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Ti6Al4V钛合金周铣加工表面应力集中系数预测研究
1
作者 陈建彬 于家祥 杨东 《工具技术》 北大核心 2024年第3期106-110,共5页
Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预... Ti6Al4V钛合金因优异的力学性能被广泛应用于航空、航天等领域。为了实现材料的抗疲劳加工,从应力集中的角度研究了周铣加工表面形貌对Ti6Al4V钛合金疲劳行为的影响。利用所建立的三维表面形貌预测模型生成铣削表面特征,将从表面形貌预测模型得到的表面粗糙度数据分别集成到Arola-Ramulu模型和有限元模型,计算得到不同加工表面的应力集中系数。结果表明,预测和实测的表面形貌在纹理和剖面上显示出良好的一致性,Ti6Al4V钛合金周铣加工表面的应力集中系数与每齿进给量和径向切削深度呈正相关,与切削速度呈负相关,且对每齿进给量的变化最敏感。 展开更多
关键词 TI6AL4V钛合金 周铣加工 表面形貌 应力集中系数
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Ti6Al4V钛合金低温本构模型构建与低温切削过程数值仿真
2
作者 刘根睿 杨东 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2248-2256,共9页
以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展面向低温切削加工的材料低温动态本构模型建模研究,对Ti6Al4V钛合金的低温铣削加工过程进行仿真,探究材料在20~-196℃低温铣削时的力学响应和切削温度变化。研究结果表明,在应变率为5000~7000 s^(-1)和... 以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展面向低温切削加工的材料低温动态本构模型建模研究,对Ti6Al4V钛合金的低温铣削加工过程进行仿真,探究材料在20~-196℃低温铣削时的力学响应和切削温度变化。研究结果表明,在应变率为5000~7000 s^(-1)和温度为-100~-196℃下,所建立的本构模型对材料的应力-应变关系的预测误差为8%~10%。在切削速度为40~80 m/min、径向切深为0.5 mm、每齿进给量为0.05 mm/z时,基于本构模型建立的切削仿真模型预测的切削力与实验值的相对误差小于6.26%。随着冷却温度由20℃降低至-196℃,切削区温度由78℃降低至最低-150℃。铣削力随着切削速度的升高而降低,随着冷却温度的降低而升高,在-50℃时达到最大值416.57 N后下降。研究结果可为Ti6Al4V钛合金的低温切削加工实践提供理论模型和仿真技术支持。 展开更多
关键词 TI6AL4V 低温本构模型 低温切削 有限元仿真分析 切削温度 切削力
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基于模糊PI^(λ)D^(μ)的气液两相混合式低温氮气射流温度控制方法
3
作者 李虓猇 杨东 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1817-1825,共9页
为精准控制超低温加工中低温氮气射流冷却温度,解决系统强非线性、输入受限及响应迟缓等问题,提出一种具有抗积分饱和功能的模糊分数阶PID控制方法。首先,基于气液混合系统硬件结构,在AMESim平台建立低温射流管路仿真模型,通过多物理场... 为精准控制超低温加工中低温氮气射流冷却温度,解决系统强非线性、输入受限及响应迟缓等问题,提出一种具有抗积分饱和功能的模糊分数阶PID控制方法。首先,基于气液混合系统硬件结构,在AMESim平台建立低温射流管路仿真模型,通过多物理场耦合仿真表征氮气传输过程的动态特性;其次,以管路模型为控制对象,设计双输入三输出的模糊分数阶PID控制器,以目标温度及温差作为模糊输入,以参数修正量Δk_(p)、Δk_(i)、Δk_(d)作为输出,基于49条Sugeno型模糊规则动态修正控制参数,并集成抗积分饱和算法抑制执行器饱和;最后,构建AMESim-Simulink联合仿真环境,以调节时间和稳态误差为优化目标,采用改进的粒子群优化算法对控制参数k_(p)、k_(i)、k_(d)及分数阶次λ、μ进行全局寻优。研究结果表明:在设定的-80℃和-140℃温度目标中,所提出的方法的调节时间较最优PID分别缩短58.27%和25.85%,较分数阶PID分别缩短64.82%和11.17%,峰值时间较最优PID分别减少29.80%和8.53%,较分数阶PID分别减少34.77%和9.81%,温度稳态误差控制在±0.5℃以内。该控制器通过模糊逻辑的自适应性与分数阶算子的记忆特性协同,有效提升了低温射流系统的动态响应和稳态精度。 展开更多
