期刊,机械工程学报 2024年卷14期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

机械工程学报

主　　编：宋天虎

出版周期：半月刊

国际刊号：0577-6686

电子邮箱：jme@cmes.org cjme@263.net

电　　话：010-88379907

邮政编码：100037

地　　址：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

冷喷涂和超音速火焰喷涂FeCoCrNiMn高熵合金涂层的耐腐蚀性能对比研究

王琳婷朱丽娜李润杰康嘉杰...

117-125页

查看更多>>摘要：在深海钻探中,钻探零部件承受海水钻井液的侵蚀,OH-和Cl-等腐蚀介质使其服役环境十分苛刻,影响钻进效率甚至设备安全,因此在钻探零部件表面进行防护具有十分重要的意义.高熵合金被视为耐蚀性材料的新发展方向,在再制造工程领域有广泛的应用前景.采用冷喷涂(Cold spray,CS)和超音速火焰喷涂(High velocity oxy-fuel,HVOF)制备的FeCoCrNiMn高熵合金涂层以模拟海水钻井液为介质,连续浸泡(15 d、30 d、45 d),探究两种涂层在不同浸泡时间的耐腐蚀性能.结果表明,CS涂层相对于HVOF涂层表现出了更大的阻抗值和更小的电子传递速率.Cr在合金表面可以形成一层以Cr2O3为基础的保护性钝化膜,呈现出较优的钝化性能.浸泡45 d的CS和HVOF涂层表面均有Cl元素富集的点蚀出现,随着浸泡时间的延长,点蚀区域可能剥落造成涂层内部的缝隙腐蚀.所以,CS涂层和HVOF涂层均可以在深海钻探中对钻探零部件起到防护作用,对比得出CS涂层的耐腐蚀性能优于HVOF涂层.

关键词：

冷喷涂超音速火焰喷涂FeCoCrNiMn高熵合金涂层腐蚀

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万方数据

纳入拘束效应的焊接接头蠕变裂纹扩展速率预测方法

赵雷武言徐连勇韩永典...

126-138页

查看更多>>摘要：高温焊接结构的蠕变裂纹扩展(Creep crack growth,CCG)是影响含缺陷焊接结构可靠性的重要因素.以P92钢焊接接头为对象,设计热影响区(Heat affected zone,HAZ)中心裂纹和HAZ/母材(Base metal,BM)界面裂纹模型的多种材料蠕变性能失配组合,研究蠕变性能不匹配对裂纹尖端拘束水平QM以及CCG的影响机制.研究表明,对于HAZ中心裂纹,若周围的蠕变软材料受到裂尖的蠕变硬材料拘束,可能出现二次裂纹;若HAZ和BM的蠕变强度不变,增加焊缝(Welding metal,WM)的蠕变强度,仍会使BM的损伤增加.对于HAZ界面裂纹,若界面的蠕变软材料受到蠕变硬材料拘束,仍可能形成二次裂纹,但形成二次裂纹的倾向变弱.无论是HAZ中心裂纹还是界面裂纹,较窄的HAZ宽度会加剧失配效应.提出基于C*-QM*的材料蠕变性能失配下焊接接头CCG预测方法,并利用试验结果验证纳入拘束效应的CCG预测方法的准确性.该方法解决不同蠕变性能失配程度的焊接构件CCG速率的精准评估难题.

关键词：

蠕变裂纹扩展焊接接头失配有限元材料拘束

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道岔贝氏体钢轨轧后冷却过程的弯曲变形及微观组织演变规律

岑耀东陈林包喜荣李晓娜...

139-152页

查看更多>>摘要：道岔钢轨由于具有非对称的横断面特征使其轧制、热处理、矫直等工艺非常复杂,生产难度极大.针对道岔贝氏体钢轨的平直度和残余应力兼顾问题,通过Gleeble-1500热模拟试验机测定了 CCT曲线,采用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察了不同冷速下的微观组织,利用有限元软件进行了相变前与相变区间控制冷却的模拟计算.结果表明,当未变形的奥氏体以0.05～1 ℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为马氏体.当变形处理的奥氏体以0.2～2 ℃/s的冷速连续冷却时,随着冷速的增快,组织由粒状贝氏体逐步转变为大量马氏体+少量板条贝氏体;相变区间控制冷却采用轨头表面中心冷至500 ℃,再由500 ℃冷却到300 ℃(钢轨表面冷速0.4 ℃/s),然后空冷至室温可得到的贝氏体量为35.6％,纵向最大拉应力、最大压应力及最终Y方向和Z方向的弯曲挠度均符合要求.相变前控制冷却采用轨头表面中心冷至500 ℃(轨头上表面及非工作侧和轨腰冷速3 ℃/s,轨头工作侧3.5 ℃/s),再由500 ℃空冷至室温后可得到99.3％贝氏体组织的同时,最终残余应力值及弯曲挠度均符合要求.通过控制冷却实现了减小弯曲变形度和降低矫后残余应力的目的.

