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当期目录

    2015年, 第49卷, 第01期 刊出日期:2015-01-30 上一期    下一期
    金属学与金属工艺
    大型旋转曲面智能精密磨削原理与系统设计
    胡德金
    2015,49 (01):  1-6. 
    摘要 ( 590 )  

    摘要:  分析了球面、非球面等大型二次旋转曲面精密磨削原理,提出了一种只需2个直线运动和1个摆动运动就可以实现球面、非球面等大型二次旋转曲面精密磨削加工的方法.在此基础上,提出了一种基于法线跟踪的面形精度在位实时检测方法,并设计了大型旋转曲面智能精密磨削系统.结果表明,采用所提出的方法能够使砂轮主轴旋转中心线与二次曲线上磨削点的法线重合,从而提高磨削精度和磨削效率.

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    与应变速率相关的DP980高强度钢板辊弯成形的本构模型建立
    阎昱,王海波,赵溦
    2015,49 (01):  7-11. 
    摘要 ( 969 )  

    摘要:  确定了辊弯成形中DP980高强度钢板的应变速率范围,在3种应变速率条件下进行了DP980高强度钢板的单向拉伸试验,并对试验数据进行非线性拟合,建立了与应变速率相关的JohnsonCook本构模型;应用所建本构模型进行辊弯成形有限元模拟,并与相应的辊弯成形试验结果加以对比.结果表明,所建立的本构模型具有较高的精度,可用于辊弯成形工艺的进一步优化.

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    超高强度硼钢B1500HS的热冲压工艺试验
    张磊,赵玉璋,王武荣,韦习成
    2015,49 (01):  12-18. 
    摘要 ( 890 )  

    摘要:  研究了奥氏体化加热温度和保温时间对厚1.8 mm的冷轧硼钢B1500HS的淬火组织、原奥氏体晶粒尺寸和力学性能的影响,制定了B1500HS钢的奥氏体化加热规程,并采用带冷却流道的V型弯曲模具进行了B1500HS钢的热冲压和纯马氏体钢M1200的冷冲压对比试验.结果表明:B1500H钢的热冲压成形零件强度高达1.530 GPa,其型面精度较高且基本无回弹;而M1200钢冷冲压成形所需最大成形力约为750 kN,是热冲压成形所需最大成形力的2倍,且出现了明显的回弹现象,回弹角约为9°.

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    数控机床最小维修的全寿命周期可靠性评估
    任丽娜,芮执元,刘军,雷春丽
    2015,49 (01):  19-23. 
    摘要 ( 627 )  

    摘要:  基于叠加的对数线性过程(SLLP),提出了多台数控机床在最小维修条件下的全寿命周期可靠性评估方法,建立了包含早期故障期和耗损故障期的浴盆曲线模型,定量分析了早期故障期的持续时间,给出了模型参数和可靠性指标的极大似然点估计和区间估计;同时,以多台数控机床现场故障截尾数据为例对模型进行验证.AIC值和拟合优度计算结果表明,SLLP模型优于叠加幂律过程模型,适用于数控机床的全寿命周期可靠性评估.

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    线电极电火花磨削运丝系统设计及线电极有效加工区位置波动的试验
    王燕青1,2,白基成1,朱国征1,张恒1
    2015,49 (01):  23-30. 
    摘要 ( 174 )  

    摘要:  为了减小线电极电火花磨削中线电极有效加工区位置的波动,建立了运丝系统多自由度振动模型,分析了滚轮的直径和质量、相邻滚轮间线电极的材料、长度和直径对运丝系统振动固有频率的影响,将仿真分析结果用于指导运丝系统设计,以提高运丝系统的固有频率并减小线电极有效加工区发生振动的频率;通过试验研究了线电极运丝速度、线电极在导向轮上的包角及线电极张力对线电极有效加工区位置波动的影响规律,并用于确定最佳加工参数;同时,利用所设计的线电极磨削装置加工出直径为(50±1) μm的微细轴.结果表明,所设计的线电极磨削装置及试验获得的最佳加工参数可用于高尺寸精度的微细轴加工.

