6Al4V之间显著的热力学性能差异极易形成CFRP-Ti界面缺陷，降低了制孔表面完整... 详细信息

CFRP/Ti叠层是一种广泛应用于航空航天的高性能复合材料，其两相材料的切削变形行为对钻削制孔质量具有重要影响。在CFRP/Ti叠层的切削加工过程中，CFRP和Ti6Al4V之间显著的热力学性能差异极易形成CFRP-Ti界面缺陷，降低了制孔表面完整性，亟需研究其抑制方法。采用实验和有限元仿真方法研究了CFRP/Ti叠层切削加工中CFRP-Ti界面缺陷的形成机理，据此提出了一种在界面处调控切削速度来抑制界面缺陷形成的新型加工策略。首先，建立了符合真实微观结构特征的CFRP/Ti叠层切削的三维有限元仿真模型。其次，开展有限元仿真和实验揭示了两相材料的切削加工变形机理和CFRP-Ti界面缺陷形成机理。再次，分析了切削顺序和切削速度对CFRP-Ti界面的几何轮廓和缺陷形态的影响机制。最后，在CFRP-Ti界面处对CFRP和Ti6Al4V施加不同切削速度来改变其切削应力和应变分布，有效地控制了树脂基体和碳纤维的失效行为，从而降低了CFRP-Ti界面台阶和界面开裂，实现了CFRP-Ti界面缺陷的有效抑制。

关键词： CFRP/Ti叠层界面缺陷抑制工艺切削速度调控有限元仿真

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非正交偏置变位一体化的斜齿面齿轮齿宽设计

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：付学中何厚冰刘旭东李静珍广西科技大学机械与汽车工程学院广西汽车集团有限公司博士后与外部专家工作站西北工业大学机电学院

为了增强面齿轮在各种结构紧凑设备的适用性，进一步扩大其传动优势，研究了非正交偏置变位一体化的斜齿面齿轮及其齿宽设计。建立了非正交偏置变位斜齿面齿轮的三维模型，根据非正交偏置变位斜齿面齿轮根切和齿顶变尖的限制条件，对轮... 详细信息

为了增强面齿轮在各种结构紧凑设备的适用性，进一步扩大其传动优势，研究了非正交偏置变位一体化的斜齿面齿轮及其齿宽设计。建立了非正交偏置变位斜齿面齿轮的三维模型，根据非正交偏置变位斜齿面齿轮根切和齿顶变尖的限制条件，对轮齿的内半径及外半径进行了设计，得出了面齿轮的有效齿宽，并分析了轴交角、变位系数、偏置距和螺旋角对内径、外径和齿宽的影响。研究结果表明：轴交角不断增加时，面齿轮的有效齿宽先减小后增加；面齿轮的有效齿宽随着变位系数的增加而增大；偏置距对有效齿宽的影响会因为轴交角的大小而产生不同的结果；螺旋角的增大会使有效齿宽以较小幅度的趋势减小。

关键词：机械设计及理论斜齿面齿轮非正交偏置变位齿宽设计

神府块煤干馏过程中颗粒破碎与无机矿物质赋存规律

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洁净煤技术 2024年第S1期30卷 127-134页

作者：俞楠邹冲李彦雄李信张哲赵迁龙西安建筑科技大学冶金工程学院内蒙古正能化工集团有限公司

为研究神府煤田低阶煤在内热立式干馏炉内干馏过程中的破碎特性和无机矿物质分布规律，分析了干馏用主力低阶煤的基础煤质特性和其中所含主要无机矿物质，研究了13家使用相同干馏工艺和规模的兰炭企业的内热立式干馏炉所产兰炭的粒度分... 详细信息

为研究神府煤田低阶煤在内热立式干馏炉内干馏过程中的破碎特性和无机矿物质分布规律，分析了干馏用主力低阶煤的基础煤质特性和其中所含主要无机矿物质，研究了13家使用相同干馏工艺和规模的兰炭企业的内热立式干馏炉所产兰炭的粒度分布、工业分析和无机矿物组成情况，并采用井式炉制备了不同温度热解兰炭，采用兰炭机械强度测定仪对兰炭进行机械破碎，分析了破碎后兰炭的粒度分布和不同粒度兰炭灰分产率情况。结果表明：神府煤田不同矿区原煤的基本组成、无机矿物质含量和热稳定性存在显著差异。SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3是原煤灰分的主要成分，原煤灰分中SiO2含量最高，随原煤中灰分升高，煤灰中SiO2含量逐渐增高，CaO含量逐渐降低。中块兰炭和小块兰炭在干馏炉所产兰炭中占比最高，二者之和超过62%。块煤在干馏过程颗粒破碎程度主要由原煤本身属性和炉内机械作用决定，通过原煤的热稳定性可预测大致原煤在干馏炉内颗粒破碎的程度，基于原煤热稳定性TS+6确定了工业生产时兰炭末质量占比预测公式。随兰炭粒度降低，兰炭灰分先降低后升高，兰炭灰分中SiO2和Al2O3含量先升高后降低，而CaO含量先降低后升高，中块兰炭SiO2和Al2O3含量最高，CaO含量最低，兰炭灰分产率由原煤灰分产率及兰炭在干馏炉内的反应程度决定。随干馏温度提高，受煤中挥发分析出和有机基团变化的影响，兰炭破碎程度先升高后降低再升高。

