CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下热障涂层的腐蚀行为与机理

环境沉积物(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元耦合腐蚀行为鲜有报道。针对Y2O_(3)部分稳定ZrO_(2)(YSZ)热障涂层在CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下的腐蚀行为进行对比研究。通过XRD、SEM等方法对不同条件下腐蚀后的涂层进行表征,并分析热处理温度、腐蚀物种类对腐蚀行为的影响。结果表明:与CMAS相比,CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐会在更低的温度下损伤涂层(1200℃)。当三种腐蚀物均能完全熔化时(1250℃),CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐熔体则由于更大的流动性而大量渗入,腐蚀内部涂层。其中,CMAS+海盐熔体在涂层内的渗透性最强,1250℃热处理4 h后,渗透深度超过400μm。盐类的共存会改变CMAS的性质,增强熔体的渗透能力,增加涂层内部甚至底部失效的倾向。研究结果有助于理解盐类与CMAS耦合时混合熔体对热障涂层的破坏机理及潜在威胁。

电连接器用聚氨酯胶密封件贮存可靠性统计模型的加速试验验证与评估

针对电连接器用聚氨酯胶密封件在长贮条件下的寿命评估问题,从机理层面分析了聚氨酯胶密封件内聚破坏和边界破坏导致性能下降的原因。依据从机理层面建立的电连接器用聚氨酯胶密封件贮存可靠性统计模型,利用聚氨酯胶密封件温湿度综合应力加速退化试验数据,综合应用粒子群优化算法和回归分析、AD检验及拟合优度等检验方法,从数据统计层面验证了电连接器用聚氨酯胶密封件失效物理方程和退化轨迹模型的合理性。利用扫描电镜和能谱分析验证了失效机理分析的正确性。最后,利用所建模型评估了电连接器用聚氨酯胶密封件在贮存环境下的可靠寿命。

钢在高温CO_(2)环境中氧化渗碳腐蚀机理及其涂层防护研究进展

钢材由于具有高强度和耐热性等优异性能而广泛应用于各种零构件,在服役过程中通常面临较为严重的腐蚀问题。CO_(2)腐蚀是钢材应用领域中较为常见的一种腐蚀失效方式。通常,CO_(2)对钢的腐蚀行为表现为其溶于水后产生的碳酸腐蚀,但在高温环境中,CO_(2)可直接使钢表面氧化,同时伴随渗碳现象发生,钢的力学性能与耐腐蚀性能均会因此大幅下降。然而,目前关于钢在高温CO_(2)环境中的腐蚀行为研究缺乏相关系统总结。综述有关高温CO_(2)环境下钢的腐蚀机理,总结高温CO_(2)环境中温度、压力以及环境中存在的其他杂质气体对腐蚀方式及机理的影响规律,归纳已有的高温CO_(2)氧化与渗碳腐蚀模型的发展状况,概述目前关于抗高温CO_(2)腐蚀的钢材涂层类型及其防护效果。研究表明,由于含Cr钢在高温CO_(2)环境中形成的Cr2O3层相较于Fe氧化物层更加致密,Cr元素的存在通常有利于钢的耐腐蚀性能。而环境中,温度与压力的升高以及杂质气体的存在往往会加重钢的CO_(2)腐蚀,但这些因素的影响规律会随着钢的种类及服役环境的变化而变化。目前关于钢的CO_(2)腐蚀模型主要为单一的高温氧化模型或者渗碳模型,可预测氧化物层厚度或渗碳深度,但无法准确预测同时发生氧化和渗碳行为的钢的腐蚀寿命。综述相关研究现状不仅能指出现有研究的不足及未来研究的展开方向,还可为高温环境中钢材抗CO_(2)腐蚀防护措施的选择及其长周期安全服务寿命评价提供全面理论依据。

