面向低碳的零部件表面涂层方案综合评价方法 被引量：1

1

作者 杜彦斌 何国华 +1 位作者 曾丹 马文生 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第3期804-814,共11页

针对目前零部件表面涂层方案选择主要考虑技术性、经济性的问题,提出一种面向低碳的零部件表面涂层方案综合评价方法。融入绿色低碳指标,构建涵盖技术可行性、经济性、绿色低碳、改性性能等因素的零部件表面涂层方案综合评价指标体系,... 针对目前零部件表面涂层方案选择主要考虑技术性、经济性的问题,提出一种面向低碳的零部件表面涂层方案综合评价方法。融入绿色低碳指标,构建涵盖技术可行性、经济性、绿色低碳、改性性能等因素的零部件表面涂层方案综合评价指标体系,并确定各个指标的量化方法;针对单一赋权法具有一定偏向性的问题,利用网络层次分析法(ANP)和CRITIC法分别确定准则层各指标的主观权重与客观权重,并利用最小相对信息熵获得主客观组合权重;采用灰色关联改进的多准则妥协解排序法(VIKOR)对表面改性方案进行综合评价,通过优劣解排序确定最佳表面涂层方案。以某水泵厂柱塞零部件的表面硬化为例,验证了所提出方法的可行性和有效性,为各类零部件表面涂层方案评价及选择提供参考。 展开更多

关键词 低碳 表面涂层 组合权重 综合评价

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大挠度变截面欧拉梁曲率参数化模型

2

作者 黄勇刚 谢丹 《中国机械工程》 北大核心 2025年第8期1757-1766,共10页

为了实现结构和性能的优化,变截面梁在柔顺机构中愈来愈受到重视,针对其大挠度分析难以兼顾精度和效率的挑战,提出了一种基于曲率逼近的参数化建模方法。采用Bernstein多项式表示挠曲线曲率,基于最小总势能原理建立静力平衡方程,应用高... 为了实现结构和性能的优化,变截面梁在柔顺机构中愈来愈受到重视,针对其大挠度分析难以兼顾精度和效率的挑战,提出了一种基于曲率逼近的参数化建模方法。采用Bernstein多项式表示挠曲线曲率,基于最小总势能原理建立静力平衡方程,应用高斯积分和牛顿-拉弗森迭代法进行数值求解。其优点是弯曲应变能及应力的计算简单而精确,且广义刚度矩阵是与截面惯性矩变化相关的常值对称方阵,因而建模精度高、数值计算收敛速度快。同时,基于曲率参数解,结果后处理简便快捷。多个算例的数值仿真结果充分证明了所提方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 柔顺机构 变截面梁 大挠度 参数化模型

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纯Mg和Mg-3Gd合金拉-拉低周疲劳的变形和断裂模式

3

作者 夏利红 李天骄 +2 位作者 黄康 郑江 蒋斌 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第8期2653-2672,共20页

稀土元素对纯镁单向载荷下的变形模式和力学行为具有显著影响,但其对循环载荷下变形模式和断裂模式的影响规律和作用机制仍不明晰。本文将准原位电子背散射衍射观测和滑移迹线分析相结合,定量分析了纯Mg和Mg-3Gd(质量分数,%)合金在拉-... 稀土元素对纯镁单向载荷下的变形模式和力学行为具有显著影响,但其对循环载荷下变形模式和断裂模式的影响规律和作用机制仍不明晰。本文将准原位电子背散射衍射观测和滑移迹线分析相结合,定量分析了纯Mg和Mg-3Gd(质量分数,%)合金在拉-拉低周疲劳过程中的变形模式,并探明3%(质量分数)Gd对变形模式和断裂模式的影响机制。结果表明:疲劳过程中纯Mg的变形模式为基面滑移+拉伸孪生(压缩区间)→基面滑移+退孪生(拉伸区间);Mg-3Gd合金的变形模式为基面滑移(拉伸区间)→基面滑移(压缩区间)。3%Gd促进了位错基面滑移,抑制了拉伸孪生。同时,Gd有效提升了相邻晶粒施密德因子与几何协调因子m′的乘积mk平均值,促进了基面滑移传递,提升了晶间变形协调性。此外,Gd降低了驻留滑移带诱导开裂倾向,抑制了穿晶和沿晶开裂,使疲劳性能显著提升。 展开更多

