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水、空气通用的湍流边界层壁面脉动压力波数-频率谱预测模型

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声学学报 2025年第2期50卷 308-321页

作者：赵鲲余荣科李屹萌章荣平冯和英中国空气动力研究与发展中心绵阳621000 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

基于Lighthill方程的可压缩理论推导了一种湍流边界层壁面脉动压力(TBL脉压)波数-频率谱预测模型,从而弥补当前TBL脉压模型在空气和水流介质中通用性不足的问题。为了获得空气、水两种流体介质中的TBL脉压自谱、波数-频率谱数据来验证模... 详细信息

基于Lighthill方程的可压缩理论推导了一种湍流边界层壁面脉动压力(TBL脉压)波数-频率谱预测模型,从而弥补当前TBL脉压模型在空气和水流介质中通用性不足的问题。为了获得空气、水两种流体介质中的TBL脉压自谱、波数-频率谱数据来验证模型,开展了声学风洞、水洞实验,并从文献中提取了结果。此外,将预测结果与经典可压缩理论Chase Ⅱ模型进行了对比,评估了两种模型预测效果。研究结果表明,所提模型可以有效预测空气、水中的TBL脉压波数-频率谱,通过积分进一步实现了自谱预测,因此具有流体介质通用性。预测效果总体优于经典Chase Ⅱ模型,因此也具备较好的准确性。

关键词：湍流边界层壁面脉动压力波数-频率谱声学风洞水洞

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基于参数化概率盒模型的系统可靠性分析方法

湖南大学学报(自然科学版) 2025年第2期52卷 122-132页

作者：刘海波赖文罗伟峰张书锋杜冲唐嘉昌刘斌元湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南云箭集团有限公司湖南长沙410100 国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073 湖南工业大学机械工程学院湖南株洲412007

针对机械系统存在的一类随机和认知不确定性混合的问题,提出一种基于参数化概率盒(probability box,p-box)模型的系统可靠性分析方法.基于序列迭代解耦方法获得单失效模式的最小可靠度指标;针对随机与认知不确定性混合的多失效模式问题... 详细信息

针对机械系统存在的一类随机和认知不确定性混合的问题,提出一种基于参数化概率盒(probability box,p-box)模型的系统可靠性分析方法.基于序列迭代解耦方法获得单失效模式的最小可靠度指标;针对随机与认知不确定性混合的多失效模式问题,建立基于参数化p-box不确定性的系统可靠性分析模型;考虑各失效模式之间的相关性,通过线性相关度分析方法计算得到各失效模式间的相关系数矩阵;提出串联系统和并联系统可靠性求解方法,与传统双层蒙特卡罗采样方法相比,本文方法具有较高的系统可靠性计算效率,能够满足实际工程需求.

关键词：参数化概率盒可靠性最大失效概率多失效模式

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Ni_(3)Al-Ni_(3)V-V_(2)C-AlCV_(2)复合材料在不同气氛中的摩擦磨损性能

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机械工程材料 2025年第2期49卷 62-68页

作者：邓源王振生王文韫李海星朱行湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201 湖南唯卓新材料科技有限公司湘潭411201

以纯镍、纯铝、纯铌、纯碳和18Al-82V中间合金为原料,采用真空熔炼方法制备出Ni_(3)Al-Ni_(3)V-V_(2)C-AlCV_(2)复合材料,研究了复合材料的微观结构、硬度以及在不同气氛(大气、氧气和二氧化碳)中的摩擦磨损性能和磨损机理,并与Ni_(3)Al... 详细信息

以纯镍、纯铝、纯铌、纯碳和18Al-82V中间合金为原料,采用真空熔炼方法制备出Ni_(3)Al-Ni_(3)V-V_(2)C-AlCV_(2)复合材料,研究了复合材料的微观结构、硬度以及在不同气氛(大气、氧气和二氧化碳)中的摩擦磨损性能和磨损机理,并与Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金进行对比。结果表明:复合材料由块状Ni_(3)Al相和网状Ni_(3)Al+Ni_(3)V基体相以及原位内生V_(2)C相、AlCV_(2)相构成;一部分碳和铌固溶于Ni_(3)Al相和Ni_(3)V相中起到固溶强化作用,另一部分碳与钒、铝生成V_(2)C相和AlCV_(2)相起到弥散强化作用,使得复合材料的硬度(550 HV)高于Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金(509 HV);在大气气氛中复合材料的平均摩擦因数和磨损率均低于Ni_(3)Al-Ni_(3)V合金,复合材料的磨损率在二氧化碳气氛中最大,大气气氛中次之,氧气气氛中最小;在大气和氧气气氛中复合材料磨损表面的硬度相似,分别为706,711 HV,均高于在二氧化碳气氛中(670 HV);复合材料在氧气气氛中的磨损机制主要为氧化磨损,在大气气氛中主要为氧化磨损和环境致脆诱导的疲劳磨损,在二氧化碳气氛中主要为黏着磨损和磨粒磨损。

