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微观孔洞演化的分子动力学研究进展

燕山大学学报 2024年第2期48卷 95-109页

作者：王佳坡张梦浩梁建伟彭艳燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛0660004 燕山大学河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心河北秦皇岛066004

先进金属材料如镍基单晶高温合金、特种钢材、钛合金、铝合金、3D打印多晶金属中普遍存在微孔洞。由于微孔洞演化和损伤机理性认识缺乏,微孔洞对材料性能影响尚未得到统一认识,关键在于实验手段难以获知应力、应变、能量等物理场。分子... 详细信息

先进金属材料如镍基单晶高温合金、特种钢材、钛合金、铝合金、3D打印多晶金属中普遍存在微孔洞。由于微孔洞演化和损伤机理性认识缺乏,微孔洞对材料性能影响尚未得到统一认识,关键在于实验手段难以获知应力、应变、能量等物理场。分子动力学模拟可以提供直观的原子运动信息,通常用来研究微孔洞演化对材料性能影响,为先进材料设计和性能调控提供理论依据。通过分子动力学计算得到的能量、应力、应变等,可以为更大尺度计算提供微孔洞演化物理本质。本文针对分子动力学模拟在微孔洞及其演化对材料性能影响的应用,从国内外研究现状出发,总结了当下热点和关键结论,分析了分子动力学应用存在的问题,对未来的发展趋势做出了展望。

关键词：微孔洞演化分子动力学先进材料原子细节

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超声振动下FCC金属统一本构模型及其在无氧高导热铜的应用

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2245-2259页

作者：宋鹏飞曹秒艳胡晗陈吉业付敏燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心秦皇岛066004 School of Civil Engineering and Surveying University of PortsmouthPortsmouth PO13AHUK

建立统一本构模型,预测面心立方金属(FCC)超声振动(UV)辅助成形塑性流动行为。该模型基于超声能场下的位错动力学并结合应力叠加机制描述UV软化行为。考虑位错密度、晶粒尺寸和超声能场的相互作用,以位错密度和晶粒尺寸作为内部状态变... 详细信息

建立统一本构模型,预测面心立方金属(FCC)超声振动(UV)辅助成形塑性流动行为。该模型基于超声能场下的位错动力学并结合应力叠加机制描述UV软化行为。考虑位错密度、晶粒尺寸和超声能场的相互作用,以位错密度和晶粒尺寸作为内部状态变量建立模型,预测UV辅助成形的残余行为。开展无氧高导热(OFHC)铜UV辅助压缩试验来验证该模型的预测能力。结果表明,OFHC铜在UV下表现出明显的软化行为和残留软化行为,模型预测与实验结果吻合较好,有效反映铜的软化效应和残余效应。

关键词：本构建模超声振动声软化行为压缩铜

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复合材料环支撑圆柱壳结构振动特性分析研究

振动与冲击 2024年第12期43卷 173-180页

作者：何东泽郭克凡蔡瑛黄世军李伟成燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北省轻质结构设计与制备工艺技术创新中心河北秦皇岛066004 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014000

该文基于一阶剪切变形理论,结合波动法,构建了不同边界条件下环支撑复合材料圆柱壳结构振动特性分析模型。结合波函数形式为位移变量,对位移比例参数、位移矩阵和力参数矩阵进行设置。通过结合边界条件矩阵,对环支撑条件下复合材料圆柱... 详细信息

该文基于一阶剪切变形理论,结合波动法,构建了不同边界条件下环支撑复合材料圆柱壳结构振动特性分析模型。结合波函数形式为位移变量,对位移比例参数、位移矩阵和力参数矩阵进行设置。通过结合边界条件矩阵,对环支撑条件下复合材料圆柱壳结构的总体控制方程进行推导。通过与现有文献结果进行对比,验证所建立的振动特性分析模型的准确性。开展了相关参数化分析研究,探讨了材料参数、几何参数以及环支撑位置的影响情况。

关键词：一阶剪切变形理论复合材料圆柱壳环支撑波动法振动特性

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木质重组材单板卷曲辊压成型平台设计与试验

农业工程学报 2024年第11期40卷 271-281页

作者：张国梁沈明哲胡继文邢义虎李文浩河北农业大学机电工程学院保定071001 河北农业大学林学院保定071000 河北省智慧农业装备技术创新中心保定071001 河北农业大学智慧木匠创新工作室保定071000

