基于纳秒脉冲激光的结构化砂轮制备及其磨削实验研究

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作者 王学智 王佳伟 +2 位作者 王兴超 侯宁 王明海 《表面技术》 北大核心 2025年第18期108-118,共11页

目的满足高效精密磨削需求,充分发挥结构化砂轮的卓越磨削性能。方法采用纳秒脉冲激光对小型电镀金刚石砂轮进行烧蚀实验,获得脉冲激光参数对结构制备的影响规律,以此为依据完成叶序仿生结构化砂轮制备。并以钛铝合金试件为磨削对象从... 目的满足高效精密磨削需求,充分发挥结构化砂轮的卓越磨削性能。方法采用纳秒脉冲激光对小型电镀金刚石砂轮进行烧蚀实验,获得脉冲激光参数对结构制备的影响规律,以此为依据完成叶序仿生结构化砂轮制备。并以钛铝合金试件为磨削对象从磨削力、磨削表面质量、砂轮磨损特性几个方面深入探究叶序仿生结构化砂轮的磨削特性。结果激光参数的点重叠率为40%,线重叠率为80%,功率为20 W,进给加工扫描次数500次是烧蚀加工电镀金刚石砂轮的最佳方案。相比于普通砂轮,叶序仿生结构化砂轮的磨粒排列更为规则,磨粒利用率高,磨削性能优于普通砂轮。其中,与普通砂轮相比,叶序仿生结构化砂轮的法向磨削力在加工参数改变下,降低了11%~51.25%,切向磨削力降低了9.15%~29.88%,工件的表面粗糙度Ra降低了30.13%~65.28%。叶序仿生结构化砂轮磨削过后工件的变形层厚度比普通砂轮大,且随着叶序系数的增大而增大。叶序仿生结构化砂轮的砂轮磨损程度要小于普通砂轮,但叶序系数过大会导致磨粒密度降低,会使砂轮磨损程度增加。结论激光参数的合理设计可以提高烧蚀结构的质量、深度,使得制备出的结构化砂轮具有更好的磨削性能和更低的磨损,工件获得更好的表面质量。 展开更多

关键词 结构化砂轮 磨削 叶序仿生 磨削特性 叶序系数

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基于多特征筛选的蒙皮铣削辅助线提取方法研究

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作者 纪俐 范家雨 +2 位作者 万井明 于国栋 韩文杰 《航空制造技术》 北大核心 2025年第13期32-39,共8页

为提高蒙皮的铣削质量,满足蒙皮装配时对缝间隙的精度要求,本文提出一种基于多特征筛选的飞机蒙皮铣削辅助线提取方法。首先,采用双边滤波对采集到的点云数据进行预处理;随后,运用多种特征的分层搜索结构搜索边界点,利用空间切线连续性... 为提高蒙皮的铣削质量,满足蒙皮装配时对缝间隙的精度要求,本文提出一种基于多特征筛选的飞机蒙皮铣削辅助线提取方法。首先,采用双边滤波对采集到的点云数据进行预处理;随后,运用多种特征的分层搜索结构搜索边界点,利用空间切线连续性特征筛选出点云边界点的主干部分;接着,借助优化的局部表面标准差特征对其余点再次搜索,将结果合并以获取全部边界点;最后,通过各向异性优化算法将带状分布的散乱边界点收缩成线形。试验结果表明,该方法检测到的边界点精确率可达0.95,误差在0.3 mm以内。将本文方法获取的边界点作为辅助线进行蒙皮工件加工,拼接后的对缝间隙平均值小于0.4 mm。 展开更多

关键词 点云数据 局部特征描述子 边界点提取 分层搜索 法向量平滑

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面向CFRP/铝合金叠层材料制孔刀具的涂层性能研究

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作者 宋畅 王浩斌 +3 位作者 张秀云 洪常意 李骥 王奔 《工具技术》 北大核心 2025年第8期63-68,共6页

为提高CFRP/铝合金叠层材料制孔质量,满足CFRP和铝合金板装配连接性能的要求,开展不同涂层刀具分别钻削CFRP和铝合金的钻孔试验。通过分析钻削过程中的轴向力、孔径精度、刀具磨损和孔出口质量,探究两种涂层刀具对CFRP/铝合金叠层材料... 为提高CFRP/铝合金叠层材料制孔质量,满足CFRP和铝合金板装配连接性能的要求,开展不同涂层刀具分别钻削CFRP和铝合金的钻孔试验。通过分析钻削过程中的轴向力、孔径精度、刀具磨损和孔出口质量,探究两种涂层刀具对CFRP/铝合金叠层材料的制孔性能。研究结果表明:AN涂层刀具在钻削CFRP和铝合金时轴向力更大;类金刚石涂层刀具相比于AN涂层刀具的制孔出口质量更加优异;类金刚石涂层刀具的制孔精度更高,孔径差值更小,在CFRP/铝合金材料叠层制孔时性能更优。 展开更多

