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电火花加工用磁悬浮驱动器控制系统

沈阳工业大学学报 2024年第1期46卷 82-90页

作者：赵芳张健孙凤徐方超栾博然刘洋张晓友沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 日本工业大学机械工学科日本琦玉345-8501

针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器... 详细信息

针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器所产生的电磁力进行仿真分析,通过设计传统PID控制系统及模糊PID控制系统对磁悬浮驱动器的控制效果进行仿真与实验验证。结果表明,该磁悬浮驱动器具有较好的跟随特性和快速的响应速度及符合要求的电磁力,满足微细电火花加工要求。

关键词：电火花加工磁悬浮驱动器动力学模型电磁力模糊PID控制有限元仿真响应速度跟随特性

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激光除漆对铝合金基材表面质量的影响

表面技术 2024年第3期53卷 200-209页

作者：李强赵子铭刘伟军卞宏友王蔚王慧儒沈阳工业大学沈阳110870

目的研究激光除漆后对铝合金基材表面阳极氧化膜的损伤情况。方法采用纳秒脉冲激光器对涂覆复合漆层的2A12铝合金表面进行激光清洗试验。采用超景深显微镜对清洗后表面形貌与横截面进行观察,利用扫描电子显微镜与能谱仪观察清洗后的微... 详细信息

目的研究激光除漆后对铝合金基材表面阳极氧化膜的损伤情况。方法采用纳秒脉冲激光器对涂覆复合漆层的2A12铝合金表面进行激光清洗试验。采用超景深显微镜对清洗后表面形貌与横截面进行观察,利用扫描电子显微镜与能谱仪观察清洗后的微观形貌,并利用维氏硬度计对表面显微硬度进行检测。结果选择合适的激光参数能够完全除去复合漆层,当激光功率过高或激光扫描速度较低时,会发生过度清洗现象,清洗后表面的阳极氧化膜层发生损伤,甚至被去除的情况。在激光功率为450、400 W,扫描速度为4.5 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层发生破损;在激光功率为450、400 W,扫描速度为4 mm/s时,清洗后表面的阳极氧化膜层已经被去除。在激光功率为500 W,扫描速度为5.5 mm/s,与激光功率为450 W,扫描速度为5 mm/s时,完全去除复合漆层后的阳极氧化膜层表面的平均维氏硬度分别约为211HV与242HV,在工艺参数为450 W、4.5 mm/s时,表面平均维氏硬度约为168HV。结论在激光除漆的过程中,采用合适的激光工艺参数彻底去除漆层后,铝合金表面阳极氧化膜层的显微硬度并未受到影响。在发生过度清洗时,铝合金表面的阳极氧化膜层会发生烧蚀损伤以及弹性振动剥离。

关键词：脉冲激光铝合金激光除漆阳极氧化膜表面损伤表面硬度

不同加热环境下钛表面Ni/Al涂层制备与高温氧化性

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表面技术 2024年第1期53卷 192-201页

作者：李光全李德元张楠楠范喜宁沈阳工业大学沈阳110870

目的研究大气与真空加热处理后Ni/Al涂层的金属间化合物析出规律,以及扩散层的生长速度,从而确定涂层的抗氧化性能。方法分别采用电弧喷涂技术和等离子喷涂技术在纯钛基体表面制备Ni/Al涂层。将样品分别在大气条件和真空条件下进行加... 详细信息

目的研究大气与真空加热处理后Ni/Al涂层的金属间化合物析出规律,以及扩散层的生长速度,从而确定涂层的抗氧化性能。方法分别采用电弧喷涂技术和等离子喷涂技术在纯钛基体表面制备Ni/Al涂层。将样品分别在大气条件和真空条件下进行加热处理,使Ni/Al涂层原位反应生成Ni-Al金属间化合物,并进行涂层抗氧化性试验。结果 Ni/Al涂层在大气环境700℃加热处理后,形成以Al_(2)O_(3)、Ni2Al3和富Al相NiAl3相为主的扩散层;在真空环境700℃加热处理后,形成以Ni2Al3、NiAl3相为主的扩散层。通过扩散反应动力学分析发现,真空热处理比大气热处理后Ni和Al之间的反应扩散系数更高,扩散系数为89.731μm2/h。氧化增重试验表明,真空处理后,Ni/Al涂层由于金属间化合物层较厚,且具有大量的高熔点的Ni2Al3相,并且经过800℃下氧化200h后,涂层未发生失效。结论真空环境下加热处理原位反应后,Ni/Al复合涂层的扩散速率更高,更容易形成Ni-Al金属间化合物,获得更厚的金属间化合物层。与大气热处理相比,经过真空热处理后的涂层有更良好的抗高温氧化能力。