关键词：热解低阶煤破碎粒度工业分析无机矿物质热解温度

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弹丸侵彻混凝土目标的热固耦合数值分析

中北大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 185-193页

作者：常慧珠张冬梅麻旭东李世中贾保峰赵紫良何隆中北大学机电工程学院山西太原030051 中国人民解放军61769部队山西032100 内蒙古第一机械集团股份有限公司内蒙古包头014010

针对侵彻过程中侵彻深度计算不精准的问题,以弹靶模型为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立弹靶模型,对35CrMnSi弹丸侵彻C30混凝土靶的侵彻深度进行了计算。以侵彻速度和角度为初始变量设置了33组不同工况,进行了侵彻过程的热固耦合数... 详细信息

针对侵彻过程中侵彻深度计算不精准的问题,以弹靶模型为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立弹靶模型,对35CrMnSi弹丸侵彻C30混凝土靶的侵彻深度进行了计算。以侵彻速度和角度为初始变量设置了33组不同工况,进行了侵彻过程的热固耦合数值分析。提取了弹丸温度场、侵彻深度、侵彻速度衰减等数据进行了深入分析,得出了弹丸侵彻过程中温度升高与侵彻深度之间的关系。结果表明:1)垂直侵彻时,随着侵彻速度的增大,弹头侵蚀加剧,温度变化更显著;2)非垂直侵彻时,温度升高极值点由弹头中心转移至弹丸侧身,弹丸着角增大,温度升高加快,侵彻深度减小;3)侵彻结束时,弹丸温度与侵彻深度成相关比例,相同侵彻角度工况中比例相同。对弹丸侵彻过程中温度场进行分析可提高侵彻深度预测模型的准确性,研究结果可为侵彻引信测试提供参考。

关键词： ANSYS 弹丸温度场侵彻深度热固耦合

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电动汽车热管理系统集成技术研究进展

新能源进展 2024年第3期12卷 303-312页

作者：阮先轸孙玲玲姚孟良梁嘉林山东大学机械工程学院济南250061 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广州511434 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院广东深圳518055

热管理技术是保证电动汽车的安全性、舒适性和经济性的关键技术之一。首先总结了几种主流的电动汽车热管理系统方案,并对其特点进行分析;其次根据集成程度将其划分为三种方案,分别介绍不同集成方案的设计思路和优缺点;最后对电动汽车热... 详细信息

热管理技术是保证电动汽车的安全性、舒适性和经济性的关键技术之一。首先总结了几种主流的电动汽车热管理系统方案,并对其特点进行分析;其次根据集成程度将其划分为三种方案,分别介绍不同集成方案的设计思路和优缺点;最后对电动汽车热管理系统发展方向进行展望,指出集成模块平台化、系统控制智能化、能量管理一体化是未来电动汽车热管理技术的趋势,并强调需对采用环保制冷剂的热管理系统集成制定相应对策。

关键词：电动汽车热管理集成模块化环保制冷剂

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高效板坯连铸二冷区纯水喷嘴传热特性

钢铁 2024年

作者：孙雄博张朝晖高琦吕明邢相栋李嘉堃徐荣军西安建筑科技大学冶金工程学院中国重型机械研究院股份公司炼钢事业部宝钢中央研究院炼钢技术研究所

二冷区喷嘴的冷却效果和均匀性对提高板坯连铸拉速、改善铸坯质量具有重要影响。利用喷嘴冷却检测系统研究了不同型号纯水喷嘴的水量百分比分布、喷嘴压力流量曲线和喷嘴打击力分布曲线等冷态特性，发现喷嘴结构差异是导致喷嘴冷态特性... 详细信息

二冷区喷嘴的冷却效果和均匀性对提高板坯连铸拉速、改善铸坯质量具有重要影响。利用喷嘴冷却检测系统研究了不同型号纯水喷嘴的水量百分比分布、喷嘴压力流量曲线和喷嘴打击力分布曲线等冷态特性，发现喷嘴结构差异是导致喷嘴冷态特性变化的主要原因，喷嘴水量集中分布在射流中心-100～100 mm范围内，射流中心及附近喷嘴打击力强。在此基础上，搭建了铸坯传热高温测试试验平台，完成了IF钢高温传热试验的温度测量，选用传热反问题方法Fortran反传热计算程序，获取表面温度随时间的冷却规律及换热系数随表面温度的变化关系，研究发现，纯水喷嘴冷却下铸坯表面温度冷却速率随时间先增大后减小，铸坯表面换热系数与表面温度下降速率有关，表面温度下降越快，换热系数越高，足辊宽边喷嘴和足辊窄边喷嘴所测最大换热系数最高达到3 277.7和3 630.4 W/(m2·K)；喷嘴水流量越大、打击力越强，铸坯降温速率越快。对比分析了喷嘴冷态性能和传热特性，足辊宽边喷嘴3/4PZ47090BG4与足辊窄边喷嘴3/4PZ32090×30BG4喷嘴可以满足板坯高拉速的冷却需求，为板坯高效连铸二冷喷嘴的合理选型提供了技术参考。

