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抛丸和抛浆对金属基体表面完整性的影响对比

塑性工程学报 2024年第2期31卷 97-104页

作者：柴泽琳周存龙齐浩郭瑞李春阳太原科技大学机械工程学院山西省冶金设备设计理论与技术重点试验室山西太原030024

以Q235热轧带钢为研究对象,利用ANSYS/AUTODYN模块模拟了抛丸和抛浆对基体表面的冲击过程,并结合抛丸和抛浆冲击试验研究了带钢表面粗糙度和残余应力。结果表明,抛丸冲击后基体表面冲击深度和冲击直径分别比抛浆高20%~49%和9%~22%;抛丸... 详细信息

以Q235热轧带钢为研究对象,利用ANSYS/AUTODYN模块模拟了抛丸和抛浆对基体表面的冲击过程,并结合抛丸和抛浆冲击试验研究了带钢表面粗糙度和残余应力。结果表明,抛丸冲击后基体表面冲击深度和冲击直径分别比抛浆高20%~49%和9%~22%;抛丸冲击基体表面瞬时温度为247~413℃,抛浆冲击基体表面瞬时温度为60~97℃,说明浆体中的流体可以带走大量冲击热能。抛丸冲击后基体表面粗糙度和表面残余应力比抛浆冲击分别高22%~37%和3.7%~13.8%,抛浆冲击后基体表面完整性优于抛丸冲击。

关键词：抛丸抛浆冲击力表面粗糙度残余应力

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含裂纹多晶FeO/Fe拉伸力学性能的分子动力学研究

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材料科学与工艺 2024年

作者：龚建雄周存龙郭瑞孟钰峰李兴玉王天翔太原科技大学机械工程学院山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室山西太钢不锈钢精密带钢有限公司

针对机械除鳞工艺中因氧化皮结构复杂，其破裂机理及力学性能难以掌握、除鳞工艺参数难以精确设定的问题，本文采用分子动力学模拟方法，建立多晶FeO/Fe模型，设置裂纹缺陷，模拟单轴拉伸下应变率和裂纹位置对多晶FeO/Fe断裂变形的影响... 详细信息

针对机械除鳞工艺中因氧化皮结构复杂，其破裂机理及力学性能难以掌握、除鳞工艺参数难以精确设定的问题，本文采用分子动力学模拟方法，建立多晶FeO/Fe模型，设置裂纹缺陷，模拟单轴拉伸下应变率和裂纹位置对多晶FeO/Fe断裂变形的影响。研究表明：从中心对称参数可得原子紊乱程度不同，其由高到低的区域依次为裂纹缺陷>原始晶界>原始FeO/Fe界面>原始多晶内部；当应变率一定时，多晶FeO/Fe断裂行为有差异，完美模型(即无缺陷)、裂纹位于晶内、晶界时，失效方式为沿晶断裂；裂纹位于FeO/Fe界面时，失效方式为界面断裂。裂纹位于相同位置时，随着应变率从1×109s-1增大到10×109s-1，位错总数量从51条增至105条，总长度从58.78 nm增至112.11 nm，模型塑性变形更强，抗拉强度逐渐升高，由2.21 GPa增大到3.25 GPa，且裂纹断裂程度逐渐减小。本文的研究结果，可对掌握氧化皮的破裂机理提供理论帮助、为精确除鳞工艺参数提供指导。

关键词：多晶FeO/Fe 分子动力学应变率裂纹位置位错断裂

基于MD探究划痕速率对单晶FeO/Fe断裂的影响

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中国冶金 2024年

作者：龚建雄周存龙樊铭洋李兴玉王天翔太原科技大学机械工程学院太原科技大学山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室山西太钢不锈钢精密带钢有限公司

氧化皮的断裂行为及力学性能是影响无酸除鳞工艺参数设定的关键因素。通过分子动力学软件Lammps模拟划痕速率对氧化皮断裂行为的影响，从载荷-位移关系、CSP、原子堆积、位错、温度、原子位移矢量、径向分布函数等多角度分析不同划痕速... 详细信息

