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Fe_(3)O_(4)纳米流体润滑下微织构Si_(3)N_(4)陶瓷摩擦学性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 763-774页

作者：李志浩郭旭红张克栋王呈栋刘同舜苏州大学机电工程学院江苏苏州215131

将纳米流体与微织构相结合是改善Si_(3)N_(4)陶瓷摩擦学性能的1种有效方法,选择合理的纳米流体参数能够显著改善摩擦副间的摩擦状态.利用激光加工技术在Si_(3)N_(4)陶瓷试样表面诱导出锥形微织构形貌,并采用“两步法”制备出不同参数的F... 详细信息

将纳米流体与微织构相结合是改善Si_(3)N_(4)陶瓷摩擦学性能的1种有效方法,选择合理的纳米流体参数能够显著改善摩擦副间的摩擦状态.利用激光加工技术在Si_(3)N_(4)陶瓷试样表面诱导出锥形微织构形貌,并采用“两步法”制备出不同参数的Fe_(3)O_(4)纳米流体.借助MMW-1D型摩擦磨损试验机,探究不同参数纳米流体在自激电场作用下对微织构试样摩擦磨损性能的影响.通过对平均摩擦系数、对偶球磨损量、试样磨损形貌及下试样磨痕X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等数据进行分析,发现微织构试样与表面活性剂为月桂亚氨基二丙酸钠(sodium lauriminodipropionate,SLI)、体积分数为0.5%的纳米流体结合后具有最小的平均摩擦系数和对偶球的磨损量,且Si3N4陶瓷试样的磨损情况明显改善.结合摩擦磨损试验的相关结果,揭示纳米流体对微织构试样的减摩及润滑机理.

关键词：纳米流体微织构摩擦学性能磨损形貌减摩机理

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激光清洗对铝合金表面后续涂胶效果的影响规律研究

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表面技术 2024年第13期53卷 198-206页

作者：丁尧臣王明娣罗贵峰章轩汤雨晴苏州大学机电工程学院江苏苏州215000

目的研究激光清洗的工艺参数调整对表面后续涂胶效果的影响规律。方法采用100 W脉冲激光器对5754铝合金板进行表面清洗,研究并分析激光频率、扫描速度对铝合金表面性能的影响。采用达因液检测试样表面能,并测量接触角、表面粗糙度及胶... 详细信息

目的研究激光清洗的工艺参数调整对表面后续涂胶效果的影响规律。方法采用100 W脉冲激光器对5754铝合金板进行表面清洗,研究并分析激光频率、扫描速度对铝合金表面性能的影响。采用达因液检测试样表面能,并测量接触角、表面粗糙度及胶黏剂附着力。结果在选定100 W功率的情况下,当激光清洗频率在50~200 kHz时,满足达因液检测要求,铝合金板呈亲水性,粗糙度明显增大,胶黏剂附着力大于原基材。当激光频率在300~1000 kHz时,不满足达因液要求,表面接近疏水性,粗糙度变化不明显。扫描速度对铝合金板后续涂胶效果影响不大,试验结果均能满足达因液要求,且亲水角变化不明显,粗糙度均明显增大,胶黏剂附着力均大于原基材。结论在功率一定的情况下,激光频率是影响铝合金后续涂胶效果的主要因素,其原因主要是改变了表面粗糙度,增大其润湿性。激光扫描速度的变化可以增大铝合金表面能,使其表面具有亲水效果,对于铝合金后续涂胶效果的变化影响较小。

关键词：激光清洗铝合金达因液接触角粗糙度

基于机器学习的负泊松比蜂窝的面内力学性能预测

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3803-3812页

作者：马佩张君华权铁汉北京信息科技大学机电工程学院北京100192

负泊松比蜂窝结构具有优良的力学性能,本文开发并对比了两种多输入多输出的人工神经网络模型(ANN),用于预测不同几何参数下负泊松比蜂窝结构的能量吸收特性。采用蜂窝胞元的胞角θ、直壁长度与胞元高度之比L/H和厚度t作为ANN的输入,输... 详细信息