激光冲击强化对FV520B钢疲劳寿命的影响

为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化(LSP)处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的表面硬度由330 HV提升至490 HV,且LSP后试样表面产生约−90 MPa的残余压应力。相比于未冲击试样,LSP试样的疲劳寿命均有所提高,±0.5%应变幅值下试样的疲劳寿命提高132.2%。SEM结果表明,LSP后试样表面产生的残余压应力抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹萌生位置由试样表面向次表面转移,且疲劳条纹的间距和韧窝尺寸减小,从而延长了试样的疲劳寿命。采用Manson-Coffin方程针对光滑试样和LSP试样进行疲劳寿命预测,总的来说,对于光滑试样预测结果与试验结果吻合较好;对于LSP试样,预测的疲劳寿命偏保守。考虑残余压应力的影响针对Manson-Coffin方程进行修正,得到了较好的预测结果。研究结果可为FV520B材料LSP处理工艺和疲劳失效研究提供理论依据。

多因素影响下无人机编队任务可靠性模型构建研究

针对多因素影响下无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)编队任务可靠性问题,提出了无人机编队任务可靠性双层模型。首先,基于故障树分析方法,构建了无人机编队任务可靠性下层模型,描述无人机编队的故障状态;其次,基于Markov模型构建无人机编队任务可靠性上层模型,描述无人机编队任务过程中,阶段及状态的转换;最后,建立任务可靠度求解的双层模型对无人机编队任务可靠度进行仿真模拟。设定应用场景仿真验证,仿真结果表明:在起飞/爬升阶段和巡航阶段,本文方法与传统故障树法所计算的任务可靠度结果一致;在侦察阶段,本文方法比传统故障树法的任务可靠度计算结果高0.012 5,给定显著性水平,本文算法的可靠度结果均落在置信区间内,验证了计算结果的可信性。

基于船间水动力近似数学模型的操纵运动预报

船间水动力的确定是研究船舶相遇、追越问题的基础,为快速对追越船间的操纵性能进行预报,提出了船间水动力和力矩预测近似数学模型,建立了追越船间运动数学模型,并对建立的考虑船间水动力的操纵运动预报方法进行了测试研究。基于船间水动力和力矩预测近似数学模型,对舵角、船间水动力和力矩无量纲系数随相对距离的变化规律进行了对比分析,并对不同速度下水动力和力矩系数进行了预报分析,最后将所建立的追越船间运动数学模型与商业导航模拟器预测结果进行对比,同时进行了追越船间的操纵运动预报,结果表明:建立的船间水动力近似数学模型和操纵运动模型预报结果准确,计算速度快,可以用于导航器的仿真系统。

数控磨床电控系统可靠性建模与评估研究

电控系统作为数控磨床关键子系统之一,尚未有学者对其开展可靠性建模与评估研究。文章对北京第二机床厂提供的MKS型数控磨床电控系统故障数据进行预处理,并绘制概率密度散点图,发现图像趋势符合威布尔分布或指数分布,再利用最小二乘法进行参数估计,经模型检验后引入灰关联度进行模型优选,确定电控系统故障数据所属分布模型为指数分布。最后计算了电控系统平均故障间隔时间MTBF、平均维修时间MTTR和固有可用度A_(inh)。评估结果已反馈给厂家并获得认可,对提升数控磨床整机的可靠性水平有重要意义。

国际科技竞争环境下高等工程教育改革大势:新工程教育十大革新理念

分析、总结世界科技飞速发展、国际竞争日趋激烈大势之下的高等工程教育创新思想与实践,以国际国内相关研究为基础,综合十大类工程教育特别是卓越工程教育改革重要理念,并以工程教育的机制创新、教育思想创新、教育方法创新3个部分分类归纳相应的工程人才培育理念,突出本土工程—社会问题导向和面向未知工程世界发展格局,强调多个具有时代特征的新理念,如基础科学与解决工程“瓶颈”问题紧密结合、高效产学研构造、跨学科工程原型创造等重要机制和运行思想理念,以及基于项目的学习、学生为中心的学习、工程教育平台设施开发等方法理念。这些创新理念对我国工程教育,特别是高等工程教育机构推进卓越工程师教育改革提供政策和研究参考。

基于MPGW分布的压力蒸汽灭菌器可靠性分析

浴缸形状的失效率函数因其能够捕捉某些实际情境中的故障率特征,在机械结构可靠性分析中至关重要。引入一种修正广义幂威布尔(Modified Power Generalized Weibull,MPGW)分布,能够建模表征浴缸形状的失效率变化规律。为评估该模型的有效性,本研究使用了压力蒸汽灭菌器故障数据集进行实证研究,并将其性能与5种经典分布模型进行了比较,发现该模型在灵活性上具有较大优势。