关键词：

道岔钢轨贝氏体控制冷却组织

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基于新型三角形壳元和多重动态自适应方法的薄板冲压成形分析

赵妍李射崔向阳

153-165页

查看更多>>摘要：薄板冲压成形是利用金属板料的塑性,在模具的外力作用下成形的工艺方法.从薄板冲压成形过程的关键技术出发,开发用于薄板冲压成形所需的新型三角形壳单元;基于更新的拉格朗日框架,嵌入用于材料非线性求解的隐式径向返回算法;开发用于接触分析的接触搜索算法和接触力计算方法,求解薄板冲压成形问题.计算效率与计算精度之间的平衡是薄板冲压成形有限元仿真的关键,应用几何与能量结合的误差准则提高加密范围的准确性,引入根据几何矢量插入新节点的方法来减少接触计算的迭代,提出一种多重动态自适应算法.随着计算过程中变形区域与应力集中区域的变化,对网格进行多重"加密-聚合-加密".通过有限元仿真实例对比,表明此算法能够保证计算精度的前提下提升计算效率.

关键词：

新型三角形壳元剪切自锁薄板冲压成形有限元仿真网格动态自适应

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万方数据

循环加载条件下TRIP型双相不锈钢的相变启动预测模型

邹宗园宋宇王宏中刘冠男...

166-173页

查看更多>>摘要：应变诱导马氏体相变对TRIP型双相不锈钢的循环力学性能有重要影响,明确循环加载条件下的马氏体相变启动规律,是进一步开发和应用高性能TRIP型双相不锈钢的基础.TRIP型双相不锈钢在单调加载条件下的相变规律己较为清晰,而循环加载条件下的相变规律还需要进一步深入研究.从相变热力学和塑性变形能的角度,分别计算TRIP型双相不锈钢的相变化学驱动功和相变机械驱动功.根据热力学第一定律,构建循环加载条件下马氏体相变启动周次预测模型.利用铁素体测量仪(FISHER FMP30)和液压伺服疲劳试验机(INSTRON 8801)搭建试验平台,进行应变幅为0.5％、0.7％、0.9％和1.3％的马氏体相变原位测量试验.分析马氏体转变量随循环周次的变化规律,确定相变启动周次,拟合求解相变启动周次预测模型参数.通过应变幅1.1％下的EBSD、TEM微观组织观测试验,分析马氏体相变启动特点,验证所建立的循环相变启动周次预测模型.研究结果可为循环加载条件下的马氏体相变研究提供理论参考,从而为高性能TRIP钢的进一步开发及应用提供理论支撑.

关键词：

TRIP效应循环加载马氏体相变相变启动应变幅

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GH4169合金超薄带材U形弯曲回弹行为研究

贺炜林孟宝万敏

174-184页

查看更多>>摘要：以镍基高温合金GH4169超薄带材为研究对象,构建了考虑晶粒尺寸和晶界的本构关系,与通过单拉试验获得的应力应变曲线对比发现,该模型可以较好地预测不同厚度和晶粒尺寸的GH4169超薄带材的流动行为.为分析材料参数和工艺参数对带材U形弯曲回弹的影响,开展了 U形弯曲试验.结果表明,回弹角随晶粒尺寸、材料厚度和压边力的增大而减小,而冲压速度对回弹无显著影响.为对比晶粒尺寸、带材厚度、压边力和冲压速度对U形弯曲回弹影响程度的关系,设计了4因素3水平的正交试验,使用所建立的本构模型进行了 U形弯曲回弹数值仿真.结果表明,带材厚度对回弹的影响程度最大,其次是压边力和晶粒尺寸,而冲压速度对回弹的影响最小.晶粒尺寸对三个回弹参数的影响均显著,而带材厚度对于回弹角θ2和回弹半径的影响较显著,但对回弹角θ1无明显影响,压边力对于回弹角θ1的影响最为明显,回弹半径ρ次之,对于回弹角θ2的影响最不明显.

