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激光去除AH32钢漆层的数值模拟及实验研究

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光电子·激光 2025年第1期36卷 93-99页

作者：张鑫王涛冯伟峰顾志同河北工业大学机械工程学院

采用有限元模拟软件建立激光去除AH32钢表面环氧树脂漆层的数值模型，并在其表面加载脉冲激光清洗过程。探究了不同激光参数对激光去除AH32船用钢表面漆层的温度场影响。模拟结果表明，漆层表面最高温度随光斑中心的移动而变化，其扫描... 详细信息

采用有限元模拟软件建立激光去除AH32钢表面环氧树脂漆层的数值模型，并在其表面加载脉冲激光清洗过程。探究了不同激光参数对激光去除AH32船用钢表面漆层的温度场影响。模拟结果表明，漆层表面最高温度随光斑中心的移动而变化，其扫描轨迹呈彗星状；漆层表面最高温度随光斑直径和扫描速度的增大而减小，随激光重复频率和激光功率的增大而增大，并通过实物清洗实验验证此规律，观察其清洗后的表面形貌，得到当激光功率为28W,光斑直径为0.05 mm,重复频率为50 kHz,扫描速度为1 000 mm/s时，不仅能完全把漆层去除，而且不会损伤基底材料。研究结果为激光清洗船用钢表面漆层提供理论依据和实验参照。

关键词：激光清洗数值模拟 AH32船用钢表面形貌

风力发电机主轴用非对称双列调心滚子轴承力学性能分析

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轴承 2025年

作者：龙嘉俊李睿姚齐水余江鸿湖南工业大学机械工程学院

针对风力发电机主轴承偏载问题，假定滚子与滚道之间的轴向位移沿滚子素线方向呈线性分布，运用切片法，建立径向和轴向联合载荷作用下非对称双列调心滚子轴承的数值计算模型，研究非对称接触角、滚子个数、滚子长度是否能缓解双列调心... 详细信息

针对风力发电机主轴承偏载问题，假定滚子与滚道之间的轴向位移沿滚子素线方向呈线性分布，运用切片法，建立径向和轴向联合载荷作用下非对称双列调心滚子轴承的数值计算模型，研究非对称接触角、滚子个数、滚子长度是否能缓解双列调心滚子轴承偏载现象。结果显示增大轴承接触角、滚子个数能够改善轴承偏载，增大轴承接触角、滚子个数、滚子长度可提高轴承刚度及轴承寿命。三种方案中，增大接触角对轴承偏载改善最为明显，增加滚子个数能显著延长轴承寿命。

关键词：风电机组主轴承非对称双列调心滚子轴承偏载切片法

基于人工势场法的复杂环境下多无人车避障与编队控制

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工程科学学报 2025年第2期47卷 364-373页

作者：梅艺林崔立堃胡雪岩胡广琦王浩陕西理工大学机械工程学院汉中723001

针对动态、密集障碍物等复杂环境下多车避障与编队控制存在的容易与障碍物碰撞、编队不稳定等问题,提出一种基于势场法的多车避障与编队控制方法.修改引力势场函数使引力大小在距离较大或较小时收敛于某一值,解决前期引力过大引起的无... 详细信息

针对动态、密集障碍物等复杂环境下多车避障与编队控制存在的容易与障碍物碰撞、编队不稳定等问题,提出一种基于势场法的多车避障与编队控制方法.修改引力势场函数使引力大小在距离较大或较小时收敛于某一值,解决前期引力过大引起的无人车与障碍物碰撞以及目标点不可达问题;采用更平滑的斥力计算公式对斥力势场函数进行优化,解决无人车距离障碍物过近时斥力过大引起的无人车在障碍物附近徘徊的问题;定义编队稳定力使编队前进过程中保持稳定队形的同时解决传统人工势场法存在的局部极小值问题;引入动态障碍物速度斥力势场与障碍物数量稀疏区域引力势场使编队在复杂环境下具有更高的避障与路径规划成功率.通过仿真实验与传统人工势场法以及改进后的算法进行对比,实验结果表明:本文方法在复杂环境下能够维持编队稳定性,具有较高的抗干扰能力;相较于传统算法与文献算法在动态障碍物环境下避障成功率分别提高了35%与10%,在密集动态障碍物环境下分别提高了55%与10%;能够在密集动态障碍物环境下躲避障碍物规划出合理的路径.

