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磁场辅助激光生长类金刚石膜的微结构及光学性能

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物理学报 2024年第10期73卷 337-344页

作者：陆益敏汪雨洁徐曼曼王海奚琳安徽工程大学机械工程学院芜湖241000

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下... 详细信息

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下的飞行轨迹,显示出磁场限制了碳离子的自由膨胀,使其螺旋前进并向永磁体中心区域聚集.膜层表面干涉和椭偏测量的拟合参数显示,磁场的磁感应强度越高,激光生长类金刚石膜的厚度及光学性能越不均匀.拉曼光谱及其拟合结果显示,磁场有利于提高碳网络结构的局部压力、提高膜层中的sp~3键含量.

关键词：类金刚石膜脉冲激光沉积磁约束等离子体微结构

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低频扭转振动辅助螺旋铣孔切削力模型研究

机械工程学报 2024年第5期60卷 390-402页

作者：冯勇周豪杰周智远贾晓林秦育彦徐伟伟南京工程学院机械工程学院南京211167 常熟理工学院机械工程学院苏州215500

晶须增强钛基复合材料因其高比刚度、比强度等优异性能,被广泛用于航空航天、车辆运输以及新能源等领域;然而,由于材料各向异性,在常规制孔加工中极易产生缺陷,限制了其大量推广和应用。为此,结合低频扭转振动的运动特点和螺旋铣削的加... 详细信息

晶须增强钛基复合材料因其高比刚度、比强度等优异性能,被广泛用于航空航天、车辆运输以及新能源等领域;然而,由于材料各向异性,在常规制孔加工中极易产生缺陷,限制了其大量推广和应用。为此,结合低频扭转振动的运动特点和螺旋铣削的加工特点,提出低频扭转振动辅助螺旋铣孔(低频扭振螺旋铣孔)工艺方法,并进一步推导了其切削力模型;在此基础上,开展了TiBw/TC4复合材料的铣孔实验研究,验证了切削力模型的合理性。仿真分析表明,扭振切向进给与切向每齿进给相同,扭振频率与切削频率同频时,端面合力的平均切削力峰值较常规螺旋铣孔分别下降近13.05%和13.64%。实验研究表明,低频扭振螺旋铣孔有助于减少出/入口毛刺、孔壁划痕、破碎等缺陷,并可有效降低刀具磨损;相较于常规螺旋铣孔,孔壁粗糙度降低36.29%。

关键词： TiBw/TC4复合材料低频扭振螺旋铣孔切削力模型制孔质量

不同冷却条件下钛铝合金切削加工材料去除机理和加工表面完整性

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航空学报 2024年第13期45卷 210-228页

作者：王相宇王锦辉仇文豪牛金涛付秀丽乔阳济南大学机械工程学院济南250022

钛铝合金具有密度小、强度高、抗高温蠕变与抗氧化能力强等优势,在航天航空工业的应用前景广阔。但由于材料导热性能差、加工硬化严重、低温脆性,在切削加工中切削温度高,导致切削加工效率低、刀具寿命低和表面完整性差,限制了材料的应... 详细信息

钛铝合金具有密度小、强度高、抗高温蠕变与抗氧化能力强等优势,在航天航空工业的应用前景广阔。但由于材料导热性能差、加工硬化严重、低温脆性,在切削加工中切削温度高,导致切削加工效率低、刀具寿命低和表面完整性差,限制了材料的应用推广。针对钛铝合金切削温度高的问题,基于其力学性能对温度敏感的特性,在钛铝合金Ti-48Al-2Cr-2Nb材料力学性能、材料去除机理和切削加工表面完整性等方面开展了研究工作。通过霍普金森冲击剪切试验研究了材料在不同温度下的动态失效行为和断裂机理;通过有限元仿真和试验研究了不同冷却条件和切削参数下直角车削的切屑形貌及其形态演化,分析了材料去除机理;对材料进行了3种冷却条件下的端面车削试验,分析了表面粗糙度的变化规律;结合材料的断裂机理和片层组织断裂形式,揭示了微凹坑与微裂纹等表面缺陷的形成原因;结合切削力与切削温度分析了加工硬化程度与硬化层深度,揭示了硬度的变化原因。