氧化皮的断裂行为及力学性能是影响无酸除鳞工艺参数设定的关键因素。通过分子动力学软件Lammps模拟划痕速率对氧化皮断裂行为的影响，从载荷-位移关系、CSP、原子堆积、位错、温度、原子位移矢量、径向分布函数等多角度分析不同划痕速率对单晶FeO/Fe界面分离的影响，并对430不锈钢表面氧化皮进行划痕试验验证。模拟结果表明，随着划痕速率从100 m/s增加至200 m/s，划至相同距离时，法向和切向峰值载荷逐渐增加，FeO/Fe界面处紊乱程度逐渐增大，温度升高，FeO层软化，位错长度及数量、原子键合强度等减小，促进了FeO/Fe界面的分离；试验结果表明，随着划痕速率从0.5mm/min增加至2.0 mm/min，430不锈钢氧化皮断裂临界点提前，从距起始点1.26 mm提前至1.05 mm处，断裂临界载荷和结合强度逐渐降低，临界载荷由0.439 N降低至0.362 N，结合强度由15.2 MPa降低至14.1 MPa，与模拟结果趋势相对应。本研究为掌握氧化皮的断裂机理提供理论支撑、为提高无酸除鳞工艺参数设置的精确性提供重要指导。

关键词：分子动力学单晶FeO/Fe 划痕速率界面结合强度

基于分子动力学研究纳米孔洞对多晶FeO/Fe中FeO断裂的影响

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原子与分子物理学报 2024年 87-95页

作者：龚建雄周存龙郭瑞柴泽琳孟钰峰王天翔太原科技大学机械工程学院山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室山西太钢不锈钢精密带钢有限公司

孔洞缺陷是影响表面氧化皮断裂失效的重要因素.本文结合分子动力学软件Lammps和Atomsk软件建立了半径相同位置不同(模型1)和孔洞位置相同半径不同(模型2)两种模型,为了探究两者对FeO/Fe多晶模型拉伸失效的影响,文章从抗拉强度、断裂韧... 详细信息

孔洞缺陷是影响表面氧化皮断裂失效的重要因素.本文结合分子动力学软件Lammps和Atomsk软件建立了半径相同位置不同(模型1)和孔洞位置相同半径不同(模型2)两种模型,为了探究两者对FeO/Fe多晶模型拉伸失效的影响,文章从抗拉强度、断裂韧性、中心对称参数(CSP)三方面进行了分析,模拟结果表明:1.当孔洞位于晶界和三叉点时,模型1和2的抗拉强度随着孔洞半径的增大而减小,断裂韧性在抗拉强度降低的同时增强. 2.孔洞位于晶内时,模型2的抗拉强度呈现“先下降-后上升-再下降”的变化趋势,断裂韧性整体降低;模型1既增强了模型的抗拉强度,又降低了断裂韧性. 3.裂纹扩展受孔洞半径影响较大,半径达到1 nm以上时,模型2的裂纹扩展速度加快,模型1的裂纹扩展速度减慢.本研究为进一步认识氧化皮的断裂过程提供了帮助.

关键词：分子动力学多晶FeO/Fe 预制孔洞抗拉强度断裂韧性

大规格薄壁镁合金无缝管二辊斜轧穿孔的数值模拟

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热加工工艺 2024年第1期53卷 95-99,104页

作者：胡建华靳帅帅丁小凤赵春江梁建国张国庆太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 太原科技大学山西省冶金设备设计及技术重点实验室山西太原030024 太原理工大学机械交通工程学院山西太原030024 太原磬泓机电设备有限公司山西太原030024

目前,采用三辊斜轧穿孔的大规格薄壁镁合金管容易出现尾三角。因此,本文提出采用二辊锥辊穿制坯料直径为110 mm的大规格AZ31镁合金薄壁无缝管的方法。分析了二辊和三辊斜轧穿孔的原理,根据镁合金材料的特点,制定了相应的变形工艺参数,... 详细信息

目前,采用三辊斜轧穿孔的大规格薄壁镁合金管容易出现尾三角。因此,本文提出采用二辊锥辊穿制坯料直径为110 mm的大规格AZ31镁合金薄壁无缝管的方法。分析了二辊和三辊斜轧穿孔的原理,根据镁合金材料的特点,制定了相应的变形工艺参数,并采用Deform-3D有限元软件对整个过程进行了数值模拟。分析了等效应变、轧制速度、等效应力等结果。模拟结果表明,管形均匀,尾部截面圆整。

