马小刚
- 作品数：10 被引量：5H指数：2
- 供职机构：辽宁科技大学机械工程与自动化学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省自然科学基金教育部重点实验室基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺机械工程航空宇航科学技术一般工业技术更多>>
- 高炉炉缸内衬侵蚀边界研究
- 2022年
- 为了探究高炉炉缸的内衬侵蚀状态及侵蚀边界的形成规律,通过对炉缸内衬的传热特性分析,提出计算内衬侵蚀边界的移动边界搜索方法,并分析该方法的原理和求解过程,结合实例验证移动边界法的可行性。从冷却壁安全热负荷和内衬应力强度角度确定炉缸内衬安全厚度计算式。采用该方法对炉缸内衬的侵蚀边界进行计算,可综合评估炉缸的安全风险。
- 马小刚夏楠吴传宗吴鹏程
- 关键词：高炉炉缸安全厚度
- 管件内壁磁粒研磨时的磨粒动力学行为仿真及分析
- 2024年
- 为探究磁性磨粒在管件研磨过程中的动力学行为,对其研磨过程进行离散元仿真,并分析其运动轨迹和磨削力随管件转速和加工间隙的变化;通过单磨粒球运动及磁粒研磨试验,验证磁场力模型的准确性与粒子运动学行为可视化的可行性。结果表明:随管件转速提高,磁性磨粒在离心力作用下向加工区域外运动,且加工间隙越大越容易被“甩飞”;在达到临界转速之前,随管件转速提高,磨削力减小,材料去除效率提升。当管件转速由400 r/min提高至临界转速,加工间隙为2 mm和4 mm时,磨削力分别下降5.4μN和2.3μN,材料去除效率明显提升;当加工间隙为6 mm时,磨削力变化较小,且当转速大于临界转速650 r/min时,材料去除效率下降。同时,材料去除量在达到临界转速之前随管件转速提高而增大,但加工间隙的增大会使临界转速降低;且材料去除量的变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真分析的可靠性。
- 吴传宗马小刚张亮杨诗瑞解志文陈燕丁云龙
- 关键词：磁性磨粒动力学特性离散元法磨削力
- 基于无理数转速比的导磁轴套磁粒研磨试验被引量：1
- 2022年
- 目的解决大型导磁类零件内表面的精密研磨加工困难、加工效率低等问题。方法采用旋转磁极方法对内表面进行磁粒研磨。工件由车床主轴驱动旋转,将磁极伸入工件内部,并在电机驱动旋转的同时,随着车床刀架往复进给,驱使磁极与工件内表面之间填充的磁性磨粒摩擦工件表面,完成对工件内表面的光整加工。利用ADAMS软件对有理数和无理数转速比下的研磨轨迹进行模拟,讨论不同转速比对研磨轨迹和工件表面质量的影响;采用响应面法将影响研磨的主要工艺参数(工件转速、磁极转速、磁性磨粒粒径)进行优化设计;通过研磨试验分析表面形貌和表面粗糙度数据,验证优化后工艺参数的可靠性。结果采用响应面法分析可知,当工件转速为98 r/min、磁极转速为2435 r/min、磁性磨粒粒径为190μm、磁粒研磨加工时间为40 min时,工件的表面粗糙度从原始Ra 3.32μm降至Ra 0.198μm,表面粗糙度改善率(ΔRa)为94.04%。工件表面划痕、加工纹理等表面缺陷得到了有效去除,加工后工件表面更加光亮、均匀,大幅提高了工件的使用寿命。结论当磁极与工件的转速比为无理数时,其研磨效果最好,研磨轨迹的干涉效果更好,单位面积内的交错次数更多,交织出的网状结构网格更均匀、致密,未加工区域面积更小。采用响应面法能够对试验结果进行优化参数数学建模设计,拟合出的最佳工艺参数组合可提高大型导磁材料轴套类零件的加工效率和表面质量。
- 张祥马小刚韩冰
- 关键词：磁粒研磨响应面法
- 永磁交变磁场平面磁粒研磨试验研究
- 2024年
