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

    数字试验测试验证:理论、关键技术及应用探索

    陶飞高鹏飞张辰源易航...
    227-254页
    查看更多>>摘要：试验测试验证(ETV)是了解产品级、系统级、复杂巨系统级物理对象的基本属性和性能特征的一般性方法,ETV结果能为物理对象的论证规划、研发设计、生产制造、运维服役等全生命周期各阶段的相关决策提供重要参考,对于物理对象的迭代优化和性能管控具有重要意义.结合不同阶段产品和系统的典型特征与ETV需求,从实施手段、可实现种类和发展增速等角度,总结分析给出了 ETV的五个发展阶段,包括物理ETV、物理数字ETV、数字物理ETV、数实融合ETV、数字ETV(D-ETV).从"结果准、速度快、内容全、成本低、风险小"五大核心需求出发,分析了 D-ETV未来发展面临的挑战.探讨了数字ETV的概念内涵,提出了 D-ETV"指南针"体系架构、成熟度模型、通用流程"D"模型、技术体系和应用系统架构,并阐述了 D-ETV的理想能力.基于所提D-ETV理论体系,面向重大装备和复杂系统试验测试验证需求,对数字试飞、数字风洞试验、发动机数字测试、数字战场决策验证、高档数控机床数字验证、卫星制造数字验证、数字空间站性能测试、可回收火箭数字验证、核电站安全数字测试、水下装备性能数字验证十个领域应用进行探索.期望相关工作对发展D-ETV理论与技术,更好地满足物理对象和系统在全生命周期各阶段的ETV需求提供启发和参考.

    数字化试验测试验证数字工程数字物理融合

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    面向软组织缺损修复的组织工程支架研究进展

    喻康傅建中贺永
    255-271页
    查看更多>>摘要：车祸、意外等外伤以及肿瘤切除等外科手术引起的软组织缺损的高效修复,一直都是临床痛点.回顾了软组织缺损的修复方法和发展现状,并详细阐述了生物支架移植修复、水凝胶注射修复和生物支架微创注射这三种方法的修复原理和研究进展,重点分析了适用于软组织修复支架的增材制造方法,以及可用于微创注射水凝胶的种类及其交联机制,并对软组织修复的发展进行了展望.综合组织工程支架修复的高效性和水凝胶微创注射的操作便利性,生物支架的微创注射治疗将是未来的一个发展重点.

    增材制造3D打印生物支架水凝胶组织工程微创注射

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于骨架线特征识别的激光选区熔化区域性能匹配成形方法

    何骏驰张李超王森林汤名锴...
    272-282页
    查看更多>>摘要：对于激光选区熔化成形存在如薄壁和尖角等特征区域的零件,不同特征区域在真实服役场景下的性能需求和与之匹配的最佳工艺策略不尽相同.针对现有激光选区熔化工艺规划及加工软件中缺乏支持各类特征区域提取并匹配不同工艺策略的情况,提出一种基于骨架线特征识别的激光选区熔化区域性能匹配成形方法,实现薄壁、尖角和大平面等区域匹配性能需求工艺策略的一体化成形.通过仿真或实验确定各特征区域的性能需求,再提取切片轮廓的主骨架线,并依据其特征对切片轮廓进行区域划分,同时通过工艺数据库确定匹配各区域性能需求的工艺策略,将匹配性能需求的工艺策略赋予相应区域并打印成形零件.使用Ti6A14V材料打印航空航天中常用的叶轮零件等比例缩小模型进行实验,确定叶轮的性能需求为中心处所需抗拉强度大和叶片处所需塑性好,提取叶轮切片轮廓并设置分区参数从而划分叶轮中心处和叶片处,然后将实验得到的工艺策略分别赋予叶轮中心处和叶片处并打印成形零件,最后对两处的微观组织进行分析,验证了方法的可行性.本项目所提出的基于骨架线特征识别的SLM区域性能匹配成形方法可有效实现区域性能可调控零件的一体化制造,使零件在服役过程满足不同区域对性能的差异化需求,为高性能零件一体化成形提供有效手段.

