全自动布氏压痕测量系统校准方法研究

以创新驱动和质量为先,加强量传溯源技术和方法研究,是我国计量发展规划的重要内容。开展全自动布氏压痕测量系统校准方法研究,解决其系统校准问题,满足力学性能试验中布氏硬度的检测技术要求,制定校准规范,实现全自动布氏压痕测量系统溯源,为国防工业、民用机械行业力学性能试验提供成功经验,发挥重要作用。

C型液压模块车纵向联接件强度校核研究

C型液压模块车通常有4轴线模块车、6轴线模块车2种模块型式,为了运输超重、超长货物,需要将模块车进行拼接,形成模块车组进行运输。拼接方式有软联接及硬联接2种方式,本文主要研究模块车之间硬联接中的纵向拼接情况,从而对联接件行进强度校核。

45钢表面硬化层深度的高鲁棒性微磁定量预测方法

考虑多功能微磁检测系统对微磁参量的重复测试性能,研究利用系统对45钢表面硬化层深度进行高鲁棒性定量预测的方法。首先,利用测试数据的变异系数β统计方法,定量评价了系统对41项微磁参量的重复测试能力,结合指标β和微磁参量对硬化层深度的敏感性指标S,对微磁参量进行了筛选;其次,融合多项微磁参量建立了硬化层深度的前馈神经网络定量预测模型,提出了改善模型鲁棒性的建模策略及鲁棒性评价方法;最后,讨论了输入节点逐项剔除和有条件保留规则对模型鲁棒性的影响规律。与传统建模方法相比,利用规则剔除微磁参量项数为8时,模型的MAE均值和MAE值小于5%的模型数量P分别下降约68.8%和增加约150%,表明提出的建模策略可以有效改善仪器在45钢表面硬化层深度定量预测过程中的鲁棒性。

基于声发射Ib值分析的渗铝321钢损伤特性研究

太阳能热发电换热管主要材料渗铝321钢的损伤会导致换热管的寿命缩短甚至断裂,因此必须进行损伤检测。采用声发射方法对渗铝321钢的损伤特性进行分析,实现对换热管性能的在线动态监测。通过采用声发射Ib值特征来表征渗铝321钢的损伤程度,并运用自组织映射(SOM)神经网络算法进行声发射特征参数聚类,以分析材料的损伤模式。结果表明,力学塑性阶段的声发射事件数量剧增,能量和振铃计数的峰值标志着试件的断裂。此外,在试件失效前,Ib值显著降低且密度变密集,表明Ib值的变化特征可以作为材料临界失效的预警信号。通过SOM算法对特征参数进行聚类分析得到4个簇及其对应的特征频率,并使用扫描电子显微镜(SEM)观察试件的断口形貌,得出4个簇分别对应于孔洞生长与汇合、微裂纹成核、宏观裂纹扩展和纤维状断裂4类损伤模式。这项研究旨在探索金属管材的损伤演化行为,并为管材的损伤分析和健康监测提供依据。

基于直流电位降法的缺陷区域多探针检测

油气管道在服役过程中由于制造过程、环境复杂等因素容易产生缺陷,造成管道破裂等事故,因此对管道的无损检测具有重要意义。通过直流电位降法研究裂纹缺陷对电位场的影响规律,建立了多探针缺陷检测方法。首先采用有限元法对含有缺陷的平板试样进行电位分析,缺陷区域的电位差明显高于无缺陷区域,通过多探针的检测范围对试样区域进行划分后,提出了多探针缺陷区域检测方法。检测到区域存在缺陷后,对缺陷影响因子k进行计算,无缺陷区域k值基本在0.8~1.2之间,而缺陷周围的k值都超过了2,根据k值的分布可以得到缺陷的大致位置和尺寸。并搭建了多探针检测试验平台进行试验,结果表明,缺陷附近的电势差显著高于其他区域,与有限元结果相符。缺陷区域电势差明显高于其他区域,无缺陷区域k值在0.75~1.2之间,缺陷区域k值基本大于1.5。通过k值分布对缺陷位置和尺寸进行分析,与实际尺寸相差在3~5 mm左右。

基于对抗神经网络的力学试验机故障诊断系统设计

针对高校力学试验机随机故障频发问题,设计了力学试验机故障诊断系统。针对此类试验机使用间歇长、离散性强等特征,提出了基于离散性数据识别故障的设计思路。建立了机器学习知识库,基于对抗神经网络(GAN)理论设计了力学试验机故障诊断算法并建立了故障诊断系统,评价了故障诊断系统的性能指标。结果表明,所建立故障诊断系统在实验中的最低精确率、准确率和召回率分别达到96.12%、96.51%和95.15%,最高误识率仅为3.96%,性能满足使用要求。