生存进化阶段性搜索微粒群算法及其可靠性冗余分配优化应用

为高效解决含有异质冗余的多态系统(MSS)可靠性优化问题,并弥补微粒群优化(PSO)算法易早熟收敛的不足,从作用力方式和种群拓扑结构两方面对算法进行改进。改进PSO算法中单一的作用力方式,设置前后两个搜索阶段,对应两个搜索阶段分别构造平衡引斥力方式和双层引力(个体和全局最优解引力、中间适应度微粒引力)方式,提出阶段性搜索微粒群(SPSO)算法;利用生物个体“择友而交”和优胜劣汰的生存体系构建生存进化(SE)拓扑结构,以结构演化和算法进化并行方式将该拓扑结构融入SPSO算法,提出生存进化阶段性搜索微粒群(SPSO-SE)算法,进一步提升算法的优化性能;利用Benchmark函数对所提算法与PSO的改进算法进行测试对比,结果表明,所提SPSO-SE算法具有更好的寻优能力。采用SPSO-SE算法对串-并联和桥式结构的多态系统的可靠性冗余分配问题进行优化,得到的系统结构费用更低、可靠度更高。

多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。

一种结构不确定分析的改进多维平行六面体模型

多维平行六面体模型是一种能够同时考虑相关变量和独立变量的非概率凸集模型,更适用于工程结构中常见的多源不确定性问题。为更加有效合理地度量结构不确定性,提出一种改进多维平行六面体模型。通过定义区间变量的相关角和边缘区间,给出模型不确定域的显式表达式,进而给出依据实验样本点构建多维平行六面体模型的方法。3个算例分析结果表明,改进多维平行六面体模型能够较好地反映区间变量之间的相关性,是一种比传统多维平行六面体模型更为紧凑合理的模型。

基于支持向量机和证据理论的复杂系统可靠性分析方法

针对复杂系统中存在极限状态方程为隐式情况及参数为认知不确定性的问题,文中提出了一种基于支持向量机和证据理论的高效可靠性分析方法。首先,基于贝叶斯方法和最大熵原理将焦元上的基本概率分配平均分配到焦元中每一个元素以实现证据体精确化;其次,面对多学科系统中极限状态方程为隐式情况,采用支持向量机(SVM)进行显式化处理。在该方法中提出了SVM训练样本抽取策略,并对SVM通过引入马尔可夫蒙特卡洛模拟法(MCMC)进行改进,使其能适用于多学科系统的隐式极限状态方程小失效概率的求解;最后,通过算例分析,表明该方法的精度和计算效率具有较大优势,相比于MCS,该方法抽样2000个样本点精度相对误差仅为3.05%,为复杂系统的可靠性分析提供了一定的参考价值。

基于能力提升的运筹学课程本研一体化的探索和实践

随着人工智能技术的飞速发展,运筹学作为一门实用性很强的学科也越来越受到关注。文章以能力提升为主线,探讨了基于能力提升的运筹学课程本研一体化的教学模式,并通过实践验证其有效性。在本研一体化教学模式中,充分结合学生的学习能力和实践经验,考虑课程内容的设计、教学方法的改进、考核方式的完善,全方位提升学生的实际应用能力,提高学生的综合素质。经过实践验证,本研一体化教学模式不仅使学生能够快速理解并掌握运筹学知识,同时也从根本上提升了学生的能力和实践技能。

基于焊层裂纹扩展的IGBT性能退化建模与分析

在疲劳载荷作用下,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)会发生结构损伤与性能退化,影响电力电子系统可靠性。对此,首先基于传热学理论推导焊层疲劳裂纹长度与热阻的关系,并以Darveaux模型表征IGBT焊层裂纹演化规律,提出一种IGBT性能退化模型及其待定系数的估计方法。其次,考虑实际工况的非平稳特征,利用响应面法建立IGBT变幅疲劳载荷模型,并基于雨流计数法与线性累积损伤准则实现IGBT性能退化量的评估。最后,以一款IGBT产品为例,实施功率循环试验,基于试验数据开展性能退化建模与分析,验证了模型与算法的有效性。

