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工艺参数对30CrMnSiA高强钢铣削力及铣削温度的影响

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制造技术与机床 2024年第2期 136-141页

作者：齐明章健黄文涛王启家郑耀辉王莲国营芜湖机械厂安徽芜湖241007 沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043

30CrMnSiA高强钢具有较高的强度和良好的耐磨性、抗疲劳性和抗冲击性,被广泛应用于航空航天等领域。为研究工艺参数对30CrMnSiA高强钢铣削力和铣削温度的影响,采用正交试验法进行铣削试验,运用极差分析、方差分析以及有限元仿真研究了... 详细信息

30CrMnSiA高强钢具有较高的强度和良好的耐磨性、抗疲劳性和抗冲击性,被广泛应用于航空航天等领域。为研究工艺参数对30CrMnSiA高强钢铣削力和铣削温度的影响,采用正交试验法进行铣削试验,运用极差分析、方差分析以及有限元仿真研究了铣削力和铣削温度,并通过多元回归分析得到了铣削力的经验公式。结果表明:进给速度对铣削力的影响较大,铣削宽度、铣削深度和主轴转速影响较小,且各铣削参数主要影响X方向铣削力,对Y方向和Z方向影响较小;铣削参数对铣削温度的影响程度大小:铣削深度>铣削宽度>主轴转速>进给速度。

关键词：高强钢工艺参数铣削力铣削温度正交试验

随机振动下管径壁厚对航空液压管路的疲劳寿命的影响

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热加工工艺 2024年第10期53卷 88-92,96页

作者：张凌云王永健杨镇何建冬石绍秋沈阳航空航天大学国防重点学科实验室辽宁沈阳110121 国营芜湖机械厂安徽芜湖241000

根据目前存在由流量设计的不同管径液压管路的疲劳寿命达不到要求的情况,不同管径和壁厚的航空液压导管在随机振动工况下进行疲劳寿命的影响分析。将管路模型简化处理并进行模态分析和随机振动响应分析,最后结合疲劳损伤累积理论和材料... 详细信息

根据目前存在由流量设计的不同管径液压管路的疲劳寿命达不到要求的情况,不同管径和壁厚的航空液压导管在随机振动工况下进行疲劳寿命的影响分析。将管路模型简化处理并进行模态分析和随机振动响应分析,最后结合疲劳损伤累积理论和材料的S-N曲线数据得出不同管径壁厚下的疲劳寿命时间。结果表明:当管径和壁厚越大时,对疲劳寿命时间的影响越大。

关键词：液压管路有限元方法随机振动功率谱密度疲劳寿命

考虑滚动体滑移的全陶瓷角接触球轴承非线性动态特性分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 131-138,172页

作者：张珂张立奇王展高刘旺沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承... 详细信息

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承系统的振动特性和周期规律。由模型计算结果可知,滚动体发生滑移运动时接触变形和接触面积随载荷的增大而增大,然而接触变形远小于正常接触时的情况,接触面积大于正常接触时的情况。搭建了轴承转子试验台进行振动试验,在试验工况条件下得到的全陶瓷轴承振动幅值与模型计算的结果平均误差仅为0.68%,证明了模型的准确性。该研究为全陶瓷角接触球轴承的接触机理研究和动态特性分析提供了一定的理论依据。

关键词：陶瓷轴承滚动体滑移轴承接触动力学

银/聚多巴胺改性氧化石墨烯改善陶瓷摩擦副摩擦性能的研究

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表面技术 2024年第13期53卷 151-163页

作者：尹振宇张丽秀李帅张珂李颂华王俊海王丽艳沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳工业大学沈阳110870

目的提高润滑油在陶瓷摩擦副中的润滑性能。方法通过一步法制备银/聚多巴胺改性氧化石墨烯(Ag/PGO)纳米复合粒子,并作为润滑油的添加剂,通过摩擦试验研究含Ag/PGO润滑油的润滑性能。通过重力沉降法测试Ag/PGO在润滑油中的分散稳定性。... 详细信息