关键词 CFRP/铝合金叠层材料 涂层刀具性能 类金刚石涂层 AN涂层

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基于胶体形貌的多参数耦合自动涂胶工艺研究

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作者 纪俐 冯晓悦 +2 位作者 白洁 韩炜 尹怀江 《航空制造技术》 北大核心 2025年第17期22-31,共10页

由于传统手工涂胶方法存在效率低、工人劳动强度大、密封质量差及涂胶量难以控制等问题,针对自动化涂胶过程中涂胶量稳定控制和涂胶形貌一致性差的技术难点,提出一种基于胶体形貌的多参数耦合自动涂胶工艺研究方案。首先开展针对多参数... 由于传统手工涂胶方法存在效率低、工人劳动强度大、密封质量差及涂胶量难以控制等问题,针对自动化涂胶过程中涂胶量稳定控制和涂胶形貌一致性差的技术难点,提出一种基于胶体形貌的多参数耦合自动涂胶工艺研究方案。首先开展针对多参数影响的自动涂胶正交试验,通过皮尔逊相关系数分析确定涂胶过程中的重要影响参数;其次对3种不同涂胶工艺对象进行多参数影响研究的涂胶试验,探寻最佳涂胶工艺参数;最后采用三维检测技术采集各胶体点云数据,通过点云数据处理算法获取更精确的位置信息,使用梯形数值积分法计算胶体截面积,从而判断胶体形貌类型。通过多参数耦合自动涂胶试验,确定最佳的涂胶工艺参数:速度5 mm/s、压力103 kPa、距离3 mm、角度90°。采用上述参数时,胶体形貌最佳,可有效防止出现漏胶、断胶、胶体过窄和过宽等现象,提高了涂胶工艺的效率和精准度。 展开更多

关键词 正交试验设计 自动涂胶 涂胶工艺参数 三维检测 梯形数值积分法

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基于CH-COA神经网络的飞机后机身眼镜框装配实时变形预测研究

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作者 刘畅 刘红军 《南方农机》 2025年第S1期156-159,共4页

【目的】解决后机身眼镜框装配变形预测的难题,实现眼镜框壁板变形量的精确预测。【方法】提出了一种改进的神经网络预测算法,首先,利用小龙虾群优化算法(COA)将神经网络的初始值和阈值进行初步优化。其次,在算法觅食阶段引入天鹰座优... 【目的】解决后机身眼镜框装配变形预测的难题,实现眼镜框壁板变形量的精确预测。【方法】提出了一种改进的神经网络预测算法,首先,利用小龙虾群优化算法(COA)将神经网络的初始值和阈值进行初步优化。其次,在算法觅食阶段引入天鹰座优化算法(AO)第一阶段来弥补全局搜索能力的不足,调整搜索边界、扩展搜索策略,并引入垂直交叉操作进行多维度搜索,提高预测精准度,从而建立了CH-COA后机身眼镜框装配变形预测模型。最后,利用ANSYS软件获取50组眼镜框变形数据作为神经网络的训练和预测数据,对神经网络模型进行了训练,并分别与未改进的COA、MOV、HHO、MPA预测模型进行了对比。【结果】基于CH-COA神经网络模型的后机身眼镜框装配变形预测精度标准差为0.21%,显著低于其他算法,验证了CH-COA具有更好的稳定性和可靠性。【结论】本研究创新性地提出了基于垂直交叉操作的解更新机制、设计了动态调整的缩放因子、引入了边界处理策略,可为后机身装配中的形变控制提供理论支持与技术参考。 展开更多

关键词 变形预测 COA优化算法 BP神经网络 ANSYS仿真

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激光加热辅助铣削钛铝合金试验研究

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作者 王明海 张言可 +2 位作者 孔宪俊 宋一平 李雅楠 《工具技术》 北大核心 2025年第2期36-41,共6页

