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云制造下小批量定制产品的服务组合双层优选方法

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 253-268页

作者：袁伟郭伟王磊马剑天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院机械工程学院天津301636

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价... 详细信息

为解决云制造环境下小批量定制产品的服务组合优选问题,提出一种以加工特征作为任务粒度的资源服务组合双层优选方法。该方法首先构建了需求—特征图谱、制造资源供应图谱对供需两方信息进行描述与存储;然后设立加工合格率、满意度评价值、交付按时率、供应偏好值4个指标,并依托变异系数法进行赋权来初筛供应商,实现一层优选;最后建立了以工艺总成本、工艺总时间及总碳排放作为优化目标,特征间的优先级关系作为约束的优化模型,并使用融入次候选集变异算子的改进遗传算法NSGA-Ⅲ对其进行求解,完成二层优选。通过对实例结果的工艺流动顺序分析验证了该方法的可行性,并证明了改进后的算法求解效果更佳。

关键词：云制造服务组合小批量定制第三代非支配排序遗传算法知识图谱

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微纳织构涂层刀具切削性能研究进展

中国表面工程 2024年第2期37卷 137-160页

作者：田初春蒋宏婉袁森邓静岳熙贵州大学机械工程学院贵阳550025 贵州理工学院机械工程学院贵阳550003

刀具磨损严重、服役寿命短仍然是切削加工所面临的难题。随着现代制造业的发展,钛合金、高温合金等难加工材料在工业中广泛运用。但由于这些材料具有低导热系数、变形系数小等特点,在机械加工中存在切削力和切削温度高、刀具磨损严重等... 详细信息

刀具磨损严重、服役寿命短仍然是切削加工所面临的难题。随着现代制造业的发展,钛合金、高温合金等难加工材料在工业中广泛运用。但由于这些材料具有低导热系数、变形系数小等特点,在机械加工中存在切削力和切削温度高、刀具磨损严重等问题,严重缩短了刀具的服役寿命。通过表面织构技术和表面涂层技术在刀具切削表面置入微纳织构和涂层可以显著改善切削性能;特别是在减小刀具磨损、降低切削力、切削温度以及刀-屑接触界面摩擦因数等方面具有显著效果。系统概述微纳织构涂层刀具的作用机理、切削性能以及应用领域,对微纳织构涂层刀具后续发展有重要推动意义。首先,介绍微纳织构涂层刀具的制备方式。其次,分析总结微纳织构涂层刀具的作用机理,并从抗磨损性、抗粘结性和刀具寿命三个方面总结微纳织构涂层刀具的自身性能。随后,从切削力、切削温度、刀-屑接触处的摩擦因数三个方面总结微纳织构涂层刀具的切削性能。最后对微纳织构涂层刀具在现代制造业中的应用进行阐述。提出在刀具切削表面同时置入微纳织构和涂层的当前研究现状以及未来发展方向,可为进一步研究微纳织构涂层刀具在切削加工中改善切削性能以及加工表面质量与性能提供参考。

关键词：微纳织构涂层刀具作用机理刀具性能切削性能

激光定向能量沉积IN718/316L异质金属结构界面组织及力学性能研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 179-189页

作者：徐刚罗开玉鲁金忠江苏科技大学机械工程学院镇江212100 江苏大学机械工程学院镇江212013

针对IN718镍基合金和316L不锈钢异质金属连接形成的明显界面导致构件整体强度低的问题,采用激光定向能量沉积(Laser directed energy deposition, LDED)工艺制备了IN718和316L直接连接和梯度连接构件。采用扫描电子显微镜(Scanning elec... 详细信息

针对IN718镍基合金和316L不锈钢异质金属连接形成的明显界面导致构件整体强度低的问题,采用激光定向能量沉积(Laser directed energy deposition, LDED)工艺制备了IN718和316L直接连接和梯度连接构件。采用扫描电子显微镜(Scanning electronmicroscope,SEM)和电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction,EBSD)观测了异质金属直接连接和梯度连接构件的界面处微观组织分布。此外,采用数字图像相关法(Digital image correlation, DIC)原位拉伸技术研究了IN718/316L异质金属直接连接和梯度连接构件的整体强度,以及拉伸过程中界面处的应变规律。结果表明,IN718/316L直接连接构件存在明显界面,界面处微观组织分布存在较大差异;从IN718端至316L端,Fe等元素含量明显升高, Ni和Nb等元素含量明显降低。IN718/316L梯度连接构件无明显的连接界面,沿梯度方向,微观组织由胞状晶向柱状树枝晶转变。抗拉强度与直接连接构件相比提高了约28.77%。采用异质金属梯度连接可有效消除异质金属间的明显界面,实现元素分布渐变,明显提升异质金属的抗拉强度。