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    基于MBC工具箱的汽车内板件成形多目标优化
    夏玉峰,田永生,杨建兵,陈邦华
    2015,49 (01):  31-36. 
    摘要 ( 142 )  

    摘要:  为了研究成形工艺参数对板料成形回弹量和板料厚度的影响,以某汽车内板件为对象,基于MATLAB软件中MBC (ModelBased Calibration)工具箱建立了参数(摩擦系数、压边力、成形阻力系数和板料尺寸)与目标函数(回弹量和板料厚度)之间的数学模型,借助于MBC工具箱中的CAGE优化模块对目标函数进行优化,得到最佳参数组合,即摩擦系数0.125、压边力350 kN、板料尺寸250 mm×360 mm,拉延筋阻力系数分别为20%、10%、6%和35%.同时,通过有限元模拟和实际生产实践,验证了所提出方法的可行性.

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    等径角挤压工艺对Ti5553合金冲蚀磨损性能的影响
    李振华1,马彩云1,华晨2,程先华2,3
    2015,49 (01):  37-43. 
    摘要 ( 130 )  

    摘要:  考察了经等径角挤压(ECAE)处理前后的Ti5553合金在含泥沙海水环境中的冲蚀磨损特性,采用扫描电子显微镜观察冲蚀磨损后的试样表面形貌并结合MATLAB软件进行定量分析,探讨了Ti5553合金显微组织、力学性能及冲蚀机理的演变对其冲蚀磨损性能的影响.结果表明:经ECAE处理后,Ti5553合金的抗冲蚀磨损性能明显提高,这是由于ECAE工艺能够通过细晶强化而提高Ti5553合金的强度与韧塑性、改善其微观组织所致;未经ECAE处理的Ti5553合金的冲蚀磨损机理为冲击变形及犁沟剥落,并伴随大面积划痕和冲击坑裂纹的产生,而经ECAE处理的Ti5553合金的冲蚀机理为轻微冲击变形及犁沟剥落,划痕和冲击坑裂纹的扩展趋势不明显.

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    一种基于立体视觉的焊缝成形质量评价方法
    张鹏贤1,李明1,冯毅2
    2015,49 (01):  44-48. 
    摘要 ( 94 )  

    摘要:  提出了一种基于立体视觉检测而实现焊缝成形质量评价的新方法.从采集的焊缝原始图像中分割出表征成形特征的焊缝图像,在确定相似性测度函数、匹配窗口大小和相似性阈值的基础上,建立了基于图像灰度的焊缝区域匹配算法;由视差图建立了焊缝轮廓的三维坐标,完成了焊宽、余高的提取和焊缝的三维重构;依据焊缝外观尺寸的检验标准(GB10854—89)建立了焊宽最大差、余高最大差、填充度和直线度等焊缝成形质量参数的评价指标.实际验证结果表明,所建立的焊缝视觉评价方法和指标可以快捷有效地评判焊缝成形的质量.

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    基于一维梁理论模型的金属单搭粘接贴片接头强度分析
    王玉奇,何晓聪,丁燕芳,邢保英
    2015,49 (01):  49-55. 
    摘要 ( 136 )  

    摘要:  为了提高单搭粘接接头的强度,基于Goland和Reissner的一维梁理论模型,设计了单搭粘接贴片接头;对铝合金5052(AA5052)单搭粘接接头、AA5052单搭粘接贴铝片接头和AA5052单搭粘接贴铜片接头进行了拉伸剪切试验,并通过有限元数值模拟获得3种接头破坏位置附近胶层的应力分布情况.结果表明:随着搭接端部刚度的增大,单搭粘接接头的强度逐渐增大,胶层中间部分的应力变化逐渐趋于平缓;与AA5052单搭粘接接头相比,AA5052单搭粘接贴铝片接头的强度提高了3.8%,AA5052单搭粘接贴铜片接头的强度提高了4.9%,从而验证了采用单搭粘接贴片接头的方法具有较好的可行性和有效性.

