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交替极径向磁力联轴器的磁热耦合分析

机械工程师 2025年第1期 1-3+11页

作者：田杰余浩董刚合肥工业大学机械工程学院

为研究交替极径向磁力联轴器在运行时各部件的温度分布状况，在理论分析的基础上，确定了该磁力联轴器的热源、导热系数及散热系数。通过有限元分析软件对其进行了温度场分析，得到了交替极径向磁力联轴器整体及各部件的温度分布状况，... 详细信息

为研究交替极径向磁力联轴器在运行时各部件的温度分布状况，在理论分析的基础上，确定了该磁力联轴器的热源、导热系数及散热系数。通过有限元分析软件对其进行了温度场分析，得到了交替极径向磁力联轴器整体及各部件的温度分布状况，为该类型磁力联轴器的设计奠定了一定的基础。

关键词：交替极磁力联轴器温度场磁热耦合

肌肉负荷对股骨干骨折早期愈合生物力学影响的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4413-4420页

作者：程超然张峻霞贾军天津科技大学机械工程学院天津市300222 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津科技大学天津市300222 天津市天津医院骨科天津市300200

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临... 详细信息

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临床医生更好地理解骨折愈合的生物力学过程,优化治疗方案。方法:利用AnyBody Modeling System软件构建个性化的人体肌肉骨骼系统,通过仿真分析以获取体内的肌肉骨骼负荷模型。该模型和采用改进简化负荷方法、简化负荷方法构建的股骨负荷模型,分别作为有限元输入的边界条件,对站立状态下锁定加压钢板应力应变、骨折块应变进行分析。结果与结论:(1)与简化负荷方法相比,肌肉骨骼方法得到的锁定加压钢板应力、应变和骨折块应变分别小了31.9%;38.9%和19.5%;(2)肌肉骨骼方法与改进简化负荷方法对比发现,忽略肌肉负荷则会造成锁定加压钢板的应力、应变和骨折块应变分别高估16.8%,14.3%和19.5%,肌肉负荷对骨折块的剪切运动大小无明显影响,而对运动方向有明显的影响;(3)结果表明,简化股骨负荷和忽略肌肉负荷的方法与肌骨骨骼负荷情况存在一定的偏差,因此,在研究骨折愈合时需考虑肌肉负荷的生物力学影响。

关键词：肌肉负荷骨折愈合锁定加压钢板骨折块应变有限元分析

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激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

金属学报 2025年第1期 59-76页

作者：夏兴川张恩宽丁俭王玉江刘永长河北工业大学材料科学与工程学院中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室天津大学材料科学与工程学院

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔... 详细信息

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题，极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源，通过计算机辅助设计与控制实现金属材料“离散-堆积”成形过程，为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成，显微形貌，显微硬度，以及耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响，指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战，并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：难熔高熵合金激光熔覆显微结构综合性能

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气吸式圆盘白萝卜播种机设计与试验

农机化研究 2025年第1期47卷 148-156页

作者：尹家巧李骅齐新丹孙新平马云龙南京工业大学机械与动力工程学院南京211816 南京农业大学江苏省智能化农业装备重点实验室南京210031 南京农业大学工学院南京210031

针对目前白萝卜种子尺寸小、流动性差、形状不规则导致播种机吸种效果差、漏播率和重播率高等情况,设计了一款气吸式圆盘白萝卜播种机。通过对播种机结构组成和工作原理的分析,计算吸附单粒种子的受力情况,建立了力学模型,并得到单粒最... 详细信息

