首页期刊导航|机械工程学报
期刊信息/Journal information
机械工程学报
机械工程学报

宋天虎

半月刊

0577-6686

jme@cmes.org cjme@263.net

010-88379907

100037

北京百万庄大街22号

机械工程学报/Journal JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊进登机械工程方面的基础理论、科研设计和制造工艺等方面的学术论文，报道自然科学基金项目论文和国外学者的论文反映本学科的最新发展和最新科研成果。在国内外机械科技领域享有很高声誉，并有较大影响。曾荣获“中国期刊奖”，在中国科协、北京市和全国科技期刊评比中均获得奖励。在国内已成为机械类和力学类核心期刊。已被美国工程索引（EI）等国内外20余种文摘刊物和数据库收录。
正式出版
收录年代

    高性能制造专栏序言

    郭东明韩旭苑世剑孙玉文...
    1页
      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    高性能制造:设计与制造的协同机制

    宋学官李昆鹏胡正国郭东明...
    2-12页
    查看更多>>摘要：高性能制造,是由以几何精度为主的制造上升到以产品性能的精准保证为目标的制造,其作为推动我国装备制造业升级的引擎,以及引领传统制造理念提升的旗帜,对国家装备产业的发展具有十分重要的意义.高性能制造理论指出,传统的装备制造流程形成了设计、制造、服役等严格的上下游关系,一定程度上了推动了多任务协作能力,提高了装备制造的效率.然而,不容忽视的事实是,这种设计、制造的单向串行模式人为割裂了设计环节与制造环节的耦合作用,在提高制造效率的同时,亦不可避免地制约了高端装备性能的进一步提升.作为高性能制造理论的重要组成部分,针对上述设计、制造之间的耦合作用,展开了进一步的讨论.首次采用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件,从数学角度定量定式的揭示了传统设计制造"不协同"的根源所在,并针对这些不足,给出串行、并行和循环模式的高性能制造解决方案和求解方法.为打破我国高端装备/零部件的高性能制造瓶颈,进一步推动我国高端装备高性能制造的发展提供了理论与技术参考.

    高端装备/零部件高性能制造设计与制造协同并行模式循环模式

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    热等静压近净成形数值模拟研究现状与展望

    田文卿蔡超郭瑞鹏史玉升...
    13-26页
    查看更多>>摘要：热等静压是可实现大尺寸复杂高性能零件近净成形的粉末冶金技术,被广泛应用于航空航天、海洋工程等特种领域中面向严苛服役环境的关键零件的成形制造.数值模拟可为复杂高性能零件包套与型芯设计提供科学依据和热-力耦合作用下粉末致密化提供理论支撑,是实现零件形性可控的重要基石.为此,重点综述了热等静压数值模拟的基本概念、发展历程、研究进展、面临问题和发展方向.首先介绍常用有限元数值模拟本构模型类型、特点和模拟效果,概述有限元指导包套逆向设计方法,随后分析有限元模拟中忽略粉末填充密度分布非均匀性等缺点和局限性,介绍考虑粉末颗粒离散特性的离散元-有限元耦合模拟方法与研究进展,最后展望热等静压数值模拟现有方法的瓶颈与未来潜在发展方向,为从事热等静压领域学者快速了解热等静压模拟的研究动态和发展趋势提供有益参考.

    热等静压近净成形数值模拟航空航天复杂高性能

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    面向高性能塑性成形的多尺度建模仿真研究进展

    李宏伟高佳孙新新张昕...
    27-43页
    查看更多>>摘要：塑性成形是利用材料的塑性产生变形从而形成一定形状并获得一定性能的工艺方法,是零部件制造不可或缺的重要途径.随着我国航空航天等领域高端装备技术的发展,其关键零部件的高精度高性能要求,迫切需要发展可计算、可设计的高性能塑性成形理论与技术,多尺度建模仿真是实现该需求的关键手段.然而,塑性成形涉及材料非线性、几何非线性和工艺非线性等复杂问题,以及力热加载、特种能场加载、组织性能演化等复杂过程,给多尺度建模仿真提出了挑战.从分析高性能塑性成形的科学问题出发,通过梳理材料多尺度变形响应特征,讨论了塑性成形多尺度建模面临的挑战.给出了近年来多尺度耦合建模仿真方面的新进展,及其在塑性成形过程多尺度响应机理分析及面向高性能的成形工艺设计中的应用,并对其发展趋势进行了展望.

    塑性成形高性能多尺度建模新进展

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于激光原位预热的连续纤维增材制造层间强化机理研究

    陈意伟单忠德范聪泽宋亚星...
    44-53页
    查看更多>>摘要：连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点,能够实现复合材料的快速低成本一体化制造,满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求.但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能较差,在长期使役过程中极易出现分层失效,严重限制其广泛应用.本研究提出了基于激光原位预热的连续纤维增材制造成形方法,通过建立基于"生死单元"技术的有限元仿真模型,揭示了激光预热对增材制造成形温度分布及其演变规律,并通过实验验证了其对改善成形制件层间性能的有效性,最终获得了激光预热的层间强化机理.结果表明,激光预热能够快速加热样件表面温度,促进层间树脂的熔合粘接,并进一步促进成形丝材的重熔浸渍,相较于未经预热样件,激光预热后层间剪切强度最大提升115％.