关键词：

GH4169超薄带材U形弯曲回弹本构模型尺寸效应

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万方数据

基于增材制造的激光焊接保护喷嘴设计

肖锋刘佳石岩

185-193页

查看更多>>摘要：针对钛合金等化学活性强的金属焊接易氧化,导致焊接质量严重下降的问题.以钛合金激光焊接试验保护装置为研究对象,以获得良好焊接保护效果为目的,设计了一种双层同轴激光焊接保护喷嘴.运用Fluent流场仿真软件对双层同轴保护喷嘴的内外层壁面结构、外层保护喷嘴进气口数量、进气口角度、出气口处有无螺旋结构以及保护气流量等参数进行了仿真优化,通过对比保护区域气流的保护效果,获得了最终的保护喷嘴结构.采用增材制造技术对优化后的保护喷嘴进行了加工制造,通过改变内外层喷嘴保护气体的流量对所设计的激光焊接保护喷嘴进行了钛合金激光焊接试验验证,并与旁轴喷嘴的保护情况进行对比.结果表明:具有弧型内外壁面结构、4个45°进气口以及出口处有倾角为30°螺旋结构的保护喷嘴,仅对内层喷嘴通入保护气体时,保护范围有限,焊缝颜色为深黄色,氧化污染严重.随着外层保护气体流量的不断增加,焊缝颜色变为黄色、银白色、蓝色.在内外层保护气体流量分别通入为10L/min和20L/min时焊接保护效果最好.且保护效果不受焊接方向变化的影响,能够对工件形成良好的气体保护环境.

关键词：

激光焊接双层同轴保护喷嘴Fluent增材制造

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万方数据

基于改进相变方程的形状记忆合金弹性耦合系统特性分析

朱孙科闵旭董绍江

194-205页

查看更多>>摘要：为准确描述形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)弹性耦合系统的驱动特性,考虑模型复杂程度与工程实际需求,提出了一种基于Brinson本构方程和SMA相变原理的改进相变模型.针对Brinson相变模型SMA马氏体正相变过程中马氏体分数不连续的问题,将孪晶马氏体相转化为孪晶马氏体相和非孪晶马氏体相相混合相终点时各晶体体积分数,作为马氏体正相变终点时的晶体体积分数,视马氏体正相变为一个连续的过程,对原Brinson相变模型中马氏体正相变方程进行修正.以偏置式SMA丝驱动器为研究对象,建立了 SMA弹性耦合系统模型,采用改进的Brinson相变模型分别对具有不同偏置弹簧的系统进行仿真分析,并与相应试验结果比较.结果表明,改进相变模型的计算结果与试验吻合较好,且在相变过程中马氏体相和奥氏体相体积分数和为1,符合实际情况.分析发现,对于SMA弹性耦合系统,偏置弹簧的刚度越大,驱动器响应速度越慢,相变温度区间和完全马氏体逆相变所需的加热电流越大,驱动应变先增加后减小.研究结果可更准确地描述SMA驱动器的作动过程,为偏置式SMA丝驱动器的设计提供参考.

关键词：

形状记忆合金驱动特性相变方程偏置弹簧

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数字时代的航天系统工程

王国庆熊焕侯俊杰

206-214页

查看更多>>摘要：航天系统工程方法围绕型号研制总体最优目标,对型号产品研制全过程和涉及的管理要素进行全方位的科学组织管理,是支撑我国航天事业成功的重要法宝.进入数字时代,面对航天强国建设和高质量发展的新要求、新挑战,必需深入研究构建数字时代航天系统工程理论方法体系.在对航天系统工程的形成、发展和基本方法论述的基础上,提出数字时代航天系统工程的概念、特征和总体框架,对其转型变革进行系统分析总结.在新一代信息技术的赋能下,航天系统工程将实现以模型取代文档成为技术状态控制和质量管理的重要载体,以高效的在线协同实现研制和管理效率提升,以数据驱动实现精细化管控和科学决策,组织管理趋向于扁平化、融合化、敏捷化和协同化.在组织管理、使能工具、研制模式、质量管理、决策方式、供应链管理等方面将发生深刻变革.以上理论方法体系的提出,结合航天重大任务探索实践,为型号工程管理水平和科研生产能力提升提供理论方法支撑.

关键词：

数字时代航天系统工程数字化转型研制模式变革管理变革

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复杂轮轨摩擦条件下驱动方式对地铁轮轨动态相互作用影响研究

李牧皛刘鹏飞

215-226页

查看更多>>摘要：旋转电机驱动和直线电机驱动是地铁列车最常采用的两种驱动方式.基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑旋转电机和直线电机两种驱动方式的地铁车辆-轨道三维耦合动力学模型;同时为精确反映轮轨系统动力学相互作用,在这两种模型中建立考虑轮轨空间运动的轮轨非赫兹滚动接触模型.利用所建立的动力学数值模型,系统地对比分析牵引工况下复杂轮轨界面摩擦条件对这两种地铁车辆轮轨系统动态相互作用的影响.结果表明:牵引载荷对旋转电机地铁车辆切向相互作用影响显著,但对直线电机地铁车辆切向相互作用影响很小;在低黏着接触条件下,旋转电机地铁车辆防滑控制器会被触发,此时轮轨接触表现为全滑动状态,而直线电机地铁车辆的轮轨接触则表现为局部滑动状态;在复杂轮轨摩擦条件和牵引工况下,旋转电机地铁车轮踏面磨耗量明显高于直线电机地铁的车轮踏面磨耗量.

关键词：

地铁车辆驱动方式车辆-轨道耦合动力学复杂轮轨摩擦条件轮轨非赫兹滚动接触磨耗

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