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FeC合金拉伸行为的分子动力学模拟研究

钢铁钒钛 2024年第4期45卷 158-162页

作者：李佳君孙淼吴慧娟吕世宁高有山王爱红太原科技大学机械工程学院太原重工股份有限公司

为了探究温度和应变率对FeC合金微观力学性能的影响，运用分子动力学方法对FeC合金进行了拉伸性能的模拟，得到了不同温度、不同应变率工况下FeC合金的应力应变曲线，并对其进行了分析，利用MATLAB对数据进行处理，建立了关于温度和应... 详细信息

为了探究温度和应变率对FeC合金微观力学性能的影响，运用分子动力学方法对FeC合金进行了拉伸性能的模拟，得到了不同温度、不同应变率工况下FeC合金的应力应变曲线，并对其进行了分析，利用MATLAB对数据进行处理，建立了关于温度和应变率的FeC合金弹性模量和屈服强度的数学预测模型。结果表明：弹性模量和屈服强度的仿真值与数学模型的预测值之间的绝对误差最大分别为2.680 GPa和0.079 GPa，相对误差最大分别为1.680%和0.737%，数学预测模型能在一定程度上对弹性模量和屈服强度进行有效的预测。

关键词： FeC合金力学性能分子动力学弹性模量屈服强度

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参数跟踪鲁棒观测器的四旋翼无人机抑振设计

振动与冲击 2024年第9期43卷 60-68,114页

作者：王志豪文新宇曹松银周亮亮太原科技大学电子信息工程学院太原030024 扬州大学信息工程学院江苏扬州225127 太原重工股份有限公司太原030024

提出一种针对四旋翼无人机振动的参数跟踪鲁棒观测器设计方法。首先构造辅助滤波器激励出振动特性,同时调节其参数降低噪声对辅助状态变量的影响,将主动振动抑制转化为与频率有关的常值参数估计问题,避免了估计值之间的耦合和冗余参数... 详细信息

提出一种针对四旋翼无人机振动的参数跟踪鲁棒观测器设计方法。首先构造辅助滤波器激励出振动特性,同时调节其参数降低噪声对辅助状态变量的影响,将主动振动抑制转化为与频率有关的常值参数估计问题,避免了估计值之间的耦合和冗余参数的运算。然后设计频率参数观测器和跟踪器的级联结构准确估计振动信息。在此基础上,通过辅助变量和频率参数对振动进行重构,设计前馈补偿的控制方法实现了系统的振动抑制。所设计的观测器不仅具有较好的鲁棒性,还避免了传统跟踪器跟踪时变信号带来的相位滞后。最后通过李雅普诺夫定理对系统的性能进行了分析,仿真算例验证了该方法的有效性。

关键词：四旋翼无人机干扰观测器正弦振动振动抑制

考虑残余应力影响的桥式起重机多轴疲劳寿命评估

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科学技术与工程 2024年第25期24卷 10768-10775页

作者：张广辉孙淼吕世宁李仕华高有山太原科技大学机械工程学院太原030024 太原重工股份有限公司制造部太原030024

桥式起重机桥架结构是典型的焊接结构,在日常服役时主梁焊缝区域经常出现疲劳裂纹。为保证起重机的服役安全,基于多尺度有限元分析方法建立危险裂纹区域的多级子模型;在二级子模型上建立热-结构耦合焊接有限元模型并模拟分析了焊接的全... 详细信息

桥式起重机桥架结构是典型的焊接结构,在日常服役时主梁焊缝区域经常出现疲劳裂纹。为保证起重机的服役安全,基于多尺度有限元分析方法建立危险裂纹区域的多级子模型;在二级子模型上建立热-结构耦合焊接有限元模型并模拟分析了焊接的全过程,通过模拟焊后热处理分析对残余应力的影响;结合多轴临界面法构建了以应变幅值作为多轴损伤参量的疲劳分析方法,评估了危险裂纹区域的疲劳性能。结果表明:所提方法将结构整体疲劳问题转化成局部焊接位置的疲劳问题,不仅增加了计算效率,还能考虑疲劳细节处更多的影响因素,为起重机焊缝部位的疲劳寿命评估和延寿提供了一定的参考。

关键词：疲劳裂纹多级子模型焊后热处理残余应力多轴临界面法

基于YOLOv5⁃DeepSORT融合的低帧率水面航行多目标跟踪算法

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大连海事大学学报 2024年第1期50卷 94-101页

作者：付诗文韩星程王黎明武国强王鸿儒马文王志勇中北大学信息与通信工程学院太原030051 太原重工股份有限公司太原030024 山西太重数智科技股份有限公司太原030024 山西国化能源有限责任公司太原030000

针对游弋舰船或近水面航行的潜艇等目标在低帧率或视频图像中缺失部分帧情况下,跟踪目标帧与帧之间存在较大差距,导致跟踪精度下降、效率低的问题,提出一种基于YOLOv5与DeepSORT融合的水面航行多目标跟踪算法。首先,引入超分辨率重建网... 详细信息

