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Octet-truss点阵结构的断裂行为研究及结构增韧设计

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机械强度 2025年第2期47卷 130-137页

作者：何婉青王宇航罗伟洪王志勇太原理工大学航空航天学院应用力学研究所太原030024 太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室太原030024

Octet-truss点阵结构具有高强、高韧以及轻质化的特征,是工程领域的优选材料之一。对具有浅预制裂纹的Ti6Al4V Octet-truss点阵结构进行了三点弯曲试验,并结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术对断裂过程进行观测。为... 详细信息

Octet-truss点阵结构具有高强、高韧以及轻质化的特征,是工程领域的优选材料之一。对具有浅预制裂纹的Ti6Al4V Octet-truss点阵结构进行了三点弯曲试验,并结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术对断裂过程进行观测。为了深入研究点阵结构的断裂韧性,针对结构的三点弯曲断裂行为进行有限元分析,利用各向同性弹塑性力学模型表征结构杆件组元的力学响应,试验验证了模型的有效性。基于结构的弹塑性断裂行为,利用J积分法计算Octettruss点阵结构的断裂韧性。结果表明,Octet-truss点阵结构的断裂韧性与其相对密度、杆件长度的平方根呈正相关。对于裂纹尖端处的杆件组元,不同平面的杆件在相同截面尺寸下具有不同的应力状态和变形模式。针对结构的失效模式,通过优化不同平面杆件之间的截面尺寸比例平衡各杆件的应力状态,实现相同相对密度下的结构增韧。

关键词： Octet-truss点阵结构数字图像相关 J积分数值模拟结构增韧设计

叠层不锈钢/铜箔超声波焊接接头的组织和性能

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热加工工艺 2025年第1期54卷 39-44页

作者：王艳张婷婷许振波马征征太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

不锈钢(SS)箔/铜箔复合材料具有良好的力学性能、耐腐蚀性和导电性,然而由于两者硬度差异较大,难以直接进行复合连接。以铝箔为中间层对叠层不锈钢箔/铜箔进行了超声波焊接,研究了焊接能耗对焊接接头界面微观形貌和力学性能的影响。结... 详细信息

不锈钢(SS)箔/铜箔复合材料具有良好的力学性能、耐腐蚀性和导电性,然而由于两者硬度差异较大,难以直接进行复合连接。以铝箔为中间层对叠层不锈钢箔/铜箔进行了超声波焊接,研究了焊接能耗对焊接接头界面微观形貌和力学性能的影响。结果表明,叠层复合箔材接头无裂纹,SS/Al和Al/Cu界面生成了一定厚度的原子扩散层,表明实现了一定的扩散冶金结合。铝箔的软化和塑性流动促进了不同金属之间的协调塑性形变,界面实现机械啮合。剥离强度试验结果表明:叠层复合箔材不同界面层粘接强度不同,界面的最高剥离力达到145 N,此时焊接能耗为1000 J。接头界面纳米压痕试验结果显示,界面靠近焊头一侧相较于远离焊头一侧硬度值更高,表明界面不同层箔材发生塑性变形的程度不同。

关键词：超声波焊接多层金属复合箔材连接剥离试验

“机械工程测试技术”课程的工程创新式教学探索

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时代汽车 2025年第2期 79-81页

作者：李聪明熊晓燕李翔宇牛蔺楷太原理工大学机械工程学院山西太原030024

在新工科教育理念的发展背景下,高校“机械工程测试技术”课程的教学改革对提升学生的学习参与度和培养工程创新思维起到重要作用。该课程是机械工程专业的重要基础课,然而其存在抽象和实践性强的特点,导致学生学习积极性普遍不高,教学... 详细信息

在新工科教育理念的发展背景下,高校“机械工程测试技术”课程的教学改革对提升学生的学习参与度和培养工程创新思维起到重要作用。该课程是机械工程专业的重要基础课,然而其存在抽象和实践性强的特点,导致学生学习积极性普遍不高,教学效果不理想。本文分析了该课程教学中存在的问题,并提出课程教改策略和建议,包括:开发模块化教学演示软件、设计基于实际工程项目的任务实践、搭建基于互联网的课程协作管理架构。据此,期望助力于国家对工程类创新人才的培养。

