机械工程类专业实验教学存在的问题及对策

实验教学是应用型本科教育的重要组成部分,在培养学生理论联系实际的创新精神和创新能力方面,有着不可替代的作用。以湖南工学院机械工程学院机械工程类专业实验教学环节为例,总结了目前实验教学中存在的问题,分析了问题产生的原因,最后给出了相应的对策和建议,可为其它应用型本科专业实验教学提供参考和借鉴。

机械类材料成型与控制工程专业的CAD/CAE/CAM一体化培养方案的设计

文章对机械类材料成型与控制工程专业的CAD/CAE/CAM一体化培养方案进行了设计,并给出了实施计划与特色分析。

以本科合格评估为契机促进金属材料工程专业创新人才培养

培养创新型人才是高等学校的重要责任,作为新建地方型本科院校新开设的专业,抓住本科教学评估的契机,对提高专业和学科发展水平,促进专业创新型人才培养有重要的意义。本文以湖南工学院金属材料工程专业为例,从人才培养理念的改革、实践教学的改革、资源建设和教学质量监控评价反馈机制改革等方面进行阐述,希望为专业创新型人才培养提供借鉴和启示。

3D打印连续纤维增强聚酰胺复合材料机械性能研究

采用3D打印增材制造(ALM)工艺制造连续纤维增强聚酰胺复合材料零件。利用扫描电镜来观察复合材料制成的3D打印单丝的显微照片,利用拉伸、压缩性能测试评估复合材料的力学性能。结果表明,纤维的表面处理导致硅烷偶联剂与玻璃纤维表面有化学反应发生;3D打印玻璃纤维表面附着大量聚酰胺材料,并结合良好。试样沿纤维方向的拉伸曲线应力随应变呈线性变化,直到断裂,在应力达到550 MPa时,试样发生断裂,拉伸应变为4.23%;而在垂直于纤维方向上,断裂强度可以达到10.56 MPa,试样发生断裂时,拉伸应变为1.32%。复合材料沿纤维方向上的压缩断裂强度可达86.82 MPa,试样发生断裂时,压缩应变为0.62%;而在垂直于纤维方向上,压缩断裂强度可达13.95 MPa,试样发生断裂时,压缩应变为1.22%。

创新人才培养导向的工程实践教育探索

工程训练中心应当以创新型人才为导向,利用学科交叉优势,加强实践平台、实践教学体系和师资队伍建设,培养创新创业人才。

金属材料工程专业应用型人才培养模式研究与改革

湖南工学院是一所地方应用型高校,不同于学术型大学,学校的办学侧重学以致用,为地方企业输送应用型人才,促进本地经济建设和社会发展。因此本文以湖南工学院金属材料工程专业为例,总结和分析当前应用型人才培养现状,基于高素质应用型人才的培养理念,从培养目标和培养体系等方面进行了研究探索并提出改革措施,与各位教育工作者交流。

《电子商务法》现实应用思考

自2019年1月1日起,电商法开始实施,创设了许多新的制度来解决电子商务在乡村实施中的各种问题。但是在实践中,《电商法》还存在这样和那样的不足之处。对此,本文进行了认真思考并结合具体情况提出了中肯的意见。

《电子商务法》现实应用思考

自2019年1月1日起,电商法开始实施,创设了许多新的制度来解决电子商务在乡村实施中的各种问题。但是在实践中,《电商法》还存在这样和那样的不足之处。对此,本文进行了认真思考并结合具体情况提出了中肯的意见。

多向锻造ZK60镁合金组织和性能的均匀性

采用空气锤对ZK60镁合金进行多向锻造变形,研究锻坯的组织演变以及组织和性能均匀性。结果表明,锻锤与锻坯之间摩擦力的作用造成不均匀变形,使锻坯芯部的实际变形量大于边部的。累积应变∑Δε=3.3时,锻坯芯部组织为蜂窝状粗大再结晶组织和岛状细小再结晶组织,而边部组织则由蜂窝状粗大再结晶组织和呈岛状分布的孪晶组成;其抗拉强度从边部到芯部逐渐降低,而伸长率则由边部向芯部逐渐升高。锻坯力学性能存在一定的各向异性,但锻坯各方向抗拉强度在310.6-323.9 MPa之间,伸长率在21.9%-29.7%之间,表明该工艺可以有效地避免强烈的各向异性,是制备高性能变形镁合金的理想工艺。