关键词：激光定向能量沉积 IN718/316L 功能梯度材料拉伸性能显微组织

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基于T形管的自复叠制冷系统性能分析

工程热物理学报 2024年第3期45卷 652-660页

作者：苏丹丹许媛欣许伟聪赵力天津大学机械工程学院天津300350

T形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T形管对热力循环的影响。为研究T形管实际分离性能对热力循环性能的影响,设计了一种基于T形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下... 详细信息

T形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T形管对热力循环的影响。为研究T形管实际分离性能对热力循环性能的影响,设计了一种基于T形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下T形管中R134a/R600a的组分分布进行数值模拟,基于数值模拟结果对新型自复叠制冷系统性能进行计算分析。结果表明:T形管出口的流量分配比越高,其分离效率越大。当干度大于0.8或R134a质量分数大于0.7时,T形管两个出口的分离效率相对较小。与无分离的制冷系统相比,基于T形管的自复叠制冷系统的COP可提升0.83%至18.69%,单位容积制冷量可提高3.09%至36.2%,过冷器热负荷可降低11.6%至31.3%。

关键词：自复叠制冷系统非共沸工质 T形管组分分离热力学分析

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血管支架预制件的六角形三维虚拟编织

纺织学报 2024年第3期45卷 65-73页

作者：丁彩红顾馨卢晨雨东华大学机械工程学院上海201620

为解决六角形三维编织血管支架的编织工艺复杂、开发周期长的问题,提出了基于MatLab编程的支架三维虚拟编织方法,以快速完成编织工艺开发。首先,基于六角形编织机底盘的结构特点,对底盘单元进行坐标数值化,从而可将支架编织的工艺和工... 详细信息

为解决六角形三维编织血管支架的编织工艺复杂、开发周期长的问题,提出了基于MatLab编程的支架三维虚拟编织方法,以快速完成编织工艺开发。首先,基于六角形编织机底盘的结构特点,对底盘单元进行坐标数值化,从而可将支架编织的工艺和工序转换为不同时刻下携纱器在底盘上的XY平面坐标和运动信息以及纱线在芯棒上的高度坐标z值,并应用数值计算方法进行连接和拟合,建立纱线空间轨迹的数学模型,得到虚拟支架的三维基本形态。然后,将编织支架的三维形态展开为二维形态,分析二维平铺形态下单向支架沿螺旋方向缠绕的特点,应用线性方程组求解纱线的交织点坐标,并通过层内和层间的纱线交织关系判断得到各交织点的交织类型。最后,通过方程修正得到具有六角形编织特征的纱线波动方程,进一步建立了具有纱线立体交织特征的虚拟支架实体化数学模型。经不同编织工艺的支架虚拟仿真实验,将虚拟支架与其实物进行比较发现,虚拟支架均能准确直观地表达实物的几何特征和交织特征。由此验证了虚拟仿真建模的正确性,有利于六角形三维编织工艺的快速开发。

关键词：六角形三维编织血管支架虚拟编织单向管状织物交织判断

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卫星舱体振动能量传递特性分析

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 60-66,197页

作者：崔征徐洋申妍尹显波东华大学机械工程学院上海201620

将结构声强法引入卫星振动传递分析领域,研究飞轮扰动下卫星舱体结构的振动能量传递规律,辨识主导传递路径和波形。根据等效板理论对舱体结构蜂窝板等效并建立有限元模型,通过测力平台获取飞轮扰动力和力矩进行激励加载,结合命令流进行... 详细信息

将结构声强法引入卫星振动传递分析领域,研究飞轮扰动下卫星舱体结构的振动能量传递规律,辨识主导传递路径和波形。根据等效板理论对舱体结构蜂窝板等效并建立有限元模型,通过测力平台获取飞轮扰动力和力矩进行激励加载,结合命令流进行数据提取,利用结构声强法获得振动能量并将其传递过程以流线云图方式呈现,实验也验证了蜂窝耦合结构振动能量流计算的正确性。通过对模型上能量流动分析,对振源到相机安装区域的传递路径进行划分,对比各路径不同波形的净传递比及振动总能量,分析不同路径上波形参与能量传递情况,确定主要传递路径及波形。结果表明:从左隔板传递到相机区域的总能量最大;4条路径中纵波的净传递比均大于0.68,为参与能量传递的主要波形;振源及相机安装区的弯曲波能量最大,纵波、剪切波起到能量传递及转化的作用。

