GH4169镍基高温合金的超高周疲劳性能

在室温下使用超声疲劳试验机对GH4169镍基高温合金进行了105~108周次的疲劳试验,获得了S-N曲线并观察了疲劳断口形貌。结果表明：S-N曲线呈逐渐下降的趋势,没有出现疲劳极限,在超过107周次的循环后试样仍发生疲劳破坏;疲劳裂纹的萌生位置并未随S-N曲线的下降呈现出规律性,裂纹主要萌生于试样表面,少量萌生于试样内部;在超声疲劳载荷作用下试样同时存在塑性和脆性两种破坏方式。

直埋单芯电缆的载流量数值计算

针对直埋单芯电缆敷设环境的复杂性引起的其载流量的难确定性,基于有限元法计算直埋电缆温度场和载流量的基本原理及方法,确定直埋电缆结构、敷设环境、材料等参数,应用热力学知识使用ANSYS软件工具对直埋单芯电缆温度场仿真,得到了电缆温度场的分布云图。在此基础上运用最小二乘法曲线拟合了温度场与载流量函数关系曲线,求得了电缆在确定环境下的载流量值。采用上述方法获得的数值计算结果与IEC60287解析计算结果相比较更加准确。

小型贯流式锅炉焊接部位疲劳寿命有限元分析

锅炉集箱焊接部位的疲劳寿命是影响其整体使用寿命的主要因素之一,而疲劳失效是集箱部位较为常见的失效形式。为了探究焊接影响因素对小型贯流式锅炉焊接部位疲劳寿命的影响,基于ANSYS-Workbench对27组试验组合进行了疲劳寿命分析,结果表明,焊缝布置位置、焊脚尺寸和焊趾过渡圆弧半径3个因素对T形焊接接头疲劳寿命的影响显著,影响的主次顺序为焊趾过渡圆弧半径、焊脚尺寸和焊缝布置位置,且在一定范围内三影响因素与T形焊接接头的疲劳寿命满足一定的函数关系式。结合工程实际,为使焊接部位获得较好的疲劳寿命,最佳的焊接组合建议采用焊缝布置于集箱内侧,焊脚尺寸取10.5 mm,焊趾过渡圆弧半径取2.5 mm的焊接工艺。

基于虚拟质量法的水下浮筒流固耦合动态特性分析

选择水下系泊系统的浮筒为研究对象,对其进行流固耦合特征值分析的基础上,提出虚拟质量的概念。利用流场中结构振动模态的有限元计算方法,结合流体力学的基本方程组,推导出浮筒在水下的虚拟质量矩阵。利用Msc Nastran软件,实现了考虑水作用的浮筒的固有特性分析,将水下计算结果和空气中计算结果进行对比,发现由于水的作用,浮筒的特征值都有不同程度的减小;为这类结构的设计分析提供了一种新的方法。

热与随机振动对车载电路板的影响研究

研究汽车在行驶中发动机发热与振动两者共同作用对车载电路板组件产生的影响。运用有限元软件ANSYS对发动机模块电路板建模,温度场热应力分析,将应力结果导入模态分析和随机振动分析中,再比较电路板在常温与受热后的模态与随机振动结果。结果发现,电路板受热后固有频率提高,且其刚度增大,电路板变形减小。此外,该电路板组件应力最大点的统计应力值在第8阶频率下达到最大,且较常温相比,电路板受热后的功率谱曲线整体有所后移。通过随机疲劳计算,在热与振动影响下,该电路板结构满足疲劳要求。

轴承钢磁控溅射TiN涂层工艺参数对其性能的影响

目的研究磁控溅射工艺参数，包括溅射功率、溅射时间，对TiN涂层轴承铜表面性能的影响。方法采用磁控溅射技术，固定其他工艺参数不变，分别以溅射功率和溅射时间为变量，在轴承钢GCrl5表面镀制TiN膜层，并测定硬度，进行摩擦磨损试验。结果固定溅射功率为200W，随镀膜时间的延长，硬度和耐磨性呈递减趋势，镀膜时间为5～10min时，硬度值达345．23-353．88HV．摩擦磨损量为2．9～3．4mg。固定镀膜时间为30min，随着溅射功率从70w增大至200W，硬度与耐磨性也呈递减趋势，溅射功率为100W时，硬度值可达577．91HV，摩擦磨损量为0．9mg。结论溅射功率的影响占主导地位，且溅射功率不宜偏高。欲提升材料表面硬度和耐磨性能，溅射功率取100W，镀膜时间取30min最为适宜。