针对目前白萝卜种子尺寸小、流动性差、形状不规则导致播种机吸种效果差、漏播率和重播率高等情况,设计了一款气吸式圆盘白萝卜播种机。通过对播种机结构组成和工作原理的分析,计算吸附单粒种子的受力情况,建立了力学模型,并得到单粒最小吸附负压值;通过各级链数转动比,确定了播种机地轮与排种器链数关系。通过对吸种过程DEM-CFD耦合仿真单因素试验,计算确定播种机中排种器关键结构参数最优范围,即排种盘转速为1~2 rad/s、风机负压为4~5 kPa、吸孔直径为2.4~2.8 mm;并在此基础上进行田间试验,以排种盘转速、风机负压、吸孔直径为试验因素,以播种间距合格率指标、漏播率指标、重播率指标为评价标准,进行三因素三水平正交试验。利用Design-Expert软件构造数学回归方程和响应曲面模型,分析了各个参数对播种合格率指标的影响变化,并利用软件最优化模块,确定了结构参数最优组合,即排种盘转速为1.3 rad/s、风机负压为4.6 kPa、吸孔直径为2.5 mm。田间试验结果表明:播种行距合格率指标为92.35%,漏播率指标为3.97%,重播率指标为3.68%,满足白萝卜精量播种的农艺要求。

关键词：气吸播种机耦合仿真田间试验正交试验白萝卜

从制造到智造:维生素B12与合成生物学的不解之缘

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科学通报 2025年第1期 44-59页

作者：康倩吕荣玉张大伟中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室天津科技大学生物工程学院

合成生物学以生命科学为基础,辅以工程化思维,融合了物理学、化学、计算机科学等学科知识,旨在改造、设计、构建新型的生物体系.维生素B12作为横跨医学、化学和生物学三学科的“明星小分子”,近百年来一直备受研究人员的重视,其生物制... 详细信息

合成生物学以生命科学为基础,辅以工程化思维,融合了物理学、化学、计算机科学等学科知识,旨在改造、设计、构建新型的生物体系.维生素B12作为横跨医学、化学和生物学三学科的“明星小分子”,近百年来一直备受研究人员的重视,其生物制造在合成生物学发展的推动下不断创新.本文探讨了自1926年维生素B12小分子被发现至今的重要研究成果和内容,其中囊括在早期医学、化学研究时期,维生素B12相关研究的重要诺奖级成果;天然合成维生素B12菌株挖掘、催化途径解析及遗传工具开发;人工重组合成维生素B12菌株和体系的构建及优化等重要内容.聚焦近30年来,合成生物学系统研究方法的提出和推进对维生素B12生物制造有显著促进作用.这些进展推动了维生素B12从简单的天然菌种“制造”过程走向更具设计性、智能化的人工菌种与人工体系的“智造”过程转变.此外,维生素B12复杂的天然合成途径成为经典的研究范本,为合成生物学发展提供了优秀的经典案例,与合成生物学的发展结下“不解之缘”.

关键词：合成生物学维生素B12 生物制造细胞工厂无细胞合成

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地面微重力环境零刚度机构动态调控

传感器与微系统 2025年第1期 123-126页

作者：姜朋飞王震南张慧博张浩侯玮杰徐嘉亮河北工业大学机械工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院天津航天机电设备研究所

针对航天器地面微重力方法中无法抑制惯性力影响的问题，设计了一种零刚度机构主动补偿系统。建立了系统冗余驱动的动力学模型，提出了一种自适应的力/位混合控制方法，研究了未加干扰、系统干扰以及不同控制方法对比下控制器的性能。... 详细信息

针对航天器地面微重力方法中无法抑制惯性力影响的问题，设计了一种零刚度机构主动补偿系统。建立了系统冗余驱动的动力学模型，提出了一种自适应的力/位混合控制方法，研究了未加干扰、系统干扰以及不同控制方法对比下控制器的性能。仿真结果表明：力/位混合控制方法可以平稳度过危险时段，并将重力补偿误差控制在1.5%以内，使系统具有很高的重力补偿精度。

关键词：地面微重力环境零刚度机构自适应控制力/位混合控制

飞秒激光环切加工不锈钢微孔工艺及其质量控制神经网络模型

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红外与激光工程 2021年第10期50卷 136-145页

作者：岳端木孙会来杨雪孙建林天津工业大学机械工程学院天津300387

利用飞秒激光微纳加工系统开展环切加工喷油器微孔的理论和实验研究。以06Cr19Ni10不锈钢为靶材,选取影响飞秒激光环切制孔过程的主要参数,基于L25(55)的正交表设计了5因素5水平的正交实验,分析激光功率、重复频率、离焦量、扫描速度和... 详细信息

