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钢管 2001年第1期 33-33页

作者：曹自力太原重型机械(集团)有限公司设计研究院

非共格金属复合界面原子迁移扩散分子动力学模拟

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复合材料学报 2024年

作者：陈新毅帅美荣王建梅李海斌史靖邬莹太原科技大学重型机械教育部工程研究中心高端重型机械装备研究院

深入探究不锈钢/碳钢金属界面原子扩散行为以及相变的发生发展规律，对于提升金属间冶金结合质量、实现产品性能调控具有重要意义。本文基于分子动力学材料计算方法，建立COMPASS力场下的不锈钢FCC-Fe和碳钢BCC-Fe晶胞模型；在热压缩高... 详细信息

深入探究不锈钢/碳钢金属界面原子扩散行为以及相变的发生发展规律，对于提升金属间冶金结合质量、实现产品性能调控具有重要意义。本文基于分子动力学材料计算方法，建立COMPASS力场下的不锈钢FCC-Fe和碳钢BCC-Fe晶胞模型；在热压缩高温保温和连续压缩两个阶段分别采用NVT和NPT系综，保温温度1423K，压应力分别为2GPa和4GPa；通过研究界面微观结构、均方位移分布、径向分布函数和界面元素分布模拟非共格金属界面结构演变行为。结果表明，在保温阶段，碳钢侧晶体发生BCC-Fe→FCC-Fe相变，空间群由P1向FM-3M的转变过程为无序长程扩散。在加载200ps弛豫结束时刻，不锈钢与碳钢侧原子相互嵌入，形成统一的面心立方晶体；且随着压力增加，界面结构以最密排的（111）晶面为单位产生大量的滑移和错排，两组元原子能够发生有效的扩散迁移。

关键词：非共格金属界面分子动力学微观结构应变分配元素扩散

AZ31B/5052双金属的压缩热变形行为及热加工图

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材料热处理学报 2024年第9期45卷 211-220页

作者：蔡皓远王效岗邢煜林成子兴陈星睿太原科技大学高端重型机械装备研究院山西太原030024

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为300~400℃、应变速率为0.05~5 s^(-1)、变形量为30%的条件下对AZ31B/5052双金属进行了单向热压缩试验,研究了其热变形行为,并建立了其本构模型及热加工图。结果表明,在相同的应变速率下,AZ31B... 详细信息

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为300~400℃、应变速率为0.05~5 s^(-1)、变形量为30%的条件下对AZ31B/5052双金属进行了单向热压缩试验,研究了其热变形行为,并建立了其本构模型及热加工图。结果表明,在相同的应变速率下,AZ31B/5052双金属的峰值应力随变形温度的升高而降低;在相同的变形温度下,峰值应力随应变速率的增大而增加;使用建立后的本构方程计算的流变应力值与试验的流变应力值有良好的一致性(相关系数r=0.9823和平均相对误差AARE=4.12%),可用于镁/铝双金属热加工过程的数值模拟和工艺参数的确定;根据热加工图和线扫描图谱,确定AZ31B/5052双金属最优的热加工工艺为:变形温度为380~400℃,应变速率为0.05~0.135 s~(-1)。

关键词： AZ31B/5052双金属热压缩本构方程热加工图

考虑风载特征的风电机组主轴承载荷谱编制方法

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轴承 2024年第9期 16-21页

作者：陈纪光王建梅袁彦伟宋玉龙太原科技大学高端重型机械装备研究院太原030024

针对风电机组主轴承载荷波动大且随机性强,传统雨流外推法得到的载荷谱精度不能保证的问题,提出了一种考虑风载特征的风电机组主轴承载荷谱编制方法,采用小波包分解及长短期记忆网络进行考虑风载特征的载荷外推。与雨流外推法得到的载... 详细信息

针对风电机组主轴承载荷波动大且随机性强,传统雨流外推法得到的载荷谱精度不能保证的问题,提出了一种考虑风载特征的风电机组主轴承载荷谱编制方法,采用小波包分解及长短期记忆网络进行考虑风载特征的载荷外推。与雨流外推法得到的载荷谱以及载荷趋势进行对比发现,在雨流外推法得到的幅值极大值范围内,2种方法结果基本一致,且该方法可以考虑风载特征,可更好地实现载荷外推,优化载荷谱的编制。