低品质木制单板制备重组材是其高值化利用的重要途径,研发连续式重组材成型技术有利于提高其生产效率,对促进木材可持续发展和经济社会绿色发展具有重要意义。该研究设计一种木制重组材单板卷曲辊压成型平台,并以木质管道制备为例对工... 详细信息

低品质木制单板制备重组材是其高值化利用的重要途径,研发连续式重组材成型技术有利于提高其生产效率,对促进木材可持续发展和经济社会绿色发展具有重要意义。该研究设计一种木制重组材单板卷曲辊压成型平台,并以木质管道制备为例对工艺参数进行优化试验研究以测试平台工作性能。设计单板卷曲辊压成型平台的整机机械结构并描述其工作原理,对辊压机构、卷木轴刹车防滑机构、施胶压紧装置等关键部件进行详细设计和理论计算。对物理样机进行性能试验,以芯轴转速、单板厚度、施加压力为试验因素,木质管道的环刚度和轴向压缩强度为试验指标,运用Box-Benhnken试验方法,建立因素与试验指标的回归方程,优化参数组合为芯轴转速16 r/min,单板厚度2.15 mm,施加压力293 N。此时预测木质管道的环刚度为26 016.6 N/m^(2),轴向压缩强度为23.11 MPa验证环刚度与预测值误差为1.07%,轴向压缩强度误差为4.46%。进一步使用优化参数对内径为5.08、7.62、12.70 cm的木质管道进行试验,得到环刚度分别为43 812、32 655、17 532 N/m^(2),轴向压缩强度为25.83、24.71、20.17 MPa。该研究成果可为木质重组材卷曲辊压成型技术及装备的工业化应用提供参考。

关键词：单板辊压成型木质管道响应面试验

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磁轨制动器的优化设计

邢台职业技术学院学报 2024年第1期41卷 80-83页

作者：黄山梁春兰河北科技工程职业技术大学河北邢台054000 河北省中小型非标装备技术创新中心河北邢台054000 河北省特种车辆改装技术创新中心河北邢台054000

介绍了磁轨制动器的结构原理和常见类型,从工艺和性能角度分析了直绕型整体式磁轨存在的问题,并提出了新型结构的优化方案,通过解析计算和有限元电磁仿真进行了验证。结果表明,优化后的磁轨制动器结构可以降低工艺难度和加工成本,提高... 详细信息

介绍了磁轨制动器的结构原理和常见类型,从工艺和性能角度分析了直绕型整体式磁轨存在的问题,并提出了新型结构的优化方案,通过解析计算和有限元电磁仿真进行了验证。结果表明,优化后的磁轨制动器结构可以降低工艺难度和加工成本,提高使用寿命,并使性能提升约7.6%。

关键词：磁轨制动器结构优化解析计算电磁仿真

耕整播农机装备触土部件表面耐磨强化研究进展

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农业工程学报 2024年第11期40卷 14-25页

作者：郝建军刘天龙赵建国王新芳吴运涛白占欣马海龙河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省耕作机械技术创新中心宁晋055551 河北省农业机械作业刀具重点实验室定州073000 河北圣和农业机械有限公司宁晋055551 河北农哈哈机械集团有限公司深泽052560 河北双天机械制造有限公司定州073000 郑州市龙丰农业机械装备制造有限公司郑州450041

耕整播农机装备是影响中国耕地耕种作业质量与效益的关键农机装备,随着农业机械化的快速发展,耕整播农机装备对其配套的旋耕刀、犁铧、深松铲、耙片、开沟器等触土部件耐磨性和使用寿命提出了更高的要求。该研究系统分析了触土部件主要... 详细信息

耕整播农机装备是影响中国耕地耕种作业质量与效益的关键农机装备,随着农业机械化的快速发展,耕整播农机装备对其配套的旋耕刀、犁铧、深松铲、耙片、开沟器等触土部件耐磨性和使用寿命提出了更高的要求。该研究系统分析了触土部件主要的磨损失效形式及磨损机理,综述了提高触土部件耐磨性常用的表面熔覆、表面堆焊处理、表面热喷涂、激光表面强化处理、化学热处理、钎涂等表面处理工艺,从磨损机理、材料研发、结构设计和制造工艺4个方面对比分析了国内外技术差距,针对现阶段耕整播触土部件失效机理、材料、结构、工艺等短板环节的难点问题,从触土部件耐磨性、基体及涂层材料、结构设计、工艺体系研究方面展望农机触土部件未来研发方向,拟为表面耐磨强化的相关研究和工程应用提供理论依据与技术支撑。