关键词： Ni/Al涂层等离子喷涂电弧喷涂 Ni-Al金属间化合物高温氧化热处理

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基于关键点检测方法的焊缝识别

焊接学报 2024年第1期45卷 88-93,I0008页

作者：郭忠峰刘俊池杨钧麟沈阳工业大学沈阳110870

为保证自动焊接的质量,提高焊缝识别的准确性和适应性,提出一种焊缝特征提取的关键点检测方法.基于卷积神经网络设计了焊缝特征提取网络,该网络通过卷积、池化操作提取焊缝特征.将来自深层的特征图进行上采样,最后将深层特征图和浅层特... 详细信息

为保证自动焊接的质量,提高焊缝识别的准确性和适应性,提出一种焊缝特征提取的关键点检测方法.基于卷积神经网络设计了焊缝特征提取网络,该网络通过卷积、池化操作提取焊缝特征.将来自深层的特征图进行上采样,最后将深层特征图和浅层特征图相融合,提高焊缝特征提取精度.输出焊缝图像的热力图来预测焊缝特征点位置,实现多种坡口焊缝的识别定位,且不需要非极大值抑制算法,提升了特征提取速度.采集不同的焊缝特征图像,进行网络模型训练.结果表明,焊缝特征点定位均方根误差为0.187 mm,网络模型在焊缝特征点识别任务中检测精度较高,而且适应性和泛化性较强,满足自动焊接的要求.

关键词：图像处理深度学习焊缝识别特征融合

窄间隙P-GMAW仰焊位置熔滴过渡影响因素及控制方法

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焊接学报 2024年第1期45卷 58-63,I0006,I0007页

作者：刘文吉肖宇杨嘉昇朱鹏飞天津工业大学天津300387

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表... 详细信息

管道窄间隙全位置焊接过程中,在接近仰焊位置容易出现焊接缺陷,制约了管道施工的质量和效率.文中针对管道自动焊仰焊位置成形差、可靠性低的问题,分析P-GMAW过程送丝速度、弧长修正、导电嘴到熔池距离等因素对熔滴过渡的影响规律.结果表明,增加弧长修正系数可以增大电弧对侧壁的热输入,能够缓解侧壁熔合不良的问题,但会使熔滴过渡路径难以控制.因此当焊枪运动到仰焊位置时,提高送丝速度有利于获得更小的熔滴、更高的过渡频率;降低导电嘴到熔池距离,可以增加电磁力、减小熔滴尺寸,从而更有利于仰焊位置熔滴向熔池的过渡,研究结果对于管道窄间隙焊接的工艺设计具有一定的指导意义.

关键词：熔滴过渡摆动电弧熔化极气体保护焊窄间隙焊接

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旋转环境下的磁耦合双稳态能量俘获机理研究

振动工程学报 2024年第6期37卷 964-975页

作者：伍芷娴王锁李支援梅旭涛周生喜西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 东京大学工学院日本东京153-8505

环境中存在大量的旋转运动能量,可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能,进而为嵌入式设备和无线传感器提供持续稳定的电能,以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获系统在超低频(低于3 Hz)旋转... 详细信息

环境中存在大量的旋转运动能量,可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能,进而为嵌入式设备和无线传感器提供持续稳定的电能,以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获系统在超低频(低于3 Hz)旋转环境中的能量俘获性能,本文提出一种具有低势垒特性的时变势阱磁耦合双稳态能量俘获系统。在充分考虑了离心效应影响的前提下,基于能量法和拉格朗日方程在旋转坐标系下推导了该系统的分布式参数机电耦合方程。通过建立该系统的磁力计算模型以分析磁间距和离心效应对系统势能阱及能量俘获特性的影响。数值仿真结果和实验结果均验证了与传统线性能量俘获系统相比,本文提出的时变势阱磁耦合双稳态能量俘获系统具有更宽的工作频率范围(0~2.67 Hz)和更高的输出电压(大于2 V)。

关键词：旋转能量俘获超低频双稳态时变势阱低势垒

基于PRSEUS结构的翼身融合民机中央机体球亏面框优化设计方法

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航空学报 2024年第12期45卷 115-133页

作者：张永杰周静飘石磊李栋张彬乾西北工业大学民航学院西安710072 西北工业大学航空学院西安710072

翼身融合(BWB)是一种非常规亚声速运输机布局形式。针对该布局下民机后压力框的设计问题,基于美国国家航空航天局(NASA)提出的拉挤杆缝合一体化(PRSEUS)结构,开展了中央机体球亏面框优化设计工作。分别建立了某型BWB民机铝合金平面框、P... 详细信息

