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<title>机械工程学报-栏目: 数字化设计与制造</title>
<description>栏目: 数字化设计与制造</description>
<link>http://www.cjmenet.com.cn</link>
<language>zh-cn</language>
<docs>http://www.cjmenet.com.cn/CN/0577-6686/current.shtml</docs>
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<title><![CDATA[光学相干成像技术在激光加工过程实时监测与控制中的应用研究进展]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.216</link>
<description><![CDATA[激光加工技术,主要包括激光焊接技术、激光增材制造技术和激光减材制造技术,具有高加工质量、效率、无工具磨损等优点,在航空航天、生物医疗、通讯电子等领域应用广泛。随着产品精度与性能要求的逐渐提升,对激光加工的精度、效率及可控性提出了更高要求。因此,激光加工过程实时监测及调控成为当前的研究重点。相比于传统的光声热电传感监测,光学相干成像技术可以与激光束同轴耦合,从而直接获取激光加工结构的尺寸和形貌特征,具有高成像速度、高测量分辨率以及长测量范围等优点,被广泛应用于激光加工过程实时监测中。系统介绍了光学相干成像系统的基本组成、成像原理以及系统指标,在此基础上综述了光学相干成像技术在激光焊接、激光增材制造和激光减材制造实时监测与控制中的应用。最后,归纳了目前光学相干成像技术在激光加工过程监测中存在的不足和发展趋势,为激光加工过程实时监测与控制的研究工作提供了坚实基础和发展方向。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[梅雪松, 孙涛, 赵万芹, 凡正杰, 张涛, 唐程, 崔健磊, 王文君]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[基于特征聚类的结构件数控加工工时预测方法]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.232</link>
<description><![CDATA[针对航天结构件等复杂产品工时定额结果不准确的问题,提出了基于特征聚类的结构件数控加工工时预测方法。基于航天结构件的产品特点、材料特点和加工特点,分析了航天结构件数控加工工时影响因素,并提出了基于BERT模型和K-Means算法的工时影响因素特征向量分析方法。基于K-Means聚类算法对BERT模型提取的工艺特征向量进行分组,在此基础上,基于分组结果建立了不同的遗传算法优化的BP神经网络工时预测模型,进而从工时影响因素特征分析和网络结构优化两方面,提高工时定额的准确性。最后,基于历史工艺数据完成了模型训练和预测,验证了所提方法的有效性。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[刘娟, 刘检华, 庄存波, 徐磊, 翟思宽, 高庆霖]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[基于电脉冲的铁基非晶薄带增材制造试验研究]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.247</link>
<description><![CDATA[为了解决铁基非晶材料成形过程中狭窄的工艺窗口难题,提出了一种采用非晶薄带作为原材料,施加快速电脉冲同时辅以微压力的增材制造新方法,并成功实现了小功率非晶材料异形构件的增材制造,并通过动态电阻分析,进行工艺优化调控。采用脉冲电源精准调控热输入的方式实现非晶材料热塑性成形原理,即在临界温度略高于玻璃化转变温度(T<sub>G</sub>),但远低于熔化温度(T<sub>L</sub>),可采用快速加热材料到T<sub>G</sub>使其软化,并辅以小压力成形,同时提供足够高的冷却速率,晶相的成核可以被完全抑制。进一步,对该方法成形样件采用X射线衍射、差示扫描量热仪、扫描电镜和透射电镜进行物相及显微组织分析。测试结果表明,打印结合部位仍保持原有的非晶结构,并具有较高的拉伸强度。由于其成形功率低,工艺过程无需复杂的真空或惰性气体条件,该方法可以成为非晶材料增材制造及金属太空制造有吸引力的解决方案,尤其适用于电磁屏蔽等非晶异形构件的3D打印。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[李波波, 刘靖驰, 李晓强, 邱成鸿, 卢秉恒]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[面向系统资源挖掘的FBS与发明原理辅助裁剪创新方法]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.255</link>
<description><![CDATA[深层次挖掘系统潜在可用资源是裁剪创新设计过程中系统有用功能进行重组的核心,是通过裁剪方法获取高质量解决方案的难点和关键。首先引入"功能-行为-结构"模型(function-behavior-structure,FBS)对系统元件知识进行表征,运用功能、行为、结构相似度计算检索系统内潜在可用资源;其次通过计算资源相似度及分析元件间功能、行为、结构关联关系确定潜在资源的最优衍生路径;最后建立FBS模型与发明原理集成的辅助资源衍生过程,为裁剪过程中的资源衍生提供更具体、可操作性强的知识;在此基础上构建面向系统潜在可用资源挖掘的裁剪创新设计过程模型,应用该方法对4C注胶辅助装置进行创新设计,验证了该方法的有效性。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[白仲航, 邓暄, 于菲, 刘智光, 李晓阳]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[CMT电弧增材制造过程电弧特性对熔滴过渡行为的影响机理研究]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.267</link>