关键词：大规格AZ31镁合金无缝管尾三角现象二辊锥辊斜轧穿孔

面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 837-851页

作者：董青胡双贤徐格宁南方磊戚其松太原科技大学机械工程学院山西太原030024

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场... 详细信息

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场景出发,结合数字孪生五维模型,设计起重机结构承载能力数字孪生框架;以多指标下的结构承载能力动态综合评估方法为支撑,围绕虚实映射、数据交互与服务交互,分层分级阐述结构承载能力数字孪生系统构建方法;从模块内聚,功能集成的角度,搭建数字孪生系统平台。以YDC20/30轻小型移动式起重机为例,验证了所提方法及系统的有效性,为及时精准判断起重机服役过程中的安全性提供了一种新途径、新策略。

关键词：数字孪生移动式起重机承载能力综合评估虚实映射

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基于数字孪生的复杂件多机器人智能加工方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 1-9页

作者：段现银邵宇轩彭芳瑜向峰杨岑岑周林武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 国家数字化设计与制造创新中心湖北武汉430074 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室湖北武汉430074

针对舱体类构件内部存在众多复杂相交特征且可行空间狭小,其内壁等加工有极大困难,制造设备的加工效率和智能化水平难以满足航天装备快速和高质量发展需求问题,为提高舱体类构件制造设备的加工效率和智能化水平,提出了一种基于数字孪生... 详细信息

针对舱体类构件内部存在众多复杂相交特征且可行空间狭小,其内壁等加工有极大困难,制造设备的加工效率和智能化水平难以满足航天装备快速和高质量发展需求问题,为提高舱体类构件制造设备的加工效率和智能化水平,提出了一种基于数字孪生的多机器人智能协同加工方法.构建了不同功能机器人协同加工系统虚拟空间、物理空间和信息数据层的数字孪生框架,详细阐述了孪生数据源及类型、数据融合和数据存储等孪生数据模型的设计;建立了多机器人协同加工优化控制与决策模型,研制了多机器人智能加工软硬件平台,实现了虚实映射与交互以及加工系统在线监控.以某型号飞行器舱段精密铣削和测量工艺为案例进行验证与分析,优化加工路线,提高加工效率,验证了该方法的可行性与高效性.

关键词：智能制造智能加工数字孪生多机器人舱体类构件

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半监督TS网络模型在齿轮故障诊断中的应用

机械科学与技术 2024年第7期43卷 1249-1256页

作者：陈保家阮宇豪陈法法肖文荣李公法陶波三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081

为解决在工业大数据条件下,有标签样本少导致机械故障诊断准确率低的问题,提出了一种半监督神经网络模型。该方法采用协同训练的方式,从时域和频域两个维度训练教师网络(T),将无标签数据转化为高质量的伪标签数据。再利用转化后的伪标... 详细信息

为解决在工业大数据条件下,有标签样本少导致机械故障诊断准确率低的问题,提出了一种半监督神经网络模型。该方法采用协同训练的方式,从时域和频域两个维度训练教师网络(T),将无标签数据转化为高质量的伪标签数据。再利用转化后的伪标签数据训练学生网络(S),通过对数据进行评判和计分,避免网络过拟合。最后通过得分函数,对伪标签数据进行阶梯筛选成为有标签数据。齿轮故障诊断结果表明:TS网络在仅有少量有标签数据的情况下,故障分类准确率达90.31%,与其他半监督方法相比,准确率高出15%~20%。在信噪比(SNR)为5、0、-5的条件下,模型可以达到86.81%、78.00%、52.78%的诊断准确率。

关键词：齿轮故障诊断伪标签学习抗噪性协同训练

不同宽度板带拉矫的弯曲单元辊盒结构载荷数值分析

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应用力学学报 2024年

作者：张欢祝泳威严旭果夏绪辉王蕾机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板... 详细信息

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板带宽度下弯曲辊盒的极限结构载荷，结果表明板带宽度的变化会引起辊盒结构最大应力及其位置的改变：当板宽不超过支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力出现在支承辊与辊座传力处，约为115 MPa；当板宽大于支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力转移至中间辊上与端部支承辊接触处，约为205 MPa。考虑板带宽度对弯曲辊盒结构载荷的影响，可指导拉矫设备的板宽适用性设计，并为辊盒的故障预测提供理论参考。

关键词：拉矫机辊盒板宽有限元分析多跨连续梁模型