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基于耦合界面键合效应的石墨烯磨损研究

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 66-75页

作者：郑云飞卢艳武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖... 详细信息

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖端滑动过程的动态分析,揭示了考虑尖端与石墨烯之间存在界面键时石墨烯层的理化耦合作用下的磨损机理.研究结果表明:当考虑金刚石尖端与石墨烯之间化学键合时,石墨烯发生磨损破裂的临界载荷相对于不考虑界面化学键时的值减小,这是由于界面键的形成会剥离石墨烯导致石墨烯断裂所致;金属基底的粗糙度也是决定石墨烯发生磨损破裂时临界载荷的重要因素之一,当粗糙度增大,临界载荷减小,同时通过增加石墨烯层的层数(增韧)来提高石墨烯发生磨损破裂失效的临界载荷.

关键词：石墨烯层界面键分子动力学磨损破裂

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基于骨架特征点的路径规划算法

武汉科技大学学报 2025年

作者：陈凯钱新博刘艺胡雨欣蒋林武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学机器人与智能系统研究院

采用Voronoi图算法进行路径搜索时需要重新生成一遍骨架图，且全局路径规划必须依赖所生成的骨架图。为了提高导航效率和路径质量，提出一种基于骨架特征点的路径规划算法。首先对构建的栅格地图进行二值化处理并应用开运算操作去除地... 详细信息

采用Voronoi图算法进行路径搜索时需要重新生成一遍骨架图，且全局路径规划必须依赖所生成的骨架图。为了提高导航效率和路径质量，提出一种基于骨架特征点的路径规划算法。首先对构建的栅格地图进行二值化处理并应用开运算操作去除地图中的毛刺和噪点，再针对处理后的地图进行骨架提取，然后遍历图像并利用凸优化理论获取骨架中的所有特征点，使得路径规划不再依据骨架图而是基于特征点，随后结合Dijkstra算法得出一条全新的从起始点到目标点的全局路径，最后利用贝塞尔曲线对规划出的路径进行平滑处理。多组仿真实验和实际环境实验的结果显示，本文算法所得路径的长度和转折次数较对比算法更少，机器人在导航过程中能更加高效地达到目标点。

关键词：路径规划机器人导航骨架图特征点 Voronoi图凸优化路径平滑

考虑任务难度的动力电池人机协作拆卸线平衡设计

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武汉科技大学学报 2025年

作者：孟成洁江志刚孟纪君武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室谷城东兴铸造有限公司

针对现有人机协作拆卸线工作站任务难度分配不均且拆卸任务分配不合理的问题，提出一种考虑任务难度的动力电池人机协作拆卸线平衡设计方法。首先，基于拆卸任务的特点和操作者的工作能力，对拆卸任务难度进行量化评价与分类，进而以最... 详细信息

针对现有人机协作拆卸线工作站任务难度分配不均且拆卸任务分配不合理的问题，提出一种考虑任务难度的动力电池人机协作拆卸线平衡设计方法。首先，基于拆卸任务的特点和操作者的工作能力，对拆卸任务难度进行量化评价与分类，进而以最小工作站数、空闲时间均衡度、任务难度均衡度和最大经济效益为优化目标构建拆卸线平衡模型。其次，提出一种混合北方苍鹰算法对模型求解。该算法基于问题离散化特点，设计勘探阶段和追逐阶段的位置更新操作，并融入鲸鱼优化算法中的包围行为和收敛因子，以提升算法的收敛速度和寻优精度。最后，以经典算例和某型号退役动力电池的拆卸为例，对所提模型与算法的有效性和优越性进行了验证。

关键词：动力电池拆卸线平衡人机协作北方苍鹰优化算法多目标优化

恶劣环境下振动筛出料口异常状态自动检测方法

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武汉科技大学学报 2025年

作者：刘苏恒宁利川刘金波谭明琼杨金堂武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学精密制造研究院广东中南钢铁股份有限公司

选矿筛分车间内环境恶劣，导致振动筛出料口检测存在危险性高、效率低下以及远程监控平台难以建立等问题，为此提出一种机械装置与计算机视觉相结合的巡检方式，用于实现对出料口的自动化异常检测。首先搭建具有刚性伸缩结构的巡检机器... 详细信息