    激光选区熔化骨架线特征识别成形方法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    连续纤维增强加筋圆柱壳回转3D打印工艺及其轴压性能研究

    刘明良唐颀田小永刘腾飞...
    283-290页
    查看更多>>摘要：复合材料加筋圆柱壳是一种先进飞行器典型结构,通常采用纤维缠绕工艺制作而成,对模具依赖程度较高,开发周期较长,不利于产品的快速迭代和低成本制造,针对传统成形工艺的不足,结合增材制造低成本快速制造的优势,分析了加筋圆柱壳3D打印技术研究的发展现状,提出了一种基于材料挤出成形技术的加筋圆柱壳回转3D打印工艺方法,开发了回转3D打印工艺装备,设计了针对连续纤维增强复合材料加筋圆柱壳的网格结构与打印路径,回转打印连续碳纤维增强聚乳酸加筋圆柱壳轴压临界载荷和载荷质量比分别达到71 459 N和578.29N·g-1,同等结构参数下,探究矩形、三角形、菱形网格形状筋条的轴压性能,结果表明菱形网格加筋圆柱壳轴压力学性能最优.

    回转3D打印加筋圆柱壳网格形状连续纤维增强复合材料轴向力学性能

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    面向装配结构的拓扑优化参数影响分析

    林起崟贾一鸣周意葱王晨...
    291-303页
    查看更多>>摘要：随着当前精密与超精密加工技术水平的提升,单个机械零部件的加工质量已经能够满足精度要求,但是现有的装配结构的质量却难以保障.为了提高面向装配结构连接性能拓扑优化方法的鲁棒性,同时给加工制造提供多种拓扑优化布局,以弹性装配结构为优化对象,对装配接触结构拓扑优化过程中优化参数对优化过程的影响进行分析.基于不同过滤半径对优化结果的影响规律,引入"各向异性过滤"方法,消除了装配体拓扑优化过程中出现的"界面效应".另外为提高所优化结构的可加工制造性,引入两种最小长度控制方法,对两者的优化效果进行对比分析讨论,最终保证拓扑优化设计结果的可加工制造性.最后分析了光滑Heavside函数中锐度因子与阈值参数对优化结果的影响机制.

    装配接触压力拓扑优化装配界面设计优化参数分析加工制造性

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    考虑镜面反射和阴影的复杂曲面测量视点规划

    罗晨邵佳丰王伟张刚...
    304-315页
    查看更多>>摘要：针对复杂曲面金属零件三维形貌测量的反光与自遮挡现象,提出一种面向复杂曲面光学测量的视点规划方法.方法具体分析了光线可达角度约束、视场和投影域约束、景深约束、遮挡约束和灰度值约束(反光或阴影),并定义测量质量参数,结合测量覆盖率,建立了复杂曲面测量视点规划模型.由于模型的可行域空间庞大,提出了由基于生成再检测模式的粗规划和基于可视锥的精规划组成的视点规划求解方法,最后根据实际测量环境对叶轮离散模型进行了仿真研究得到测量视点,并通过实测试验验证仿真结果.结果表明:仿真结果的测量覆盖率可达96.19％,测量质量指标可达85.24％,实际试验能完整重构出叶轮形貌,验证了方法的可行性.

    机器视觉三维测量视点规划复杂曲面零件生成再检测模式

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于精英回溯-模拟退火混合算法的参数耦合变更路径优选

    王殿熙杨波成保忠段明宇...
    316-333页
    查看更多>>摘要：产品变更设计过程中参数的耦合变更不可避免,为顺利完成解耦,提高变更设计效率,提出一种基于精英回溯-模拟退火混合算法的参数耦合变更路径优选方法.首先,以产品参数及参数间的设计公式为节点,构建以零件为社区的产品参数复杂网络模型,通过对模型中参数关联的分析,建立变更传播基本模型;对特征向量中心性算法进行改进,以计算参数变更传播指数,进而结合关联传播强度及成本系数量化参数变更传播代价.在此基础上,考虑参数变更过程中耦合情况的差异性,建立产品参数耦合变更的解耦模型,通过潜在解耦参数节点对耦合的衰减作用,解决参数耦合变更问题.然后,将精英回溯算法同模拟退火算法进行混合,以一定的概率接受其他潜在传播参数作为备选参数,通过变更回溯及路径重构优选变更传播代价最小的传播路径.最后,以某型号桥式起重机小车参数耦合变更为例验证了该方法的有效性.