负泊松比蜂窝结构具有优良的力学性能,本文开发并对比了两种多输入多输出的人工神经网络模型(ANN),用于预测不同几何参数下负泊松比蜂窝结构的能量吸收特性。采用蜂窝胞元的胞角θ、直壁长度与胞元高度之比L/H和厚度t作为ANN的输入,输出是蜂窝结构的初始峰值力、平台力和蜂窝结构的总能量吸收。验证集的误差全部在8%内,且验证集和测试集的平均相关系数R^(2)都大于98.2%,说明神经网络可以获得良好的预测效果,这表明ANN有能力学习和捕捉将蜂窝的拓扑结构及其力学性能联系起来的潜在物理机制。开发的两种神经网络中,与ANN1相比,ANN2的网络参数更多,网络结构更复杂,有更好地预测精度和训练速度。通过对给定几何参数的蜂窝结构的力学性能进行快速预测得到了吸能高的蜂窝结构。建立了反向设计网络对蜂窝结构进行反向设计,发现网络对蜂窝结构的胞角θ和壁厚t预测效果良好,对L/H的预测效果相对较差,由于L/H对初始峰值力、平台力和总能量吸收影响很小。此外进行了蜂窝几何参数的敏感度分析,结果表明蜂窝结构的几何参数对初始峰值力、平台力和总能量吸收的敏感度趋势一致,蜂窝胞元厚度t的敏感度最高,L/H对能量的敏感度最低。对于敏感度高的参数反向设计网络预测效果好,反之敏感度低的参数预测效果相对较差。总之,ANN为蜂窝结构吸能性能的研究提供了一种快速准确的方法,有望加快蜂窝结构的优化和设计进程。

关键词：负泊松比蜂窝吸能神经网络参数敏感度机器学习

湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料梁阻尼特性的细观力学分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 202-211页

作者：邵士儒王洋孙双双青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

基于复合材料细观力学,利用能量耗散原理及宏观应变能法建立了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料层合梁的阻尼预测模型。利用MATLAB软件编写了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料损耗因子的计算程序,研究了纤维铺设角度、体积分数、铺层顺... 详细信息

基于复合材料细观力学,利用能量耗散原理及宏观应变能法建立了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料层合梁的阻尼预测模型。利用MATLAB软件编写了湿热环境下玻/碳纤维混杂复合材料损耗因子的计算程序,研究了纤维铺设角度、体积分数、铺层顺序以及湿热效应对玻/碳纤维混杂复合材料层合梁阻尼性能的影响规律。结果表明:湿热环境导致材料产生湿热应变是影响阻尼特性的主要机理;玻/碳纤维混杂复合材料层合梁的损耗因子均随温度及吸水浓度的增大而增大,且温度的影响远大于吸水浓度的影响;纤维体积分数越高,受湿热影响程度越大;铺层角度对损耗因子影响远高于湿热、混杂方式、纤维体积分数的影响。

关键词：损耗因子玻/碳纤维混杂复合材料应变能法湿热效应细观力学分析

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聚乙二醇@聚乙烯醇同轴相变纤维的储热特性

高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 134-143页

作者：徐瑾陈龙王金玉何燕青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质... 详细信息

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质量分数为45%、进液速度为0.06 mL/h时,PEG@PVA具有良好的形貌及较高含量的PEG,相变纤维核壳分界面明显。红外光谱分析显示,PEG与PVA化学相容性良好;差示扫描量热分析和热重分析表明,PEG@PVA熔融温度为62.8℃,熔融焓为86.40 J/g,封装效率为42.2%,并且相变纤维膜起始热分解温度较高,在经过500次热循环实验后,熔融焓约损失3.1%,仍能保持绝大部分相变能力;导热测试表明,PEG@PVA膜的热导率介于壳层PVA与核层PEG之间;模拟PEG@PVA膜在工作环境中的温度变化得到温度-时间曲线,结果表明,相变纤维膜可以有效地调节微环境的温度。

关键词：静电纺丝同轴纤维相变材料储热性能

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废旧聚氨酯泡沫醇解产物作为再生剂实现废橡胶的力化学再生

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 119-126页

作者：刘功旭白立臣郭守运柴海林渐兴澳赵金阳刘可鑫郭磊刘海超青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

近年来,废聚氨酯和废橡胶产量呈上升趋势,其资源化循环利用成为研究热点。文中使用丙二醇作为醇解剂在不同温度下分解聚氨酯泡沫,并利用聚氨酯醇解产物作为再生剂实现了废橡胶的力化学再生。醇解产物下层液(PAPL)含有较多的胺类基团,可... 详细信息

近年来,废聚氨酯和废橡胶产量呈上升趋势,其资源化循环利用成为研究热点。文中使用丙二醇作为醇解剂在不同温度下分解聚氨酯泡沫,并利用聚氨酯醇解产物作为再生剂实现了废橡胶的力化学再生。醇解产物下层液(PAPL)含有较多的胺类基团,可与橡胶再生过程中产生的自由基结合,提高橡胶的脱硫程度,从而提高再生胶(RRs)的力学性能。与只填加活化剂的RRs相比,在原有活化剂填加份数的基础上,加入PAPL可缩短RRs的最佳硫化时间,提高交联密度。使用180℃制备的聚氨酯醇解产物下层液,RRs硫化橡胶的综合性能最好,拉伸强度达到15.6MPa,断裂伸长率达到325.5%。该方法实现了废聚氨酯和废橡胶的双重高价值回收,应用前景广阔。