关键词：人工势场编队控制避障动态障碍物密集障碍物

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自适应主应力驱动的复合材料叶片变角度铺丝路径规划算法

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复合材料学报 2025年

作者：张俊曹忠亮江苏理工学院机械工程学院

复合材料因其优异的性能，逐渐成为航空发动机叶片等关键部件的首选材料。自动纤维铺放技术（AFP）是实现复合材料叶片制造的关键技术之一，但由于叶片的复杂结构与性能要求，其铺丝路径规划仍存在承载能力和稳定性方面的挑战。首先，... 详细信息

复合材料因其优异的性能，逐渐成为航空发动机叶片等关键部件的首选材料。自动纤维铺放技术（AFP）是实现复合材料叶片制造的关键技术之一，但由于叶片的复杂结构与性能要求，其铺丝路径规划仍存在承载能力和稳定性方面的挑战。首先，基于叶片结构的复杂性和铺放需求，通过模拟自然界中的生物结构提出了一种自适应主应力驱动的变角度铺丝路径规划算法，该算法可实时监测和分析当前位置的应力分布情况自适应调整铺放方向，以更好地适应叶片的结构特点和承载性能。其次，采用等距偏移算法，实现了叶片表面的均匀覆盖，有效平衡了整体轨迹的承载性、可铺设性及间隙控制质量。最后，通过路径仿真检测整体铺丝路径的曲率分布，验证了铺丝轨迹的工程应用可能以及算法的可行性。研究结果表明，该算法能够有效优化铺丝路径，提高铺丝路径规划的效率和质量，实现叶片变角度层合结构的高效、精确铺丝，为复合材料叶片的自动纤维铺放提供了一种有效的路径规划方法，具有一定参考意义。

关键词：复合材料叶片自动纤维铺放自适应主应力驱动变角度铺丝路径规划

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轴承接触磨损损伤对轴承疲劳寿命的影响

机电工程 2025年

作者：张珂李青松胡凌宽黄志韬上海应用技术大学机械工程学院

轴承的磨损损伤对轴承疲劳寿命有一定影响。为了提高对轴承疲劳寿命预测的准确性，选择了太阳轮轴传动的末端6210滚动轴承作为研究目标，并针对4种不同挡位工况进行了轴承磨损损伤分析，以此研究了轴承磨损损伤对轴承疲劳寿命的影响。... 详细信息

轴承的磨损损伤对轴承疲劳寿命有一定影响。为了提高对轴承疲劳寿命预测的准确性，选择了太阳轮轴传动的末端6210滚动轴承作为研究目标，并针对4种不同挡位工况进行了轴承磨损损伤分析，以此研究了轴承磨损损伤对轴承疲劳寿命的影响。首先，在不同工况下，对未计及磨损损伤和已考虑到磨损损伤的轴承疲劳寿命进行了仿真分析，并对两者间的比较结果开展了讨论；其次，对不同工况下轴承磨损的结果进行了数据分析；最终，针对轴承磨损损伤进行了疲劳寿命试验，并进行了试验结果和模拟结果之间的对比验证分析。研究结果表明：轴承磨损损坏后会造成轴承在工作中的形变量和等效应力大幅增加，寿命下降最高可达26%；磨损损伤会对轴承滚动体和内外圈的能量、内外圈对滚动体的弹性滑动、系统动能和应变能产生影响；当把轴承磨损损伤因素纳入轴承疲劳寿命的仿真预测时，其与实际寿命最小误差仅为3.62%；考虑磨损损伤轴承疲劳寿命的仿真预测更接近轴承实际寿命。

关键词：滚动轴承轴承磨损损伤数学模型仿真预测疲劳寿命预测计算云图滚动体磨损体积损失量滚动体弹性滑动能量分布

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超声波-微波联合谷物干燥特性研究

农机化研究 2025年第4期47卷 141-150页

作者：李彬张沛琳何齐宇朱岩松冯绍鹏武汉轻工大学机械工程学院武汉430023

以微波干燥谷物为基础,开展了在谷物微波干燥前使用超声波预处理强化干燥效果的实验。分别从超声强度、预处理时间和不同装载质量方面进行研究,并进行SPSS相关性分析研究。实验表明:将超声波功率提高到90%,与未经超声预处理的谷物相比,... 详细信息

以微波干燥谷物为基础,开展了在谷物微波干燥前使用超声波预处理强化干燥效果的实验。分别从超声强度、预处理时间和不同装载质量方面进行研究,并进行SPSS相关性分析研究。实验表明:将超声波功率提高到90%,与未经超声预处理的谷物相比,到达安全水分含量所需时间减少约27%,而10 min的预处理时间在经济性和能耗方面更合理,且超声波预处理对微波干燥效率的提高不会因更高的装载质量而明显减弱。SPSS相关性分析研究表明:有/无超声波预处理的谷物含水率变化存在显著差异,不同预处理时间之间的含水率变化也存在显著差异,但更高装载质量之间的谷物含水量变化不存在显著性差异。通过对谷物干燥模型拟合发现:Henderson and Pebis模型拟合度较高(R2>0.97),可以有效描述超声波预处理下谷物微波干燥过程中水分随时间变化的规律。