关键词 超低温加工 温度控制 模糊PI^(λ)D^(μ) 低温氮气射流 AMESim-Simulink联合仿真
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直射喷嘴结构对超低温氮气射流温度和速度的影响
4
作者 何奇汭 杨东 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2516-2526,共11页
液氮冷却低温切削是实现钛合金等难加工材料的绿色、高质量加工的有效手段之一。为实现面向超低温氮气射流过程温-速控制的喷嘴结构优选,采用数值模拟结合实验研究的方法,探析锥直型喷嘴入口直径D、出口直径d、收缩角α0以及长径比l/d... 液氮冷却低温切削是实现钛合金等难加工材料的绿色、高质量加工的有效手段之一。为实现面向超低温氮气射流过程温-速控制的喷嘴结构优选,采用数值模拟结合实验研究的方法,探析锥直型喷嘴入口直径D、出口直径d、收缩角α0以及长径比l/d对出口射流场温-速分布的影响规律。研究结果表明:存在一核心结构场使得场内射流速度和温度与喷嘴出口处的一致,而核心结构场外速度衰减幅值与温升幅值随出口直径d增加而减小。在实验条件下,当d从2.0 mm增至4.0 mm时,射流速度衰减幅值自386.3 m/s降至40.1 m/s,射流温升幅值自92.7 K降至41.1 K;射流速度核心区长度sn1和射流温度核心区长度sn2与d呈线性正相关,且sn1的变化率为sn2变化率的1.4倍;相较于l/d,d对出口轴心射流速度um的影响更显著。随着d从2.0 mm增至4.0 mm,um降低了74.9%;随着长径比l/d从1增至4,um增加了3.2%,表明减小喷嘴出口直径和增大长径比有利于提高锥直型出口射速。 展开更多
关键词 超低温氮气射流 直射喷嘴结构 射流核心区长度 轴心射流速度 数值模拟
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一种大振幅超声变幅杆设计 被引量：30
5
作者 潘巧生 刘永斌 +2 位作者 贺良国 潘成亮 邓知森 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1-5,20,共6页
设计了一种等应力大振幅变幅杆。基于变截面杆的波动方程,ANSYS分析变幅杆振动模态和谐响应,设计了所需频率的等应力变幅杆。在此基础上仿真分析和比较了四种不同形状变幅杆的动态特性,验证了设计的准确性。实验测试所设计的变幅杆,结... 设计了一种等应力大振幅变幅杆。基于变截面杆的波动方程,ANSYS分析变幅杆振动模态和谐响应,设计了所需频率的等应力变幅杆。在此基础上仿真分析和比较了四种不同形状变幅杆的动态特性,验证了设计的准确性。实验测试所设计的变幅杆,结果显示,在198Vp-p的电压激励下,振幅峰峰值可达148μm。 展开更多
关键词 变幅杆 等应力 形状因数 超声
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基于双层相空间相似度的滚动轴承故障模式与故障程度的综合辨识 被引量：5
6
作者 刘永斌 何兵 +2 位作者 刘方 赵艺雷 方健 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期178-184,191,共8页
提出了一种基于双层相空间相似度分析算法结构,应用于滚动轴承故障类型和故障程度的综合辨识。该算法第一层结构中,对测试数据和样本数据进行相空间重构(PSR),得到在拓扑意义下等价的相空间,然后使用滑动窗截取数据段,采用归一化互相关... 提出了一种基于双层相空间相似度分析算法结构,应用于滚动轴承故障类型和故障程度的综合辨识。该算法第一层结构中,对测试数据和样本数据进行相空间重构(PSR),得到在拓扑意义下等价的相空间,然后使用滑动窗截取数据段,采用归一化互相关函数(NCC)进行相空间相似度分析,实现轴承故障类型的分类;在第二层结构中,以已知不同故障程度数据之间的相空间相似度(PSS)为特征训练SVR结构,实现对故障程度的跟踪。实验信号分析结果表明,该方法能有效对轴承故障类型和故障程度进行综合辨识。与传统方法的对比表明该方法在准确性上有了一定的提高。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 相空间重构 相似度分析
