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微米级厚度金属箔杯突成形极限研究

制造技术与机床 2024年

作者：汤秀佳张莹太原学院机电与车辆工程系山东建筑大学机电与车辆工程学院

304不锈钢应用在某些精密零件上时往往需要将材料超薄化处理，因此研究超薄304不锈钢金属箔的成形性能十分有意义。以微米级厚度的304不锈钢金属箔为研究材料，研究摩擦因数、厚度异向系数及压边力对30、60、100 μm这 3种厚度试件的成... 详细信息

304不锈钢应用在某些精密零件上时往往需要将材料超薄化处理，因此研究超薄304不锈钢金属箔的成形性能十分有意义。以微米级厚度的304不锈钢金属箔为研究材料，研究摩擦因数、厚度异向系数及压边力对30、60、100 μm这 3种厚度试件的成形性能的影响。通过拉伸试验获取3种不同厚度试件的力学参数，再利用所获得的力学参数输入至LS-DYNA有限元软件进行仿真，用杯突试验对仿真结果验证，两者具有一致性。通过有限元仿真研究试件成形性能的影响因素，结果表明摩擦因数越小、厚度异向系数越大、在一定范围内压边力越小试件成形性能越好。最后采用光刻法对超薄金属箔材料进行网格印制，并以60 μm厚度的试件为例进行成形极限图的绘制。

关键词：超薄金属箔 304不锈钢拉伸试验杯突试验 LS-DYNA 网格印制成形极限图

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周向超前割缝辅助碟形滚刀楔裂破岩性能

煤炭学报 2024年第3期49卷 1689-1703页

作者：江红祥张晓迪高魁东王欧国宋申李洪盛山东科技大学矿山机械工程山东省重点实验室山东青岛266590 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学智能采矿装备技术全国重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学江苏省矿山智能采掘装备协同创新中心江苏徐州221008 徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221018

碟盘滚刀基于底切破岩模式而具有较好的硬岩破碎性能,为进一步提高煤矿井下硬岩巷道机械化掘进效率,以碟盘滚刀为对象,探究了周向超前割缝预裂岩石辅助碟盘滚刀楔裂破岩性能。通过碟形滚刀楔裂破岩实验,明确了碟形滚刀楔裂破岩机理,揭... 详细信息

碟盘滚刀基于底切破岩模式而具有较好的硬岩破碎性能,为进一步提高煤矿井下硬岩巷道机械化掘进效率,以碟盘滚刀为对象,探究了周向超前割缝预裂岩石辅助碟盘滚刀楔裂破岩性能。通过碟形滚刀楔裂破岩实验,明确了碟形滚刀楔裂破岩机理,揭示了周向超前割缝对岩石断裂特性的影响机制,并以滚刀载荷、岩石破碎体积和破岩比能耗为指标综合评价了切削参数和割缝参数对滚刀破岩性能的影响,采用正交试验得到了各因素对破岩性能的影响显著性及滚刀最优破岩性能时对应的参数匹配关系。结果表明:根据滚刀载荷波动和岩石断裂造成的声发射振铃变化特征可将碟形滚刀楔裂破岩过程划分为3个阶段,即压密阶段、应力积聚阶段和崩落阶段;相同切削厚度条件下,与无割缝条件相比,割缝深度和割缝宽度分别为16 mm和3 mm时碟形滚刀破岩载荷和滚刀应力分别降低40%和20%。基于三因素四水平正交试验得到的破岩性能最优条件下切削厚度、割缝深度和割缝宽度的匹配关系为30、16和3 mm,其中切削厚度对碟形滚刀破岩性能的影响最为显著,割缝深度次之,割缝宽度的影响程度最小。滚刀破岩载荷和岩石破碎体积均与切削厚度呈正相关关系,破岩比能随着切削厚度的增加先减小后增大,在30 mm切削厚度下得到最小值;各指标随着割缝深度的增加均呈现出先减小后增大的变化规律,最佳割缝深度为16 mm;当割缝宽度超过3 mm时,各指标受缝宽的影响不显著。周向超前割缝预裂岩石对提高碟形滚刀楔裂破岩性能具有较好提升效果,同时益于改善碟形滚刀受载条件、延长刀具服役寿命,进而为碟形滚刀掘进装备的设计提供一定的指导和参考。