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    汽车轮辐错距强力旋压成形的有限元仿真
    路平1a,1b,张云开1a,1b,陈波2
    2015,49 (01):  56-61. 
    摘要 ( 55 )  

    摘要:  利用ABAQUS软件建立轮辐三旋轮的错距强力旋压过程的弹塑性有限元仿真模型,并对成形过程进行分析;给出了仿真模型边界条件的施加方法和旋轮旋压轨迹曲线的加载方法;通过计算动能及伪应变能与内能的比率,并采用逆向扫描技术和实验测量方法对比分析仿真结果与轮辐生产件,以验证所建立模型的正确性.结果表明:与尾顶接触的材料不发生塑性变形,其他部位材料沿轮辐周向的塑性变形程度相当,而沿母线方向的塑性变形程度不同,并形成了等效塑性应变环和厚度环;在成形轮辐弯曲圆角处和外缘收口区域,材料的塑性变形程度较大,且材料堆积缺陷易出现在成形轮辐外缘收口区域;沿母线方向上不同位置处的轮辐的壁厚不同,壁厚变化遵循正弦规律.

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    油膜轴承巴氏合金ZChSnSb11-6衬套的蠕变寿命评估
    王建梅,薛亚文,蔡敏
    2015,49 (01):  62-66. 
    摘要 ( 135 )  

    摘要:  针对油膜轴承使用过程中巴氏合金ZChSnSb11-6衬套的蠕变损伤问题,设计了蠕变试验设备并对ZChSnSb116进行了蠕变试验.利用试验数据分别建立了基于Dom理论和恒速理论的2个稳态蠕变本构方程,通过试验验证了基于Dom理论的稳态蠕变本构方程的计算精度较高,其相对误差为1.52%;同时,基于ZChSnSb116的稳态蠕变本构方程建立了油膜轴承ZChSnSb11-6的蠕变寿命计算模型,以预测任意工况下轴承的使用寿命;测量了ZChSnSb116蠕变后的电阻率和硬度,分析了两者的关系并建立了基于电阻率的ZChSnSb11-6蠕变寿命评估模型,提出了一种通过测量合金电阻率评估轴承使用寿命的方法.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    Q550D超低碳贝氏体钢的微观组织模拟
    董洪波,余新平,章威
    2015,49 (01):  67-73. 
    摘要 ( 113 )  

    摘要:  利用Q550D超低碳贝氏体钢的热压缩试验数据建立了动态再结晶模型及元胞自动机模型,通过有限元软件DEFORM3D对试样热变形过程的微观组织演变过程进行了模拟.结果表明:在变形温度为1 150 °C条件下,当应变速率为0.05 s-1时,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶现象,晶粒尺寸得到细化;在变形温度为1 050 °C条件下,当应变速率不断增大时,奥氏体动态再结晶的晶粒尺寸减小;模拟结果与试验结果较吻合.

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    水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究
    石永华,李志辉,林水强,郑泽培
    2015,49 (01):  74-79. 
    摘要 ( 100 )  

    摘要:  在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW)试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明:最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    热成形钢与低碳钢电阻凸焊的数值模拟
    万子轩1,王敏1,焦海伦1,高柏恩2,陆昕婷2
    2015,49 (01):  80-85. 
    摘要 ( 63 )  

    摘要:  利用专用有限元分析软件SORPAS模拟了热成形钢与低碳钢电阻凸焊熔核形成的过程,定性及定量地分析了2种材料在电阻凸焊过程中温度场、应力场的参数变化规律以及最终凸焊接头的熔核直径,并将模拟结果与实验结果进行对比.结果表明:模拟过程中出现了熔核偏移的现象;凸焊接头熔核直径的变化趋势均与其实验结果较吻合.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    能源与动力工程
    矩形微通道内液滴产生和运动特性实验研究
    屈健,王谦,何志霞,韩新月,胡自成,刘涛,王超
    2015,49 (01):  86-90. 
    摘要 ( 61 )  