激光辅助铣削技术是加工难加工材料的一种有效方法,利用高能激光束照射待加工区域可以提高材料温度,使材料软化以改善其铣削性能。本文通过开展钛铝合金材料的激光辅助铣削加工试验,研究激光引起的温度变化以及铣削参数对加工中切削力... 激光辅助铣削技术是加工难加工材料的一种有效方法,利用高能激光束照射待加工区域可以提高材料温度,使材料软化以改善其铣削性能。本文通过开展钛铝合金材料的激光辅助铣削加工试验,研究激光引起的温度变化以及铣削参数对加工中切削力、切屑状态、加工表面质量、刀具磨损的影响。结果表明,当激光加热区域至650℃时,工件材料得到充分软化且不对材料产生烧蚀破坏,并在n=1600 r/min,v_(f)=80 mm/min,a_(p)=0.5 mm的加工条件下进行激光辅助铣削实现塑性加工:此时切削力比常规加工中的低;切屑形成过程中发生塑性流动,产生连续型切屑;此高温下对刀具影响较小,能够有效降低刀具磨损,同时也可以降低已加工表面粗糙度。 展开更多

关键词 激光加热辅助铣削 钛铝合金 切削力 切屑 表面粗糙度 刀具磨损

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超声振动对高应力装配接触面摩擦磨损的影响 被引量：1

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作者 王奔 李昕旸 +3 位作者 赵哲 张棋 张皓 祝天龙 《表面技术》 北大核心 2025年第9期91-101,共11页

目的发动机风扇盘组的装配质量直接影响发动机的可靠性和安全性,目前风扇盘组采用传统压入式装配,导致风扇盘组接触面间的摩擦力过大,磨损程度严重,影响其装配效率与装配质量。为解决上述问题,本研究采用超声振动辅助压装技术,探究其对... 目的发动机风扇盘组的装配质量直接影响发动机的可靠性和安全性,目前风扇盘组采用传统压入式装配,导致风扇盘组接触面间的摩擦力过大,磨损程度严重,影响其装配效率与装配质量。为解决上述问题,本研究采用超声振动辅助压装技术,探究其对风扇盘组高应力装配过程中接触面间摩擦力与磨损程度的影响。方法首先建立了接触滑动数学模型以及微凸体磨损模型,其次对基于模拟风扇盘组结构的试验组件进行超声压装试验,观测不同超声振幅下组件接触面间的摩擦力以及磨损程度。结果与超声振幅为0μm时相比,超声振幅为15、28、41、58μm时,组件接触面间的摩擦力分别降低21.9%、22.6%、41.1%、58.9%。当超声振幅为0μm时,接触面上有明显的连结成片的黏着磨损,磨痕表面有宽而深的犁沟。施加超声后,随着振幅增大,接触面上的黏着磨损面积与深度先减小后增大,振幅增加至28μm时黏着磨损程度达到最低,相较普通压装分别降低85.8%、82.1%。此外,磨痕表面的犁沟宽度与深度的减小趋势在振幅达到28μm时趋于平稳。由于组件接触面间存在振动,该振动将产生大量摩擦热,因此组件接触面出现烧蚀,当振幅高于41μm时,烧蚀程度从局部轻度演变为大面积重度。结论在一定超声振幅下,随着振幅增加,超声振动能降低组件接触面间的摩擦力并提高接触面质量,振幅为28μm时对改善高应力装配接触面质量效果最佳。 展开更多

关键词 超声振动 高应力 摩擦力 磨损形貌 磨损程度

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基于混合变量粒子群的多目标优化选配方法

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作者 黄贤泽 徐志刚 +2 位作者 王军义 曹汝男 李文昊 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第8期14-19,共6页

多级转子装配过程中存在着最终产品质量一致性差的问题,为更好指导实际生产,多级转子在选配时不仅要考虑零件的配对问题(离散变量),还需要考虑零件之间的装配相位(连续变量)。选用粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法对其进行... 多级转子装配过程中存在着最终产品质量一致性差的问题,为更好指导实际生产,多级转子在选配时不仅要考虑零件的配对问题(离散变量),还需要考虑零件之间的装配相位(连续变量)。选用粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法对其进行优化,提出了一种混合变量编码方式,结合自适应权重、压缩因子等策略对其进行改进,据此提出基于混合变量的多目标优化粒子群算法(mixed-variables and multi-objective PSO,MMPSO)。最后通过实例分析验证,对某一小批量多级转子进行优化选配,结果表明MMPSO提高了在3个优化目标的精度与搜索速度。 展开更多

关键词 质量一致性 粒子群 混合变量 多目标 优化选配

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不同尺寸SiC磨粒及磨料粒度分布下机床导轨材料GCr15的磨损机制

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作者 王奔 祝天龙 +5 位作者 汪嘉怡 宋畅 印文典 张棋 陈铁 李昕旸 《工具技术》 北大核心 2025年第9期38-47,共10页