关键词：碟形滚刀超前割缝底切破岩破岩机理破岩性能

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基于原点偏移的磨齿滚轮齿廓数控修整

制造技术与机床 2024年第1期 158-163页

作者：秦香果张子英武志伟山西能源学院机电工程系山西太原030006 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

蜗杆砂轮磨齿作为齿轮加工的主流方法之一,具有加工效率高、加工性能稳定以及产品质量高等优点,适用于批量化、专业化的齿轮加工。而金刚石磨齿滚轮作为蜗杆砂轮主要的修整工具,其制造精度间距决定了齿轮的加工质量。因金刚石磨齿滚轮... 详细信息

蜗杆砂轮磨齿作为齿轮加工的主流方法之一,具有加工效率高、加工性能稳定以及产品质量高等优点,适用于批量化、专业化的齿轮加工。而金刚石磨齿滚轮作为蜗杆砂轮主要的修整工具,其制造精度间距决定了齿轮的加工质量。因金刚石磨齿滚轮采用人类已知的最硬材料制成,其齿廓修整难度极大。因修整工具损耗严重,工程上主要采用光学引导和人工干预手段实现加工。该法制造精度低,难以适应当今人类对齿轮加工精度的需求。为此,文章分析了磨齿滚轮齿形修整时的工具损耗行为,提出了一种基于原点偏移的CNC修整方法,并通过工程实践,验证了方法的可行性。

关键词：磨齿滚轮原点偏移齿廓修整数控修整

基于空间六自由度的振动筛完整动力学模型动态特性研究

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 176-185页

作者：范国帅刘初升娄云利武继达刘洪园李赛何德艺中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000 河南省振源科技有限公司河南新乡453000

振动筛的动态特性是研究其工作性能的重要指标,筛体的运动表现为空间中6个方向之间的耦合.为准确分析筛体的运动特性,基于拉格朗日法,建立了空间六自由度完整动力学模型,在此基础上,通过龙格-库塔法对动力学模型进行了数值求解,给出了... 详细信息

振动筛的动态特性是研究其工作性能的重要指标,筛体的运动表现为空间中6个方向之间的耦合.为准确分析筛体的运动特性,基于拉格朗日法,建立了空间六自由度完整动力学模型,在此基础上,通过龙格-库塔法对动力学模型进行了数值求解,给出了筛体无电机一侧出料端与入料端及质心位置的运动轨迹,利用解析的方式求解出了筛体的空间模态、筛体的小阻尼与无阻尼状态下的幅频特性曲线;对样机进行了振动试验测试,并与数值计算结果中3个位置的振动幅值及运行轨迹长轴角度进行了比较分析.结果表明:振动筛结构参数与减震弹簧参数均会导致筛体耦合运动的产生,当激励频率接近各自由度对应的固有频率,其余自由度也会受到影响而发生共振,阻尼的存在会减小这种影响;动力学模型数值计算结果与试验测试结果一致性很高,二者误差基本在10%以内,振动筛空间六自由度动力学模型具有较高的准确性.

关键词：振动筛空间六自由度完整动力学模型动态特性

超声表面滚压工艺对304不锈钢耐腐蚀性的影响

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金属热处理 2024年第9期49卷 268-274页

作者：陈新健隋荣娟王燕飞程延海高林皓山东交通学院工程机械学院山东济南250357 济南锅炉集团有限公司山东济南250023 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

采用超声表面滚压工艺(USRP)对304不锈钢进行表面处理,研究了其对304不锈钢耐蚀性的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪和金属表面粗糙度仪对表面形貌、微观结构、残余应力和粗糙度进行分析。采用电化学测试、邻菲啰啉显色试验评估了氧化... 详细信息