    摘要:  借助于高速电荷耦合器件(CCD)相机,对宽125 μm、深300 μm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微通道内的液滴产生和流动进行了可视化实验研究,通过改变水(离散相)和硅油(连续相)的流量比,分析了液滴的长度、运动速率和产生频率的变化情况.结果表明:微通道内液滴的无量纲长度与水、油流量比之间存在着明显的线性关系;而液滴的运动速率比两相混合物的表观速率大.同时,提出了能够简单、准确描述液滴运动速率的实验拟合公式,并建立了预测液滴产生频率的模型.与实验结果对比发现,所建模型的预测值与实验值较吻合,两者偏差在± 12%以内.
    关键词: 中图分类号:文献标志码:  A

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    一般工业技术
    积液型两相流分配器的性能与优化
    徐博1,张驰1,陈江平1,孙西辉2,马小魁2
    2015,49 (01):  91-95. 
    摘要 ( 74 )  

    摘要:  试验研究了带有复杂入口管的积液型两相流分液器在不同干度和质量流量条件下的分液均匀性.结果表明:当干度增大时,分液器的分液均匀性下降;当质量流量增大时,分液器的分液均匀性得到改善;各工况下分液器分液的流体质量流量标准偏差(STD)的平均值为2.80%.同时,对复杂入口管进行了计算流体动力学模拟,提出了一种能够有效降低入口管形式影响的新型双筒体型分液器,并通过试验加以验证.验证试验结果表明,在各工况下,双筒体型分液器分液的STD的平均值为2.36%,比积液型分液器的分液均匀性提高了15.7%.

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    短纤维增强橡胶密封复合材料纵向拉伸模量的预测方法
    张斌,顾伯勤,宇晓明
    2015,49 (01):  96-100. 
    摘要 ( 53 )  

    摘要:  建立了含界面相、纤维和基体的短纤维增强橡胶(SFRR)密封复合材料纵向拉伸模量的预测模型,采用MoriTanaka方法得到了SFRR的纵向拉伸模量的预测公式,将其计算结果与试验数据进行对比;同时,探讨了纤维体积分数、界面相的厚度和模量对复合材料纵向拉伸模量的影响.结果表明:纵向拉伸模量预测模型的计算值与试验值较吻合,其最大相对误差为11.2%;SFRR的纵向拉伸模量随着纤维体积分数的增加而增大;界面相模量对SFRR纵向拉伸模量的影响显著,当界面相模量小于基体模量时,SFRR的纵向拉伸模量随着界面相厚度的增加而减小;当界面相模量大于基体模量时,SFRR的纵向模量随着界面相厚度的增加而增大.

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    考虑双模量影响的复合材料销钉连接失效分析
    李璇,陈秀华,史晓辉,汪海
    2015,49 (01):  101-108. 
    摘要 ( 51 )  

    摘要:  针对复合材料层压板销钉连接结构连接特性,提出一种考虑双模量影响的破坏载荷的数值模拟方法.考虑复合材料在拉伸和压缩应力状态下弹性模量的不同,根据材料所处应力条件选择适当的刚度矩阵,以三维Hashin准则作为单向复合材料层压板的失效判据,采用Camanho的刚度折减模型,将3组不同厚度和铺层的复合材料层压板破坏载荷的试验结果与考虑双模量影响和仅用拉伸模量的有限元模拟结果进行对比.结果表明,考虑双模量影响的有限元模型能够更加准确地预测最终层压板销钉连接结构的破坏载荷.