目的提高润滑油在陶瓷摩擦副中的润滑性能。方法通过一步法制备银/聚多巴胺改性氧化石墨烯(Ag/PGO)纳米复合粒子,并作为润滑油的添加剂,通过摩擦试验研究含Ag/PGO润滑油的润滑性能。通过重力沉降法测试Ag/PGO在润滑油中的分散稳定性。观察磨痕微观形貌,通过分子动力学模拟方法,揭示含Ag/PGO润滑油的润滑机理。结果聚多巴胺改性氧化石墨烯(PGO)在润滑油中可以稳定分散25 d,Ag/PGO在润滑油中可以稳定分散10 d。含Ag/PGO润滑油在Si_(3)N_(4)/Si_(3)N_(4)、Si_(3)N_(4)/GCr15两种摩擦副中均表现出良好的润滑性能,含Ag/PGO润滑油在Si_(3)N_(4)/Si_(3)N_(4)摩擦副中的最佳质量分数为0.05%,与基础油相比,其摩擦因数和磨痕宽度分别降低了16.8%、17.6%;在Si_(3)N_(4)/GCr15摩擦副中的最佳质量分数为0.2%,其摩擦因数和磨痕宽度分别降低了53.6%、22.7%。表明含添加剂润滑油的磨痕表面质量得到提升。结论聚多巴胺经改性,可以有效提高氧化石墨烯在润滑油中的分散性能。与Si_(3)N_(4)壁面相比,含Ag/PGO的润滑油易于吸附在GCr15壁面。在剪切过程中,Ag/PGO与润滑油分子的相互作用减小了润滑油分子与摩擦壁面的相互作用能,减小了摩擦阻力,因此含Ag/PGO的润滑油在Si_(3)N_(4)/GCr15摩擦副中表现出更好的润滑性能。

关键词：陶瓷摩擦副聚多巴胺摩擦性能纳米复合材料分散稳定性分子动力学模拟

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压合衬套强化耳片孔疲劳寿命优化研究

机电工程 2024年

作者：刘儒军蔡晓鲍益东黄翔南京航空航天大学机电学院国营芜湖机械厂

压合衬套冷挤压强化耳片孔挤压量与强化效果的对应关系难以获得，并且存在残余应力沿轴向分布不均及孔壁变形不均的问题，为此，对大孔径耳片孔压合衬套冷挤压强化工艺进行了研究，提出了一种带夹具的低成本工艺改进方法，并对改进后工... 详细信息

压合衬套冷挤压强化耳片孔挤压量与强化效果的对应关系难以获得，并且存在残余应力沿轴向分布不均及孔壁变形不均的问题，为此，对大孔径耳片孔压合衬套冷挤压强化工艺进行了研究，提出了一种带夹具的低成本工艺改进方法，并对改进后工艺的可行性进行了验证。首先，建立了压合衬套冷挤压强化耳片孔有限元模型，开展了耳片孔冷挤压强化，探究了不同挤压量下耳片残余应力分布规律及孔壁变形规律；然后，采用有限元模型分析了耳片疲劳寿命与挤压量的映射关系；通过压合衬套冷挤压安装实验和X射线衍射仪应力检测实验，对压合衬套冷挤压强化耳片孔有限元模型的可靠性进行了验证；最后，提出了改进的压合衬套冷挤压强化工艺，并采用有限元方法对其有效性进行了验证。研究结果表明：冷挤压强化效果并非与挤压量呈正相关，而是在某一挤压量下取得峰值。采用改进后的压合衬套冷挤压强化工艺可改善耳片孔变形不均的问题，进一步延长耳片孔的疲劳寿命。

关键词：压合衬套冷挤压强化有限元模型残余应力变形均匀性控制疲劳寿命分析冷挤压强化工艺

考虑挠度的宽温域陶瓷轴承转子系统动态特性分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 28-35,53页

作者：白晓天杨武哲王子男郑浩沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

宽温域下陶瓷轴承外圈与轴承座之间配合间隙发生变化,同时转子质量对轴特别是细长轴会产生挠度影响,导致轴与轴承接触处力的边界条件发生变化,对轴承性能有很大影响。建立一种考虑挠度变化对宽温域内轴承转子系统影响的动力学模型,将轴... 详细信息

宽温域下陶瓷轴承外圈与轴承座之间配合间隙发生变化,同时转子质量对轴特别是细长轴会产生挠度影响,导致轴与轴承接触处力的边界条件发生变化,对轴承性能有很大影响。建立一种考虑挠度变化对宽温域内轴承转子系统影响的动力学模型,将轴承座与陶瓷轴承的热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件,最后引入挠度因素改变轴与轴承接触处力的边界条件,来对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。考虑轴承工作温度以及转轴挠度变化,对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,挠度的产生使宽温域内全陶瓷轴承径向竖直正方向振动幅值减小,导致系统运行不稳定。研究结果对全陶瓷轴承动力学分析提供参考,并为提高陶瓷轴承转子系统稳定性提供理论依据。