多功能移动机器人分层路径规划研究

现有移动机器人规划算法生成轨迹目标单一,无法满足多样化的任务需求,为此,提出一种多指标维度反馈的路径规划策略。基于强化学习在线决策机制,寻求多条抵达目标的无碰撞路径;进而根据路径性能特征建立价值评估体系,动态更新机器人运动节点间的动作代价值,并且在不同权重配比下进行了仿真测试。结果表明:该算法能根据需求针对性提高全局路径相关性能,并结合全局路径信息,反馈控制局部运动决策,从而使得移动机器人能够在相同环境中解算出不同满足期望的运动决策。

Frenet坐标框架下的自适应避障算法

目的 解决包装车间无人运输车辆在沿全局路径行驶过程中,难以同时保证跟随轨迹平滑及规避障碍物的问题。方法 构建Frenet坐标框架,描述车辆位姿与全局路径的相对关系,利用五次多项式生成多条待选局部路径;采用障碍物势场法模糊处理包装车间障碍的外形轮廓,并设置膨胀区间;结合待选路径采样点经过障碍物膨胀区间得到的碰撞值,以及采样点与全局规划路径的偏差值,综合评估路径的避障能力,筛选出最优的避障路径。结果 该算法能根据障碍物的大小,动态解算出与全局路径偏移量小且运动连贯的局部避障路径。结论 所提算法使得车辆完成运输任务时的效果更好,且效率更高。

密集环境下无源超高频系统RFID标签识别性能研究

密集环境中标签间互耦效应会对标签识别性能产生重要影响。该文以密集环境下超高频射频识别系统中的无源双标签为研究对象,基于天线散射理论并利用高频电磁场仿真软件HFSS分析不同标签间距下互耦模型的输入阻抗,以及标签天线在不同负载条件下的单站雷达散射截面RCS,得到密集环境下标签天线的最大识别距离,并通过实验验证了计算结果。研究结果将有助于优化标签天线设计,提高密集环境下的标签识别性能。

水泥包装自动插袋机的应用与示范

目的为了适应新形势下国家对环境和劳动保护的新要求,降低水泥包装过程中粉尘对人体伤害和职业病发病率,实现水泥包装自动化。方法研发一套生产效率高、成本低、新型环保的水泥自动插袋系统,并进行实际工程示范应用。结果通过1年试运行,测得的数据显示插袋成功率稳定在99%,工作效率为100 t/h,结论改变了水泥行业传统式人工插袋的现状,实现了水泥包装机自动插袋作业,大幅减轻了工人劳动强度,改善了工作环境,自动插袋机工作效果良好,有望取代人工装袋。

表面爆炸喷涂WC涂层对GCr15轴承钢抗疲劳性能的影响

采用爆炸喷涂技术在GCr15轴承钢表面制备一层WC涂层,通过疲劳试验研究了爆炸喷涂后轴承钢的抗疲劳性能,并与未喷涂轴承钢进行对比。结果表明:爆炸喷涂后GCr15轴承钢的疲劳寿命缩短、抗疲劳性能降低;未喷涂轴承钢的疲劳裂纹源为其表面因机械加工产生的微小划痕、非金属夹杂物以及晶体滑移带,爆炸喷涂后轴承钢的疲劳裂纹源为WC涂层中的孔状缺陷和界面附近轴承钢中的非金属夹杂物。

土壤及标签贴附方式对RFID标签性能影响

超高频射频识别(Ultra High Frequency Radio Frequency Identification,UHF RFID)应用于土壤样品管理可大幅度提升管理信息化水平,然而土壤及标签天线贴附方式都对超高频RFID标签天线性能有影响。采用电磁仿真软件Ansoft HFSS对超高频RFID标签天线的性能进行仿真分析,并通过天线理论探究了标签贴附方式、样品瓶中土壤含量对于标签天线性能的影响。结果表明,标签天线垂直放置时会导致标签天线方向图发生较大改变;土壤会影响标签天线输入阻抗,改变标签天线识别距离,并引起标签天线失谐;同时发现土壤与标签相对位置的不同对标签天线性能的影响也有所不同。

基于四元数的滑雪运动员姿态检测算法

针对滑雪运动员成绩评估时缺乏数据支撑的问题,提出了用于专业跳台滑雪运动员训练所需的姿态解算算法。所提算法根据跳台滑雪运动特征,基于四元数解算姿态角,且利用Mahony算法进行了误差修正,实现了多维度参数获取跳台滑雪过程姿态的目标。MATLAB仿真和实验结果表明,所提算法能够有效实现跳台滑雪运动员姿态检测,且数据处理方式简洁,结果可为滑雪运动员的训练及后期智能防护设备研究提供有效数据参考。