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    机械仪表工程
    基于信息熵的单元化制造系统状态度量
    张志峰1,2,DAVID Janet2
    2015,49 (01):  109-115. 
    摘要 ( 117 )  

    摘要:  将描述单元化制造系统状态所需信息量分为结构熵和运行熵2种形式并予以定义;在信息熵理论基础上,构建了单元化制造系统的结构熵与运行熵函数,并对制造资源的状态认定进行说明;根据调度理论,分别建立最大可能调度时限和调度符合度模型.以实施单元化制造的某加工车间为背景,依据其在不同状态下制造资源的状态信息,实证分析并绘制了系统状态随调度变化的示意图,利用所建熵函数及调度模型对系统状态进行度量,以验证所提出方法的科学性与有效性.结果表明,通过所构建的信息熵模型,可实现对单元化制造系统状态的度量与监控,并为提高系统的运行效率提供有效途径.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    考虑微凸体弹塑性过渡变形机制的结合面法向接触刚度分形模型
    何联格,左正兴,向建华
    2015,49 (01):  116-121. 
    摘要 ( 69 )  

    摘要:  基于粗糙表面微凸体变形的连续性和光滑性原理,研究了在法向载荷逐渐增加时的粗糙表面单个微凸体弹塑性过渡变形机制,提出了考虑弹塑性过渡变形机制的结合面微凸体微观接触模型,建立了法向接触载荷和法向接触刚度的数学模型;基于分形几何理论,建立了结合面法向接触刚度的分形模型,并对结合面法向接触刚度进行仿真计算.结果表明:在较小的塑性指数条件下,法向接触载荷与法向接触刚度近似呈线性关系;在较大的塑性指数条件下,法向接触载荷与法向接触刚度呈非线性关系;法向接触刚度随着分形维数和法向接触载荷的增加而增大,随着无量纲分形特征尺度系数的增大而减小;所得结合面法向接触刚度的仿真计算值与铣削加工和磨削加工条件下的实验值较吻合.

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    其他
    多孔介质内气/液燃料过滤燃烧的试验
    刘宏升,续真杰,解茂昭,姜霖松
    2015,49 (01):  122-128. 
    摘要 ( 108 )  

    摘要:  研究了小球自由堆积型多孔介质内丙烷/空气混合气的低速过滤燃烧过程,分析了燃烧室内温度、燃烧波传播速度和排放特性,以及当量比、入口气体速度等参数对过滤燃烧与排放特性的影响;实现了常压下柴油在多孔介质内的预蒸发自维持过滤燃烧,并研究了液体燃料过滤燃烧的温度特性.结果表明:在燃烧的不同阶段,预混合气燃烧波的传播速度与燃烧室内高温区域的范围差别较大;随着当量比增加,燃烧波的平均传播速度降低,燃烧温度升高,排放量增加;随着入口气体速度增大,燃烧波的传播速度增大,排放量降低;液体燃料过滤燃烧的最高温度低于气体燃料的最高温度,且燃烧器的中心温度与壁面温度差异较大.

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    能源与动力工程
    二甲醚燃烧机理的简化及其均质压燃燃烧验证
    李鹏飞,乔信起,吴作柱
    2015,49 (01):  129-134. 
    摘要 ( 131 )  

    摘要:  基于积分计算奇异摄动法简化了二甲醚骨架机理,构建了包含24种物质和20个反应的二甲醚简化机理,并采用发动机单区模型进行验证.结果表明:所提出的二甲醚简化机理具有Curran等提出的详细机理的低温反应、负温度系数区、甲酸生成与消耗过程、高温反应等特征,而且与Curran等提出的详细机理的计算结果较吻合,表明其适用于二甲醚均质压燃过程的模拟计算;利用重要性因子进一步“修剪”后的二甲醚简化机理的适用性较差,表明原二甲醚简化机理的简洁度较高.

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    固-液接触角对池内核态沸腾换热特性的影响
    陈彦君,李元阳,刘振华
    2015,49 (01):  135-140. 
    摘要 ( 124 )  

    摘要:  在考虑固-液接触角影响的半理论沸腾换热模型的基础上,将沸腾换热特性表达为过热度、固-液接触角和物性参数的函数;通过图解法推导出考虑固-液接触角影响的沸腾换热特性的预测关系式;利用无壁面毛细力影响的平坦金属表面或金属表面镀膜加热面在不同饱和压力条件下的饱和水实验数据,获得了适用于不同饱和压力和

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