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基于压电驱动的自感知振动抑制研究 被引量：1
7
作者 刘永斌 陈凤林 +1 位作者 张连生 张平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期42-45,78,共5页
提出一种压电自感知电荷驱动方法,研究用同一压电元件在抑制振动的同时又能感知振动状态。该方法控制电路简单,在智能结构中易于实现,且电路调节方便,振动抑制效果好。将该方法应用于悬臂梁的一阶振动抑制,悬臂梁自由端振幅可被抑制约达... 提出一种压电自感知电荷驱动方法,研究用同一压电元件在抑制振动的同时又能感知振动状态。该方法控制电路简单,在智能结构中易于实现,且电路调节方便,振动抑制效果好。将该方法应用于悬臂梁的一阶振动抑制,悬臂梁自由端振幅可被抑制约达90%。实验结果表明,该方法在驱动压电元件致动的同时可感知结构的运动状态,有望应用于诸如扫描探针显微镜、智能结构监测与控制等领域中。 展开更多
关键词 自感知 振动抑制 电荷驱动 压电元件
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非对称隔框类航空薄壁结构件加工变形控制 被引量：6
8
作者 王景坡 杨东 +1 位作者 范鑫 陈卫林 《工具技术》 北大核心 2021年第7期71-75,共5页
针对非对称隔框类航空薄壁结构件加工变形问题,采用数值仿真方法构建结构件铣削加工过程有限元模型,探究隔框加工顺序、装夹方式等对工件整体变形的影响规律,提出相应的变形控制策略,并开展试验验证。研究结果表明:对于非对称隔框类薄... 针对非对称隔框类航空薄壁结构件加工变形问题,采用数值仿真方法构建结构件铣削加工过程有限元模型,探究隔框加工顺序、装夹方式等对工件整体变形的影响规律,提出相应的变形控制策略,并开展试验验证。研究结果表明:对于非对称隔框类薄壁结构件,可充分利用未加工部分的刚性支撑作用,先从工件刚度相对较弱区域开始加工,减小弱刚性区变形;在先加工结构弱刚度区域的策略下,通过改变装夹位置以增大未加工区域的系统刚度,有利于减小结构件整体变形量。 展开更多
关键词 非对称隔框 薄壁结构件 加工变形 控制策略 切削仿真
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面向高速切削的钛合金Ti-6Al-4V动态本构模型:综述 被引量：2
9
作者 姜紫薇 杨东 陈建彬 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期55-67,共13页
高速切削是实现钛合金等难加工材料高效、高质量加工的有效技术方法。钛合金高速切削加工过程具有高温、高应变和高应变率的热力强耦合非线性动态特征。为了准确描述高速切削时钛合金动态力学行为,对钛合金动态本构模型的研究进行综述... 高速切削是实现钛合金等难加工材料高效、高质量加工的有效技术方法。钛合金高速切削加工过程具有高温、高应变和高应变率的热力强耦合非线性动态特征。为了准确描述高速切削时钛合金动态力学行为,对钛合金动态本构模型的研究进行综述。以钛合金Ti-6Al-4V为研究对象,从唯象模型和物理学模型的角度,分析了Johnson-Cook模型、Zerilli-Armstrong模型、Bammann模型的适用条件及优缺点。经综合比较,选取Johnson-Cook模型开展进一步探究,并且基于温度影响和竞争机制影响对Johnson-Cook修正模型进行分类,Johnson-Cook修正模型的预测精度与经典模型的预测精度相比均有所提高;同时提出可将构建唯象-物理学复合本构模型作为探究钛合金动态本构模型的重点方向,采取实验与计算机同步方法得到本构模型参数的最优解,从而提高动态本构模型的预测精度。 展开更多
关键词 高速切削 钛合金Ti-6Al-4V 动态本构模型 修正模型
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