全自动拉伸试验机尺寸测量装置的原理分析与维修

力学测试中试样宽度、厚度的尺寸测量必不可少。近年来,国内较多测试实验室配备了带有尺寸测量装置的全自动拉伸试验机。该装置使用频繁,故障率较高,直接影响自动拉力测试的稳定运行。本文以进口品牌Zwick试验机为例,介绍了尺寸测量装置的工作原理及部分常见故障的诊断过程及处理方法。

复合喷丸工艺对A100钢表面完整性和疲劳性能的影响研究

A100超高强度钢是航空领域中广泛用于关键承力部位的材料,其疲劳特性对零部件的使用性能有着重要影响。对A100超高强度钢在复合喷丸强化后的表面完整性和疲劳性能进行了研究,探究了复合喷丸工艺参数对A100超高强度钢零部件表面粗糙度、显微硬度、表面残余应力、疲劳性能等的影响。结果表明:合理的复合喷丸强化能使零部件获得良好的表面完整性,显著提升其抗疲劳性能。

V弯试验设备的自动化改造及效率提升

V弯试验是评估镀锌板性能的重要方法,但传统设备依靠人工操作,效率低且存在安全隐患。因此,文章提出一种V弯试验设备的自动化改造方案,通过集成机械手、优化夹具设计、升级控制系统等,实现装夹、弯曲、压平等全流程自动化。结果显示,改造后的设备单件效率提升30%~50%,角度重复精度改善64%~66%,在提质增效方面效果显著。

便携式材料拉伸试验机结构及其控制系统的设计与研究

材料拉伸试验机是检测和测试材料力学性能的重要设备。然而,传统设备体积大、重量大,难以在工程现场搬运和使用。为此,文章设计了一种便携式材料拉伸试验仪。在机械结构设计过程中,根据试验机的参数选定电机、减速器、丝杠等标准件,并根据标准件尺寸使用三维设计软件进行建模;在设计两个重要的非标准零件支撑杆、支撑板过程中,先根据经验进行主体设计,然后用有限元分析软件对其结构强度进行校核,确保非标准零件的结构强度可靠性。

裂纹监测仪恒流源系统设计

设计了一种高稳定的数控式恒流源,以减少电流波动对裂纹电位信号的影响;采用MSP430系列单片机(MCU)作为主控制器,进行系统软硬件设计;以基准电压为参考,结合串联负反馈电路和增量式PID算法对输出电流值进行实时调整。实验结果表明:该恒流源系统电流输出稳定性优于10×10^(-6),裂纹电位信号稳定性较好,满足裂纹监测仪需求。

球栅阵列焊点剪切设备研制与实验设计

该文设计了一款球栅阵列(BGA)焊点剪切实验设备,并开发了配套的控制设备运动的上位机软件。基于该设备,研究两种材料(SAC305和Sn63Pb37)的BGA焊点在固定高度(60μm)、不同剪切速率(0.1、0.3、0.5、0.7 mm/s)下的剪切力学性能,以及在固定剪切速率(0.5 mm/s)、不同剪切高度(60、80、100、120μm)下的剪切力学性能。实验表明:剪切高度固定情况下,随着剪切速率增加,两种材料的焊点的剪切强度均呈现增大趋势;剪切速率固定情况下,随着剪切高度增加,两种材料的焊点的剪切强度均呈现减小趋势。将该设备应用于实验教学,有助于培养学生的科学思维、提升学生的实践能力。

直升机传动系统轴承试验机设计

随着我国航空工业的迅速发展,对航空轴承的质量要求也越来越高,为了保证直升机飞行安全,在直升机传动系统轴承出厂装机前,需要对其进行模拟试验。通过分析直升机传动系统轴承的规格、运转状况并结合工作环境,进行试验机总体设计及各系统设计,研制一款直升机传动系统轴承试验机,在转速、载荷、温度和润滑等方面模拟直升机实际运转状况,对直升机传动系统轴承进行高温、断油和耐久性等试验,最终满足了试验要求,保证了轴承质量。

国家市场监督管理总局批准新建金属洛氏硬度副基准装置

近日,国家市场监督管理总局批准建立由中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所申报的金属洛氏硬度副基准装置。金属洛氏硬度副基准装置是国家硬度基准的重要组成部分,可复现和保存金属洛氏硬度量值,并作为金属洛氏硬度基准装置的备份,可为工作级金属洛氏硬度计等进行量值传递,满足材料检测、热处理工艺控制以及零部件检测等行业的金属洛氏硬度计量需求,对航空航天、装备制造、交通运输、工程建设、能源动力、材料检测等领域具有基础性作用。