- 目的探究永磁交变磁场下平面磁粒研磨质量的影响因素,增强加工区域的磁场变化,使磁性磨粒的加工轨迹多样化,提高研磨效率和研磨效果。方法设计永磁交变磁场取代传统平面磁粒研磨中的恒定磁场源,并采用磁场模拟软件对永磁交变磁场进行仿真,对不同状态下磁场的分布进行分析,参考仿真结果选取实验参数;使用产生径向磁场的环形磁铁作为磁场发生源,导磁性良好的纯铁作为导磁骨架,通过磁路的开放和闭合实现磁场的交变;使用步进电机及脉冲发生器调节研磨磁场,进而调节磁极交变频率;通过试验对比不同参数下对SUS304不锈钢的研磨效果,在研磨间隙为1.5mm的条件下,对比不同研磨时间、不同磨粒目数、不同主轴转速对工件表面质量的影响,使用触针式表面粗糙度测量仪和超景深3D电子显微镜检测对比试验前后试件的表面质量并对仿真结果进行验证。结果对比永磁交变磁场不同磁场分布状态仿真图,发现永磁交变磁场研磨区域场强变化显著,场强峰值时磁感应强度较高;磁性磨粒随离心力与永磁交变磁极状态的变化做周期性运动,使研磨轨迹复杂化。在研磨时间为40min、主轴转速为245 r/min、磨粒粒径为60目条件下,SUS304不锈钢板经研磨后,表面粗糙度由原始的0.312μm降至0.060μm。结论永磁交变磁场在提高加工区域磁感应强度的同时,使磁场发生周期性变化进而使磁性磨粒在加工区域做周期性运动,复杂化研磨轨迹促进了磨粒的更新,相比于恒定磁场磁粒研磨工艺,永磁交变磁场提高了研磨效率与研磨效果。
- 王荟江闫宇航丁云龙韩冰马小刚陈燕
- 关键词：磁粒研磨磁性磨粒磁感应强度SUS304
- 微孔的磨料水射流抛光CFD模拟及试验
- 2024年
- 为解决飞秒激光微孔难以抛光的问题,结合磨料水射流去除函数稳定、自适应性强等特点,采用磨料水射流抛光方法提高飞秒激光微孔质量。利用Fluent软件对不同工艺参数下的磨料水射流微孔抛光过程进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟,分析不同参数下的流场分布、侵蚀速率及壁面剪切力作用规律;然后通过响应面法对射流靶距、射流压力及磨料粒径等3因素进行优化试验,以微孔内壁面剪切力均方差为响应值,建立其响应面方程,获得最佳抛光参数组合并进行试验验证。结果表明:射流压力对微孔内壁面剪切力的影响最大,当射流压力从0.80 MPa增至1.50 MPa时,微孔内壁面剪切力增大2倍以上。射流的不同结构段因性质不同可适用于不同工况。利用响应面法分析得到水射流微孔抛光的最佳工艺参数组合是:射流冲击角,90°;射流靶距,3.5 mm;射流压力,1.10 MPa;磨料粒径,15.0μm。在该条件下抛光微孔内壁面的表面粗糙度R_a降至0.354μm。磨料水射流抛光可显著改善微孔壁面质量,且响应面法预测的数据模型有较高准确性。
- 崔子含韩冰吴鹏程李擎马小刚丁云龙
- 关键词：磨料水射流计算流体力学响应面法
- 齿轮传动系统随机误差可靠性评估方法
- 2014年
- 综合考虑各类随机误差对齿轮传动系统动态特性的影响,对其进行可靠性评估是齿轮传动设计领域的难点。对齿轮传动系统可靠性进行有效评估是实现整个系统动态优化设计的关键。将Pro/E软件二次开发技术与ADAMS二次开发高级编程技术相结合,建立了齿轮传动系统的参数化虚拟试验样机,对其进行模拟计算,获取系统内部各个零部件动态特性曲线和数据,利用Monte Carlo法编写产生伪随机数子程序,模拟系统的各类随机误差分布,综合考虑各类随机误差的影响随机建立系统虚拟试验样机并进行仿真计算,获取大量系统动态特性数据。利用VC++编程统计试验数据,求取系统可靠度,进而实现对齿轮传动系统随机误差影响下的动态特性进行可靠性评估。该方法不必建立和求解繁琐的数学模型,快捷、方便而且精度较高。
- 李昌韩兴宋华马小刚
- 关键词：齿轮传动系统可靠性ADAMSMONTE
- 脱合金法在TC4钛合金磁粒研磨光整加工中的应用被引量：2
- 2023年