关键词 镁合金 低周疲劳 变形模式 断裂模式 变形协调

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基于OOA-RF的H13钢激光表面硬化工艺参数优化

4

作者 梁强 徐彬源 +2 位作者 徐永航 杜彦斌 李永亮 《表面技术》 北大核心 2025年第5期217-232,275,共17页

目的为提高激光作用于H13钢表面的硬化效果,提出一种基于鱼鹰优化算法(OOA)、优化随机森林算法(RF)的H13钢激光表面硬化工艺参数预测方法。方法首先采用有限元模型粗选激光功率、扫描速度、搭接率等工艺参数的范围,然后在该工艺参数范... 目的为提高激光作用于H13钢表面的硬化效果,提出一种基于鱼鹰优化算法(OOA)、优化随机森林算法(RF)的H13钢激光表面硬化工艺参数预测方法。方法首先采用有限元模型粗选激光功率、扫描速度、搭接率等工艺参数的范围,然后在该工艺参数范围下设计三因素五水平的中心复合试验(CCD),通过有限元模型得到硬化层参数。然后,分别构建响应面(RSM)、RF和基于OOA-RF的平均淬透深度、峰谷差值、峰值温度的预测模型,并对3种模型的预测精度进行分析对比。通过多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行工艺参数寻优,并结合优劣解距离法(TOPSIS)和熵权法(EWM)对寻优解集重新进行排序,从而得到最佳工艺参数组合。结果在最优工艺参数功率为517W、扫描速度为5mm/s、搭接率为48%下进行试验,得到平均淬透深度为723.3μm,与预测值的相对误差为11.15%,峰谷差值为58.75μm,与预测值的相对误差为3.77%,硬化表面平整,无明显凹陷现象,激光表面硬化前的硬度为(165.2±9.2)HV0.5,经表面硬化后提升至(381.4±86.2)HV0.5,平均硬度提高了约1.3倍。结论可为合金激光表面硬化工艺参数的寻优提供参考。 展开更多

关键词 激光表面硬化 随机森林算法 有限元模型 平均淬透深度 中心复合试验 多目标遗传算法

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径向楔形挤压磁流变缓冲器冲击动力学行为

5

作者 李祝强 付本元 +1 位作者 古毅 廖昌荣 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期30-39,共10页

多级径向结构可以延长有效阻尼流道长度,但同时也带来流动困难引起的阻塞问题,结合磁流变液在挤压作用下的增强效应,在不改变多级径向基本结构及磁流变阀外观尺寸的基础上,设计了一种磁流变液径向楔形挤压流动型磁流变阀。通过定义“楔... 多级径向结构可以延长有效阻尼流道长度,但同时也带来流动困难引起的阻塞问题,结合磁流变液在挤压作用下的增强效应,在不改变多级径向基本结构及磁流变阀外观尺寸的基础上,设计了一种磁流变液径向楔形挤压流动型磁流变阀。通过定义“楔形角”并采用微分思想将楔形阻尼通道分为若干微单元,建立微单元模型与“楔形角”的函数关系;基于HB(Herschel Bulkley)本构模型推导“楔形角”与楔形流道内压降的关系;考虑惯性效应和局部损耗,构建了HBMI(HB-minor losses-inertia)一般力学模型;进一步分析了“楔形角”对楔形阻尼流道截面流速、压力梯度、局部损耗的影响;搭建落锤式冲击试验平台开展不同冲击速度和电流下的动力学行为试验研究。结果显示,“楔形角”设定在Δδ=2 mm以内缓冲器具有良好的可控性,其动态范围达1.45,最大缓冲力高达236 kN。将试验结果与理论模型进行比较,发现HBMI模型能够准确预测径向楔形挤压磁流变缓冲器冲击载荷下的动力学行为。 展开更多

关键词 磁流变缓冲器 楔形流道 挤压流动 动力学行为

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航空用17-4PH表面激光熔覆15-5PH涂层组织与性能分析 被引量：1

6

作者 杜彦斌 雷鑫 +2 位作者 张文平 陈泓西 李志强 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第19期135-142,共8页