<description><![CDATA[冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术具有沉积效率高、制造成本低等优势,在航空用大尺寸构件的快速成型领域应用前景广阔。对于电弧增材制造大型构件需采用大电流来进一步提高沉积效率,但在此高电流模式下电弧放电过程对熔滴过渡行为的影响机理尚不明确。因此,本研究采用高速摄像仪观察了电弧增材制造过程中电弧形态及熔滴过渡行为,同时通过建立电弧模型及熔滴过渡模型,分析了在不同电流波段及工艺参数下熔滴过渡频率及熔滴尺寸变化规律,最终揭示了电弧放电过程中电流密度、洛伦兹力等物理因素对熔滴过渡的作用机理。结果表明,电弧宽度与洛伦兹力决定熔滴在电弧放电过程中的受力大小,进而决定熔滴尺寸及其过渡频率。随着送丝速度从5.5 m/min增大至7.0 m/min时,电流峰值持续时间增加了1倍左右,同时电弧宽度与电流密度的随之增加,使得熔滴过渡过程中电磁力上升,熔滴尺寸下降14%且射滴过渡频率增加了3~4倍。当瞬时电流进入熄弧阶段时,熔滴过渡形式转变为短路过渡。随着送丝速度的增加,短路过渡频率从29 Hz减少至20 Hz。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[吕飞阅, 王磊磊, 高转妮, 窦志威, 贲强, 高川云, 占小红]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[脑视觉认知机制下意象-产品归类的集群用户偏好推理]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.282</link>
<description><![CDATA[精准获取用户客观需求是智能个性定制亟待解决的问题之一,传统方法明确用户认知偏好时存在多属性用户群体需求错位、对设计师经验依赖性强的问题,对此提出脑视觉认知机制下意象-产品归类的集群用户偏好推理方法。运用统计学方法甄选样本域及意象域,降低了人工干预;基于K-modes聚类用户认知特征元,构建了相似用户集群;采用K近邻算法智能化识别被试所属集群,并开展眼脑融合的主客观集成化认知实验,提取了集群中的关键主客观认知指标;最后运用逼近理想点排序法归类集群用户对应的意象-产品群,基于此归类推理出了新相似用户的认知偏好。以无人机用户认知偏好推理为例,建立了脑视觉认知机制下集群用户的意象-无人机归类,快捷推理新用户的需求案例及认知偏好,结果表明,运用现有集群用户的生理认知数据明确新用户的客观偏好的可行性和有效性,可提升生理实验的再利用率,为群体智能定制模式的个性设计提供理性客观视角。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[任丽, 林丽, 阳明庆, 郭主恩]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[光-热双固复合材料3D打印成型数值模拟及实验验证]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.293</link>
<description><![CDATA[光-热双固化碳纤维增强复合材料3D打印成型综合了增材制造零件高精度无模快速成型和热固化基质材料力学性能优良的优势,具有广阔的应用前景。针对光-热双固化复合材料制件变形带来的制件疲劳寿命降低以及连接装配损伤等问题,综合考虑光固化动力学、热固化动力学及固化变形建立了光-热双固复合材料成型的多物理场理论模型,研究了复合材料光-热双固3D打印成型过程中单层固化厚度、光-热双固数值材料组分及纤维含量和长径比对制件变形的影响,并通过实验验证了模型及理论分析结论的正确性。结果表明,增加单层固化厚度从而减少分层数可以降低制件固化后的应力应变和翘曲变形;光-热双固化树脂中光固化树脂分数增加会使制件的翘曲变形量增大;提高纤维体积分数和纤维长径比可以降低制件膨胀系数,从而降低制件的翘曲变形量。复合材料光-热双固化3D打印成型过程的多物理场建模计算方法可以为相关研究提供借鉴,基于该方法的研究结果对于优化工艺参数从而提升成型质量具有参考价值。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[王权岱, 强昊文, 叶思彤, 李鹏阳, 郑建明, 李言]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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<title><![CDATA[不同热处理对激光定向能量沉积技术+锻造复合制造TC4钛合金组织与力学性能研究]]></title>
<link>http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2023.15.304</link>
<description><![CDATA[研究激光定向能量沉积+锻造技术复合制造Ti-6Al-4V(TC4)钛合金热影响区组织演变规律,分析对比三种热处理后:复合制造TC4钛合金的组织特征和力学性能。结果表明,复合制造试样可以分为锻造区、热影响区和增材区三个显微组织不同的区域。热影响区的显微组织形貌具有双态组织和网篮组织的双重特征,锻造侧热影响区的等轴α相在热输入的影响下发生长大,含量明显增加,而增材区侧热影响区形成了大量的细小层状α相。经600℃及800℃退火后试样热影响区中α板条宽度相近,但800℃退火工艺试样的热影响区中存在部分等轴α相,经975℃双重退火工艺使得热影响区晶粒发生明显粗化。热影响区硬度平均值约为394 HV,明显高于锻造区的322 HV和增材区的340 HV。在相同热处理工艺下,复合制造TC4钛合金试样的力学强度性能高于同等工艺参数增材制造TC4试样和标准TC4锻件的性能,但断后延伸率较增材试样低约31%。在热处理工艺方面,600℃退火试样的力学强度性能最优,较975℃双重退火试样屈服强度升高了约41 MPa,且三种热处理试样的断后伸长率与面缩率差异很小。]]></description>
<category><![CDATA[]]></category>
<author><![CDATA[徐伟伟, 高川云, 张道洋, 陶常安, 成靖, 冉先喆, 汤海波, 刘栋]]></author>
<pubDate><![CDATA[2023-09-27 00:00:00.0]]></pubDate>
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