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。

ZK60镁合金高应变速率锻造成形

采用Gleeble-1500对ZK60合金进行锻造模拟,分析了合金高应变速率可锻性;并采用空气锤对合金成功地进行高应变速率多向锻造,研究了其组织演变和力学性能。结果表明:高应变速率(≥10 s-1)锻造成形时,孪生和动态再结晶对变形储能的消耗以及变形温升对散热造成的塑性下降的弥补,可防止合金在高应变速率锻造时产生裂纹。此外,由于再结晶同时在晶界和孪晶上产生,获得了比低应变速率锻造成形更为均匀的再结晶组织,因此高应变速率锻造成形是一种高效可行的镁合金塑性加工工艺。经高应变速率多向锻造成形后,可形成壳状粗晶和核状细晶构成的双峰晶粒组织,应变∑Δε=2.64时,粗晶和细晶组织的平均晶粒尺寸分别为10μm和1μm。由于双峰晶粒组织的形成,合金表现出良好的综合力学性能,抗拉强度和延伸率分别达到330.2 MPa、24.8%,表明高应变速率多向锻造成形是制备高性能镁合金的有效途径。

ZK60镁合金高应变速率压缩变形的流变行为及显微组织(英文)

在250-400℃的温度范围和0.1-50 s^-1的应变速率范围内对ZK60合金进行压缩变形，对其流变行为和显微组织进行研究。结果表明，在低应变速率（0.1-1 s^-1）下压缩变形时，再结晶主要发生在初始晶界上；在高应变速率（10-50 s^-1）下压缩变形时，再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生。合金在应变速率10-50 s^-1和温度250-350℃的变形条件下获得均匀、细小的再结晶组织。因此，合金的最佳热加工工艺范围为应变速率10-50 s^-1、变形温度250-350℃。高应变速率压缩变形条件下的孪生诱发动态再结晶过程分三步，首先，高位错密度孪晶分割初始晶粒；然后，孪晶内的位错发生重排形成亚晶；最后，随着应变的增加而形成再结晶晶粒。

阻尼多状态切换减振器的性能仿真与试验

传统的阻尼可调减振器,主要通过改变节流口面积实现阻尼可调,工作模式比较单一,阻尼可调范围有限.为了增加阻尼可调的工作模式和调节范围,以某被动式液压减振器为基础,设计出一种具有多状态特性的阻尼可切换减振器.为了分析该减振器的性能,结合流体力学及热力学理论,建立了阻尼多状态切换减振器系统的数学模型,运用Simulink仿真分析了减振器输出力与减震器行程、频率的关系,并与减震器的台架试验结果进行对比验证.结果表明:阻尼力试验值与仿真值的偏差较小,所建的减振器数学模型具有较高的精度,且减振器阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,为汽车半主动悬架的控制提供了理论依据.

锻造方式对ZK21镁合金显微组织和力学性能的影响

采用空气锤对ZK21合金进行高应变速率锻造成形,对比研究单向、双向和三向锻造合金的显微组织和力学性能。研究结果表明:锻造成形时通过改变载荷方向可以提高合金所能承受的累积应变,从而获得良好的晶粒细化效果和优异的综合力学性能。双向锻造时,再结晶机制主要为孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径约为0.3μm的超细晶粒组织;而三向锻造时,再结晶机制主要为旋转动态再结晶和孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径为15μm的蜂窝状粗大再结晶组织和平均晶粒粒径约为0.3μm的岛状细小再结晶组织。累积应变为2.64时,双向锻造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为355.7 MPa,295 MPa和16.6%,三向铸造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为341.6 MPa,270.7 MPa和25.1%。

