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基于有限元分析的滚珠丝杠感应加热工艺优化

金属热处理 2025年第1期50卷 236-243页

作者：李明哲陈宝凤张文良孙立壮张伦刘俊杰中国机械总院集团北京机电研究所有限公司北京100083

为了优化滚珠丝杠的感应加热工艺,提高其表面温度分布的均匀性,从而提升其制造精度与性能,通过电磁仿真软件构建有限元模型,分析了静态和动态感应加热过程中不同工艺参数对丝杠表面温度场分布的影响。结果表明,感应线圈内径过小,工件与... 详细信息

为了优化滚珠丝杠的感应加热工艺,提高其表面温度分布的均匀性,从而提升其制造精度与性能,通过电磁仿真软件构建有限元模型,分析了静态和动态感应加热过程中不同工艺参数对丝杠表面温度场分布的影响。结果表明,感应线圈内径过小,工件与线圈间隙狭窄,容易导致工件表面过热或过烧,内径过大则间隙过宽,导致加热效率降低并使加热层深度变浅,选择内径合适的感应线圈对于确保加热质量至关重要;双匝线圈在加热效率和温度均匀性上表现最佳;高电压和适宜电流频率可提高加热效率并控制加热层深度;动态加热中,推荐扫描速度为6~10 mm/s,以平衡加热效率和工艺稳定性。

关键词：滚珠丝杠 GCr15钢感应加热有限元分析

不同变形量对W-Ni-Fe合金显微组织及力学性能的影响

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兵器材料科学与工程 2025年

作者：师博东王凯飞薛元琳武宁范文博张腾西安瑞福莱钨钼有限公司西部金属材料股份有限公司

为了进一步提升W-Ni-Fe合金的力学性能，研究了92W-5.6Ni-2.4Fe合金在液相烧结、真空热处理和旋锻后的组织演变、力学性能和断裂特性。结果表明：随着烧结致密化的提高，钨颗粒尺寸显著粗化，同时钨颗粒呈近球形均匀分布于Ni-Fe粘结相... 详细信息

为了进一步提升W-Ni-Fe合金的力学性能，研究了92W-5.6Ni-2.4Fe合金在液相烧结、真空热处理和旋锻后的组织演变、力学性能和断裂特性。结果表明：随着烧结致密化的提高，钨颗粒尺寸显著粗化，同时钨颗粒呈近球形均匀分布于Ni-Fe粘结相中；真空退火态试样的力学性能明显提高，钨合金的抗拉强度和伸长率分别为981 MPa和34%；旋锻后，钨合金组织中W颗粒被拉长呈纤维状，W颗粒穿晶解离比例增加；经93%变形加工，钨合金的抗拉强度为1 586 MPa、屈服强度为1 421 MPa、伸长率为13.5%。

关键词：钨合金旋锻变形量微观结构力学性能

基于数据驱动的TBM掘进地层岩性识别预测方法

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采矿与安全工程学报 2025年第1期42卷 147-160页

作者：丁自伟高成登张玲张旭侯涛翟剑平王家行董云俊西安科技大学能源学院陕西西安710054 山东能源集团西北矿业有限公司陕西西安710018

随着全断面硬岩掘进机(TBM)在煤矿巷道掘进施工中的广泛应用,地层信息的准确、实时识别已成为保证掘进效率的关键因素。为了研究掘进参数与地层岩性的相互作用关系,以西北矿业高家堡煤矿西区开拓大巷为工程背景,通过对稳定阶段掘进参数... 详细信息

随着全断面硬岩掘进机(TBM)在煤矿巷道掘进施工中的广泛应用,地层信息的准确、实时识别已成为保证掘进效率的关键因素。为了研究掘进参数与地层岩性的相互作用关系,以西北矿业高家堡煤矿西区开拓大巷为工程背景,通过对稳定阶段掘进参数的深入分析,建立地层岩性与关键掘进参数之间的“机-岩”感知关系,提出基于数据驱动的TBM掘进地层岩性识别的Stacking集成预测算法,确定与地层岩性预测相关的主要输入特征参数,包括推进速度v、刀盘转速n、刀盘推力F、刀盘扭矩T和贯入度P。训练结果表明,Stacking预测模型在5个输入参数的平衡精度和训练时间下均获得了最佳性能;预测模型多元评价结果显示,Stacking模型的AUC曲线面积指数为0.97,比单一的XGBoost,ANN和SVM模型(0.94,0.94,0.95)预测精度更高,且在处理不均衡数据预测表现出明显的优势。因此,基于本研究的预测模型可以很好地指导现场TBM掘进参数的调整,可有效减少TBM故障停机和刀头的磨损,提高掘进效率。

关键词： TBM掘进参数岩性识别机器学习 Stacking集成学习算法

数据中心多能互补分布式能源系统设计与运行优化研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 93-104页