选矿筛分车间内环境恶劣，导致振动筛出料口检测存在危险性高、效率低下以及远程监控平台难以建立等问题，为此提出一种机械装置与计算机视觉相结合的巡检方式，用于实现对出料口的自动化异常检测。首先搭建具有刚性伸缩结构的巡检机器人平台，其目的是在搭载和保护相机的同时，还能实现自由灵活的近距离图像采样，同时设计了一种齿条换向件来减小伸缩管径向尺寸，以解决刚性材料引起的负载过大问题。其次，提出一种支持向量数据描述(SVDD)结合神经网络的图像识别模型，以LeNet网络为特征提取器，采用自编码器对LeNet进行预训练，以提高网络的收敛速度。实验结果表明，本文方法对出料口异常检测的准确率可达到98.7%，AUC值达到0.99，满足现场实际应用需求。

关键词：振动筛出料口异常检测巡检机器人 LeNet 支持向量数据描述

基于学习辅助MOEA/D的混装作业车间批量流调度

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武汉科技大学学报 2025年

作者：杨旭阳唐秋华齐航余淑均武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学精密制造研究院中车长春轨道客车股份有限公司

混装作业车间中加工与装配阶段生产批量差异巨大，易造成在制品堆积、错装漏装，从而导致产品质量事故。本文以混装作业车间批量流调度问题为研究对象，构建混合整数线性规划模型，并提出一种基于学习辅助的多目标进化算法(LMOEA/D)求... 详细信息

混装作业车间中加工与装配阶段生产批量差异巨大，易造成在制品堆积、错装漏装，从而导致产品质量事故。本文以混装作业车间批量流调度问题为研究对象，构建混合整数线性规划模型，并提出一种基于学习辅助的多目标进化算法(LMOEA/D)求解该模型。首先，构造了两个神经网络代理模型，建立合作型初始化策略，以提升初始解性能；其次，基于强化学习设计交叉对象选择机制，自适应调整全局搜索空间；同时，基于目标导向构建四种邻域搜索算子，增强算法在指定目标空间的收敛能力。实验结果表明，与经典多目标算法相比较，本文算法在收敛性与多样性指标上有显著优势，有利于精准调控在制品库存、稳定生产过程。

关键词：混装作业车间调度批量流多目标优化神经网络强化学习

FeCoRE磁交换常数第一性原理计算和居里温度提高机制研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 156-162页

作者：李志伟朱颖丽罗港涛陈平安李享成武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉科技大学高温电磁材料与结构教育部重点实验室武汉430081

信息通讯和军事电子技术发展对磁性材料的高温磁性提出了越来越高的要求,研究高温环境下高效稳定工作的磁性材料具有重要意义.本文结合第一性原理和蒙特卡洛方法,研究了Fe、Co比例和稀土元素(Gd、Tb、Dy)掺杂对合金FeCo晶体结构、磁交... 详细信息

信息通讯和军事电子技术发展对磁性材料的高温磁性提出了越来越高的要求,研究高温环境下高效稳定工作的磁性材料具有重要意义.本文结合第一性原理和蒙特卡洛方法,研究了Fe、Co比例和稀土元素(Gd、Tb、Dy)掺杂对合金FeCo晶体结构、磁交换常数和高温磁性的影响.结果表明随着Co含量增加,合金晶体结构从体心立方向简单和面心立方转变,当Co含量为50%时,Fe-Co键长最短,最近邻磁交换常数从18.05 meV增加到30.03 meV,使FeCo的居里温度提高到1580 K,相比于Fe的居里温度增幅达到60%.将稀土元素掺入FeCo体系后,发现3.125%含量Er、Dy、Tb的掺杂对合金FeCo居里温度分别有60K、45K和20K的提高,电子构型重构导致强的稀土元素与Fe和Co之间的交换作用是居里温度提升的主要原因.