关键词：农业机械触土部件耐磨性能表面处理

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CAP1400波动管温弯工艺优化设计

塑性工程学报 2022年第1期29卷 18-25页

作者：汪飞雪赵栋刘鹏举臧新良燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心河北秦皇岛066004

通过拉伸实验得到316LN钢材在变形温度700、750、800和850℃,应变速率0.1、0.01和0.001 s^(-1)下的真应力-真应变曲线。结合拉伸卸载实验和材料微观组织观察,得到了316LN钢材在不同变形参数下的裂纹萌生时刻,并用数值模拟确定了316LN钢... 详细信息

通过拉伸实验得到316LN钢材在变形温度700、750、800和850℃,应变速率0.1、0.01和0.001 s^(-1)下的真应力-真应变曲线。结合拉伸卸载实验和材料微观组织观察,得到了316LN钢材在不同变形参数下的裂纹萌生时刻,并用数值模拟确定了316LN钢材裂纹萌生的损伤阈值。建立了波动管002段温弯有限元模型以及反映管道成形质量与主要弯制工艺参数(旋转模旋转角度、压模压下量、压模距离和偏心加工量)的BP神经网络模型。在此模型基础上利用遗传算法全局优化温弯成形工艺,最终得到最优工艺参数组合为:旋转模每次旋转角度6°,压模距离3000 mm,压模压下量1300 mm,偏心加工量3.2 mm。经过优化后的管道成形结果与原始工艺参数下的成形结果相比有明显提升。

关键词：波动管损伤数值模拟 BP神经网络遗传算法优化

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轻质铝合金轮毂分级淬火形性调控策略

中国机械工程 2023年第10期34卷 1214-1219,1229页

作者：池慧燕猛项鹏飞徐正琦安子军黄华贵燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心秦皇岛066004

为实现轻质铝合金轮毂的热处理变形精准调控,提出了喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺,通过搭建铝合金轮毂分级热处理试验平台及设计轮毂端面变形检测装置,对轻质铝合金轮毂热处理变形特性进行了详细分析。研究结果表明,轮毂内/外轮缘... 详细信息

为实现轻质铝合金轮毂的热处理变形精准调控,提出了喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺,通过搭建铝合金轮毂分级热处理试验平台及设计轮毂端面变形检测装置,对轻质铝合金轮毂热处理变形特性进行了详细分析。研究结果表明,轮毂内/外轮缘端面变形特性受轮毂结构刚度的影响,内轮缘变形呈现与外轮缘随动的变形特征;受轮毂换热不均匀、内部组织缺陷等影响,整体变形呈现一定的随机特性。在喷淋+入水的新型分级区域淬火新工艺下,轮毂典型监测点力学性能、硬度指标满足国标要求,轮毂外轮缘端面变形最大减幅达41.5%,新工艺可有效改善轻质铝合金轮毂的热处理轮毂端面变形情况。

关键词：铝合金轮毂端面变形分级淬火形性调控

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真空灭弧室主屏蔽罩的固体颗粒介质成形工艺

中国机械工程 2023年第8期34卷 1000-1006页

作者：曹秒艳胡晗李小钊宋鹏飞隋宽鹏付敏燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心秦皇岛066004 平高集团有限公司平顶山467000

针对真空灭弧室主屏蔽罩截面形状复杂造成的难成形问题,提出了主屏蔽罩的固体颗粒介质成形(SGMF)工艺。基于ABAQUS有限元软件建立了主屏蔽罩的有限元-离散元耦合分析模型,研究了成形路径、摩擦因数、填料高度对主屏蔽罩成形的影响,确定... 详细信息

针对真空灭弧室主屏蔽罩截面形状复杂造成的难成形问题,提出了主屏蔽罩的固体颗粒介质成形(SGMF)工艺。基于ABAQUS有限元软件建立了主屏蔽罩的有限元-离散元耦合分析模型,研究了成形路径、摩擦因数、填料高度对主屏蔽罩成形的影响,确定了主屏蔽罩的合理成形工艺参数,设计并制造了主屏蔽罩SGMF模具。试验验证了有限元-离散元耦合模型的准确性,并基于模拟的合理参数获得了主屏蔽罩零件。

关键词：固体颗粒介质有限元-离散元耦合主屏蔽罩双向成形