关键词：聚氨酯醇解废橡胶回收再生试剂高价值回收

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无掩模定域性电沉积微镍柱工艺研究

机械设计与制造 2024年第4期398卷 159-164页

作者：吴蒙华佐姗姗贾卫平于昇元广东科技学院机电工程学院广东东莞523083 大连大学机械工程学院辽宁大连116622

无掩模定域性电沉积技术是一种以增材制造方式进行电化学沉积的先进制造方法。用定域性电沉积方法沉积微镍柱结构,通过实体显微镜和扫描电镜观察微镍柱沉积高度、直径及微观形貌,并根据测量结果计算平均沉积速率,设计双因素实验研究脉... 详细信息

无掩模定域性电沉积技术是一种以增材制造方式进行电化学沉积的先进制造方法。用定域性电沉积方法沉积微镍柱结构,通过实体显微镜和扫描电镜观察微镍柱沉积高度、直径及微观形貌,并根据测量结果计算平均沉积速率,设计双因素实验研究脉冲电压、电解液浓度、添加剂及电极间隙对定域性电沉积微镍柱的影响。结果表明:微镍柱平均直径及平均沉积速率随脉冲电压增大均快速增大,脉冲电压大于4.0V时微镍柱更为致密,但表面弯曲且粗细不均;不同脉冲电压下,改变电解液浓度产生的影响不同,主要影响微镍柱沉积速率及表面形貌;添加剂(PPS-OH)使微镍柱表面形貌变得光滑平整、光亮度增加,微镍柱平均直径及沉积速率随添加剂含量增大而减小;电极间隙主要影响微镍柱沉积形态及沉积速率,电极间隙大于10μm时沉积得到的微镍柱逐渐呈现圆锥状,平均沉积速率减小明显。当脉冲电压4.2V、氨基磺酸镍含量300g/L、添加剂(PPS-OH)含量0.5g/L及电极间隙10μm时,无掩模定域性电沉积得到的微镍柱形状规整、粗细均匀且表面光滑平整。

关键词：定域性电化学沉积微镍柱工艺研究添加剂

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基于离子液射流定域电沉积的微镍柱成形研究

电加工与模具 2024年第2期 38-42,47页

作者：吴蒙华姜炳春贾卫平孙晓慧广东科技学院机电工程学院广东东莞523083 大连大学机械工程学院辽宁大连116622

为提高定域电沉积三维金属微结构的加工效率和质量,采用离子液射流定域电沉积方式制备直径50~100μm、高度450~500μm的微镍柱,探究了工艺参数对沉积速率、微镍柱直径和微观形貌的影响。结果表明,在选定的参数范围内,微镍柱直径和沉积... 详细信息

为提高定域电沉积三维金属微结构的加工效率和质量,采用离子液射流定域电沉积方式制备直径50~100μm、高度450~500μm的微镍柱,探究了工艺参数对沉积速率、微镍柱直径和微观形貌的影响。结果表明,在选定的参数范围内,微镍柱直径和沉积速率随着电压的增大同时增大,占空比对微镍柱沉积速率的影响高于对平均直径的影响,而脉冲频率对于微镍柱沉积速率影响不大。通过体式显微镜观察微镍柱微观形貌呈尖端效应,表明在阳极尖端半径对应区域和离子液射流范围内的共有区域具有电沉积定域性和优先性。合理控制阳极运动轨迹,调节参数为极间电压4.4 V、占空比50%、脉冲频率10 kHz时,可获得轮廓平直、表面致密的直径为61μm微镍柱。

关键词：离子液射流定域电沉积微镍柱成形工艺

考虑能耗与负载因素的抓取机械臂运动轨迹规划算法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 1862-1868页

作者：汤小红龚永健中南林业科技大学机电工程学院长沙410000

针对抓取机械臂运动轨迹规划不合理导致的运动路程增加及能耗加剧问题,提出了考虑能耗与负载因素的抓取机械臂运动轨迹规划算法。根据运动学原理建立抓取机械臂运动学模型,通过齐次变换矩阵求解各环节空间位置、姿态,利用时间间隔序列... 详细信息

针对抓取机械臂运动轨迹规划不合理导致的运动路程增加及能耗加剧问题,提出了考虑能耗与负载因素的抓取机械臂运动轨迹规划算法。根据运动学原理建立抓取机械臂运动学模型,通过齐次变换矩阵求解各环节空间位置、姿态,利用时间间隔序列、三次非均匀B样条插值算法约束各个关节角度、速度及其加速度,使其运动轨迹能耗、负载最优;采用线性回归分析方程生成新的群体,找出该群体最优粒子并将其替换原群体中任意一个粒子,反复该过程,即可找出群体最优运动轨迹。实验结果表明,本文算法收敛速度快,且运动轨迹能耗最低。

关键词：能耗计算负载平衡抓取机械臂运动轨迹运动学混沌群体粒子群算法