关键词：高温磁性第一性原理蒙特卡洛磁交换常数

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低合金马氏体钢高温应力应变曲线和组织演变研究

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武汉科技大学学报 2025年

作者：陈正坤刘曼李彦龙徐光武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室

采用热模拟实验、扫描电镜、电子背散射衍射技术和透射电镜等手段，研究了终轧温度对低合金高强马氏体钢应力-应变曲线和组织演变的影响。结果表明，不同终轧温度试样组织主要由珠光体和贝氏体组成，且随终轧温度的降低，实验用钢平均... 详细信息

采用热模拟实验、扫描电镜、电子背散射衍射技术和透射电镜等手段，研究了终轧温度对低合金高强马氏体钢应力-应变曲线和组织演变的影响。结果表明，不同终轧温度试样组织主要由珠光体和贝氏体组成，且随终轧温度的降低，实验用钢平均泰勒因子增大。此外，引入ABC应力模型，定量计算了各变形温度下控制位错产生、动态回复和静态回复等参数随变形温度的变化规律，参数A和B随变形温度的降低而降低，而C随之增加，且参数A、B、C对变形温度的敏感性呈指数降低。另外，随终轧温度的降低，流动应力增大，史密斯因子下降，当终轧温度从820 ℃降低至780 ℃时，流动应力增加幅度最大。考虑变形过程中轧制设备的负荷能力，推荐采用820 ℃作为终轧温度。

关键词：终轧温度 ABC模型应力-应变曲线组织马氏体

基于无人机果树冠层卷吸效应的窄弧扇形防漂移喷嘴设计

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农机化研究 2025年第1期47卷 79-86页

作者：李毅轩赵耀辉汪星星武汉科技大学机械自动化学院武汉430081 冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴... 详细信息

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴结构参数。研究结果表明:喷嘴内径增大,液膜与液带结构趋于稳定,液滴分布均匀,沉积率呈先降后升趋势;冠层压力损失系数降低,粒径频谱宽度减小,但沉积率总体提高;对较厚冠层果树植保时,选择内径1.3 mm、狭缝宽度0.15 mm的喷嘴,防漂移性能较好;对较薄冠层果树植保时,选择内径1.03 mm、狭缝宽度0.2 mm的喷嘴,防漂移性能较好;采用窄弧扇形喷嘴的液滴频谱宽度>0.7,沉积率>94.1%。

关键词：植保无人机窄弧扇形喷嘴卷吸效应防漂移性能

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环形平面喷涂成膜特性数值模拟

中国表面工程 2025年

作者：王祎浩曾永龙胡惊雷但斌斌冯鹏云都李平武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室宝钢股份中央研究院武钢有限技术中心宝钢股份武汉钢铁有限公司硅钢部

取向硅钢是一种重要的软磁合金，主要用于大中型变压器和大型电机，经过大量技术分析和工艺验证，退火前，在钢卷端面喷涂一层MgO抑制剂，能够提高取向硅钢边部的材料塑性，减少边裂的产生。为探究钢卷环形端面不同喷涂位置的成膜特性... 详细信息

取向硅钢是一种重要的软磁合金，主要用于大中型变压器和大型电机，经过大量技术分析和工艺验证，退火前，在钢卷端面喷涂一层MgO抑制剂，能够提高取向硅钢边部的材料塑性，减少边裂的产生。为探究钢卷环形端面不同喷涂位置的成膜特性，本文采用欧拉-拉格朗日法建立环形平面喷涂雾化流场模型，分别从扩散区和成膜区气相流场的变化情况以及液膜的形状和厚度分布情况，分析环形平面不同位置区域喷涂成膜特性。结果表明：流场特性方面，在扩散区，三个不同喷涂位置在长轴截面和短轴截面气相速度分布情况基本一致，长轴截面内均为扇形状，短轴截面内均为射流状；在成膜区，受被喷涂面形状的影响，三个不同喷涂位置在长轴截面和短轴截面气相速度分布情况存在较大差异。涂膜特性方面，中径位置液膜为椭圆状，内、外径位置液膜均为半椭圆状；对比中径位置，内、外径位置液膜存在沿边界扩散现象；三个不同喷涂位置的液膜沿长轴方向的膜厚变化均呈单峰状，沿短轴方向的膜厚变化中径位置呈单峰状，内、外径位置均呈双峰状。

关键词：喷涂成膜喷雾流场欧拉-拉格朗日法数值模拟环形平面