BB-3T标准布氏硬度计的自动化改造

为解决BB-3T标准布氏硬度计自动化水平和工作效率低的问题,本文采用机械手抓取和移动硬度块,通过步进电机驱动连杆机构,实现变荷手柄自动控制;使用伺服电机和蜗轮丝杆升降机构,控制载荷加载速度和保持时间;运用Step7与DOPSoft软件完成PLC控制程序和工业触摸屏人机交互界面的设计,实现BB-3T标准布氏硬度计的自动化改造。实验证明:该设计能控制系统稳定运行,且测量结果重复性较好,操作简单,可实现计量检校过程的自动化,提升工作效率。

关于金属布氏硬度计检测用压痕测量装置的研究

一般的读数显微镜在压痕直径测量时有两个主要的问题:一是显微镜底部与标准硬度块表面均为光滑的金属制品,用人手进行辅助固定时,人手变化的细小影响都会使读数显微镜和压痕的相对位置发生变化,这样就极大影响压痕直径的测量准确性。二是进行测量时,环境光线充足与否也会对读数造成很大影响。设计了一种结构简单、使用方便、不需要电力就能使用的金属布氏硬度计检测用压痕测量装置,可以克服目前显微镜和压痕相对位置的移动、固定及读数显微镜采光需要通过电力作为能源才能实现的缺陷,可以方便测试压痕直径,提高布氏硬度测试的准确性和效率。

气浮技术在标准洛氏硬度计智能化改造中的应用

为解决HRBS-150标准洛氏硬度计机械结构存在的问题,本文提出基于气浮技术的设备智能化改造方案,对设备主轴与导向轴承、电气控制系统、位移测量系统、专用测试软件等进行设计改造。结果表明:改造后的标准洛氏硬度计运行稳定可靠,测量结果重复性较好,可满足不同标尺的洛氏硬度块计量检校要求,并实现洛氏硬度块的全自动测量。

用于动脉血压监测的柔性超声换能器阵列

作为重要的生命体征之一,血压是心血管疾病风险评价指标。中心动脉压与靶器官损害和心血管疾病有很强的病理生理联系,动脉血压监测对心脑血管事件有较高的预测价值,可为人体心脏机能、动脉弹性表征等临床诊断提供依据。本文提出的超声压电换能器阵列相比于传统的刚性超声探头,具有柔性、可以贴合人体颈部的特点。制作并对比了低频(2.5 MHz)和高频(4.5 MHz)的1×16线性超声换能器阵列,两个阵列均在仿组织超声体模上进行了成像,穿透深度分别为90和40 mm。换能器阵列在相控阵聚焦发射模式下已实现对颈动脉的连续血压重复检测。与医用中心动脉压检测仪的测量结果对比表明,在静息状态下柔性阵列与医用检测仪所测血压波形的平均相对误差为3.83%,剧烈运动后平均相对误差为5.47%,动脉血压波形测量结果准确,医用价值丰富。

钢板硬斑的增量涡流扫查成像方法与仪器

硬斑测试是高端钢板产品质量评价的关键内容。本文基于增量涡流检测原理,研制了国产化的钢板硬斑磁检测仪器,并对仪器功能和性能进行了实验测试。首先,研制了增量涡流检测传感器,开发了基于交流电桥测试和相位旋转解调方法的增量涡流检测电路,集成了专用仪器;其次,利用仪器在Cr12MoV钢板和X70管线钢中开展了多组检测试验,结果表明:传感器的横向分辨率可达10 mm,增量涡流信号解调波形峰峰值U_(p)随表面硬度增加近似线性下降。在高出基准34.8%的硬斑区域内,U_(p)值下降约75%。利用U_(p)这一敏感参数对X70管线钢进行扫查成像,可准确识别出宽约10 mm的硬斑。上述研究结果为高端钢板硬斑的在线无损检测提供了方法和仪器支撑。

基于数据驱动的球压痕硬度测量方法

由于压痕接触和材料变形的非线性,压痕硬度与压痕响应参数之间存在高度非线性特性。采用非线性拟合的方式存在一定的主观性,影响其适用场合。基于量纲分析方法和有限元仿真技术建立压痕硬度与压痕响应参数之间的关系数据集,利用Relief算法进行数据降维,采用混合算法对ANFIS进行训练。建立了压痕硬度与压痕功、压痕深度、压痕载荷、卸载斜率等参数之间的映射关系。测试结果表明,该方法能够获得比较理想的压痕硬度辨识效果。