- 为解决TC4钛合金表面材料的定量去除问题,提高TC4钛合金磁粒研磨光整加工的效率,采用电化学脱合金法对不同浓度的Na OH溶液进行分析,得出最佳电解液浓度为1.5 mol/L;利用动电位和恒电位极化确定脱合金临界电压为2.1 V。在1.5 mol/L NaOH溶液中,2.1 V电压下进行脱合金试验,TC4钛合金表面获得连续均匀的纳米多孔结构。脱合金3、6、9 h后,工件表面纳米多孔层的维氏硬度分别降低29.4%、39.5%、46.7%。摩擦磨损试验中,磨球穿透纳米多孔层的时间分别为11、21、35 min,纳米多孔层厚度分别达到2.2、3.8和6.2μm。对TC4钛合金和脱合金工件进行磁粒研磨光整加工,研磨加工165 min后,TC4钛合金表面6.2μm厚度的磨痕得到有效去除;研磨加工45 min后,脱合金工件表面6.2μm厚度的纳米多孔层被有效去除,研磨效率提升72.7%。使用脱合金-磁粒研磨复合加工的方法,实现了TC4钛合金表面材料的定量去除,而且降低了表面材料的维氏硬度,提高了磁粒研磨的加工效率。
- 张祥马小刚张亮杨诗瑞解志文
- 关键词：TC4钛合金纳米多孔结构维氏硬度磁粒研磨
- 涡轮叶片气膜孔磁力研磨光整加工试验研究
- 2023年
- 气膜孔质量是航空燃气涡轮发动机中涡轮叶片表面质量的重要评价指标之一,直接影响涡轮发动机的工作效率。针对目前国内外制造涡轮叶片气膜孔过程中存在的毛刺、熔融层积瘤等问题,引入磁针磁力研磨工艺对气膜孔进行后处理,并以磁针直径、磁针长度、磁极转速以及磁针质量为变化因素,以叶片气膜孔周边表面粗糙度和叶片气膜孔质量及孔棱边倒圆程度为指标参数,通过试验分析变化因素与指标参数之间的规律。结果表明:磁针磁力研磨工艺能有效去除涡轮叶片气膜孔周边毛刺及熔融层积瘤,经磁针磁力研磨工艺处理后的叶片气膜孔有倒圆迹象。研究结果可为改善磁针磁力研磨加工叶片气膜孔的表面质量提供参考依据。
- 王焕琴耿军儒马小刚朱红钢
- 关键词：磁力研磨涡轮叶片
- 磁力研磨工艺提高叶片表面质量的试验研究被引量：2
- 2023年
- 目的提高航空发动机涡轮叶片的服役年限。方法应用磁力研磨工艺提高涡轮叶片表面质量,包括降低叶片表面粗糙度、去除飞秒激光制孔过程中产生的棱边毛刺以及降低叶片表面残余应力,建立神经网络模型确定最佳工艺参数,在最佳工艺参数下对叶片进行研磨加工。使用JB-8E触针式表面粗糙度测量仪、超景深显微镜和X’Pert Powder残余应力测试分析系统,分别对叶片表面粗糙度、孔口形貌以及叶片表面残余应力进行分析。结果叶片在最佳工艺参数下完成研磨加工,叶片表面粗糙度从3.08μm下降到0.19μm,叶片气膜孔棱边毛刺基本去除,且存在倒圆迹象,研磨后叶片晶格更加致密,受力状态从残余拉应力(324.7 MPa)转变为残余压应力(132.8 MPa)。结论应用磁力研磨工艺可以有效降低叶片表面粗糙度,去除叶片气膜孔的棱边毛刺,对气膜孔的棱边进行倒圆加工,提高飞秒激光制气膜孔的表面质量,同时还可以将叶片的残余拉应力转化为残余压应力,使得叶片晶格排布更加紧密,在提高叶片强度和耐磨性的同时不会引入新的缺陷,增加叶片的服役寿命。
- 夏楠马小刚吴传宗张亮杨诗瑞陈燕
- 关键词：涡轮叶片磁力研磨残余应力服役寿命
- 基于LS-DYNA滚动轴承使役可靠度计算方法
- 2014年
- 利用软件LS-DYNA对滚动轴承使役过程进行了动态有限元计算,基于响应面法(RSM)建立6408滚动轴承输入参数与输出响应的函数关系方程,设定各类随机误差分布,利用矩阵试验法确定抽样点在输入变量抽样空间的位置,进行一系列确定性拟合试验.每次试验借助LS-DYNA进行精确求解,运用求解数据对方程进行最小二乘法回归分析确定方程的组成项及系数.最后利用函数关系方程计算轴承任意时刻的使役可靠度.结果表明:计算得出该轴承在0.020 008s时的使役可靠度为97.062%.
- 李昌韩兴宋华马小刚
- 关键词：滚动轴承LS-DYNA响应面法