17-4PH不锈钢广泛应用于航空航天领域涡轮机叶片等关键零部件。为实现航空用17-4PH零部件损伤后的修复与再制造,利用激光熔覆技术在17-4PH表面制备15-5PH涂层,并对涂层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能及耐腐蚀性能进行分析。结果... 17-4PH不锈钢广泛应用于航空航天领域涡轮机叶片等关键零部件。为实现航空用17-4PH零部件损伤后的修复与再制造,利用激光熔覆技术在17-4PH表面制备15-5PH涂层,并对涂层的物相、显微组织、显微硬度、耐磨性能及耐腐蚀性能进行分析。结果表明,涂层主要由Fe-Cr、马氏体及α-Fe组成;涂层与基体的结合区为平面晶,底部及中部以柱状晶为主,顶部由柱状晶和少量等轴晶组成。涂层与基材的平均显微硬度分别为408.7HV_(0.5)和347.5HV_(0.5),涂层硬度较基材提高17.6%;涂层与基材的平均摩擦系数分别为0.3051和0.3754,磨损截面面积分别为813.74μm^(2)和2058.12μm^(2),涂层的耐磨损性能明显优于基材。涂层与基材的自腐蚀电位(E_(corr))分别为-1.0780 V和-1.0975 V,自腐蚀电流密度(I_(corr))分别1.229×10^(-3) mA/cm^(2)和0.907×10^(-3) mA/cm^(2),涂层的耐腐蚀性能与基材相当。涂层的组织及表面性能结果表明,激光熔覆15-5PH涂层可用于航空用17-4PH零部件的修复与再制造。 展开更多

关键词 激光熔覆 再制造 17-4PH 15-5PH 耐腐蚀

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考虑性能稳定性的机械系统可靠性分配方法研究 被引量：6

7

作者 李健 王宏伟 +2 位作者 慕宗燚 杜彦斌 冉琰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期821-828,850,共9页

针对机械系统可靠性分配,提出了一种考虑性能稳定性的可靠性分配方法。引入元动作理论对机械系统进行结构分解,以元动作单元为分配对象,建立元动作可靠性二层综合评价指标模型,结合多准则决策(MCDM)方法,得到元动作可靠性分配系数;然后... 针对机械系统可靠性分配,提出了一种考虑性能稳定性的可靠性分配方法。引入元动作理论对机械系统进行结构分解,以元动作单元为分配对象,建立元动作可靠性二层综合评价指标模型,结合多准则决策(MCDM)方法,得到元动作可靠性分配系数;然后建立机械传动系统稳定性模型,并计算各个元动作对系统性能稳定性的影响系数;最后,利用性能稳定性的影响系数对可靠性分配系数进行修正,实现机械系统可靠性的合理分配。通过与传统方法进行对比,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 多准则决策 机械系统 可靠性分配 性能稳定性 元动作

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考虑双重不确定性的机械产品元动作可靠性分配方法 被引量：1

8

作者 张威 谢俊 +2 位作者 杜彦斌 冉琰 张根保 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期802-810,共9页

针对元动作可靠性分配中专家评价的不确定性问题,提出了一种同时考虑认知不确定性和随机不确定性的可靠性分配方法。利用功能运动动作(FMA)的层次方法将机械产品进行合理分解,得到产品的基本运动形式(元动作);将专家进行分组并以概率语... 针对元动作可靠性分配中专家评价的不确定性问题,提出了一种同时考虑认知不确定性和随机不确定性的可靠性分配方法。利用功能运动动作(FMA)的层次方法将机械产品进行合理分解,得到产品的基本运动形式(元动作);将专家进行分组并以概率语言术语集(PLTS)进行评价,以降低专家评价的随机不确定性;将各组专家综合评价结果作为证据进行推理,根据证据融合理论综合所有专家信息,并减小专家的认知不确定性影响;计算各元动作权重值,进而将产品可靠性指标分配给元动作。通过应用实例,验证了所提方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 机械产品 认知不确定性 随机不确定性 可靠性分配 元动作

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基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法 被引量：1

9

作者 梁强 徐永航 +2 位作者 杜彦斌 王敬 徐彬源 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期169-181,共13页