初始晶粒尺寸对大应变轧制AZ31镁合金板材显微组织和力学性能的影响

对自行熔炼制备的AZ31镁合金铸锭进行挤压并在350℃进行不同时间的退火处理,以得到具有不同初始晶粒尺寸的板材,然后对其在40%和80%的压下量下进行轧制,研究了初始晶粒尺寸对轧后板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:经大应变轧制(压下量80%)后,合金组织得到明显细化,孪生诱发动态再结晶和旋转动态再结晶是大应变轧制过程中主要的再结晶机制;随着初始晶粒尺寸的增大,晶粒转动作用受到抑制,孪生作用增强,孪生诱发动态再结晶成为再结晶的主导机制,从而获得了均匀的再结晶组织和优异的力学性能;当压下量为80%时,初始大尺寸晶粒板材的平均晶粒尺寸为5μm,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为311.3 MPa,206.8MPa和28.3%。

初始取向对大应变轧制AZ31镁合金板材显微组织和力学性能的影响

采用大应变轧制技术对轧制面与挤压板材ED-TE面分别成90°、45°和0°的AZ31镁合金板材进行加工,研究初始取向对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:孪生诱发动态再结晶是大应变轧制过程中主要的再结晶机制,动态再结晶的发生使合金晶粒细化、力学性能大幅提高。轧制过程中孪生与板材初始取向密切相关,通过改变初始取向可控制板材晶粒细化和强度改善效果。0°轧制试样大应变轧制过程中,大部分晶粒的c轴受压,基面滑移启动难度增加,孪生的作用增强,压缩孪晶密度增大,进而通过孪生诱发动态再结晶获得更为细小的再结晶组织和更为优异的力学性能。压下量为80%时,0°轧制板材的平均晶粒尺寸为5μm,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为311.4 MPa、202.6 MPa和26.9%。

CXK650型数控机床切削参数优化及实时监控系统开发研究

基于交流电机驱动器,开发了一种数控加工切削参数优化软件及实时监控系统。它主要是由计算机、交流电机驱动器、加工主电机三部分组成。首先,将工件和刀具材料、机床型号等相关信息输入计算机,得到优化的切削参数,并确定电机转速、电流和功率的合理波动范围。在进行切削加工时,该系统可实时地采集主电机的电流数据等进行分析处理。当电机工作电流、功率超出设置的波动范围时(如发生刀具损坏等情况),控制程序会将有关控制指令(如暂停等)发送给交流电机驱动器,使主电机暂停工作。因此,该系统既可优化切削参数,又可实时监控加工主电机的工作电流、转速等信号,确保加工过程稳定、可靠。

基于扩展Kalman滤波器组的ECAS系统传感器故障诊断

针对电控空气悬架(electronically controlled air suspension,简称ECAS)系统在车高调节过程中由于传感器故障频发导致控制效果变差的问题,提出一种能够对电控空气悬架系统传感器故障进行诊断的方法。首先,采用AMESim软件搭建ECAS系统物理模型以实现空气弹簧特性的精确描述,同时在Matlab/Simulink中搭建路面激励和传感器故障的数学模型;其次,针对车辆ECAS系统的非线性特性,采用扩展卡尔曼滤波器组设计故障诊断方案,并进行不同传感器不同故障类型的联合仿真;最后,搭建了1/4ECAS系统台架,进行车高调节过程中传感器故障诊断试验。试验结果表明,所提出的方法能够准确地辨识ECAS系统传感器的典型故障,较好地隔离不同的故障传感器,为ECAS系统的准确可靠运行提供了保证。

25MnV钢大口径石油套管淬火裂纹成因分析与对策

针对25MnV钢大口径石油套管淬火开裂问题,通过金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等手段对裂纹特性及形成原因进行了分析,并与有限元模拟结果进行了比较。结果表明,钢管内表面的裂纹是由于水冷却速度过大而诱发的淬火裂纹。改用水冷→空冷→水冷双介质淬火工艺,提高了马氏体转变之前钢管横断面温度的均匀性。这对减小淬火内应力,防止石油套管淬火开裂有很好的效果。

两种不同H13钢强韧性能对比研究

利用扫描电镜、能谱分析对SKD61和4Cr5MoSiV1两种热作模具钢的拉伸断口、冲击断口、夹杂物和析出相进行分析。结果表明:SKD61钢的强韧性优于4Cr5MoSiV1钢,主要是由于SKD61钢的晶粒细小,夹杂物数量少、尺寸小,析出的碳化物数量多且呈球状弥散分布。4Cr5MoSiV1钢的硬度较SKD61钢高是因为其含碳量略高。