关键词：机械工程测试技术课程教改新工科工程创新

基于四杆机构的长距离柔性管道蠕动输送装置研究

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机电工程 2025年

作者：贺昊辰高贵军太原理工大学机械与运载工程学院矿山流体控制国家地方联合工程实验室山西省矿山流体控制工程技术研究中心

为降低井下水仓清理时煤泥输送管道的压力，提出了一种采用煤泥输送沿程间断性加压，以降低管道全程输送最高压力的方法，设计了一种沿程间断布置的管道蠕动挤压装置。首先，将管道蠕动挤压装置简化为平面四杆机构，根据连杆上的描点坐... 详细信息

为降低井下水仓清理时煤泥输送管道的压力，提出了一种采用煤泥输送沿程间断性加压，以降低管道全程输送最高压力的方法，设计了一种沿程间断布置的管道蠕动挤压装置。首先，将管道蠕动挤压装置简化为平面四杆机构，根据连杆上的描点坐标，联立矢量方程推导了角度及速度表达式，在MATLAB软件中进行了轨迹分析，得到了相关参数；然后，对四杆机构和传动机构等进行了建模，构建了装置模型以进行运动和传动分析，得到了工作状态下四杆机构的运动参数和力的传递情况，验证了装置运动的可行性；最后，利用Fluent软件进行了模拟实验，建立了管道模型，并设置了相关参数。研究结果表明：在压力为1 MPa时，挤压装置工作一次输送的煤泥质量流量约为29.7 kg/s；管道蠕动输送装置可通过调整管道有效容积，模拟手指夹挤管道动作；在长距离煤泥输送时，工作压力值由20 MPa～30 MPa降至1 MPa，显著降低了煤泥输送对高压力的依赖，为煤矿井下煤泥的高效运输提供了新的解决方案。

关键词：平面四杆机构煤泥输送管道挤压蠕动机理连杆运动轨迹传动机构管道输送压力

课程思政与产教融合的教学模式探索--液压元件课程教学改革探究

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时代汽车 2025年第2期 19-21页

作者：王君葛磊太原理工大学机械工程学院山西太原030000

产教融合与课程思政的深度结合,是新时代教育改革的重要趋势。在教学过程中,使用“大国重器”等经典案例引入课堂,使理论学习知识更具象化,更能调动学生的学习兴趣。同时,在案例学习的过程中,培养学生的社会责任感和家国情怀,强调教育... 详细信息

产教融合与课程思政的深度结合,是新时代教育改革的重要趋势。在教学过程中,使用“大国重器”等经典案例引入课堂,使理论学习知识更具象化,更能调动学生的学习兴趣。同时,在案例学习的过程中,培养学生的社会责任感和家国情怀,强调教育与产业界的紧密合作,使教育内容与社会需求相匹配,提高学生对理论知识的理解,以及职业素质的培养。不仅有利于提升教育的质量和效率,还能更好地服务于国家和社会发展的需要。

关键词：产教融合课程思政经典案例

喷油正时对点燃式M100甲醇发动机燃烧和排放性能的影响

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可再生能源 2025年第1期43卷 17-26页

作者：赵亚峰朱建军王柯莹孟雨航胡正兴钱创造太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024

文章通过台架试验和CFD流体仿真软件CONVERGE相结合的方法研究了一台大型六缸进气道喷射点燃式M100甲醇发动机在转速为1100 r/min,负荷为100%的工况下的喷油正时对发动机性能的影响。研究结果表明:喷油正时的前移能够有效改善发动机的... 详细信息

文章通过台架试验和CFD流体仿真软件CONVERGE相结合的方法研究了一台大型六缸进气道喷射点燃式M100甲醇发动机在转速为1100 r/min,负荷为100%的工况下的喷油正时对发动机性能的影响。研究结果表明:喷油正时的前移能够有效改善发动机的燃烧质量,随着喷油正时的提前,缸内燃烧压力峰值、累计放热量、缸内温度峰值均逐渐上升,CA10,CA50,CA90逐渐前移,燃烧持续期逐渐缩短,缸内混合气质量逐渐提高,着火速度逐渐加快;喷油正时的前移能够减少发动机的CO,HC和SOOT的排放量,但NO_(x)的排放量有所升高。

关键词：甲醇发动机喷油正时燃烧排放数值模拟

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以高熵合金作粘结相硬质合金的研究进展

材料导报 2025年

作者：薛志鹏晋玺王雪姣乔珺威太原理工大学材料科学与工程学院

随着现代工业的不断发展，硬质合金的服役条件愈发苛刻，传统的钴、铁和镍等粘结相虽然能满足一定的性能要求，但在极端服役条件下仍存在局限性。高熵合金凭借其卓越的力学性能、高温性能以及耐腐蚀性能，为硬质合金的性能提升开辟了新... 详细信息