探究不同尺寸与粒径分布SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑对机床精密部件的磨损机制与机理的综合影响,为机床精密部件防护提出理论依据。以机床导轨副材料GCr15轴承钢为试验件材料,运用SiC颗粒替代陶瓷基复合材料切屑,在不同尺寸单一粒径磨... 探究不同尺寸与粒径分布SiCf/SiC陶瓷基复合材料切屑对机床精密部件的磨损机制与机理的综合影响,为机床精密部件防护提出理论依据。以机床导轨副材料GCr15轴承钢为试验件材料,运用SiC颗粒替代陶瓷基复合材料切屑,在不同尺寸单一粒径磨粒与混合磨粒粒径条件下进行摩擦磨损试验,分别从宏观摩擦系数、粗糙度、均方差、偏态系数与峰态系数与微观磨损形貌对摩损表面进行表征,探究表面磨损机制。结果表明:3μm与5μm的磨粒对摩擦系数的影响较小,且稳定阶段后期摩擦系数较为稳定,磨损后表面粗糙度与磨损量较小且磨损较浅,对表面质量的影响较小。在磨粒条件下,磨粒以滚动磨损和滑动开槽磨损相结合。在单一粒径条件下随着粒径尺寸的增大磨粒逐步转变为滑动开槽为主;在混合粒径条件下,当粒度跨较小时,较小的磨粒随着磨损的进行逐步转变为活性磨粒并参与磨损,磨损形式逐步变为滚动开槽。当粒径跨度较大时,较小的磨粒难以转变为活性磨粒参与滑动开槽,少数处于微滚动,较大的磨粒的滑动开槽为主要的磨损形式;3μm和5μm的磨粒对摩损进程的影响主要在剧烈磨损阶段,而20μm,100μm,140μm的磨粒在整个磨损进程中始终处于波动状态难以稳定。虽然在混合粒径跨度较小时,小粒径的参与使磨合磨损阶段有所减短,但随着粒径跨度的增大,小粒径难以对磨损过程产生影响。 展开更多

关键词 机床导轨 销盘试验 摩擦磨损性能 磨损机制 磨粒磨损

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Q355NHC钢裂纹扩展行为及其归一化模型

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作者 王玉光 刘有成 +2 位作者 安金岚 回丽 许星元 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第27期11590-11597,共8页

转向架作为铁路车辆的关键部件,其安全性和可靠性直接影响列车的运行性能和使用寿命。研究了转向架用Q355NHC钢材料在不同试验条件下(取样方向和应力比)的裂纹扩展的行为差异,并对试样的微观组织和断口形貌进行了观察和分析。研究结果发... 转向架作为铁路车辆的关键部件,其安全性和可靠性直接影响列车的运行性能和使用寿命。研究了转向架用Q355NHC钢材料在不同试验条件下(取样方向和应力比)的裂纹扩展的行为差异,并对试样的微观组织和断口形貌进行了观察和分析。研究结果发现,在不同取样方向下受到的速率影响较小;但是改变应力比却对疲劳裂纹扩展行为的变化产生了显著的影响,裂纹扩展速率随着应力比的逐渐增加而明显加快。基于Q355NHC钢的试验数据提出了一种在已有模型基础上改进的归一化模型,用本文试验数据进行验证,结果表明,疲劳裂纹扩展归一化(fatigue crack growth normalization,FCGN)模型具有较高的精度,能很好地描述应力比对Q355NHC钢裂纹扩展速率的影响,可以为工程构件实际应用提供技术方法。 展开更多

关键词 Q355NHC钢 取样方向 应力比 裂纹扩展速率 模型

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铣削参数对SiC_(p)/Al复合材料切削力及表面质量的影响

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作者 王奔 刘国家 +2 位作者 张棋 徐仁杰 唐家杰 《工具技术》 北大核心 2025年第4期30-36,共7页