目的同步提升D2模具钢激光抛光效果及抛光质量的稳定性。方法提出了一种基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法。首先,以表面粗糙度、显微硬度和抛光深度为优化目标,基于Box-Behnken方法,以激光功率、扫描速度和搭接率为试... 目的同步提升D2模具钢激光抛光效果及抛光质量的稳定性。方法提出了一种基于综合满意度函数的D2钢激光抛光工艺参数优化方法。首先,以表面粗糙度、显微硬度和抛光深度为优化目标,基于Box-Behnken方法,以激光功率、扫描速度和搭接率为试验因素进行3因素3水平试验。其次,基于试验数据构建各优化目标均值与标准差的双响应面模型,采用熵权理论获得了各优化目标均值与标准差的客观熵权,并与主观熵权结合构建综合熵权。最后,将双响应面模型与综合熵权引入满意度函数构建了改进综合满意度模型,通过随机梯度下降法获得最佳工艺参数组合。结果在激光功率为551W、扫描速度为9mm/s、搭接率为0.55的条件下,表面粗糙度均值由Ra=5.188μm下降至Ra=1.056μm,降幅为79.65%,粗糙度标准差为0.0128μm;显微硬度由541.3HV0.5下降至509.3HV0.5,降幅为5.91%,显微硬度标准差为12.9811HV0.5;抛光深度为0.331mm,抛光深度标准差为0.0024mm。结论该方法可以有效提升D2模具钢激光抛光效果,同时避免抛光后表面质量波动,可为其他模具钢激光抛光工艺参数寻优提供方法借鉴。 展开更多

关键词 D2钢 激光抛光 工艺参数优化 综合满意度函数 双响应面模型 综合熵权

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基于MOGWO的45#钢表面激光抛光工艺参数多目标优化 被引量：1

10

作者 梁强 徐永航 +2 位作者 李永亮 王敬 杜彦斌 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期173-182,共10页

目的提高45#钢表面激光抛光后的成形质量,提出一种激光抛光工艺参数多目标优化方法。方法构建基于功率、扫描速度、搭接距离的三因素三水平激光抛光试验,并分别应用粗糙度测量仪、显微硬度计和超景深三维显微镜测试抛光层的粗糙度、显... 目的提高45#钢表面激光抛光后的成形质量,提出一种激光抛光工艺参数多目标优化方法。方法构建基于功率、扫描速度、搭接距离的三因素三水平激光抛光试验,并分别应用粗糙度测量仪、显微硬度计和超景深三维显微镜测试抛光层的粗糙度、显微硬度和抛光层深度。基于试验数据,分别应用指数模型和二阶响应面模型构建抛光工艺参数与表面粗糙度、显微硬度、抛光深度的回归预测模型,并对2种模型的预测精度进行对比分析。采用多目标灰狼优化算法(MOGWO)结合优劣解距离法(TOPSIS)-CRITIC综合评价决策体系对抛光工艺参数进行寻优和多属性决策。结果二阶响应面模型具有更高的预测精度,能够更好地反映激光抛光工艺参数与各响应目标之间的映射关系。当功率为113W、扫描速度为3m/min、搭接距离为0.13 mm时,粗糙度值Ra从11.563μm降至5.713μm,降幅为50.59%,显微硬度从185.9HV0.5升至364.7HV0.5,升幅为96.18%,此时的抛光深度为0.051 mm,最大相对误差为7.84%。结论此方法可以为其他金属材料表面激光抛光质量预测模型的构建及工艺参数寻优提供借鉴。 展开更多

关键词 激光抛光 二阶响应面模型 MOGWO算法 TOPSIS-CRITIC 多目标优化

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闸片沟槽织构对盘式制动尖叫的影响

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作者 朱琪 唐铭族 +1 位作者 唐丽 邓阳阳 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期133-137,共5页

为研究制动闸片沟槽织构对盘式制动系统制动尖叫的影响,基于摩擦自激振动理论,建立盘式制动系统普通闸片和沟槽闸片有限元模型,采用复特征值分析法研究该盘式制动系统的摩擦自激振动特性。利用该有限元模型开展沟槽的宽度和深度的参数... 为研究制动闸片沟槽织构对盘式制动系统制动尖叫的影响,基于摩擦自激振动理论,建立盘式制动系统普通闸片和沟槽闸片有限元模型,采用复特征值分析法研究该盘式制动系统的摩擦自激振动特性。利用该有限元模型开展沟槽的宽度和深度的参数化分析,获得其对制动尖叫的影响规律。结果表明:制动闸片与制动盘间的摩擦自激振动是导致制动尖叫发生的主要原因,沟槽型闸片对抑制制动尖叫具有明显效果;当闸片沟槽深度在5~20 mm区间内,盘式制动系统的稳定性随沟槽深度的增大而呈现逐渐降低的趋势,表明沟槽深度越小,发生摩擦自激振动的可能性越小;在沟槽宽度5~20 mm范围内,随沟槽宽度的增大,盘式制动系统的稳定性先增大后降低,在沟槽宽度为10 mm时,系统发生制动噪声的可能达到最大。 展开更多

关键词 盘式制动 制动噪声 沟槽织构 摩擦自激振动 复特征值分析

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