    连续纤维增材制造激光预热层间强化生死单元

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    面向散热性能的多孔结构多尺度等几何拓扑优化

    黄明喆肖蜜刘喜亮沙伟...
    54-64页
    查看更多>>摘要：多孔结构具有轻质、散热快等特点,在航空航天、信息电子等领域应用广泛,提出了一种面向散热性能的多孔结构多尺度等几何拓扑优化方法.在微观尺度,采用水平集函数描述三周期极小曲面点阵的几何构型,构建了 Kriging元模型,预测点阵的宏观等效热学属性,从而降低计算成本;在宏观尺度,以最小散热柔度为目标,建立了多孔结构的多尺度拓扑优化模型,引入等几何分析提高了结构性能分析的计算精度,结合等几何映射技术开展了非规则几何结构的多尺度拓扑优化设计,避免了非规则设计域中点阵裁剪导致的几何特征缺损等问题;最后,通过数值算例验证了所提出方法的有效性.结果表明,提出方法可实现非规则几何结构的散热性能优化设计,优化得到的轻质梯度多孔结构具有较好的散热性能,在实际工程中具有广阔的应用前景.

    等几何分析多尺度拓扑优化三周期极小曲面Kriging元模型散热性能

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    纤维随机分布CFRP高速铣削比能模型与表面质量优化

    宋阳曹华军张金刘磊...
    65-74页
    查看更多>>摘要：碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)具有高比模量和比强度、耐腐蚀性和良好的刚度等优良特性,逐渐被广泛应用于航空航天、汽车、国防军工及生物医疗等高端装备领域.然而,CFRP材料的非均质性及各向异性致使其加工表面形貌非常复杂且极易产生加工缺陷,严重制约了 CFRP结构件的使用寿命、服役性能及安全可靠性.鉴于高速切削技术有利于提高加工效率和控制表面质量,而切削比能是加工表面质量的重要指标,因此,首先通过引入碳纤维分布、切削效应及边缘效应,阐明切削比能的来源及分布,建立CFRP高速铣削的切削比能预测模型,该比能预测模型精度91.19％.然后,采用三维均方根面粗糙度和三维分形维数对表面质量进行定量表征,根据比能分量与表面质量之间的相关性分析,定义了面向表面质量的比能综合评价指标SCEsq和SCEds,提出基于比能的表面质量优化方法.最后,基于非线性回归分析,分析了铣削参数对SCEsq和,SCEds的影响,验证了高速切削有利于减少CFRP加工缺陷.

    CF/PEEK高速铣削切削比能表面质量纤维分布

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    半球谐振子几何参量对其热弹性阻尼影响研究

    马传震刘赫男陈明君程健...
    75-84页
    查看更多>>摘要：半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心器件,其加工质量直接影响谐振子的性能参数,进而影响半球谐振陀螺仪的工作精度和使用寿命,因此非常有必要对半球谐振子的性能与其几何参量的映射关系进行研究.本研究以直径为30 mm的熔石英半球谐振子为研究对象,分析其能量损耗的形式、机理,针对谐振子几何参量对其热弹性阻尼的影响进行研究,建立半球谐振子热弹性阻尼能量损耗模型,分析谐振子结构参数、加工误差、表面质量对其能量损耗的影响规律,探究不同几何参量变化对能量损耗的敏感性,结果表明谐振子壳体结构和过渡圆角参数对其热弹性阻尼影响较大,加工误差导致的壁厚不均匀高于半径不均匀对其热弹性阻尼的影响;壳体半径由10 mm增至15 mm,QTED减小幅度为61％,亚表面损伤层厚度从0增至100 μm,QTED减小至其原值的7.5％,研究结果可为半球谐振子专用机床误差分配设计及其高性能制造研究提供参考.

    半球谐振子几何参量热弹性阻尼高性能制造

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    数据驱动的指定变形非均质多胞结构优化设计

    许思远张卫东毛玉明牛斌...
    85-95页
    查看更多>>摘要：针对包含大量异质微结构的非均质多胞结构设计难题,提出了可指定结构变形方式的多胞结构宏微观优化设计方法.该方法在宏观结构设计中采用梯度类方法优化属性分布,引入可行性约束保证微结构确实存在,在微结构设计中引入数据驱动的方法,利用深度学习实现微结构逆向设计并映射到宏观结构,同时采用微结构偏移和兼容性算法解决相邻微结构连接不兼容的问题,最终通过指定变形问题的多个数值算例验证了该方法的有效性,并讨论了单元尺寸、微结构偏移次数以及微结构映射密度对结构性能的影响.建立的多胞结构设计方法引入数据驱动方法和考虑了微结构连接兼容性要求,成功实现多样化指定变形的非均质多胞结构优化设计.

    多胞结构指定变形深度学习微结构偏移

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    7075铝合金激光熔丝增材制造热循环和温度梯度对熔池凝固组织的影响研究

    高转妮王磊磊李响刘志强...
    96-118页
    查看更多>>摘要：7075铝合金兼具高比强度、低密度和良好耐腐蚀性等优点,在航空航天领域应用广泛.基于传统制备方法存在加工过程复杂、材料利用率低及零件表面精度低等问题,使用激光熔丝增材制造技术可在较短时间和较少成本下成型低缺陷高精度的7075铝合金零部件.本研究采用不同工艺参数制备了 7075铝合金单层单道和单道多层增材试样,基于有限元方法系统分析了不同激光功率对沉积层温度场分布和微观组织的影响,以揭示热输入诱导的微观组织差异对7075铝合金沉积层硬度的影响机理.结果表明:随着激光功率从1 600 W增加到2 200W,熔池峰值温度提高12.5％,温度梯度从62.8 ℃/mm减小至12.4 ℃/mm,沉积结构高温区域面积增大,熔宽增长20.85％,单道多层试样的峰值温度增幅大于单层单道.随着激光功率增加,沉积层上部、中部和下部的晶粒尺寸增大,晶界处第二相析出物含量减少,从底部至顶部均出现柱状晶至等轴晶转变.不同激光功率下增材试样在不同位置的显微硬度均达到90 HV以上.

    铝合金激光熔丝增材工艺参数微观组织温度场

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普