关键词：全陶瓷轴承动力学模型配合间隙挠度

基于V2C催化剂的混合电解质锂空气电池催化机理研究

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材料导报 2024年第10期38卷 1-7页

作者：生健平喻明富李洁孙红沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性的提高可以显著提高混合电解质锂空气电池的性能。二维材料V2C(MXenes)具有丰富的组成、高比表面积和强稳定性等特点,受到广泛关注。本工作基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,研究了V2C的... 详细信息

氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性的提高可以显著提高混合电解质锂空气电池的性能。二维材料V2C(MXenes)具有丰富的组成、高比表面积和强稳定性等特点,受到广泛关注。本工作基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,研究了V2C的电子性质、碱性条件下氧气在V2C表面的最佳吸附位点和氧气在V2C表面的氧化还原过程,计算了V2C的自由能和过电势,最后将其与混合电解质锂空气电池常用的MnO2催化剂进行了比较。结果表明,V2C作为混合电解质锂空气电池催化剂时,比常用的MnO2催化剂的过电势更小,说明该催化剂可以提高电极的催化性能,是一种前景良好的ORR和OER双功能催化剂。

关键词：混合电解质锂空气电池碳化钒第一性原理氧气吸附氧还原反应

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基于改进神经网络的增材制造刀轨优化研究

中国科学：技术科学 2024年第3期54卷 553-566页

作者：董海郭煜峰沈阳大学应用技术学院沈阳110044 沈阳大学机械工程学院沈阳110044

本文针对选择性激光烧结增材制造(selecting laser sintering,SLS)内部质量问题,提出贝叶斯优化BP神经网络(BO-BP神经网络)路径优化模型,提高了SLS成型质量,减少打印过程能源消耗.首先,建立打印件路径规划流程,利用动态规划技术得到给... 详细信息

本文针对选择性激光烧结增材制造(selecting laser sintering,SLS)内部质量问题,提出贝叶斯优化BP神经网络(BO-BP神经网络)路径优化模型,提高了SLS成型质量,减少打印过程能源消耗.首先,建立打印件路径规划流程,利用动态规划技术得到给定激光网格中最终路径并移除冗余路径,针对激光烧结过程建立基于导热微分方程的SLS模型,并对其路径进行数值模拟,利用各网格节点最终温度值计算材料网格内部节点温度梯度值并排名,以此值作为神经网络算法训练并测试数据的数据集;其次,通过对所得激光路径进行数值图像转化,得到相应的平均热梯度分布图,将所得到的激光路径转化成灰度路径图像,采用改进BO-BP神经网络算法进行训练;最后,使用Softmax函数将神经网络输出数字转换为每个图像的概率,选取线性优化、无监督学习神经网络、遗传-反向传播神经网络(GA-BP)和反向传播(BP)神经网络进行预测结果比较,得出BO-BP神经网络算法相较于其他算法具有预测精度高、搜索速度快的优点.

关键词：增材制造选择性激光烧结刀轨路径优化 BO-BP神经网络算法

DED熔池熔凝行为与枝晶形貌对拉伸强度的影响

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机械工程学报 2024年第7期60卷 411-424页

作者：宋博学王子生陈克强姜兴宇于天彪刘伟军杨国哲沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

熔池不稳定的瞬态对流与传热传质特征导致沉积层机械性能呈现强烈的各向异性。为探究沉积层枝晶形貌特征对拉伸性能强化差异的影响规律,构建面向热-流耦合的介观熔池动力学模型并探究熔池从产生到准稳态过程中的瞬态对流与热特征演变规... 详细信息

熔池不稳定的瞬态对流与传热传质特征导致沉积层机械性能呈现强烈的各向异性。为探究沉积层枝晶形貌特征对拉伸性能强化差异的影响规律,构建面向热-流耦合的介观熔池动力学模型并探究熔池从产生到准稳态过程中的瞬态对流与热特征演变规律,获得了熔池凝固边界附近的温度梯度与凝固速率等凝固条件。通过WBM相场模型获得了沿凝固边界不同凝固条件诱发的枝晶形貌预测结果,同时探究了凝固条件的变化对一次枝晶臂间距、枝晶尖端半径和枝晶尖端过冷的影响规律,揭示了枝晶形貌特征对沉积层不同部位半定量拉伸强度的强化趋势,结果表明受枝晶形貌特征诱发的拉伸强化值在沉积层底部与中部的差异达到了99 MPa,进而对枝晶形貌特征对拉伸强度的强化机理进行了详细讨论。为实现单/多层定向能量沉积拉伸性能的可调可控提供了理论依据。

关键词：定向能量沉积沉积层熔池相场机械强度