关键词： Ni_(3)Al-Ni_(3)V-V_(2)C-AlCV_(2)复合材料不同气氛摩擦磨损性能硬度氧化磨损

基于正交试验的单层实心球铰滚压成形工艺优化

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锻压技术 2025年第1期50卷 148-155页

作者：王凯旋王送来曾先会沈意平吴启舟王金辉湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 株洲时代瑞唯减振装备有限公司湖南株洲412007

为研究单层实心球铰滚压成形工艺,建立了球铰滚压成形三维有限元模型,采用正交试验法对球铰滚压成形工艺参数进行分析,获得了影响球铰加工压力、圆度的因素的主次顺序,得到了不同滚压参数对球铰加工质量的影响规律。结果表明,球铰滚压... 详细信息

为研究单层实心球铰滚压成形工艺,建立了球铰滚压成形三维有限元模型,采用正交试验法对球铰滚压成形工艺参数进行分析,获得了影响球铰加工压力、圆度的因素的主次顺序,得到了不同滚压参数对球铰加工质量的影响规律。结果表明,球铰滚压成形过程中,影响球铰加工压力和球铰圆度的主要因素为进给量,次要因素为滚轮转速和滚压时间。球铰滚压成形过程中应选取合适的滚轮转速和进给量,在缩短滚压时间的同时,保障加工质量、提高加工效率。适宜的工艺参数为:滚轮转速为4 rad·s^(-1),进给量为1 mm,滚压时间为15 s。研究为单层实心球铰滚压成形的工艺参数设计和滚压成形装备研发提供了理论支持和现实意义。

关键词：单层实心球铰滚压成形成形质量加工压力圆度

利用结合面间隙演变规律的螺栓松动实时监测方法

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机械科学与技术 2025年第2期44卷 324-334页

作者：陈龙超姜永正曾立英黄磊盛昌文湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点试验室湖南湘潭411201 湘潭市工矿电传动车辆质量检验中心湖南湘潭411199

为方便有效地检测螺栓松动故障,创新性地提出一种通过实时检测结合面间隙变化,实现螺栓松动监测的新方法。建立了螺栓连接有限元模型,分析了螺栓不同松动状态下结合面间隙分布及演变规律;搭建了螺栓松动间隙测试平台进行了试验研究,通... 详细信息

为方便有效地检测螺栓松动故障,创新性地提出一种通过实时检测结合面间隙变化,实现螺栓松动监测的新方法。建立了螺栓连接有限元模型,分析了螺栓不同松动状态下结合面间隙分布及演变规律;搭建了螺栓松动间隙测试平台进行了试验研究,通过仿真结果与试验结果的对比分析,验证了监测间隙实现螺栓松动检测的可行性。研究结果表明:通过对结合面间隙的微小变化监测能够对螺栓的松动进行实时检测。该研究结果可为螺栓松动监测提供新的思路和方法。

关键词：螺栓松动结合面间隙有限元分析预紧力

T_(H)对大直径X80焊管粗晶热影响区组织及力学性能的影响

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钢管 2025年第1期54卷 13-19页

作者：陈伊祥王振生代志健刘春罗天宝王婷湖南科技大学机械设备健康维护重点实验室湖南湘潭411201 湖南胜利湘钢钢管有限公司湖南湘潭411101

粗晶热影响区(CGHAZ)是焊接接头中力学性能最为薄弱的区域,通过试验和数值模拟等方法研究了高温停留时间(T_(H))对CGHAZ组织与力学性能的影响。结果表明,随着T_(H)的增加,CGHAZ冲击韧性降低;奥氏体晶粒内碳氮原子扩散系数增大,M-A组元... 详细信息

粗晶热影响区(CGHAZ)是焊接接头中力学性能最为薄弱的区域,通过试验和数值模拟等方法研究了高温停留时间(T_(H))对CGHAZ组织与力学性能的影响。结果表明,随着T_(H)的增加,CGHAZ冲击韧性降低;奥氏体晶粒内碳氮原子扩散系数增大,M-A组元分布均匀化;当T_(H)约为12 s时,CGHAZ综合性能最优;采用数值模拟方法寻找出了T_(H)=12 s时较适当的工艺参数,应用于实际管线钢焊接试验,其焊接接头整体力学性能可以达到中俄东线天然气管道工程技术规范要求,验证了热模拟试验和数值模拟的准确性,为实际焊接工艺优化提供了参考。

关键词：焊管粗晶热影响区热模拟试验高温停留时间 M-A组元数值模拟

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喷管结构对航行体喷气入水降载效果的影响

装备环境工程 2025年第3期22卷 8-17页

作者：侯杰冯和英向敏彭叶辉房玲湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 国防科技大学空天科学学院长沙410073