作者：任效效李小龙薛凯吴炫韩小渠王进仕严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司西安710075

为实现数据中心的低碳转型和能效提升,提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特... 详细信息

为实现数据中心的低碳转型和能效提升,提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特征的运行策略,采用改进的多目标蝗虫优化算法对系统容量配置进行求解。为了分析优化目标和运行策略对系统优化的影响,通过组合不同优化目标和运行策略形成了多种优化设计方案,采用层次分析法和熵权法确定评价指标的权重,并利用多准则妥协解排序法进行评价排序。针对青海省某数据中心的案例,获得其能源系统的优化设计与运行方案。研究表明:运行策略主要影响吸收式制冷机和地源热泵的容量,而优化目标主要影响储能设备的容量;在相同的运行策略下,增加优化目标可提升系统的综合性能;对于不同的方案,生命周期成本、碳排放、能耗等基础优化目标值变化较小,而电网购电率和热量浪费率变化较大;通过实施五目标优化,即在基础优化目标的基础上增加热量浪费率、电网购电率,系统的综合性能得到了显著提升,其中热量浪费率和电网购电率分别降低了62.30%和25.92%,可再生能源发电占比增加了2%。

关键词：数据中心多能互补分布式能源系统优化设计运行策略多目标蝗虫优化算法

基于MF-Transformer的刮板输送机减速器健康状态评估方法

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机械设计与研究 2025年第01期 298-304+310页

作者：赵福媛王波苏乐程永军杨欢王欢乐赵成龙曹现刚鲁麒西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室西安重装蒲白煤矿机械有限公司

减速器作为刮板输送机的关键部件，需要对其健康状态做出及时、准确的评估。针对复杂工况下刮板输送机减速器的数据表达能力弱、健康状态评估模型准确率低等问题，提出了一种基于MF-Transformer的刮板输送机减速器健康状态评估方法。首... 详细信息

减速器作为刮板输送机的关键部件，需要对其健康状态做出及时、准确的评估。针对复杂工况下刮板输送机减速器的数据表达能力弱、健康状态评估模型准确率低等问题，提出了一种基于MF-Transformer的刮板输送机减速器健康状态评估方法。首先，根据刮板输送机减速器的结构和工作性能，结合专家经验和历史状态数据，选取能够表征刮板输送机减速器运行状态的关键监测参数，采用滑动平均法对刮板输送机减速器状态监测参数进行数据预处理；其次，运用扩展卡尔曼滤波器构建刮板输送机减速器的健康状态评估指标，划分刮板输送机减速器的健康状态等级；然后，通过格拉姆角场、马尔可夫转移场和递归图的图像编码方法将一维数据表征为二维图像特征，并将多图特征融合输入Transformer模型，构建刮板输送机减速器的健康状态评估体系；最后，实验结果表明：MF-Transformer方法与回溯搜索算法优化支持向量机、XGBoost和CNN-XGBoost方法相比，评估准确率平均提高了2.58%～9.71%,特异度平均提高了3.23%～5.19%,查准率平均提高了5.29%～16.03%,召回率平均提高了5.38%～22.50%,调和平均数平均提高了6.23%～19.87%,该方法具有较好的评估性能。

关键词：刮板输送机减速器多图特征 Transformer 健康等级划分健康状态评估

仿真分析辅助GIS用低压铸造盖板铸件工艺设计

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特种铸造及有色合金 2025年第1期45卷 136-140页

作者：李红强朱广李沛根李文静阴瑜娟西安西开精密铸造有限责任公司西安712046

针对一种GIS用铝合金盖板原金属型低压铸造工艺出品率低的问题,对盖板铸件初步设计了取消冒口的金属型低压铸造工艺,并采用AnyCasting软件进行模拟仿真以辅助优化工艺设计。结果表明,初步设计的工艺充型过程良好,凝固过程中法兰与4处凸... 详细信息

针对一种GIS用铝合金盖板原金属型低压铸造工艺出品率低的问题,对盖板铸件初步设计了取消冒口的金属型低压铸造工艺,并采用AnyCasting软件进行模拟仿真以辅助优化工艺设计。结果表明,初步设计的工艺充型过程良好,凝固过程中法兰与4处凸台以及壁相交位置存在孤立液相区,导致缩孔、缩松缺陷;优化方案1采用风冷镶块铸出通孔与密封槽,并减少注胶槽位置加工余量。铸件凝固后,原先的缺陷减小,但法兰与壁相交位置缺陷明显增多。优化方案2采用风冷铜质镶块,将Al液浇注温度进一步提高至720℃后,盖板铸件缺陷消除。