基于多峰优化Kriging模型与距离相关系数的高速列车动力学参数多输出灵敏度分析

高速列车动力学参数较多,有多个动力学性能的评价指标。综合考虑这些动力学指标进行参数灵敏度分析,对高速列车动力学参数的恰当匹配具有重要意义。现有的单输出灵敏度分析技术难以准确度量参数对车辆动力学综合性能的影响。为避免这一缺陷,本文引入了一种新的基于距离相关系数的多输出灵敏度分析技术。该方法通过求解单个输入与多个输出变量之间的距离相关系数,实现多输出全局灵敏度分析的目的。为提高灵敏度分析的效率,建立了多个动力学指标与输入参数的Kriging模型;为提高近似模型的精度,引入了一种新颖的多峰优化算法对Kriging模型的超参数进行全局寻优。与传统单目标智能优化算法不同,该优化算法通过引入种群差异指标,将单目标优化问题转化为双目标优化问题,从而增加了子代种群的多样性,避免了传统优化算法易于陷入局部最优解的问题。基于所提方法,以和谐号动车组动车为例,研究了多个动力学指标的多输出全局灵敏度。结果表明:由于增强了种群多样性,所提的超参数优化方法对Kriging模型精度和稳定性提升效果明显;基于距离相关系数的灵敏度分析方法能够更加合理地识别出对车辆动力学综合性能影响较大的参数,排除几乎没有影响的参数。

石英挠性加速度计量程提高技术研究

为提高石英挠性加速度计的量程,分析了石英挠性加速度计量程受限机理,确认电磁反馈力与质量摆质心不重合是加速度计量程受限的主要原因。在此基础上,采用减小加工与装配误差和提高质量摆抗扭刚度的方法来提高石英挠性加速度计量程,并通过样机验证了该技术措施的有效性。

时变可靠性分析的高效近似最大可能轨迹法

现有的时变可靠性分析方法在处理飞行器复杂时变可靠性分析问题时,具有求解效率过低的缺点。在基于近似最大可能轨迹的时变可靠性分析方法的基础上,根据时间离散所得串联系统瞬时可靠度最小的组件决定整个系统可靠度的特点,在最大可能轨迹自适应建模过程中同时考虑轨迹模型的预测误差和预估值增加样本,提出时变可靠性分析的高效近似最大可能轨迹法;采用解析算例验证最大可能轨迹法的有效性,并将该可靠性分析方法应用于水动力涡轮叶片和航天飞机机翼的时变可靠性分析。结果表明:在精度相近的情况下,所提方法对极限状态函数调用次数不高于基于时间离散的可靠性分析方法的3%。

多因素下风力发电机组系统可靠性分配方法的研究

针对目前可靠性分配结果较为主观的问题,以串联系统的可靠性分配方法为基础,提出了一种基于改进模糊层次分析法的可靠性分配方法。采用三标度法对多个系统可靠性影响因素进行专家评判,通过模糊层次分析法初步确定可靠性分配权重,然后对分配权重初值进行熵权法处理,建立综合分配权重计算模型,最终确定各子系统的可靠性分配权重,进而实现对机械系统可靠度分配模型的建立。以风力发电机组系统为例,将该方法应用在风力发电机组可靠性分配中。通过改进模糊层次分析法与传统的模糊层次分析法以及其它方法对该风力发电机组系统的可靠性分配结果,进行对比分析。结果表明:该方法不仅有效;而且相比于文献中的分配结果有所降低,更符合机组的实际运行情况,验证了该方法的合理性。

转动对数周期天线整体可靠性量化评估

为量化评估转动对数周期天线等机电类设备的整体可靠性,本文研究了电气元器件的可靠性预计和结构构件的可靠度计算,基于应力、强度干涉理论提出了一种通过总失效率来评估机电设备整体可靠性的方法。通过研究电子器件和结构构件的可靠性和失效概率,通过汇总计算的机电设备总失效率,得出整机的MTBF(平均故障间隔时间),从而量化评估机电设备的整体可靠性。最后,本文以某转动对数周期天线产品为例,分析了设备总失效率和整机MTBF的计算过程,通过本方法可在方案、设计阶段量化评估机电产品的整体可靠性,以指导可靠性设计,提高产品的最终使用可靠性。