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EA4T车轴钢径切复合微动磨损特性研究

摩擦学学报 2024年

作者：聂洪磊任岩平李泳錡贺继樊黄盖彭金方朱旻昊西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所西南交通大学材料科学与工程学院西南交通大学力学与航空航天学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

针对车辆轮轴过盈配合部存在的多模式复合微动损伤，开展了柱/柱正交接触下的EA4T车轴钢径切复合微动磨损特性研究。结果表明：摩擦力-位移-循环次数曲线(Ft-D-N曲线)表现为3种类型：准梯形型、梯形与椭圆交变型和直线型。分别对应完全... 详细信息

针对车辆轮轴过盈配合部存在的多模式复合微动损伤，开展了柱/柱正交接触下的EA4T车轴钢径切复合微动磨损特性研究。结果表明：摩擦力-位移-循环次数曲线(Ft-D-N曲线)表现为3种类型：准梯形型、梯形与椭圆交变型和直线型。分别对应完全滑移区、混合区和部分滑移区。径切复合微动的径向力与切向位移变化周期相同，径向力随切向位移的改变而改变。径切复合微动磨损的磨痕形貌呈彗星状，径向载荷较小侧更容易产生相对滑移，导致磨痕较深。完全滑移区与混合区的磨损机制主要为疲劳剥落、磨粒磨损及氧化磨损。在完全滑移区，Ft-D-N曲线为非对称的准梯形型，单次循环平均磨损量先增加后降低。在混合区，损伤程度降低，磨痕表面存在轻微的犁沟和剥落。在部分滑移区，接触区中心存在黏着，接触边缘发生微滑，损伤最轻微，磨损机制主要为黏着磨损。

关键词：复合微动磨损 EA4T车轴钢接触行为损伤演变磨损机制

海啸作用下跨海桥梁上部结构流-固耦合数值研究

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工程力学 2024年第9期41卷 111-122页

作者：杨志莹祝兵黄博张跃志殷瑞涛西南交通大学土木工程学院成都610031 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

海啸是威胁跨海桥梁安全的主要灾害之一,深入研究海啸与桥梁上部结构耦合作用过程,明确桥梁上部结构波浪力以及桥梁支座受力状态对跨海桥梁安全具有重要意义。该文采用开源软件OpenFOAM建立二维数值水槽,以溃坝波模拟海啸,通过求解RANS... 详细信息

海啸是威胁跨海桥梁安全的主要灾害之一,深入研究海啸与桥梁上部结构耦合作用过程,明确桥梁上部结构波浪力以及桥梁支座受力状态对跨海桥梁安全具有重要意义。该文采用开源软件OpenFOAM建立二维数值水槽,以溃坝波模拟海啸,通过求解RANS方程来获取流体运动,并采用k-ε湍流模型解决RANS方程的封闭性问题,以弹簧-质量-阻尼体系模拟桥梁上部结构运动体系,通过流体与质量-弹簧-阻尼体系间实时数据传递,模拟海啸与桥梁上部结构之间的耦合效应。并利用溃坝波解析解及已有的试验数据验证了数值模型的可靠性。在此基础上,通过对比在水平方向采用刚性约束或不同刚度的弹性约束时上部结构的波浪力,研究了流-固耦合效应以及约束刚度对桥梁上部结构波浪力的影响,同时分析了在海啸作用过程中桥梁各支座的受力状态。结果表明:该文建立的数值模型能够准确地模拟海啸波浪与结构耦合作用过程;考虑流固耦合效应后,上部结构受到的最大波浪力明显减小,水平力最大值减小16.8%~21.0%,竖向力最大值减小15.5%~19.5%;相比于上部结构水平波浪力,支座承受的水平力波动更明显且其最大值达到上部结构水平力的1.25倍;迎浪侧支座在不同时刻存在拉和压两种不同工作状态,其最大拉力达到上部结构竖向波浪力最大值的90%以上;背浪侧支座仅承受压力,其最大压力约为迎浪侧支座最大压力的1.11倍~1.55倍。

关键词：跨海桥梁流固耦合数值模拟波浪力支座力

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干态及小牛血清环境下超声滚压对Ti6Al7Nb合金微动磨损行为的影响研究

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摩擦学学报 2024年

作者：黄奕博贺继樊李洪洋刘建华彭金方朱旻昊西南交通大学材料科学与工程学院西南交通大学力学与航空航天学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

为提高人工植入件的抗微动磨损性能，采用超声表面滚压技术(USRP)对其典型材料(Ti6Al7Nb合金)进行表面强化处理。在此基础上，研究并揭示了表面改性层在干态及小牛血清环境下的微动磨损行为和损伤机理。结果表明：USRP使基材表面形成约3... 详细信息