    参数耦合变更路径优选变更解耦模型变更传播代价精英回溯-模拟退火混合算法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于增材制造的"猫耳形"气膜孔冷却性能研究

    张立浩钱波茅健樊红日...
    334-345页
    查看更多>>摘要：针对目前气膜冷却存在的冷却效果不理想,冷却效率较低等问题,提出基于双曲线的"猫耳形"气膜孔,对"猫耳形"气膜孔的结构参数及平板模型分布参数进行优化,并通过金属增材制造技术打印气膜孔样品进行实验.通过实验分析得到了气膜孔优化后的最佳结构参数和平板模型的最佳分布参数,并对冷却气流的射出速度进行了合理优化,单个气膜孔的最优冷却效率为55.56％,多列气膜孔的最高冷却效率达到73.10％,较相关文献中气膜孔平均冷却效率提升了 6.10％,最优列间距R为15 mm.实验研究为涡轮叶片气膜孔的设计优化及气膜孔在涡轮叶片上的分布参数提供了重要的参考价值和设计经验.

    涡轮叶片气膜冷却实验研究参数优化增材制造

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于自适应特征驱动法的散热结构拓扑优化设计

    孙雨欣蔡守宇张旭王珂...
    346-357页
    查看更多>>摘要：拓扑优化技术已成为高性能散热结构的有效设计手段,典型散热结构优化结果常呈现出细小特征繁多、拓扑构型复杂等特点.然而传统拓扑优化方法由于设计结果难以导入到CAD系统和/或结果边界不清晰、不光滑,在对散热结构细小特征进行精确模型重构时存在很大的困难:特征驱动法、移动可变形组件法等能与CAD系统无缝衔接的新兴拓扑优化方法因具有初始布局依赖性,极难用于设计拓扑构型复杂的散热结构.鉴于此,借助仿生拓扑优化方法的树状分支结构层次生长技术,为散热结构的特征驱动优化提供合理的初始布局,发展出一种新型的自适应特征驱动法.该方法为尽可能扩大设计空间以获得更优异的结果,利用两个B样条曲线函数构建出具有足够变形能力的可弯曲特征;为在优化过程中反映仿生树状分支结构的层次关系,基于映射思想将分枝特征的起点创新性地定义于主枝特征的参数域内.以结构散热弱度最小化为优化目标,以给定的高导热材料体积分数为约束,对不同边界条件下的散热结构进行拓扑优化.数值算例表明,所提自适应特征驱动法能够使用相对很少的设计变量得到边界清晰光滑且性能优异的散热结构设计结果.

    拓扑优化散热结构特征驱动法仿生设计自适应

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    300M钢超声滚压表面形貌演变机理和试验表征

    党嘉强安庆龙李宇罡明伟伟...
    358-367页
    查看更多>>摘要：基于超声滚压过程中的接触力学理论,提出了单位面积冲击接触率评价指标,求解了不同工艺参数下接触中心位移和接触区域面积.研究了超声滚压过程中表面形貌光整加工机理,提出了表面层材料主动塑性变形区、被动塑性变形区和被动弹性变形区的特征结构.通过正交试验探讨超声滚压参数对表面粗糙度的作用规律,为通过优化超声滚压参数从而实现表面形貌主动控制提供理论依据.结果表明,在选取的超声滚压工艺参数下,滚压球与工件接触中心的位移值总是大于超声振幅值,这表明超声滚压过程中滚压头始终与工件表面保持接触.超声滚压具有"削峰填谷"效应,表面主动塑性变形区材料流动是引起表面光洁度提升的根本原因.滚压球进给速度对表面粗糙度的影响最大,静载荷次之,转速最小.在超声滚压过程中如果想要实现较好的表面光洁度同时提高加工效率,可选取较高的转速、较大的静载荷和较小的滚压球进给.

    300M钢超声滚压表面形貌粗糙度塑性流动

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据