关键词：微波干燥超声预处理干燥特性相关性分析谷物

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高温高压对三元预混燃料爆炸特性的影响

高压物理学报 2025年第1期39卷 64-78页

作者：朱源姜根柱王筱蓉郭宏展苏傲成江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212003

乙醇/甲烷/氢气(C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2))作为一种新型的替代燃料,研究其爆炸特性对于我国新能源的可持续发展具有重要意义。在不同的当量比(0.8~1.4)、初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和初始温度(370、400和450 K)下,从实验和化学动力... 详细信息

乙醇/甲烷/氢气(C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2))作为一种新型的替代燃料,研究其爆炸特性对于我国新能源的可持续发展具有重要意义。在不同的当量比(0.8~1.4)、初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和初始温度(370、400和450 K)下,从实验和化学动力学角度分析了其对关键爆炸特性参数,如峰值爆炸压力、峰值爆炸压力上升速率、爆炸时间以及爆燃指数的影响。结果表明,爆炸特性参数在当量比为1.2~1.3之间时出现极值。峰值爆炸压力与初始压力呈线性正相关,而与初始温度呈线性负相关。增大初始压力,火焰锋面裂纹、胞化程度加深,峰值爆炸压力增大。此外,实验工况下评估的最大爆燃指数为20.83 MPa·m/s,表明预混燃料的燃烧处于相对安全水平。基元反应敏感性分析表明:爆燃反应与H和OH自由基密切相关,而R1、R8、R24、R96是影响爆炸反应强度最重要的4个基元反应。研究成果可为C_(2)H_(5)OH/CH_(4)/H_(2)三元混合燃料在实际燃烧装置中的应用、燃料安全性评估以及爆炸事故预防提供参考。

关键词：乙醇/甲烷/氢气爆炸特性线性相关 H和OH自由基

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初始章动角对旋转弹丸外弹道运动及引信力学环境的影响

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探测与控制学报 2025年

作者：回建豪王雨时南京理工大学机械工程学院

针对旋转弹丸初始章动角对外弹道解算及引信力学环境的影响，运用数值仿真方法对应不同初始章动角求解刚体外弹道数学模型和引信惯性零部件轴向过载数学模型，得到弹丸外弹道质心运动和绕质心运动诸元以及引信惯性零部件轴向过载随飞行... 详细信息

针对旋转弹丸初始章动角对外弹道解算及引信力学环境的影响，运用数值仿真方法对应不同初始章动角求解刚体外弹道数学模型和引信惯性零部件轴向过载数学模型，得到弹丸外弹道质心运动和绕质心运动诸元以及引信惯性零部件轴向过载随飞行时间的变化规律。初始章动角仅对偏流、章动角收敛至0的次数及进动角速度拐点影响较大，同时影响引信惯性零部件轴向过载突变出现次数，初始章动角与轴向过载峰值近似负相关。在初速930 m/s、50°射角的发射条件下，若初始章动角较小，有可能会产生较大的引信异常轴向过载，容易引发弹道炸；初速335 m/s或30°射角时，无论初始章动角取值如何，均不会产生较大的轴向过载突变峰值，即不易因弹道环境引发弹道炸。

关键词：引信力学环境刚体外弹道初始章动角外弹道解算引信轴向过载

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基于热流固耦合的高平机特性研究

火炮发射与控制学报 2025年

作者：颜培文徐亚栋孙鵾鹏杨鸿铭南京理工大学机械工程学院

液体气压式火炮高平机作为液压执行元件属于火炮液压系统的重要组成部分，为探究高平机结构所导致的温度场分布情况及其对高平机性能的影响，需要求解火炮高平机在多种工况下的温度场分布及相关参数变化。对高平机的研究包含其本身结构... 详细信息

液体气压式火炮高平机作为液压执行元件属于火炮液压系统的重要组成部分，为探究高平机结构所导致的温度场分布情况及其对高平机性能的影响，需要求解火炮高平机在多种工况下的温度场分布及相关参数变化。对高平机的研究包含其本身结构与腔内的流体和传热，基于热流固多物理场耦合研究方法，对击发工况和自然冷却工况进行了简化建模和有限元分析，得到了击发过程的各腔压力分布，高平机整体的温度分布、相关参数变化以及应变分布。对两个初始温度进行自然冷却状态下的温度场分析，分别绘制其两个时刻的温度云图并得到其结构对应参数变化的相关规律，击发过程壁面对流换热系数受到流体压力影响，冷却阶段流体接触的固体面积越大，流体体积越小，传热速度越快。研究为高平机的结构设计优化提供重要参考。

关键词：高平机热流固耦合温度场应变