新工科背景下信号测试类课程教学改革探究

作为过程装备与控制工程专业的核心主干课程,信号测试类课程对学生实践创新能力、综合应用能力的培养具有重要作用,是新工科建设背景下高素质应用型人才知识体系的重要模块。然而,面对新阶段下的新形势、新要求,测试类课程仍未出现新突破。该文根据常州大学的办学定位和过程装备与控制工程专业的培养目标,对信号测试与处理课程的特点进行阐述,并聚焦教学设计、教学内容、教学方法和课程评价四个重点方面对该课程的教学现状进行深刻剖析。基于新工科建设培养复合型创新人才的本质要求,针对性地提出具体的课程建设思路,为新工科背景下测试类课程的教学改革提供参考和应用实践。

基于改进型ESMD和动力学模型的齿轮箱冲击特征提取方法研究

齿轮箱振动信号具有非线性冲击特征,其有效特征信息易于被振动信号其他干扰成分所淹没。针对如何有效提取其冲击特征这一热点和难点问题,通过构建直齿锥齿轮动力学模型,研究其典型故障振动机理,提出了一种基于改进型极点对称模态分解(ESMD)和支持向量机(SVM)相结合的故障诊断方法。该方法通过改进型ESMD将振动信号自适应分解为多个IMF分量,然后利用最大峭度-包络谱指标选取一定量的分量并提取每个分量的奇异值,构建特征向量集合并输入SVM进行故障模式识别。动力学仿真模拟和齿轮箱实验研究表明,改进型ESMD-SVM法能够有效提取并识别齿轮箱故障信息。

孔洞对单边裂纹板裂纹扩展方向的影响

平板内孔洞产生的应力集中会对板内裂纹扩展路径产生"吸引"作用,使其偏离原来直线方向。运用扩展有限元法研究了单边裂纹板内单孔洞的位置和大小对应力集中和裂纹扩展路径的影响以及双孔洞单边裂纹板内裂纹的扩展情况。同时引入应力影响系数来表征开孔边缘处应力对裂纹扩展路径所产生"吸引"作用的强弱,结果表明,在同一模型中应力影响系数的变化趋势和裂纹扩展路径偏转角的变化趋势一致。

OBE理念下过程装备成套技术课程教学探索与实践

在过程装备成套技术课程教学中,需要改变传统以教师讲授为主的教学模式,秉持工程教育OBE的教学理念,以社会需求为导向,以学生为中心,以学生的学习成效为根本,结合课程特点,进行教学的反向设计。该文从教学内容设计、教学理念的转变以及教学手段的丰富等方面进行全方位的课程教学设计,以提高教学质量,更好地帮助学生获得学习成果,收到了良好的教学效果。

CuCrZr铜合金高温阶梯疲劳与循环塑性行为研究

对CuCrZr铜合金在300和400℃开展了阶梯疲劳试验研究,从循环应变幅、平均应变、平均应变率和能量耗散率等方面研究其循环塑性行为。研究发现,CuCrZr铜合金的循环软硬化特征以及棘轮效应受到温度与循环应力的共同作用,温度越高,越易发生循环软化现象,同时棘轮效应也更加显著。基于对CuCrZr铜合金高温拉伸断裂能与高温阶梯疲劳总耗散能的对比发现,两者均与温度相关,因此将高温拉伸断裂能作为温度补偿参数,提出了一种基于能量法的线性损伤疲劳寿命预测模型,对CuCrZr铜合金高温阶梯疲劳寿命进行预测。最后,基于断口观察分析了CuCrZr铜合金与温度相关的失效机制:在较低的温度下容易发生疲劳裂纹失效,而随着温度的升高,更易发生棘轮应变累积的韧性失效。

热处理对裂尖不同塑性变形状态下工业纯钛疲劳裂纹扩展行为的影响

开展热处理工业纯钛TA2在不同载荷水平下疲劳裂纹扩展实验,考虑裂尖塑性变形程度,研究疲劳裂纹扩展规律以及热处理状态对疲劳裂纹扩展不同阶段的适应性。结果表明,不同疲劳载荷下热处理对疲劳扩展速率产生不同的影响。A类加载热处理后的疲劳裂纹扩展速率下降是由于近门槛区有效载荷的降低,以及近门槛值的提高。B类加载下热处理对有效载荷以及裂尖塑性变形几乎没有什么影响。C类与D类加载下热处理后裂尖塑性变形受到限制,而导致疲劳裂纹扩展速率下降。

热处理对Cr-Mo钢母材-镍基焊材焊接接头力学性能分布及匹配度的影响

依托数字图像相关技术在表征焊接接头局部力学性能方面的优势,对比研究了原始态、回火态和固溶时效态15CrMoR母材与镍基焊材组成的焊接接头的力学参数、硬度和显微组织。回火处理使焊接熔合区的枝晶组织转变为分散的回火索氏体,提高了力学性能的均匀性,改善了母材区与焊接熔合区力学性能的匹配程度。固溶时效处理促使焊接熔合区的枝晶组织转变为均匀的柱状枝晶组织,同时母材区的珠光体消失、晶粒粗化,导致强度下降,引起焊接熔合区与母材区的不匹配度增大。因此,合适的热处理要求平衡母材区和焊缝区对组织的需要,以获得具有优良综合力学性能的焊接接头。

基于DIC的镍基焊材焊接接头局部材料本构研究

通过显微组织分析、数字图像相关技术(DIC)试验以及硬度测试,研究了15CrMoR母材与镍基焊材焊接接头各区域的局部力学性能。基于DIC方法获取了镍基焊材焊接接头拉伸过程的全场应变云纹,发现焊缝区域应变较小且不均匀,母材区域应变量大,热影响区均匀过渡。在此基础上构建了焊接接头不同区域的局部应力-应变曲线,并揭示了焊接接头局部力学性能参数的分布规律。由焊接接头显微组织的分析可知,局部力学性能参数的分布与显微组织的分布存在密切联系。最后,结合显微硬度与强度参量在焊接接头的分布规律,构建了两者的关联方程,便于镍基焊材焊接接头局部力学参数的估算。