为提高人工植入件的抗微动磨损性能，采用超声表面滚压技术(USRP)对其典型材料(Ti6Al7Nb合金)进行表面强化处理。在此基础上，研究并揭示了表面改性层在干态及小牛血清环境下的微动磨损行为和损伤机理。结果表明：USRP使基材表面形成约33μm的晶粒细化层，表面硬度提升约28.1%。USRP处理并未显著改变基材的微动运行区域特性，在损伤严重的滑移区损伤机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损和氧化磨损。USRP强化处理改变了表层材料的晶界取向，减轻了接触区材料的剥落磨损程度，但增加的晶界通道可能加剧氧化磨损。不同微动工况下，USRP强化表面均具有较好的减摩效果，尤其在小牛血清环境中其磨损率较基材可降低约28 %。研究结果可为人工关节材料的抗微动损伤表面工程防护提供理论数据和应用参考.

关键词： Ti6Al7Nb合金超声滚压表面强化切向微动磨损小牛血清环境损伤机理

基于广义随机Petri网的口岸站通关流程优化——以磨憨口岸站为例

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铁道运输与经济 2024年

作者：杨红汤银英陈思西南交通大学交通运输与物流学院

边境铁路口岸站是跨境铁路运输的关键节点，在国际物流通道中发挥着重要作用，其运输效率直接影响跨境贸易。随着国际货运班列数量的增长，口岸站货物滞留问题日益突出。以提升口岸站通关效率为目标，运用广义随机Petri网对口岸站通关... 详细信息

边境铁路口岸站是跨境铁路运输的关键节点，在国际物流通道中发挥着重要作用，其运输效率直接影响跨境贸易。随着国际货运班列数量的增长，口岸站货物滞留问题日益突出。以提升口岸站通关效率为目标，运用广义随机Petri网对口岸站通关流程进行建模分析，借助AnyLogic仿真工具进行情景模拟，旨在识别并改善口岸站通关流程中的关键环节，选取“最大拥堵长度”“列车通过率”和“列车平均在站停留时间”作为评估优化效果的关键指标，以磨憨口岸站进口作业流程为例进行分析，结果表明：优化措施不仅可以缓解磨憨口岸站的拥堵情况，相较于优化前口岸站的列车通过率提高106.5%，列车平均在站停留时间减少76.3%，验证了所用方法的有效性。

关键词：口岸站通关流程优化广义随机Petri网 AnyLogic仿真优化措施

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机械加工质量预测研究现状与发展趋势

西南交通大学学报 2024年第1期59卷 121-141页

作者：高宏力孙弋郭亮由智超刘岳开李世超雷云聪西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容,也是实现质量闭环控制的前提条件,对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用.在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现,学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响... 详细信息

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容,也是实现质量闭环控制的前提条件,对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用.在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现,学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响的机理研究,却鲜见部件耦合影响的关联性研究.基于上述难题,本文首先剖析影响机械加工质量的7类要素,包括刀具几何参数、切削参数、切削液类型、热误差与热变形、数控机床零部件性能退化、切削颤振以及系统特性;随后,根据各要素数据种类和测量方式的不同,将机械加工质量监测与预测方法划分为4大类,包括机器视觉测量、功率测量、振动测量以及其他测量方法,并对各方法的技术特点、局限性和发展动态进行了阐述;最后,考虑各机械加工质量监测与预测方法的不足,指出材料切削机制研究、数据质量评估方法、面向工业现场数据库构建的标准以及质量预测信息的智能表征与可视化等方面可能是未来的发展趋势.

关键词：加工质量预测切削力振动功率与电流信号机器视觉工业大数据

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砂黏统一本构模型的一种简单广义化方法

西南交通大学学报 2024年

作者：崔凯王孝文贾政鹏吴博涵袁冉西南交通大学土木工程学院西南交通大学交通隧道教育部重点实验室

为了实现对砂土和黏土在广义应力条件下力学响应的统一描述，本研究基于变换应力法与状态参数理论，在临界状态概念的基础上，提出了一种广义应力空间下的砂、黏统一临界状态本构模型，即CASM-SG模型。新提出的CASM-SG模型在不引入额外... 详细信息

为了实现对砂土和黏土在广义应力条件下力学响应的统一描述，本研究基于变换应力法与状态参数理论，在临界状态概念的基础上，提出了一种广义应力空间下的砂、黏统一临界状态本构模型，即CASM-SG模型。新提出的CASM-SG模型在不引入额外材料材料参数的前提下，通过变换应力法将传统的二维临界状态屈服面推广到三维应力空间；本研究进一步地推导了CASM-SG模型的完整本构框架并通过一致性条件确定了CASM-SG模型的塑性模量和弹塑性刚度矩阵的显式表达式。最后，CASM-SG模型被用于预测Hostun砂土和Fuiinomori黏土分别在排水和不排水三轴压缩和拉伸条件下的力学响应。模拟结果表明，新提出的CASM-SG模型能够较好地预测砂土和黏土在广义应力条件下的应力应变关系，剪胀行为，有效应力路径等，并能更为准确地模拟光滑应力-应变曲线及土体的应变软化行为。

