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机械强度

机械强度 机械强度
  • ISSN:1001-9669
  • CN:41-1134/TH
  • 主管单位：中国机械工业联合会
  • 主办单位：中国机械总院集团郑州机
  •      械研究所有限公司;
  •      中国机械工程学会
  • 出版周期：月刊
  • 电话：0371-67710821
  • 地址：郑州市科学大道149号
  • E-mail：jxqd1975@foxmail.com
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Volume 48 期 4，2026 2026年第48卷第4期

  • ·实验研究·测试技术·

    丁子珊, 周瀚, 潘西侠, 姚委宏, 黄传贵, 黄心怡

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.001
    摘要：目的针对17-4PH合金钢磨削加工中机械应力与热应力耦合导致残余应力难以精准调控的难题，提出一种电磁感应加热辅助磨削方法，旨在为有效控制残余应力分布提供参考。方法首先，基于热传导与热对流的耦合作用，建立植入式热源解析方法，以揭示感应加热过程中的热场生成机制；其次，通过空间磁场与工件热流的积分计算，构建电磁热源动态作用的数值模拟模型，以解决电-热耦合计算问题；然后，考虑集肤效应及材料温度依赖特性，建立感应加热温度场快速预测的解析模型；最后，开展感应加热辅助磨削试验，验证该工艺对残余应力的调控效果。结果试验表明，优化后的感应加热工艺使磨削表层残余应力梯度降低40%，解析模型预测温度与试验值的误差小于16%。该方法实现了磨削热场的主动调控，为降低工件表层热损伤及优化残余应力分布提供了可行技术途径。  
    关键词：感应加热;电磁-热耦合;数学模型;残余应力;17-4PH不锈钢   
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    更新时间：2026-04-15

    马天, 景国玺, 许红静, 陶帅, 董长龙, 黄立荣, 马腾

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.002
    摘要：目的针对宽幅温度和应力范围下蠕墨铸铁最小蠕变速率预测现有模型仍存在较大误差的问题，开展预测方法优化研究，提升预测精度，拓展物理分层神经网络的适用场景。方法首先，基于450~550 ℃、100~300 MPa条件下蠕墨铸铁（Compacted Graphite Cast Iron, CGI）气缸盖材料的单向拉伸蠕变试验数据，分析温度与应力对最小蠕变速率的影响规律，明确核心影响因素；其次，搭建适配蠕变试验特性的物理分层神经网络（Physical Hierarchical Neural Network, PHNN）预测模型，构建复合层与应力层的分层结构；然后，采用加和形式蠕变本构模型作为对照，通过模拟退火算法完成模型参数识别；最后，完成两类模型的预测效果对比与精度量化评估。结果结果表明，宽幅工况下，蠕墨铸铁蠕变性能呈显著分散性，温度对其蠕变损伤的影响程度高于应力；所建模型可将最小蠕变速率预测值全部约束于试验值的2倍误差带内，相较对照模型的3倍误差带，预测精度大幅提升；该模型可有效适配宽幅工况下的蠕变速率预测，拓展了其适用范围，为蠕墨铸铁高温蠕变性能分析提供参考。  
    关键词：蠕墨铸铁;宽幅温度;物理分层神经网络;蠕变本构模型;最小蠕变速率   
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    更新时间：2026-04-15

    王聪, 冷晟, 蒋增华, 陈富星, 陆凤霞

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.003
    摘要：目的为实现变工况条件下人字齿轮齿根应力分布的快速预测，解决有限元法求解时间成本高的问题，构建一种基于反向传播（Back Propagation, BP）神经网络的齿根应力分布预测模型。方法首先，以某型人字齿轮副为研究对象，依据20组不同转速与负载转矩工况开展有限元仿真，获取齿根区域应力分布数据；其次，开展齿根应力测试试验，将仿真结果与试验结果对比，验证有限元模型的有效性；然后，采用应力分区域预测方法，将齿根区域划分为3个子区域分别构建BP神经网络模型，并融合形成全局预测模型；最后，选取1组训练样本之外的工况，通过有限元仿真与模型预测分别获取齿根应力分布及最大值，对预测效果进行验证。结果结果表明，模型预测的齿根应力分布规律与有限元仿真结果高度一致，齿根弯曲应力最大值的预测误差为4.6%，预测均方误差为3.017 MPa，证明了该预测模型的有效性。研究可为变工况下人字齿轮齿根应力的快速评估提供参考。  
    关键词：有限元分析;人字齿轮;齿根应力;BP神经网络;应力预测   
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    更新时间：2026-04-15

    高大威, 于文博, 刘哲, 王明杰, 李辉

    DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.04.004
    摘要：目的针对汽车吸能盒结构在碰撞载荷下面临的初始峰值压溃力过高与能量吸收效率不足的问题，提出一种新型波纹结构分层蜂窝填充管（Hierarchical Honeycomb-Filled Tube, HHFT），旨在通过结构优化设计提升其轴向耐撞性能。方法首先，构建HHFT的有限元模型，分析圆形、三角形及矩形3种波纹形态对结构耐撞性的影响；其次，通过对比常规蜂窝填充管与波纹结构HHFT的力-位移响应与吸能特性，验证波纹槽设计对峰值压溃力的削减作用；然后，系统研究外壁厚度、第0阶与第1阶蜂窝壁厚等关键几何参数对结构比吸能、初始峰值压溃力及压溃力效率的影响规律；最后，结合Kriging模型与非支配排序遗传算法二代（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ），以诱导槽形态与厚度为设计变量开展多目标优化，获得兼顾高吸能与低峰值力的优化构型。结果结果表明，三角形波纹分层蜂窝填充管的初始峰值压溃力较常规填充管降低约36.2%，比吸能提升11.3%，压溃力效率提高至0.89；外壁厚度对初始峰值压溃力起主导作用，第1阶蜂窝壁厚对能量吸收贡献显著，而第0阶壁厚影响较小；优化后结构在保证质量不变的条件下，耦合效应吸能占比最高达16.67%，整体耐撞性显著提升。  
    关键词：薄壁结构;层次结构;耐撞性设计;波纹管;仿真分析   
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    更新时间：2026-04-15
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