关键词：滚动轴承风电轴承圆锥滚子轴承载荷谱雨流计数法小波变换

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基于阀芯位移软测量的数字阀智能驱动方法研究

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机械工程学报 2024年第4期60卷 155-166页

作者：姚静杨帅殷航王运昌王文静丘铭军燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 中国重型机械研究院股份公司金属成形技术与重型装备全国重点实验室西安710032

针对数字阀在目前驱动方法控制下存在动态响应慢、静态线性可控区间小、电能损耗较高等问题,提出一种基于阀芯位移软测量的数字阀智能驱动方法。建立数字阀机理模型,分析数字阀动态响应过程,得到驱动电压和阀入口压力是影响数字阀响应... 详细信息

针对数字阀在目前驱动方法控制下存在动态响应慢、静态线性可控区间小、电能损耗较高等问题,提出一种基于阀芯位移软测量的数字阀智能驱动方法。建立数字阀机理模型,分析数字阀动态响应过程,得到驱动电压和阀入口压力是影响数字阀响应速度的关键参数;建立阀芯位移软测量模型,通过有限元仿真和试验修正温度对位移软测量模型的影响,精度达到92.04%;基于关键参数对数字阀动态响应的影响规律,提出一种智能驱动方法,阀芯位移软测量值作为多级工作阶段精准切换的条件,维持阶段驱动信号智能调节以适应压力的变化;搭建数字阀性能测试试验平台,验证智能驱动方法的有效性。结果表明,相较单电压驱动方法,智能驱动方法下阀芯启闭时间最高缩短43.9%,占空比-流量特性曲线线性区间最高提升20%,饱和区间均在10%以内,电能损耗降低66%。该智能驱动方法有效提高了数字阀的动静态特性,降低了线圈电能损耗。

关键词：数字阀位移软测量动态响应智能驱动方法节能

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TA1箔力学性能和断裂行为的尺寸效应

塑性工程学报 2024年第6期31卷 182-189页

作者：丁小凤侯昱华蒯玉龙赵富强太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

对不同晶粒尺寸的100μm厚TA1箔进行单轴拉伸试验,研究其力学性能和断裂行为的尺寸效应,并构建基于尺寸效应的微尺度本构方程。结果表明,随着晶粒尺寸增大,钛箔的拉伸应力及强度呈现增大的趋势,伸长率先缓慢下降至25%,随后快速降低。拉... 详细信息

对不同晶粒尺寸的100μm厚TA1箔进行单轴拉伸试验,研究其力学性能和断裂行为的尺寸效应,并构建基于尺寸效应的微尺度本构方程。结果表明,随着晶粒尺寸增大,钛箔的拉伸应力及强度呈现增大的趋势,伸长率先缓慢下降至25%,随后快速降低。拉伸过程中颈缩阶段和平缓阶段不断缩短,除晶粒尺寸为56.88μm的试样外,其余试样断口夹角处于50°~60°,为典型的剪切型断裂。晶粒尺寸超过21.08μm后,断口表面的撕裂棱和韧窝数量不断减少,断裂模式由塑性断裂转变为准解理断裂,晶粒尺寸大于36.14μm后,钛箔基体从HCP-Ti结构转变为FCC-Ti结构,位错密度降低,断口表面出现明显的解理断裂特征,断裂模式完全转变为解理断裂。基于表面层模型构建考虑尺寸效应的本构模型,可精确预测微尺度钛箔拉伸过程中的力学特性。

关键词：尺寸效应 TA1箔力学性能断裂行为本构模型

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RH底喷粉精炼过程数值模拟研究

炼钢 2024年第1期40卷 39-46页

作者：李伟峰赵腾张明符姣姣王广收中国重型机械研究院股份公司陕西西安710018

RH真空槽底喷粉精炼将脱硫粉剂直接喷入钢液,冶金反应程度高,终点元素含量稳定,能够完成高品质钢的炉外精炼任务。对RH底喷粉过程进行数值模拟研究,探究底喷粉过程的粉剂行为及对钢液流场的影响规律,优化喷嘴布置方案,旨在推动该技术的... 详细信息