SiC p/Al复合材料作为一种典型的难加工材料,因颗粒失效导致的加工表面缺陷,是阻碍SiC p/Al复合材料广泛使用原因之一。本文通过铣削正交试验,以切削力、表面粗糙度、材料表面的凹坑、划痕等缺陷作为评价指标,探究铣削参数对SiC p/Al复... SiC p/Al复合材料作为一种典型的难加工材料,因颗粒失效导致的加工表面缺陷,是阻碍SiC p/Al复合材料广泛使用原因之一。本文通过铣削正交试验,以切削力、表面粗糙度、材料表面的凹坑、划痕等缺陷作为评价指标,探究铣削参数对SiC p/Al复合材料铣削质量的影响。试验结果表明,切削速度对轴向力的影响较大,切削深度和进给量次之;进给量对进给力的影响较大,切削深度和切削速度次之。在加工过程中,切削参数对表面粗糙度的影响依次为:进给量>切削深度>切削速度。随着切削速度和进给量的增加,SiC颗粒出现不同程度的破碎,产生凹坑、划痕等现象,导致表面缺陷增多,表面质量变差。在实际加工中应采用较小的切削速度和进给量加工SiC p/Al复合材料,通过优化铣削参数可以提升表面加工质量,对SiC p/Al复合材料高效加工有理论指导意义。 展开更多

关键词 SiC p/Al复合材料 铣削参数 表面粗糙度 表面质量 切削力

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环境温度和粘结剂含量对PAE静态力学性能的影响

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作者 张育宁 龚鹏 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期650-653,共4页

为研究环境温度和粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)替代材料(PAE)静态力学性能的影响,通过准静态压缩试验和SEM试验测量PAE静态力学性能及微观结构。静态力学试验结果表明:最大压缩强度和压缩模量对温度具有敏感性。粘结剂含量的增加有... 为研究环境温度和粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)替代材料(PAE)静态力学性能的影响,通过准静态压缩试验和SEM试验测量PAE静态力学性能及微观结构。静态力学试验结果表明:最大压缩强度和压缩模量对温度具有敏感性。粘结剂含量的增加有助于降低温度(-40℃、25℃、50℃、70℃)对PAE静态力学性能的影响,但粘结剂含量过高会削弱其静态力学性能。SEM扫描电镜结果表明:除初始缺陷外,所有PAE中各组分紧密结合,颗粒间边界完好且清晰可分辨,未出现新增的孔隙或微裂纹。在不同环境温度下PAE微观结构稳定,静态力学性能没有发生变化。 展开更多

关键词 高聚物粘结炸药(PBX)替代材料 粘结剂含量 静态力学性能 微观结构

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盒段结构疲劳裂纹扩展行为及有限元分析

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作者 黄研清 刘汀航 +2 位作者 许良 周松 安金岚 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期69-74,共6页

针对飞机机翼盒段结构的疲劳裂纹扩展行为开展研究,通过Abaqus与FRANC 3D联合仿真建立盒段结构的三维有限元模型,进行寿命预测,并深入分析不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明:盒段结构在服役过程中因应力集中,导致裂纹萌生在... 针对飞机机翼盒段结构的疲劳裂纹扩展行为开展研究,通过Abaqus与FRANC 3D联合仿真建立盒段结构的三维有限元模型,进行寿命预测,并深入分析不同初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明:盒段结构在服役过程中因应力集中,导致裂纹萌生在根部孔周围。盒段结构寿命预测结果和试验结果的相对误差小于5%,且随着初始裂纹尺寸的增大,裂纹扩展速率越快,结构件剩余寿命越小,验证了联合仿真方法对盒段结构裂纹扩展行为和寿命预测的可行性。 展开更多

关键词 盒段结构 FRANC 3D 疲劳及裂纹扩展 寿命预测

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谱载下SMA490BW钢焊接接头的裂纹扩展行为

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作者 王玉光 宋允基 +2 位作者 安金岚 回丽 许星元 《兵器材料科学与工程》 2025年第6期188-194,共7页

为了研究高速列车转向架用SMA490BW钢焊接接头在不同载荷谱和厚度下的裂纹扩展行为,用光学显微镜和扫描电镜分析了试样的显微组织和断口形貌。结果表明:当厚度相同、载荷谱不同时SMA490BW钢焊接接头在低-高-低载荷工况下裂纹扩展寿命更... 为了研究高速列车转向架用SMA490BW钢焊接接头在不同载荷谱和厚度下的裂纹扩展行为,用光学显微镜和扫描电镜分析了试样的显微组织和断口形貌。结果表明:当厚度相同、载荷谱不同时SMA490BW钢焊接接头在低-高-低载荷工况下裂纹扩展寿命更长,迟滞效应的影响更大;当载荷谱相同、厚度不同时SMA490BW钢焊接接头的裂纹扩展寿命随着厚度的增加而减少,减少了迟滞效应的影响;通过断口分析解释了谱载条件下SMA490BW钢焊接接头裂纹扩展行为的机理。 展开更多

关键词 SMA490BW钢 焊接接头 谱载 迟滞 疲劳裂纹扩展

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