关键词：卫星舱体振动能量结构声强传递路径振动波

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离心叶轮失速涡结构演化与耦合特征研究

推进技术 2024年第4期45卷 91-99页

作者：钟云红刘正先李孝检赵明天津大学机械工程学院天津300350

为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类... 详细信息

为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类涡流结构:叶片前缘龙卷风涡和叶顶泄漏涡,两类流动结构交替演化、相互作用,形成了以63%叶轮转速周向传播的失速团,促使离心叶轮失速。具体体现为:叶顶泄漏涡形成并发展,裹挟、牵引叶片前缘分离涡从叶顶开始剥离,直至完全从叶片吸力面脱落。脱落后的分离涡沿周向运动,受到叶片阻挡产生溢流,该溢流流体在叶片压力面与吸力面横向压差的作用下演变为龙卷风涡,该龙卷风涡在周向运动过程中被叶片“截断”为两段而后向下游扩散并逐渐耗散消失。之后新的叶顶泄漏涡又逐渐兴起,形成下一个涡流演化周期。两种涡结构此消彼长、周而复始,共同构成了失速演化特征。

关键词：离心叶轮旋转失速龙卷风涡结构叶顶泄漏涡耦合演化

不同冷却条件下钛铝合金切削加工材料去除机理和加工表面完整性

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航空学报 2024年第13期45卷 210-228页

作者：王相宇王锦辉仇文豪牛金涛付秀丽乔阳济南大学机械工程学院济南250022

钛铝合金具有密度小、强度高、抗高温蠕变与抗氧化能力强等优势,在航天航空工业的应用前景广阔。但由于材料导热性能差、加工硬化严重、低温脆性,在切削加工中切削温度高,导致切削加工效率低、刀具寿命低和表面完整性差,限制了材料的应... 详细信息

钛铝合金具有密度小、强度高、抗高温蠕变与抗氧化能力强等优势,在航天航空工业的应用前景广阔。但由于材料导热性能差、加工硬化严重、低温脆性,在切削加工中切削温度高,导致切削加工效率低、刀具寿命低和表面完整性差,限制了材料的应用推广。针对钛铝合金切削温度高的问题,基于其力学性能对温度敏感的特性,在钛铝合金Ti-48Al-2Cr-2Nb材料力学性能、材料去除机理和切削加工表面完整性等方面开展了研究工作。通过霍普金森冲击剪切试验研究了材料在不同温度下的动态失效行为和断裂机理;通过有限元仿真和试验研究了不同冷却条件和切削参数下直角车削的切屑形貌及其形态演化,分析了材料去除机理;对材料进行了3种冷却条件下的端面车削试验,分析了表面粗糙度的变化规律;结合材料的断裂机理和片层组织断裂形式,揭示了微凹坑与微裂纹等表面缺陷的形成原因;结合切削力与切削温度分析了加工硬化程度与硬化层深度,揭示了硬度的变化原因。

关键词：冷却条件切削温度钛铝合金表面完整性材料去除机理

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移动机械臂牵引卷装纱线的动态建模与控制

纺织学报 2024年第1期45卷 1-11页

作者：许高平孙以泽东华大学机械工程学院上海201620

随着纺织工业的智能化转型需求,应用于纺织产业的工业机器人技术不断发展。针对在复杂的纺织加工环境下,机器人对柔性纱线直接操纵存在的纱线形态感知困难与空间局限性,以移动机械臂对织造领域整经纱架上卷装线头的牵引操纵为例,提出一... 详细信息

随着纺织工业的智能化转型需求,应用于纺织产业的工业机器人技术不断发展。针对在复杂的纺织加工环境下,机器人对柔性纱线直接操纵存在的纱线形态感知困难与空间局限性,以移动机械臂对织造领域整经纱架上卷装线头的牵引操纵为例,提出一种集成机器人避障运动规划策略的卷装纱线牵引操纵控制框架。构建了卷装纱线系统的动力学模型,解析了机器人与纱线间的运动耦合关系和机器人牵引纱线的运动控制方程,提出了基于纱线轴向应变约束的改进自适应引导快速扩散随机树算法,保障机器人避障运动的同时防止纱线被过度拉伸。通过数值仿真验证了该控制框架的有效性,实现了机械臂对卷装纱线从起点到目标点的无碰撞柔顺牵引操纵。

关键词：纱线动力学卷装线头牵引移动机械臂自适应引导快速扩散随机树算法避障规划智能制造