针对游弋舰船或近水面航行的潜艇等目标在低帧率或视频图像中缺失部分帧情况下,跟踪目标帧与帧之间存在较大差距,导致跟踪精度下降、效率低的问题,提出一种基于YOLOv5与DeepSORT融合的水面航行多目标跟踪算法。首先,引入超分辨率重建网络对跟踪目标图像进行增强,以消除云雾及海浪对识别网络的干扰,使图像中目标特征清晰化;其次,在YOLOv5中引入ShuffleAttention注意力模块以增强识别网络对目标特征的提取能力;最后,在DeepSORT算法级联匹配中引入欧氏距离匹配替代IOU匹配,以此提升目标跟踪精度。仿真结果表明,本文算法的跟踪效果良好,改进的YOLOv5模型相对mAP50⁃95值提升了9.4%;在DeepSORT跟踪网络中,跟踪准确率对比优化前提升了8.11%。

关键词：船舶水面航行多目标跟踪超分辨率重建 YOLOv5 DeepSORT 欧氏距离匹配

基于H_(∞)控制器的阀控非对称缸位置伺服系统控制

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机床与液压 2024年第14期52卷 7-13页

作者：李虎山孙淼王猛高有山席浩郝建楠太原科技大学机械工程学院山西太原030024 太原重工股份有限公司山西太原030024

以阀控非对称缸位置伺服系统为研究对象,建立其数学模型;针对负载突变及油液弹性模量变化提出了H∞鲁棒控制方法,从频域上分析了控制器对系统动态性能和稳态性能的影响。采用AMESim和MATLAB/Simulink搭建了阀控非对称缸位置伺服系统的... 详细信息

以阀控非对称缸位置伺服系统为研究对象,建立其数学模型;针对负载突变及油液弹性模量变化提出了H∞鲁棒控制方法,从频域上分析了控制器对系统动态性能和稳态性能的影响。采用AMESim和MATLAB/Simulink搭建了阀控非对称缸位置伺服系统的联合仿真模型,对不同工况下控制器的跟踪精度及抗扰能力进行仿真研究。最后,通过油缸加载实验测试平台对仿真结果进行进一步验证。结果表明:所设计的H∞控制器提高了系统的快速性和鲁棒性,相比于PID控制下系统正弦响应结果,H∞控制器的最大跟踪误差在无负载工况下降低了48.8%,在负载突变工况下降低了56.25%;同时阶跃响应时间缩短了7.5%。

关键词：位置伺服系统 H∞控制器非对称缸控制

倾覆力耦合的大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰结构疲劳寿命研究

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机械设计 2024年第7期41卷 121-127页

作者：宁可王奇陈纪光王建梅宁文钢太原科技大学重型机械教育部工程研究中心太原重工股份有限公司技术中心

大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接受倾覆力及其他交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。文中建立了考虑倾覆力耦合作用的法兰连接有限元数值模型,分析了特定工况下法兰连接各部件应力场分布规律;通过GH-Bladed获得主轴实际转矩变化数据,根据... 详细信息

大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接受倾覆力及其他交变载荷的作用,极易产生疲劳破坏。文中建立了考虑倾覆力耦合作用的法兰连接有限元数值模型,分析了特定工况下法兰连接各部件应力场分布规律;通过GH-Bladed获得主轴实际转矩变化数据,根据雨流计数法计算得到了主轴和螺栓多种工况下载荷-时间历程曲线,基于Brown-Miller准则并结合材料的S-N曲线,使用FE-SAFE给出了不同预紧力条件下主轴和螺栓的疲劳寿命,疲劳分析结果表明:随着预紧力的减小,主轴的疲劳寿命大于螺栓的,螺栓在风机运行过程中更容易发生疲劳破坏。基于VDI2230规范,结合法兰界面涂层增摩工艺,得到了法兰界面摩擦因数、螺栓预紧力与法兰结构疲劳寿命的理论模型。该研究对于大兆瓦风机主轴-齿轮箱法兰连接结构设计和疲劳寿命提升具有一定的指导意义。

关键词：风电法兰有限元模型疲劳寿命分析摩擦因数高强度螺栓

Mn偏析对0.3C-11Mn-2.7Al-1.8Si-Fe中锰钢力学性能影响及作用机制

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金属学报 2024年

作者：蔡星周刘胜杰张禹森李小龙张宇鹤张文彬陈雷金淼通裕重工股份有限公司燕山大学机械工程学院

轻质高强中锰钢(含3%～12%Mn，质量分数)是第三代汽车用钢的典型代表，利用其中亚稳奥氏体在塑性变形中的孪晶诱导塑性(TWIP)与相变诱导塑性(TRIP)效应耦合作用，可使其获得优异的强度与塑性。然而，随着Mn含量的提高，特别是Mn>10%时... 详细信息