关键词：冷却条件切削温度钛铝合金表面完整性材料去除机理

微藻光—暗联合发酵制氢固碳效果及经济效益评价

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天然气工业 2024年第5期44卷 177-186页

作者：韩飞赵青云黄煜鸿焦永刚尤占平石家庄铁道大学机械工程学院

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微... 详细信息

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微藻生物氢的制取,并分析了不同光—暗联合下微藻的制氢效果和固碳减排效果,最后核算了废物处理产生的经济效益和生物制氢的生产潜力。研究结果表明:①微藻光发酵制氢具有较好的固碳减排效果,每生产1 kg氢气,光发酵的固碳减排量为0.89 kgCO_(2),相较于暗发酵高0.46 kgCO_(2);②暗发酵制氢具有较好的经济效益,每生产1 kg氢气,暗发酵制氢的经济效益为61.56元,相较于光发酵高61.01元;③将光—暗发酵相结合,单个周期可生产41.23 kg氢气,实现固碳减排54.61 kgCO_(2),产生经济效益为2560.52元。结论认为:①采用TP5类(自养时间7 d、异养时间9 d,微藻最终浓度为54 g/L)周期下微藻增殖量进行的光—暗发酵制氢,实现了固碳减排与经济效益并存,相比于其他组合具有更好的生产效果,更适合用于规模化扩大生产;②光—暗发酵联合制氢是基于微藻增殖所进行的,应依据藻种特性优化制氢环境,对制氢比例与制氢方式做出调整,以加强微藻生物质能源开发,不断扩展微藻生物制氢的发展前景。

关键词：微藻光—暗发酵生物制氢能源固碳减排经济效益废物处理

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双振头超声固结振动装置设计及实验

光学精密工程 2024年第4期32卷 514-523页

作者：钟相强邹令令冯赛龙安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000

为了提高传统超声固结振动装置的输出振幅,达到金属箔材稳定固结的要求,提出了一种单侧双换能器结构的双振头超声固结振动装置。基于谐振系统设计理论完成了尺寸参数设计,对该装置进行模态分析及优化,得到最佳纵振频率为20 247 Hz;基于... 详细信息

为了提高传统超声固结振动装置的输出振幅,达到金属箔材稳定固结的要求,提出了一种单侧双换能器结构的双振头超声固结振动装置。基于谐振系统设计理论完成了尺寸参数设计,对该装置进行模态分析及优化,得到最佳纵振频率为20 247 Hz;基于等效四端网络法对双振头超声固结振动装置进行建模仿真,最大输出振幅能达到36μm;最后,制作实验样机进行振幅测试实验,探究输出振幅与激励电压之间的关系。实验结果表明:输出振幅与激励电压线性相关,该装置的最大输出振幅为34.4μm,与仿真结果的误差率小于5%。验证了结构的合理性,有效提高了装置的输出振幅,促进了超声固结技术在相关领域的应用。

关键词：增材制造谐振系统模态分析纵振频率

提升中职学生素养的数学教学策略与专业课融合研究

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中国科技期刊数据库科研 2024年第6期 0164-0167页

作者：兰荣芳烟台机械工程学校山东烟台265400

中职教育是我国职业教育的重要组成部分,数学又是中职学生必修的一门基础课程。而当前我国中职教育中的数学教育存在着课堂实效性不高、教学方式僵化、和专业课程融合不足等问题。为此,本研究旨在提出一种能够提升数学课堂的实效性,促... 详细信息

中职教育是我国职业教育的重要组成部分,数学又是中职学生必修的一门基础课程。而当前我国中职教育中的数学教育存在着课堂实效性不高、教学方式僵化、和专业课程融合不足等问题。为此,本研究旨在提出一种能够提升数学课堂的实效性,促进数学与专业课程融合,从而提升中职学生整体素养的教学策略。通过对现行数学课程的深度分析,结合实践教学,我们开发出一套以问题解决为核心,情境实践为载体,专业融合为特色的数学教学策略。研究结果显示,这种教学策略不仅能提升学生的数学素养,而且在提升学生的创新能力、团队协作能力、专业素养等方面也显示出了显著的效果。这为中职数学教育改革提供了新的思路和实践路径。

关键词：中职教育数学教学策略专业课融合学生素养教育改革

改进A^(*)与ROA-DWA融合的机器人路径规划

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浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 360-369页

作者：刘宇庭郭世杰唐术锋张学炜李田田内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古呼和浩特010051 浙江大学机械工程学院浙江杭州310058

为了解决机器人路径规划中传统A^(*)算法和动态窗口法(DWA)存在的遍历节点较多、冗余点较多以及路径不平滑,缺乏全局引导,易陷入局部最优以及安全性低等问题,提出融合改进A^(*)算法和随机避障动态窗口法(ROA-DWA)的路径规划算法.该算法... 详细信息