翼身融合(BWB)是一种非常规亚声速运输机布局形式。针对该布局下民机后压力框的设计问题,基于美国国家航空航天局(NASA)提出的拉挤杆缝合一体化(PRSEUS)结构,开展了中央机体球亏面框优化设计工作。分别建立了某型BWB民机铝合金平面框、PRSEUS球亏面框有限元模型,数值模拟结果显示,PRSEUS球亏面框具有更好的承载性能、更低的结构重量。在此基础上,进一步对PRSEUS球亏面框开展敏度分析,对其静强度、稳定性的影响参数进行了梳理,对影响规律进行了归纳。通过分析关键参数在协同优化过程中的影响,筛选得到了一种基于代理模型的协同优化策略,该协同优化策略适用性强、优化效率高。利用该协同优化方法,对PRSEUS球亏面框的尺寸参数进行了优化。通过对优化结果的最优性分析,获得了兼顾静强度、稳定性的优化方案,优化后的PRSEUS球亏面框重量减轻了10.6%。设计的PRSEUS球亏面框承载效率高、稳定性能好,可为相关领域设计与研究人员提供参考。

关键词：翼身融合民机后压力框 PRSEUS结构代理模型协同优化

镁硅比和养护温度对硅酸镁水泥电磁性能的影响

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建筑材料学报 2024年第2期27卷 139-145页

作者：李悦李洪文金彩云林辉罗晓北京工业大学重庆研究院重庆401121 北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学理学部北京100124

采用波导法测定硅酸镁水泥的电磁性能,分析镁硅比和养护温度的影响,并基于微观测试结果进行机理分析.结果表明:提高养护温度可以显著增强硅酸镁水泥的早期强度;硅酸镁水泥的复介电常数实部随着镁硅比和养护温度的提高逐渐增大;提高养护... 详细信息

采用波导法测定硅酸镁水泥的电磁性能,分析镁硅比和养护温度的影响,并基于微观测试结果进行机理分析.结果表明:提高养护温度可以显著增强硅酸镁水泥的早期强度;硅酸镁水泥的复介电常数实部随着镁硅比和养护温度的提高逐渐增大;提高养护温度使硅酸镁水泥的复介电常数虚部和损耗角正切值增大;与镁硅比相比,养护温度对硅酸镁水泥的透射率、反射率和吸收率的影响更为明显.微观测试结果显示含水量和孔结构对硅酸镁水泥的电磁性能有重要影响.

关键词：硅酸镁水泥镁硅比养护温度电磁性能

20MnCrS5真空低压渗碳气淬多场耦合模拟分析

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表面技术 2024年第15期53卷 194-205页

作者：张泽宇邓小虎凡园园王会珍周乐育徐跃明巨东英天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 宁波天安(集团)股份有限公司浙江宁波315700 北京机电研究所有限公司北京100083 埼玉工业大学日本深谷3690293

目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模... 详细信息

目的采用试验研究、模拟计算和理论分析相结合的手段,对20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理进行研究。方法引入符合真空渗碳强渗、扩散交替进行的扩散边界条件,并修正硬度计算方程,开发真空低压渗碳高压气淬过程仿真模型。分别建立ϕ15mm×100mm圆棒试样二维轴对称和三维实体有限元模型,对20MnCrS5圆棒试样不同工艺参数下真空渗碳过程进行模拟仿真,开展真空渗碳试验与仿真分析化研究。结果二维轴对称模型和三维实体模型计算精度接近,可以代替三维模型,提高计算效率。不同工艺参数真空渗碳过程得到的模拟和试验结果吻合较好,验证了改进模型和方程的可用性,并对不同工艺条件下碳浓度、组织和性能演变规律进行了研究。而后将模型应用到德国FZG(Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau)标准齿轮样件,对其真空渗碳过程进行了模拟,结果可较好地反映齿轮不同位置碳浓度分布的特点,进一步验证了模型的准确性。结论通过本研究,揭示了20MnCrS5齿轮钢真空低压渗碳过程的组织性能演变机理,并为复杂零部件真空渗碳过程工艺开发提供了新的思路。

关键词：真空渗碳数值仿真 COSMAP 碳含量硬度 20MnCrS5齿轮钢