目的探索跨介质航行体高速入水时头部喷气降载方法的有效性,并优化喷管结构,以减少航行体内外部件破坏的风险。方法为探索降载效果较好的喷管构型,基于VOF(VolumeofFluid)多相流模型和Realizablek-ε湍流模型,研究等直径型、收缩型、扩... 详细信息

目的探索跨介质航行体高速入水时头部喷气降载方法的有效性,并优化喷管结构,以减少航行体内外部件破坏的风险。方法为探索降载效果较好的喷管构型,基于VOF(VolumeofFluid)多相流模型和Realizablek-ε湍流模型,研究等直径型、收缩型、扩张型喷管对喷气入水降载效果的影响,通过结合各种管型的优势进行喷管改型和降载优化结构设计,最终获得一种降载效果最好的拉瓦尔喷管结构参数。结果航行体头部喷气降载方法的降载效果随喷管直径的增大而增强,但超过一定尺寸后,继续增加喷管直径并不会增加射流轴向冲击力,降载效果增益不大。收缩和扩张型喷管分别会受到出口流量、喷口激波的限制,导致降载效果均不如等直径型喷管。结合了等直径、收缩、扩张管优势,又能避免其缺陷的拉瓦尔喷管设计,对喷气性能和降载效果的影响较大,其降载率可达71.01%,比同等条件下的等直径喷管提升了4.84%。结论头部喷气入水是一种有效的主动降载方法,而喷管结构对降载效果有显著影响。拉瓦尔喷管设计因其综合优势在降载效果上表现最佳,能够有效提升航行体的安全性和可靠性。

关键词：跨介质航行体高速入水冲击载荷头部喷气多相流载荷控制喷管结构

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有轨电车弹性车轮尖啸噪声分析及阻尼器设计

电力机车与城轨车辆 2025年第1期48卷 18-24页

作者：傅荣杨景云邹波卜继玲王文韫株洲时代新材料科技股份有限公司湖南株洲412007 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201

针对有轨电车通过曲线段时的尖啸噪声问题,文章提出了一种基于实车数据先验的弹性车轮噪声阻尼器设计方法。对某有轨电车进行小曲线线路噪声测试,获取相应的噪声主频,并建立弹性车轮有限元模型,分析噪声主频对应的车轮模态,从而确定阻... 详细信息

针对有轨电车通过曲线段时的尖啸噪声问题,文章提出了一种基于实车数据先验的弹性车轮噪声阻尼器设计方法。对某有轨电车进行小曲线线路噪声测试,获取相应的噪声主频,并建立弹性车轮有限元模型,分析噪声主频对应的车轮模态,从而确定阻尼器设计方向;建立弹性车轮尖啸噪声阻尼器动力学模型,对弹性车轮噪声阻尼器结构进行设计;建立有阻尼器的弹性车轮模型,通过声辐射分析,研究阻尼器的降噪效果。结果表明:相比无阻尼器的弹性车轮,有阻尼器的弹性车轮的辐射噪声明显降低,其在两个尖啸噪声频率处的辐射声功率级分别降低8.5 dB和6.6 dB,总声功率级降低6.8 dB。最后,为验证有限元模型的准确性,进行模态试验验证,结果表明,前11阶仿真模态频率的平均误差为3.07%,模型较为准确可靠。

关键词：有轨电车噪声弹性车轮阻尼器模态分析

基于固有频率的风力机叶片裂纹精确定位与程度识别

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振动与冲击 2019年第24期38卷 18-27页

作者：吴琪强郭帅平王钢李学军湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室

针对叶片裂纹诊断问题,基于裂纹引起的叶片任意两阶固有频率变化之比只与损伤位置有关的性质,提出了基于任意两阶固有频率变化比的裂纹位置参数、裂纹定位参数及裂纹定位准则;将叶片表面划分多个区域,每次在区域边界植入单个裂纹,计算... 详细信息

针对叶片裂纹诊断问题,基于裂纹引起的叶片任意两阶固有频率变化之比只与损伤位置有关的性质,提出了基于任意两阶固有频率变化比的裂纹位置参数、裂纹定位参数及裂纹定位准则;将叶片表面划分多个区域,每次在区域边界植入单个裂纹,计算裂纹定位参数,实现叶片裂纹所属区间定位;同时,研究叶片裂纹定位参数在裂纹区间内的变化规律,建立了裂纹定位参数与区间相对位置间的映射关系,实现了叶片裂纹区间内的精确定位。基于完好叶片与裂纹叶片一阶固有频率变化量的平方与一阶固有频率之比只与损伤程度相关的性质,建立了叶片不同裂纹位置下裂纹损伤程度函数模型,实现叶片裂纹损伤程度的识别。通过数值仿真分析及试验验证了该方法的有效性,且识别精度较高,为实际的应用提供有力的依据。

关键词：风力机叶片固有频率裂纹定位损伤程度