金属磁性对超高频RFID标签增益的影响

金属介质尤其是磁性金属对UHF射频信号存在干扰,严重影响了超高频射频识别(UHF RFID)技术的有效应用。该文采用电磁仿真软件Ansoft Maxwell分析不同金属内电磁损耗的差异,并运用Ansoft HFSS软件研究了超高频RFID标签天线在磁性金属与非磁性金属表面工作的特性。结果显示磁性材料金属内电磁损耗远大于非磁性金属,表现为对电磁波的吸收作用。金属磁性对标签天线辐射方向性影响不明显,但对天线增益抑制作用较为严重,并随着磁导率损耗正切tanμ从0增大到0.5,磁性金属表面天线的增益从2.41 dB衰减到1.72 dB。基于理论分析及仿真分析结果,该文提出一种将陶瓷基板与添加环形微带线相结合的天线结构设计方法增大辐射阻抗,提高天线增益,从而减小金属磁性对天线工作性能的影响。

不同板结构下PBGA组件的随机振动分析

文中开展不同板结构下PBGA组件的随机振动分析,研究不同板结构对PBGA组件的随机振动的影响。首先,运用有限元软件ABAQUS建立三种不同板结构的PBGA组件的三维有限元模型,并进行模态分析;其次,施加三种不同加速度功率谱密度载荷,模拟PBGA组件的随机振动响应;最后,比较不同板结构的PBGA组件的模态分析与随机振动结果。结果发现:在随机振动载荷下,改变电路板结构,关键焊点仍然是BGA封装外围4个拐角处焊点;靠近BGA一侧的焊点处拉应力最大。模态分析结果表明,电路板上长条缝隙和短条缝隙都存在时,电路板振型改变,固有频率降低,只有短条缝隙的电路板和没有缝隙的电路板的振型相同,固有频率接近。虽然缝隙会减少电路板的质量和刚度,但是长条缝隙对刚度降低的影响更大。

基于PLC的工业电雷管智能并行装配系统研究

针对国内工业电雷管装配生产过程中,因人工参与导致自动化技术水平低、危险系数高,造成生产效率低、安全事故频发等问题,将并行控制思想融入工艺模块划分、模块间的通信及PLC控制系统设计中,构建了一种基于PLC的工业电雷管智能并行装配系统,实现了工业电雷管并行装配,并使危险工作位置实现无人化,优化性能瓶颈从而提高了装配效率;设计了智能异常排除策略,实时监控和调整系统性能参数,使装配生产安全事故率大幅降低,增强了系统可靠性。实际应用表明,系统运行安全稳定、维护简便,实时预警及保护功能齐全,有效提高了工业电雷管自动装配的技术水平和产品质量。

高温超声疲劳试验系统设计及应用

温度对金属材料超高周疲劳性能有着重要影响,但是目前常用的超声疲劳试验系统无法实现高温加载。本文基于现有超声疲劳试验系统设计并配置了一套感应加热设备,可实现高温环境下加速疲劳试验。为了保证加热系统准确可靠,使用非接触式红外温度传感器对试样表面温度进行了实时动态监测,同时通过热电偶对红外温度传感器进行标定。钛合金高温疲劳试验结果证明高温超声疲劳试验系统完全满足需求且结果准确可靠。

基于改进蚁群算法的软硬时间窗车辆路径优化

文章针对客户对时间紧迫性要求不同的情形,建立软硬时间窗车辆路径优化模型,在车辆行驶距离和载重约束下,以行驶成本、惩罚成本和固定成本形成的总成本最低为目标,利用改进蚁群算法优化车辆路径。首先蚂蚁状态转移规则采用随机规则使蚂蚁优先选择时间窗较窄和到达时间较早的节点,接着采用伪随机规则决定蚂蚁倾向选择信息素浓度较大的路径或随机选择,并且探讨伪随机因子q0取值对解的影响并找到最优值,同时对不满足硬时间窗约束的节点做返回到配送中心的处理。最后通过实例验证,Matlab仿真计算,采用伪随机规则且使用最优的q0值,使配送成本降低且总优化率提高了17%,进一步论证改进蚁群算法有优于遗传算法的收敛效果。

乘用车行李箱盖铰链杆的刚度有限元分析与结构优化

乘用车行李箱盖铰链杆是保证行李箱盖正常工作的关键部件。对行李箱盖铰链杆的刚度进行有限元分析,并进行刚度试验,确认变形大于设计要求。对行李箱盖铰链杆的结构进行优化,对比优化前后的弯矩、应力与应变,确认结构优化后铰链杆的强度基本不变,刚度提高了22.7%。

工程材料课程综合实验教学创新与设计

创新性综合实验采用DP590和DP780双相钢成分的铸件,通过改变热处理加工工艺,观察和研究双相钢的成分、结构、加工工艺与硬度之间的关系.在教学过程中,鼓励学生参与实验方案的制定,使学生掌握铁碳合金相图使用方法,确定热处理工艺方案,以及制备后期实验课程中金相试样和测试显微硬度等.通过开展研究性实验课程,加深学生对材料力学性能和组织结构关系的理解,提高学生的动手能力,激发学生的学习兴趣,促进学生的创新思维发展,达到培养创新型人才的目的.