采用超声表面滚压工艺(USRP)对304不锈钢进行表面处理,研究了其对304不锈钢耐蚀性的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪和金属表面粗糙度仪对表面形貌、微观结构、残余应力和粗糙度进行分析。采用电化学测试、邻菲啰啉显色试验评估了氧化膜的耐腐蚀性和完整性。结果表明,经USRP处理后,304不锈钢表面粗糙度R_a由0.60μm降低到0.28μm,表面晶粒尺寸从23.13μm降低到20.80 nm,表面残余应力由20 MPa转变为-329 MPa。与未处理试样比较,超声表面滚压试样的自腐蚀电流密度I_(corr)最小为0.94×10^(-5)A/cm^(2),降低了71%;氧化膜层电阻R_(p)达到2.59×10^(6)Ω·cm^(2),提升了2倍;邻菲啰啉显色值范围变窄,显色面积减小,表明表面缺陷减少,表面氧化膜的质量得到提高。分析认为,超声表面滚压处理促使304不锈钢近表面层晶粒细化、产生残余压应力,使表面缺陷减少、氧化膜更加致密,进而阻滞304不锈钢的电化学反应进程,提高了材料的耐腐蚀性。

关键词：超声表面滚压工艺 304不锈钢表面残余应力耐腐蚀性

隐私保护下融合联邦学习和LSTM的少数据综合能源多元负荷预测

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智能系统学报 2024年第3期19卷 565-574页

作者：陈志鹏张勇高海荣孙晓燕胡荷娟中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 山东交通职业学院交通工程系山东潍坊261206

对于用能数据不足的综合能源系统,借助相似系统的丰富数据可以为其建立高精度的多元负荷预测模型,然而,受数据安全等因素的限制,很多系统并不愿意共享自身数据。联邦学习为处理隐私保护下的少数据综合能源多元负荷预测问题提供了一个重... 详细信息

对于用能数据不足的综合能源系统,借助相似系统的丰富数据可以为其建立高精度的多元负荷预测模型,然而,受数据安全等因素的限制,很多系统并不愿意共享自身数据。联邦学习为处理隐私保护下的少数据综合能源多元负荷预测问题提供了一个重要的思路,但是现有方法依然存在相似参与方识别精度不高等不足。鉴于此,本文提出一种融合联邦学习和长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的少数据综合能源多元负荷预测方法(multitask learning based on shared dot product confidentiality under federated learning,MT-SDPFL)。首先,给出一种基于共享向量点积保密协议的相似参与方识别方法,用来从诸多可用的综合能源系统中选出最为相似的参与方;接着,使用参数共享联邦学习算法对选中的各参与方联合训练,结合LSTM和finetune技术建立每个参与方的多元负荷预测模型。将所提方法应用于多个实际能源系统,实验结果表明,该方法可以在数据稀疏的情况下取得高精度的多源负荷预测结果。

关键词：多元负荷预测综合能源系统联邦学习隐私保护神经网络少数据时序数据预测点积协议

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热辅助超声滚压温度场参数影响激光熔覆涂层表面粗糙度研究

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表面技术 2024年第5期53卷 149-155页

作者：张常胜沈学会罗辉姜永泉齐鲁工业大学(山东省科学院)机械与汽车工程学院济南250353 山东建筑大学机电工程学院济南250101 浙江晶鸿精密机械制造有限公司浙江上虞312300 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿山东烟台261400

目的降低激光熔覆涂层的表面粗糙度。方法采用激光熔覆技术制备铁基激光熔覆涂层,采用超声温滚压耦合热处理工艺对熔覆层进行熔覆后强化加工,重点研究温度场参数对成形表面粗糙度的影响,通过方差分析(ANOVA)确立参数显著性,同时利用响... 详细信息

目的降低激光熔覆涂层的表面粗糙度。方法采用激光熔覆技术制备铁基激光熔覆涂层,采用超声温滚压耦合热处理工艺对熔覆层进行熔覆后强化加工,重点研究温度场参数对成形表面粗糙度的影响,通过方差分析(ANOVA)确立参数显著性,同时利用响应曲面法(RSM)构建温度场参数影响铁基涂层表面粗糙度的预测模型,并进行参数优化。结果加热温度和保温时间对成形试样表面粗糙度的影响显著。在实验参数范围内,试样的表面粗糙度与加热温度呈正相关,与保温时间呈负相关。实验结果表明,在相同保温时间下,在加热温度100、250、400℃条件下试样的表面粗糙度Ra分别为0.237、0.158、0.096μm;在相同加热温度下,在保温时间为0.5、1、2 h条件下试样的表面粗糙度Ra分别为0.156、0.164、0.170μm。可见与保温时间相比,加热温度对涂层表面粗糙度的影响更显著。参数优化分析结果表明,在实验参数范围内,在400℃加热温度和0.5 h保温时间条件下,试样具有最小的表面粗糙度Ra(0.089μm)。结论相较于车削及常温滚压工艺,采用超声温滚压耦合热处理工艺可进一步降低激光熔覆涂层的表面粗糙度,在实验参数范围内,加热温度400℃和保温时间0.5 h是最优的温度场参数组合。