RH真空槽底喷粉精炼将脱硫粉剂直接喷入钢液,冶金反应程度高,终点元素含量稳定,能够完成高品质钢的炉外精炼任务。对RH底喷粉过程进行数值模拟研究,探究底喷粉过程的粉剂行为及对钢液流场的影响规律,优化喷嘴布置方案,旨在推动该技术的工业化应用。研究结果表明,180°喷嘴布置方案(即下降管侧喷吹,简称方案2)的钢液环流量比0°喷嘴布置方案(即上升管侧喷吹,简称方案1)增加1.8 t/min(增量比例为1.4%);方案2的钢包最下端钢液粉剂浓度比方案1高0.2~0.9 kg/m^(3)(增量比例为6.7%~81.8%);方案2条件下,钢包内钢液流动死区的粉剂浓度随喷嘴布置高度的降低而降低。结合粉剂收得率,确定方案2喷嘴布置高度为300 mm,此时粉剂收得率较方案1提升2.59%。

关键词： RH精炼底喷粉数值模拟粉剂行为流场规律

脉冲电场辅助碳素钢极薄带拉伸变形的本构模型和微观组织演变

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机械工程学报 2024年第6期60卷 245-260页

作者：任忠凯李赫许雅楠程前冯浩王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原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太原030024 中国重型机械研究院股份公司西安710018

08AL碳素钢极薄带材在微机电及微系统领域有着广泛的应用前景,但随着厚度的减小其塑性变形能力成为掣肘其应用的痛点。将脉冲电场集成到08AL碳素钢极薄带拉伸试验中,探究拉伸变形中电致塑性效应对极薄带变形能力和微观组织演变的影响规... 详细信息

08AL碳素钢极薄带材在微机电及微系统领域有着广泛的应用前景,但随着厚度的减小其塑性变形能力成为掣肘其应用的痛点。将脉冲电场集成到08AL碳素钢极薄带拉伸试验中,探究拉伸变形中电致塑性效应对极薄带变形能力和微观组织演变的影响规律。基于试验结果,建立一种改进的Johnson-Cook本构模型,用来定量分析电致塑性效应中焦耳热效应和非热效应对材料流动应力的影响规律。基于材料硬化子程序VUMAT开发电场辅助拉伸有限元模型,分析不同成形参数下的应力和应变特性,并确定试样微观结构表征的位置。试验结果表明,在施加1.50 A/mm^(2)的电流时,试样抗拉强度较室温拉伸降低16.5%,伸长率提高32.1%。此外,微观表征结果表明,在平均电流密度为1.50 A/mm^(2)的条件下,极薄带在塑性变形阶段不断细化晶粒并促进晶内和晶界处位错滑移,使其变形抗力降低,塑性性能提高。因此,脉冲电场辅助08AL碳素钢极薄带变形,有望显著提高其成形极限,拓宽其应用领域。

关键词： 08AL碳素钢脉冲电流 Johnson-Cook本构模型微观表征抗拉强度

12Cr13马氏体不锈钢热变形行为及微观组织分析

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塑性工程学报 2024年第9期31卷 160-171页

作者：周路帅美荣田奇张宇航郭星星太原科技大学高端重型机械装备研究院山西太原030024 山西太钢不锈钢股份有限公司山西太原030003

基于变形温度950~1150℃、应变速率0.1~10 s^(-1)等温热压缩实验数据,构建12Cr13钢的流变应力模型和热加工图,通过研究热变形中金属的微观组织演变规律,并优化工艺,使马氏体大角度晶界以及晶界密度均显著增加。研究结果表明:在低温低应... 详细信息

基于变形温度950~1150℃、应变速率0.1~10 s^(-1)等温热压缩实验数据,构建12Cr13钢的流变应力模型和热加工图,通过研究热变形中金属的微观组织演变规律,并优化工艺,使马氏体大角度晶界以及晶界密度均显著增加。研究结果表明:在低温低应变速率(950℃/0.1 s^(-1))条件下,原子空位扩散和位错滑移困难,此时动态再结晶不充分,动态回复占主导变形机制;然而在高温中应变速率(1100℃/1 s^(-1))条件下,再结晶晶粒数目显著增多,表现为锯齿状不连续动态再结晶特征,实现了晶粒细化,提高了材料的强韧性;此时δ铁素体相占比较少,δ铁素体相呈现等轴状分布,且晶界棱角形貌稳定存在。进一步研究发现,变形温度和应变速率同样对马氏体钢固态相转变影响显著,较高的变形速率对δ铁素体相的析出产生正面影响,而变形温度的影响归功于固态相变的驱动力。

关键词：马氏体不锈钢热变形微观组织演变固态相变