随着现代工业的不断发展，硬质合金的服役条件愈发苛刻，传统的钴、铁和镍等粘结相虽然能满足一定的性能要求，但在极端服役条件下仍存在局限性。高熵合金凭借其卓越的力学性能、高温性能以及耐腐蚀性能，为硬质合金的性能提升开辟了新的途径。本文主要对近年来以高熵合金作为粘结相制备硬质合金的研究进展进行了综述，包括介绍硬质合金的新型快速烧结方式，总结高熵合金粘结相对硬质合金在机械性能、抗氧化性和耐磨耐蚀性等方面的影响，分析高熵合金作为粘结相在硬质合金中的复杂作用，旨在强化对高熵粘结相硬质合金本征特性的理解，为高性能高熵合金粘结相的高效开发提供了参考。

关键词：硬质合金粘结相高熵合金烧结工艺力学性能

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煤矿水仓自动清理机器人煤泥界面识别方法

煤矿安全 2025年第1期56卷 206-211页

作者：贾雪峰高贵军李贵虎太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 山西省矿山流体控制工程实验室山西太原030024 矿山流体控制国家地方联合工程实验室山西太原030024

煤矿水仓清淤机器人可以大大提高水仓的清淤效率,保证了水仓的可靠性。在煤矿水仓清淤机器人的研发过程中,煤泥界面的识别成为煤矿水仓清淤机器人研发的关键基础问题,为此,提出了一种二维激光雷达与深度相机结合的方法实现对煤泥界面的... 详细信息

煤矿水仓清淤机器人可以大大提高水仓的清淤效率,保证了水仓的可靠性。在煤矿水仓清淤机器人的研发过程中,煤泥界面的识别成为煤矿水仓清淤机器人研发的关键基础问题,为此,提出了一种二维激光雷达与深度相机结合的方法实现对煤泥界面的准确识别。首先,通过在ROS中对激光雷达和深度相机联合标定的方式获取相机的内部参数和外部参数,建立激光雷达数据和相机数据的变换关系;然后,基于高斯滤波的方式降低深度相机获取的三维点云的噪声,基于均值滤波的方式降低其密度;最后,通过将转换后激光雷达数据与相机数据叠加,通过激光雷达采样点的深度均值对深度相机的三维点云数据进行滤波处理,以实现对煤泥界面的识别。试验结果表明:该方法可以有效识别煤泥界面,为实现水仓清理的智能化、机械化奠定基础。

关键词：煤矿水灾水仓清淤机器人煤泥界面识别点云叠加 ROS

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FeNiC合金的干摩擦学性能研究

润滑与密封 2025年第2期50卷 72-79页

作者：冯小刚崔功军刘宇嵩杨荣乾尤世泉太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 山西省矿山流体控制工程实验室山西太原030024 矿山流体控制国家地方联合工程实验室山西太原030024

为改善矿山机械零部件在无油工况下的耐磨性能,以石墨作为碳源,采用粉末冶金技术设计制备FeNiC抗磨合金,并研究不同碳含量对Fe基抗磨合金显微组织和摩擦学性能的影响。实验结果表明:合金的物相主要包括α-Fe、γ-(Fe,Ni)、Fe 3C、FeNi ... 详细信息

为改善矿山机械零部件在无油工况下的耐磨性能,以石墨作为碳源,采用粉末冶金技术设计制备FeNiC抗磨合金,并研究不同碳含量对Fe基抗磨合金显微组织和摩擦学性能的影响。实验结果表明:合金的物相主要包括α-Fe、γ-(Fe,Ni)、Fe 3C、FeNi 3和石墨相;材料的硬度随着石墨含量的增加呈先增大后减小的趋势,密度则逐渐下降;随着载荷和滑动速度的增大,试样的摩擦因数总体呈下降趋势,而磨损率显著增加。一部分石墨在烧结过程中与铁反应生成碳化物,对基体产生硬化作用;另一部分则以游离态的软质相石墨存在,在摩擦面形成连续的润滑膜,减少了摩擦副之间的直接接触。石墨的添加提高了FeNiC抗磨合金的摩擦学性能,在高载、高速条件下FeNiC的磨损机制主要为塑性变形、磨粒磨损和轻微的氧化磨损。

关键词：铁基合金干摩擦石墨磨损机制粉末冶金技术