轻质高强中锰钢(含3%～12%Mn，质量分数)是第三代汽车用钢的典型代表，利用其中亚稳奥氏体在塑性变形中的孪晶诱导塑性(TWIP)与相变诱导塑性(TRIP)效应耦合作用，可使其获得优异的强度与塑性。然而，随着Mn含量的提高，特别是Mn>10%时，中锰钢易出现Mn偏析，对性能产生明显影响。为了探究Mn元素偏析对中锰钢力学性能、微观结构及变形机制的影响，本工作以一种奥氏体基双相中锰钢(0.3C-11Mn-2.7Al-1.8Si-Fe，质量分数，%)为研究对象，对比分析了Mn偏析对显微组织的影响，着重探究了Mn偏析对冷轧退火后中锰钢力学行为的微观作用机制。研究结果表明，Mn偏析使得中锰钢中奥氏体表现出带状分布特征，富Mn偏析带内奥氏体晶粒粗大且稳定性高，铁素体晶粒细小且分布稀疏。塑性变形过程中，无偏析区内奥氏体的主控变形机制为孪晶和马氏体相变，即TRIP+TWIP效应共存，但相变速度较快。富Mn区奥氏体稳定性增加，变形机制虽为马氏体相变，但TRIP效应受限。含富Mn区中锰钢钢与均质非偏析中锰钢钢相比，尽管细晶区域可提供较高的加工硬化能力，但塑性与断裂抗性明显降低。

关键词：中锰钢奥氏体粗晶 TRIP+TWIP效应加工硬化 Mn偏析

基于人机耦合模型和肌电实验的单轨吊司机生物力学分析

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中国机械工程 2024年

作者：辛运胜金泓懿张丽莉宁振兵白伟董青太原科技大学机械工程学院太原矿机电气股份有限公司

针对单轨吊车井下运输的工作环境易导致司机驾驶疲劳的问题，提出了生物力学仿真和肌电实验结合进行分析司机操作舒适性的方法。在Anybody生物力学软件中建立驾驶员-操作系统生物力学耦合模型，以肌肉激活度为指标评价驾驶员不舒适度，... 详细信息

针对单轨吊车井下运输的工作环境易导致司机驾驶疲劳的问题，提出了生物力学仿真和肌电实验结合进行分析司机操作舒适性的方法。在Anybody生物力学软件中建立驾驶员-操作系统生物力学耦合模型，以肌肉激活度为指标评价驾驶员不舒适度，基于仿真结果定量分析单轨吊驾驶员操作疲劳特性及其影响规律。研究发现，在操作过程中，驾驶员上肢整体疲劳表现出先增大后减少的趋势，在操纵杆角度为38°、时间为2.7s时驾驶员上肢不舒适度达到最大。此外，在踏板角度为8°和16°时出现了肌肉力变化的临界点，当踏板角度＜8°时，腓肠肌的发力最大。踏板角度处于8°～16°时，下肢肌肉的发力程度均处于较低水平，操作相对舒适，踏板角度＞16°时，下肢各肌肉发力增加，不舒适性明显增大。综合分析，下肢整体疲劳呈现出一直增大的趋势且下肢整体疲劳程度大于上肢。最后，采用表面肌电实验测试驾驶员操作过程和肌肉最大自主收缩时（MVC）的肌电信号，并计算实验肌肉激活度，计算结果与仿真得到的肌肉激活度对比，两者的相对误差＜15%且相关系数都＞0.966（P＜0.05），证明两者具有较好的一致性，从而验证了模型的合理性。研究成果可为单轨吊优化设计提供理论基础和数据参考。

关键词：单轨吊车生物力学肌肉激活度表面肌电信号

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轻质耐磨高锰钢的研究进展

材料热处理学报 2024年第2期45卷 13-22页

作者：王晋杰张文达陈民涛白韶斌赵超陆海涛韩涛中北大学材料科学与工程学院山西太原030051 太原重工股份有限公司山西太原030024

在“碳达峰”、“碳中和”成为全社会共识的背景下,轻质耐磨高锰钢因具有良好的强韧性、耐磨性以及较低的密度在冶金、矿山等行业中具有广阔应用前景。本文综述了轻质耐磨高锰钢的成分轻量化设计进展,以及基体组织、析出相以及表面改性... 详细信息

在“碳达峰”、“碳中和”成为全社会共识的背景下,轻质耐磨高锰钢因具有良好的强韧性、耐磨性以及较低的密度在冶金、矿山等行业中具有广阔应用前景。本文综述了轻质耐磨高锰钢的成分轻量化设计进展,以及基体组织、析出相以及表面改性对其耐磨性能影响,并展望了轻质耐磨高锰钢未来的发展趋势,以期为高锰钢轻量化及耐磨性能的协同提升设计提供参考。

关键词：轻质高锰钢 κ-碳化物耐磨性能