为了解决机器人路径规划中传统A^(*)算法和动态窗口法(DWA)存在的遍历节点较多、冗余点较多以及路径不平滑,缺乏全局引导,易陷入局部最优以及安全性低等问题,提出融合改进A^(*)算法和随机避障动态窗口法(ROA-DWA)的路径规划算法.该算法通过启发式函数的权重调整、Floyd算法、冗余点删除策略、静态和动态障碍物分类处理和速度自适应因子等方式来提高搜索效率,减少路径长度和拐点数量,将已知障碍物对路径的影响最小化,大幅提高动态避障效率,使得机器人在平稳到达目标点的同时还提升了机器人的安全性,更好地适应复杂的动态和静态环境.实验结果表明,该算法具有较好的全局最优性和局部避障能力,在大型地图中展现出更好的优势.

关键词：机器人路径规划动态避障改进A^(*)算法随机避障动态窗口法(ROA-DWA) 融合算法

基于DDPG的锅炉NO_(x)排放和屏式过热器超温的多目标优化

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第8期57卷 787-797页

作者：王赫阳刘骁樊昱晨刘欣张超群天津大学机械工程学院天津300350 烟台龙源电力技术股份有限公司烟台264006

锅炉空气分级燃烧技术的使用虽降低了NO_(x)排放,但同时造成了炉内高温火焰上移,导致位于炉膛上部的屏式过热器吸热量增加和超温加剧,影响机组的安全运行.因此,锅炉亟需一个可对NO_(x)排放和屏式过热器超温进行协调优化的多目标控制策略... 详细信息

锅炉空气分级燃烧技术的使用虽降低了NO_(x)排放,但同时造成了炉内高温火焰上移,导致位于炉膛上部的屏式过热器吸热量增加和超温加剧,影响机组的安全运行.因此,锅炉亟需一个可对NO_(x)排放和屏式过热器超温进行协调优化的多目标控制策略.针对目前基于机器学习的锅炉优化模型普遍局限于针对单一锅炉运行目标的优化,提出了基于深度强化学习的锅炉多目标优化模型,包括预测模型和优化模型:预测模型采用深度神经网络构建锅炉运行参数与NO_(x)浓度和屏式过热器温度的非线性映射;优化模型采用深度确定性策略梯度(DDPG)算法训练策略网络,通过优化运行参数实现锅炉的多目标协同控制.对某600MW锅炉的研究结果表明,通过锅炉配风和过热器减温水量等参数的调整,可实现NO_(x)排放和屏式过热器超温率的协同优化,NO_(x)排放平均降低22.6 mg/m^(3),屏式过热器超温率平均降低0.161.

关键词：燃煤锅炉 NO_(x)排放屏式过热器多目标优化深度确定性策略梯度

基于Runge-Kutta的自回归物理信息神经网络求解偏微分方程

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力学学报 2024年第8期56卷 2482-2493页

作者：韦昌樊昱晨周永清张超群刘欣王赫阳天津大学机械工程学院天津300072 烟台龙源电力技术股份有限公司山东烟台264006

物理信息神经网络离散时间模型(PINN-RK)是深度学习技术与龙格库塔方法相结合的产物,在求解偏微分方程时具有非常出色的稳定性和较高的求解精度.但是,受到龙格库塔算法本身的限制,PINN-RK模型仅能实现单步时间预测,且计算效率较低.因此... 详细信息

物理信息神经网络离散时间模型(PINN-RK)是深度学习技术与龙格库塔方法相结合的产物,在求解偏微分方程时具有非常出色的稳定性和较高的求解精度.但是,受到龙格库塔算法本身的限制,PINN-RK模型仅能实现单步时间预测,且计算效率较低.因此,为了实现多时间步长预测和提高模型的计算效率,提出了一种基于龙格库塔法的自回归物理信息神经网络模型(SR-PINN-RK).该模型基于自回归时间步进机制,改进了神经网络的训练流程和网络结构,相比PINN-RK模型,大幅减少了神经网络的训练参数,提高了模型的计算效率.此外,在自回归机制的作用下,该模型通过对标签数据的动态更新,成功实现了对偏微分方程解的多时间步长预测.为了验证文中模型的求解精度和计算效率,分别求解了Allen-Cahn方程和Burgers方程,并与文献中的基准解进行了对比.结果表明,模型预测解与基准解之间具有很高的一致性,求解Allen-Cahn方程和Burgers方程的最大相对误差均低于0.009.

关键词：物理信息神经网络自回归时间步进机制偏微分方程 Allen-Cahn方程 Burgers方程