利用飞秒激光微纳加工系统开展环切加工喷油器微孔的理论和实验研究。以06Cr19Ni10不锈钢为靶材,选取影响飞秒激光环切制孔过程的主要参数,基于L25(55)的正交表设计了5因素5水平的正交实验,分析激光功率、重复频率、离焦量、扫描速度和扫描次数对微孔加工影响的显著性水平,探究微孔的成形演化规律以及各参数对微孔几何精度和形貌的影响,最终得到相对最优的参数水平组合为:激光功率1.0 W,重复频率9.0 kHz,离焦量200μm,扫描速度1.0 mm/s,扫描次数40次;基于BP神经网络建立关于上述5个参数为输入,微孔出入口孔径为输出的映射模型,通过对正交实验数据的迭代训练以及验证,最终建立出相对误差保持在7.6%以内的神经网络预测模型。

关键词：飞秒激光环切制孔正交实验 BP神经网络

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谐波齿轮柔轮中面曲线的几何特征拟合表达

光学精密工程 2020年第7期28卷 1519-1527页

作者：邢静忠石立腾姚云鹏陈晓霞天津工业大学机械工程学院天津300387

为了减少现有力学小变形假定下通过位移叠加表达导致的轮齿定位偏差,以长轴具有等曲率圆弧的凸轮波发生器为例,提出包角内利用凸轮等距线确定中面曲线,包角外利用两端斜率和曲率连续性条件,并考虑变形前后曲线的弧长增量等于周向力引起... 详细信息

为了减少现有力学小变形假定下通过位移叠加表达导致的轮齿定位偏差,以长轴具有等曲率圆弧的凸轮波发生器为例,提出包角内利用凸轮等距线确定中面曲线,包角外利用两端斜率和曲率连续性条件,并考虑变形前后曲线的弧长增量等于周向力引起的伸长,构造以样条函数表达的柔轮中面曲线。在有限元环境中建立圆环与双偏心圆弧凸轮波发生器的接触模型,对位移叠加表达的柔轮中面曲线和本文的几何特征拟合的表达结果,利用有限元模型在小变形和大变形求解条件下进行数值验证。认为有限元模型在大变形求解条件下的非线性结果更符合实际,并以其为准则计算各方法的结果偏差。算例表明现有基于小变形的理论解和有限元的小变形数值结果均与更贴合实际的大变形结果存在较大偏差。在30°包角模型中本文方法的极角偏差降低了约0.006°,极径偏差降低了约0.013 mm。本文方法在模型包角在25°~65°之间时更贴近实际,且易于实现,消除了几何大变形、接触非线性和中面伸长等因素对中面曲线表达的影响,为谐波齿轮齿廓设计提供更准确的轮齿定位。

关键词：中面曲线样条函数连续性条件大变形非线性接触周向伸长

含多状态啮合与时变参量的直齿锥齿轮动态特性

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振动与冲击 2022年第23期41卷 86-93页

作者：苟向锋李谷雨朱凌云天津工业大学机械工程学院天津300387

为研究直齿锥齿轮传动的动态特性,建立考虑多状态啮合特性的直齿锥齿轮传动系统弯-扭-轴动力学模型。根据锥齿轮啮合原理,用微元法计算系统载荷分配率和时变啮合刚度。以某汽车差速器中直齿锥齿轮参数为例,采用变步长四阶Lunge-Kutta法... 详细信息

为研究直齿锥齿轮传动的动态特性,建立考虑多状态啮合特性的直齿锥齿轮传动系统弯-扭-轴动力学模型。根据锥齿轮啮合原理,用微元法计算系统载荷分配率和时变啮合刚度。以某汽车差速器中直齿锥齿轮参数为例,采用变步长四阶Lunge-Kutta法求解系统非线性动力学方程。定义三种不同Poincaré截面,结合正压力时间历程图、相图、Poincaré映射图、分岔图及最大Lyapunov指数,研究啮合频率与综合传递误差对系统动力学特性的影响。研究结果可为直齿锥齿轮传动系统参数设计及动态特性控制提供理论依据。

关键词：直齿锥齿轮多状态啮合时变参量非线性动力学微元法