关键词：广义应力空间砂土黏土本构模型变换应力法

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基于改进信息熵的直接刀具状态监测设备部署

西南交通大学学报 2024年第1期59卷 160-167页

作者：由智超高宏力郭亮陈昱呈刘岳开西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

在不拆刀情况下,基于机器视觉的在线刀具状态监测系统可完成刀具磨损测量和状态评估,但与在线捕获刀具图像质量息息相关的系统部署参数选择却鲜有研究.为解决上述问题,本文构建基于改进信息熵的多项式回归模型以实现刀具状态监测系统的... 详细信息

在不拆刀情况下,基于机器视觉的在线刀具状态监测系统可完成刀具磨损测量和状态评估,但与在线捕获刀具图像质量息息相关的系统部署参数选择却鲜有研究.为解决上述问题,本文构建基于改进信息熵的多项式回归模型以实现刀具状态监测系统的最优部署.首先,使用自适应阈值方法去除捕获刀具图像中背景要素干扰,并通过信息熵指标评估图像中刀具磨损区域的成像质量;然后,构建相机工作距离、曝光时间与所提出评价指标之间的多项式回归模型以描述部署参数与提出评价指标的映射关系;最后,应用最小二乘法求取多项式模型系数获得最优部署参数.在确保自变量的因子水平涵盖最优部署参数情况下设计正交实验,实验结果表明:提出的评价指标与工作距离、曝光时间等部署参数之间均存在主效应关系,符合光学成像系统的变化规律;与支持向量机、决策树和K近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法等非线性回归预测模型相比,三次多项式回归模型预测误差最小,其平均绝对误差、均方误差、均方根误差分别为0.022631,0.00068,0.026069;在多项式回归模型求解的最优部署参数下,所捕获的刀具图像的测量精度达到96.76%,提高0.74%,满足刀具状态监测的精度要求.

关键词：信息熵方差分析多项式回归机器视觉刀具状态监测

电液混合动力系统关键技术及能量管理研究综述

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 600-614页

作者：刘桓龙西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改... 详细信息

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改善电动车辆续驶里程及蓄电池循环使用寿命.本文对电液混合动力系统构型、能量回收技术、能量释放模式及控制策略等相关研究成果的进展、现状及发展趋势进行综述,分析了利用电液混合动力构型与先进能量管理策略提升纯电动车辆动力性能与能量利用率的可行性技术方案与应用前景.根据已有研究成果,装备电液混合动力系统后车辆最大可降低约40%的能量消耗,在能量高效利用方面具有显著优势.对于电液混合动力系统而言,液压能再生、耦合与释放等与行驶场景及电机工况点密切相关,研究重点应解决动力耦合、再生制动与能量管理等关键技术,从而提升动力系统的综合性能特别是功率密度与节能特性.

关键词：电液混合动力系统动力混合再生制动高效利用能量管理策略

考虑碳排放的车流径路与列车编组计划综合优化

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铁道运输与经济 2024年

作者：舒文汤银英胡广红西南交通大学交通运输与物流学院

考虑铁路实际货运过程中产生的碳排放，对车流径路与列车编组计划综合优化问题进行研究。在碳税政策下，以车流集结成本、改编成本、运输成本及碳排放成本之和最小为优化目标，考虑点线能力限制、车流走行“树形结构”、区分上、下行调... 详细信息

考虑铁路实际货运过程中产生的碳排放，对车流径路与列车编组计划综合优化问题进行研究。在碳税政策下，以车流集结成本、改编成本、运输成本及碳排放成本之和最小为优化目标，考虑点线能力限制、车流走行“树形结构”、区分上、下行调车场的调车线数量限制等约束，建立车流径路与列车编组计划综合优化模型，并设计基于2阶段的模拟退火-遗传算法应用于模型的求解。最后，结合我国区域路网数据，对改进前、后算法进行分析。结果表明：相较于传统遗传算法(GA)、模拟退火算法(SA)，采用改进的模拟退火-遗传算法(ISA-GA)使得算例的总成本降低了0.61%,0.25%，同时选择最短路径的OD数量增加了4.81%,3.85%。

关键词：铁路运输车流径路列车编组计划碳排放改进的模拟退火-遗传算法