关键词：板坯高效连铸二冷纯水喷嘴冷态性能换热系数传热特性

HIsmelt熔融还原工艺处理赤泥的可行性分析与探讨

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钢铁 2024年第3期59卷 175-182,196页

作者：郄亚娜李娜张淑会魏召强李艳军王新东华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 山东墨龙石油机械股份有限公司山东寿光262700 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 河钢集团有限公司河北石家庄050023

赤泥作为冶炼铝土矿产生的固体废弃物,产量大、利用率低,中国赤泥的利用率在10%以下,目前大部分赤泥仍堆放处理,不仅占用大量土地资源,而且会对环境造成严重污染,实现多渠道、大规模的赤泥回收利用已成为中国乃至全世界亟待解决的课题... 详细信息

赤泥作为冶炼铝土矿产生的固体废弃物,产量大、利用率低,中国赤泥的利用率在10%以下,目前大部分赤泥仍堆放处理,不仅占用大量土地资源,而且会对环境造成严重污染,实现多渠道、大规模的赤泥回收利用已成为中国乃至全世界亟待解决的课题。通过物质能量守恒定律并结合FactSage热力学计算及试验验证,分析HIsmelt熔融还原高铁赤泥炉渣的物相析出过程及黏度变化规律,得到了HIsmelt熔融还原处理赤泥的添加比例,并通过炉渣熔融改制处理探究了HIsmelt熔融还原处理赤泥生产微晶石的可行性。研究结果表明,在HIsmelt正常冶炼PB矿粉工艺条件下配加30%(质量分数)以下的赤泥对炉渣黏度和物相组成的影响不大;通过改变炉渣碱度、MgO/Al_(2)O_(3)质量比、添加稀释剂对炉渣进行熔融改质,得到在炉渣碱度为1.2时,MgO/Al_(2)O_(3)质量比为0.6左右时的炉渣黏度最低,但同时炉渣中w(SiO_(2))较低,这表明单纯调整炉渣成分虽可改善炉渣流动性,但无法满足生产微晶石的w(SiO_(2))要求。在保证炉渣流动性的基础上,通过添加CaF_(2)可增加炉渣中w(SiO_(2)),当CaF_(2)添加量为3%~5%时,炉渣中w(SiO_(2))达到40%以上,可考虑作为生产微晶石的原料。

关键词： HIsmelt工艺赤泥微晶石炉渣改制物相演变

基于VAE-WGAN的矿井提升机主轴承小样本故障诊断方法

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煤炭科学技术 2024年

作者：江帆宋泓炎沈熙朱真才程舒曼中国矿业大学机电工程学院山东临工工程机械有限公司智能采矿装备技术全国重点实验室徐州矿业集团有限公司博士后科研工作站

作为提升机的关键组件，主轴承在长时间高速重载服役过程中，其性能会发生退化并导致故障产生，故开展提升机主轴承故障诊断对保障矿井提升机安全高效运行具有重要意义。然而，矿井提升机运行状态监测的数据中正常服役与故障状态的比重... 详细信息

作为提升机的关键组件，主轴承在长时间高速重载服役过程中，其性能会发生退化并导致故障产生，故开展提升机主轴承故障诊断对保障矿井提升机安全高效运行具有重要意义。然而，矿井提升机运行状态监测的数据中正常服役与故障状态的比重严重失调，呈现出正常样本多、故障样本少、标签样本不足等特点，导致矿井提升机主轴承故障模型训练效果不理想、诊断准确度低。针对小样本下矿井提升机主轴承故障诊断准确率低的问题，本文通过融合变分自编码器和Wasserstein生成对抗网络，构建基于VAE-WGAN的矿井提升机主轴承样本增广模型，进而提出基于CBAM-MoblieNetV2的故障诊断方法，实现小样本数据下的矿井提升机主轴承故障诊断。在算法层面上，引入Wasserstein距离度量，解决生成对抗网络训练梯度消失问题。在数据层面上，使用凯斯西储大学数据集对VAE-WGAN进行测试，并通过量化指标评价VAE-WGAN生成能力的方式优选超参数，再用矿井提升机模拟实验台轴承数据集训练VAE-WGAN，实现小样本数据集增广扩容。为了提升故障诊断模型的特征提取能力和故障诊断准确率，在轻量化卷积神经网络MobileNetV2的基础上，将卷积块注意力机制CBAM融合到MobileNetV2深层特征映射，搭建注意力机制卷积分类网络CBAM-MobileNetV2，通过融合跨通道信息和空间信息实现更多地关注故障特征。最后通过与WGAN＿GP、DCGAN，VAE以及WGAN等传统生成模型进行了对比分析，VAE-WGAN+CBAM-MobileNetV2在四种小样本比例数据集上的准确率均高于其他四种方法，证明了本文所提样本增广和故障诊断方法在不同小样本比例故障数据集上的诊断准确率更高，能够满足小样本下的故障诊断要求。

关键词：生成对抗网络小样本矿井提升机主轴承故障诊断