预应力硬态切削加工表面残余应力的数值模拟与试验研究

为研究预应力硬态切削过程中预应力条件对已加工表面残余应力的影响规律,建立热力耦合、平面应变的预应力正交切削有限元模型,并结合有限元软件MARC的网格重划分功能,对PCBN刀具预应力车削轴承套圈材料GCr15(HRC62)的加工表面残余应力进行了数值模拟,同时进行了试验研究.结果表明,预应力切削方法能主动控制加工表面残余压应力的状态,从而提高轴承零件的疲劳寿命;而且随着施加的预应力的增大,表面残余压应力的大小和分布层深都显著增加.     

基于灰度直方图拟合曲线的数字图像多阈值分割技术研究

在数字图像处理中,图像分割技术能够对待处理部分进行分割处理,以突出显示所要研究的目标对象.在对数字图像灰度直方图进行高次样条函数曲线拟合之后,通过求取若干个局部最小值作为图像的分割阈值,对图像像素进行多阈值分割,最后采用区域背景像素点增长合并法进行背景区域合并,从而获得完整清晰反映图像各个组成部分的分割结果.实验结果证明,此方法能准确表达图像各个灰度组成部分,克服了传统单阈值分割所带来的缺陷与不足.     

绿色切削的导电加热切削加工新工艺

根据绿色制造在人类社会可持续发展中的基础性作用,分析和研究了绿色切削技术及其功能目标, 重点介绍干切削中的导电加热切削方式的原理及应用.     

基于信息熵和α稳定分布的滚动轴承故障诊断方法

为了更快、更准确的对滚动轴承的故障状态进行诊断,提出了一种结合信息熵(information entro-py,IE)和α稳定分布(alpha stable distribution,ASD)参数的特征融合方法IE-ASD,基于振动信号对滚动轴承进行故障诊断.首先提取振动信号的时域、频域和时-频域的四种IE(奇异谱熵、功率谱熵、小波空间特征谱熵和小波能谱熵)和估计ASD的四个参数,构建特征向量;然后,利用粒子群优化算法(particle swarm optimiza-tion,PSO)对支持向量机(support vectors machine,SVM)参数寻优,并用所构建的特征向量对其训练和故障诊断;最后,利用凯斯西储大学轴承数据库的数据验证该方法的有效性,并与由IE、ASD各自构建特征向量的诊断结果进行对比.结果表明:所提出的方法能精确的判断滚动轴承的故障位置,且比未进行特征融合的方法有更高的准确率.     

水基混合纳米流体对内冷却磨削性能的影响

添加多壁碳纳米管（MWCNTs）、二硫化钼（MoS2)、离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,［EMIm］BF4）和阿拉伯树胶（GA）制备成稳定分散的水基ILs-MWCNTs/MoS2混合纳米流体。研究了混合纳米流体的摩擦学性能和热物性,并与传统磨削液进行内冷却磨削对比试验,分析了两种磨削液条件下的磨削温度和表面完整性。研究结果表明：混合纳米流体的磨削温度、表面粗糙度和显微硬度分别降低了8.1%、21.4%和6.56%,残余压应力增大了11.6 MPa,表面形貌也更为光滑规整,混合纳米流体体现出了更好的磨削性能。能谱仪（EDS）分析结果表明,在离子液体与纳米颗粒的物理协同强化作用下,混合纳米流体表现出了优异的冷却与润滑性能,改善了磨削性能。     

气动边界不确定条件下离心压气机叶轮优化设计

以某小型离心压气机为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和数值分析研究气动边界不确定性对离心压气机气动性能的影响规律,量化转速波动不确定对离心压气机压比的影响程度;提出一种基于不确定分析方法、代理模型、多目标优化算法的离心压气机气动稳健设计方法,为离心压气机及其他叶轮机械设计及应用提供重要参考。研究结果表明,优化后叶轮压比增大4.1%,压比方差降低13.52%,叶轮气动稳健性增强。     

预应力切削镍基高温合金的试验研究

针对镍基高温合金在切削后加工表面分布严重的残余拉应力等问题,提出采用预应力切削方法,以实现在加工过程中主动控制加工表面残余应力分布状态;通过研制轴类零件的车床专用预拉伸装置,在0 MPa、150 MPa和300 MPa三种预应力条件下对高温合金轴件进行预拉伸处理;通过硬质合金刀具预应力切削镍基高温合金的对比试验,对三种预应力条件下的切削力、切屑形态以及表面完整性包括已加工表面残余应力、加工表面粗糙度、表面形貌和显微硬度等指标进行对比。结果表明:在一定范围内,采用预应力切削方法可省去加工后续的残余应力调整工序,并能在加工表面获得合适的残余压应力;残余压应力的值可通过调整施加的预应力大小来进行主动控制;与普通切削相比,预应力切削可得到均匀的锯齿形切屑,切削力没有显著增加;预应力切削可获得良好的表面完整性,且不会引来额外的加工硬化。     

不确定湍流对低雷诺数风力机翼型气动特性影响研究

为分析并量化不确定湍流对低雷诺数风力机翼型气动性能的影响,以风力机翼型S809为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和修正转捩Transition SST模型,分析湍流强度对低雷诺数翼型升阻气动特性、层流分离和失速分离的影响规律,并量化随机湍流不确定性对翼型气动性能的影响。结果表明,湍流强度由0.2%增大至25%,翼型最大升阻比降低51.8%,湍流作用下层流分离泡消失,失速分离延迟;湍流强度标准差由10%增加至35%,翼型升阻比标准差最大增幅为14.43%。     

流道结构对加压内冷却开槽砂轮磨削性能的影响

针对镍基高温合金磨削时磨削区因砂轮气障效应引起的过热问题,提出采用加压式内冷却磨削方法,鉴于砂轮内流道结构影响磨削液的流动特性和砂轮的磨削性能,同时考虑流道加工工艺和砂轮旋转时离心力的影响,设计直线型和弧线型两种内流道结构。利用计算流体动力学方法分析了流道结构对磨削区流场的影响,表明弧线型流道结构下磨削区的流体速度和分布均匀性更高。制备了具有弧线型和直线型内流道的两种加压内冷却开槽砂轮,在相同的磨削参数下进行了镍基高温合金磨削对比试验,分析砂轮线速度和磨削液压力对磨削温度、表面粗糙度和表面形貌的影响规律。结果表明:相比直线型流道,弧线型流道的冷却润滑效果更好,随砂轮线速度和磨削液压力的增大其换热效率提升更显著,得到的磨削温度和工件表面粗糙度值分别降低了16.8%和17.6%,并获得了更规则的加工表面形貌。     

预应力切削过程刀具磨损的离散元模拟与试验研究

采用颗粒离散元法建立了描述切削过程中陶瓷刀具与切屑摩擦磨损行为的离散元模型;基于预应力切削原理,设计了一种用于车削加工环类零件的预应力加载装置,采用Sialon陶瓷刀具对GH4169环类工件进行了预应力车削试验,结合离散元模拟分析了预应力切削条件下切削力和刀具磨损的变化规律。结果表明:随着预应力的增大,预应力对刀具的磨损形态和机理没有明显的影响,刀具磨损随预应力的增大逐渐减小,在一定范围内提高切削速度可减少刀具的磨损。离散元模拟结果与试验结果具有一致性,验证了应用离散元模拟陶瓷刀具磨损的可行性。