关键词： GIS 盖板 AnyCasting软件充型凝固仿真工艺设计

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GIS扩建过程中连接母线的应力强度仿真分析

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高压电器 2025年第1期61卷 12-18页

作者：付威蒋晓东彭澎王闯深圳供电局有限公司广东深圳518000 西安理工大学电气工程学院西安710048

气体绝缘封闭开关(GIS)是广泛使用的电力设备,对现有GIS设备进行扩建是提高变电站输送能力的迫切需求。在GIS扩建过程中,连接母线承载着原设备及新设备之间的机械与电气连接,连接母线的稳定性是GIS正常运行的基本保障。文中设计了一种... 详细信息

气体绝缘封闭开关(GIS)是广泛使用的电力设备,对现有GIS设备进行扩建是提高变电站输送能力的迫切需求。在GIS扩建过程中,连接母线承载着原设备及新设备之间的机械与电气连接,连接母线的稳定性是GIS正常运行的基本保障。文中设计了一种同水平位置布置的连接母线,并对母线在短路电流作用下的应力进行仿真分析。建立有限元模型,施加峰值为125 kA的短路电流负载,得到了150 ms内的应力时程曲线。结果表明母线各零件应力基本随时间呈先增大再减小趋势,应力最大值约在12~20 ms出现,螺栓处应力最大值显著大于导线处。母线两侧的盆式绝缘子主要受力点为三相导线镶嵌处,同时盆式绝缘子在短路电流最大相位置所受力矩最大。文中研究结果可对GIS扩建过程中连接母线的设计提供参考。

关键词： GIS 母线盆式绝缘子有限元仿真

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小净距盾构隧道开挖面稳定性研究

城市轨道交通研究 2025年第1期28卷 103-107页

作者：高琪中铁十二局集团有限公司第四工程有限公司西安710016

[目的]确定双线小净距盾构隧道施工过程中维持掌子面稳定所需极限支护压力。[方法]综合利用数值模拟、理论解析和工程验证的方法对双线小净距盾构隧道开挖面稳定性开展研究。采用数值模拟对双线小净距盾构隧道掌子面失稳模式和极限支护... 详细信息

[目的]确定双线小净距盾构隧道施工过程中维持掌子面稳定所需极限支护压力。[方法]综合利用数值模拟、理论解析和工程验证的方法对双线小净距盾构隧道开挖面稳定性开展研究。采用数值模拟对双线小净距盾构隧道掌子面失稳模式和极限支护压力进行分析,基于数值模拟结果提出了双线盾构隧道开挖面失稳解析模型,并利用极限平衡理论推导出了维持掌子面稳定所需的极限支护压力。[结果及结论]小净距盾构隧道在施工过程中会形成联合土拱,联合土拱作用下,维持双线小净距隧道开挖面稳定所需的极限支护压力会显著增加。理论解析表明,当净距小于0.5D(D为隧道直径)时,极限支护压力随着净距增大而增大;当净距超过0.5D时,极限支护压力随着净距的增大而减小;当净距超过2.0D时,联合土拱无法形成,此时破坏模式与单洞隧道破坏模式相同,净距对极限支护压力不再产生影响。

关键词：地铁双线隧道小净距开挖面稳定性极限支护压力

参与一次调频的新能源发电并网系统振荡机理分析与参数优化配置

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西安交通大学学报 2025年第3期59卷 124-134页

作者：张振宇张钢栗龙轩柯贤波程林霍沛峥张浩别朝红西安交通大学电气工程学院西安710049 国家电网有限公司西北分部西安710049

为提升新能源并网系统的稳定性,针对关键参数变化对系统振荡现象的影响机理展开研究,并提出参数优化配置方案。首先,建立参与一次调频的典型新能源发电并网系统的状态空间模型,基于特征值分析辨识并网系统中的主导振荡模式。在此基础上... 详细信息

为提升新能源并网系统的稳定性,针对关键参数变化对系统振荡现象的影响机理展开研究,并提出参数优化配置方案。首先,建立参与一次调频的典型新能源发电并网系统的状态空间模型,基于特征值分析辨识并网系统中的主导振荡模式。在此基础上,分析了Jacobian矩阵特征值随系统参数变化的运动轨迹,揭示了系统发生振荡现象的内在机理,并利用灵敏度指标及紧相关因子定量分析了不同参数变化对系统动力学稳定性与频率调节的影响规律,确定影响系统稳定性的关键参数。最后,提出了基于深度Q网络(DQN)算法的新能源一次调频响应参数优化配置方案,并利用国家电网有限公司西北分部实测数据进行仿真验证。仿真结果表明:当有功下垂系数增大至0.0057时,一对共轭复根同时穿越虚轴,即系统发生Hopf分岔而失去稳定性,并开始出现慢尺度振荡现象。上述参数优化方法不仅提高了电网调频能力,而且保障了电网的稳定性。

关键词：新能源并网系统动力学稳定性紧相关因子分析分岔参数优化