关键词：超声滚压温塑性增材制造表面粗糙度热处理铁基合金

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竖直坐姿人体头部振动响应的有限元法研究

应用力学学报 2024年

作者：卢壮旗董瑞春姜辉朱帅张开峰高翔山东理工大学机械工程学院山东水利职业学院机电工程系

为探究全身振动环境下头部不同部位的响应特点，本文创建了具有详细骨骼和肌肉软组织的全人体有限元模型，采用模态法与随机响应法计算了各节段模型和坐姿乘员模型的垂向第一阶共振频率与头椅振动传递率，并对比实验和模拟研究，对模型... 详细信息

为探究全身振动环境下头部不同部位的响应特点，本文创建了具有详细骨骼和肌肉软组织的全人体有限元模型，采用模态法与随机响应法计算了各节段模型和坐姿乘员模型的垂向第一阶共振频率与头椅振动传递率，并对比实验和模拟研究，对模型进行了调校与验证。研究发现在垂向振动激励下竖直坐姿人体在5.7Hz附近出现明显的共振现象，头部垂向（Z向）响应在矢状面内的最值位于后枕部，后枕部的头椅传递率较头顶处大10%，比额头处大23%。而在冠状面内头部不同位置Z向响应几乎相同。前后向（X向）响应的最值位于头顶处，且矢状面和冠状面内的响应峰值关于此点对称。此外，不同位置X向响应差异达到119%。最后，通过垂向的模态振型分析发现坐姿人体不仅有垂向和前后位移，头部还有转动，导致头部在矢状面内存在复杂的耦合振动，从而出现上述的振动分布规律。本文为车辆乘员头部振动测试、模型创建以及振动舒适评价提供参考和理论依据。

关键词：振动响应有限元法竖直坐姿人体模态分析随机响应分析头椅振动传递率

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基于灰色关联分析的断层突水阶段化感知方法

中国安全科学学报 2024年第7期34卷 63-70页

作者：孙文斌张纪扬王晓杨辉樊建聪 ABDUMALIK Olimov 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590 塔吉克斯坦冶金学院地质与油气工程系塔吉克斯坦苦盏735730

为提升煤矿断层水害感知水平,提出一种以断层活化演变机制和关键控制因素识别的断层突水阶段化感知方法,通过断层突水演化过程相似模拟试验研究工作面底板与断层破坏的演化特征,以底板破坏带应力、断层裂隙带应力、导水通道内水压等为... 详细信息

为提升煤矿断层水害感知水平,提出一种以断层活化演变机制和关键控制因素识别的断层突水阶段化感知方法,通过断层突水演化过程相似模拟试验研究工作面底板与断层破坏的演化特征,以底板破坏带应力、断层裂隙带应力、导水通道内水压等为阶段监测参数,揭示各监测参数与涌水量变化的阶段特征;结合灰色关联性分析法,判定断层突水阶段转化的关键控制因素,进而根据断层突水分析与研究过程,提出断层突水阶段化感知方法。结果表明:底板破坏带、断层裂隙带的应力,导水通道内的水压等监测参数的数值变化特征在断层活化突水过程中呈现出明显的阶段特征,控制因素与涌水量的灰色关联度排序为:底板破坏带应力>断层裂隙带应力>导水通道水压,通过对关键控制因素的识别,可实现断层突水阶段的感知,揭示基于灰色关联分析的感知方法在原理上具备可行性。

关键词：灰色关联性分析断层突水阶段化感知关键控制因素相似模拟试验