本专栏包含材料科学与工程相关的综述文章共10篇,内容覆盖载运工具高性能薄壁承载结构成形及连接工艺研究进展、高品质钢铁板带轧制关键装备与技术研究进展、航空航天先进复合材料三维预制体成形技术与装备研究、再制造二十年足迹及发展趋势、板带轧制装备-工艺-产品质量综合控制融合发展综述、航空复合材料连接成形技术研究进展、复杂异形空心构件协同变载液压成形技术、超高强钢构件热冲压成形技术与应用、材料多轴疲劳试验技术的发展与展望和超声振动系统的研究现状及其在塑性成形领域的应用进展。论文作者均为国内领域著名专家学者团队,包括上海交通大学林忠钦院士、太原理工大学黄庆学院士、南京航空航天大学单忠德院士、陆军装甲兵学院王海斗研究员、燕山大学彭艳教授、山东大学赵国群教授、哈尔滨工业大学苑世剑教授、武汉理工大学华林教授、吉林大学赵宏伟教授和北京科技大学刘雪峰教授等。
01
载运工具高性能薄壁承载结构成形及连接工艺研究进展
引用格式:林忠钦, 马运五, 夏裕俊, 李永丰, 李淑慧, 李永兵. 载运工具高性能薄壁承载结构成形及连接工艺研究进展[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 1-17.
综述亮点:
综述近年来轻质高强板材热冲压技术的研究进展,介绍载运工具承载结构热冲压成形技术向着短流程、高性能、快节拍和低成本方向的发展趋势。未来轻量化构件的制造需通盘考虑材料热处理、热冲压成形工艺、焊接及车身烤漆等后续处理工序,实现材料-工艺-性能一体化制造;
介绍飞机、运载火箭、高速列车、汽车等载运工具薄壁构件铆接和电阻点焊技术的研究进展,系统分析新材料、新结构对连接工艺带来的技术变革,并指出其面临的技术挑战和未来的发展方向。可减少能量消耗的点连接新工艺,使用寿命更长且可回收利用的耗材,将成为点连接工艺发展的新方向;
大数据、人工智能等新兴技术的发展为焊接与连接质量实时监控领域的研究注入了新的活力。面向多材料、多结构混合结构,开发具有成本优势的复合点连接工艺与装备、点连接质量在线智能管控方法以及基于多种点连接工艺的车身正向设计成套方法,将成为我国载运工具制造业关键技术发展的必然需求。
图7
级进式预强化热冲压工艺[13]
图15 电阻点焊质量实时评价[44-45]
图20 SSFR 工艺及接头断面形貌[60]
主创简介:
林忠钦,中国工程院院士,上海交通大学教授,中国机械工程学会理事长、国务院学科评议组机械工程学科召集人、教育部科技委交叉科学与未来技术专门委员会主任。主要从事薄板产品制造与质量控制研究,在汽车板精益成形技术、轿车车身制造质量控制、薄板产品数字化封样技术、复杂产品数字化设计等方面取得重要的理论和技术突破,为我国汽车车身设计与制造技术进步做出了重要贡献,研究成果在钢铁、汽车、机车、飞机和重大装备等领域得到广泛应用。获得国家科技进步二等奖3项,获评长江学者成就奖、何梁何利创新奖、蒋氏科技成就奖、中国产学研合作创新与促进奖、上海市十大科技精英、上海市教育功臣、通用汽车中国科技成就奖一等奖等。
马运五,上海交通大学副教授,入选国家级青年人才、第八届中国科协青年人才托举工程、上海市浦江人才计划。主要从事薄壁结构焊接与连接技术、焊接过程多物理场数值计算、接头可靠性评价与性能预测开展研究。主持国家自然科学基金青年基金、国家重点研发计划课题、日本学术振兴会基金等项目,发表论文60余篇,获授权发明专利10余项,获ASME-MSEC最佳论文奖、美国焊接学会A.F. Davis Silver Medal Award、中国汽车工程学会汽车轻量化应用技术创新成果一等奖、上银优秀机械博士论文银奖等。
夏裕俊,上海交通大学博士后,入选第八届中国科协青年人才托举工程、上海市青年科技启明星计划、上海市超级博士后激励计划。近年来围绕焊接过程实时感知与智能监控、高性能点连接工艺与智能装备开展研究。主持国家自然科学基金青年基金、国家重点研发计划课题、中国博士后科学基金特别资助等项目,发表SCI/EI论文20余篇,获授权发明专利10余项。获机械工业技术发明一等奖、上海市科技进步一等奖、金砖国家工业创新大赛一等奖、中国汽车工程学会优秀博士学位论文提名奖等。
李永丰,东华大学民用航空复合材料协同创新中心副教授,主要从事航空航天高性能金属/复合材料薄壁构件先进热成形、材料极端测试与多尺度仿真理论研究。先后主持国家自然科学基金青年基金、国家重点研发计划子课题、博士后科学基金、全重实验室开放课题、中车中德合作项目、宝钢股份等项目,在IJSS、JMPT和IJMS等国际著名期刊上发表学术论文30余篇,获授权发明专利10余项,相关成果荣获冶金科学技术奖一等奖和上海产学研合作项目优秀奖一等奖。
李淑慧,上海交通大学特聘教授,中国机械工程学会塑性工程分会副理事长、机械系统与振动全国重点实验室副主任。主要从事薄板结构智能制造、金属塑性成形理论与数值模拟等基础理论与技术研究。主持国家自然科学基金优青/钢铁联合基金重点项目、国家973计划课题、国家重点研发计划课题,发表论文100余篇,授权发明专利30余项,获2020年度上海市巾帼创新奖,2019年度中国冶金科学技术一等奖,入选国家级人才计划。
李永兵,上海交通大学特聘教授,上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室主任。近年来围绕新能源汽车、高速列车、运载火箭等薄壁结构点连接技术开展深入研究,在电阻点焊、铆接及其复合连接工艺方面取得了系列突破。主持教育部新世纪优秀人才计划、国家优青、国家杰青、汽车产业联合基金重点项目、国家重点研发计划等项目,发表论文160余篇,获授权发明专利40余项,获机械工业技术发明一等奖、上海市科技进步一等奖、美国焊接学会A.F. Davis Silver Medal Award等奖励。兼任中国机械工程学会焊接分会常务委员、Journal of Manufacturing Processes副主编及Chinese Journal of Mechanical Engineering、Science and Technology of Welding and Joining编委。
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02
高品质钢铁板带轧制关键装备与技术研究进展
引用格式:黄庆学. 高品质钢铁板带轧制关键装备与技术研究进展[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 34-63.
综述亮点:
以高品质钢铁板带为对象,围绕宽厚板轧制、热连轧、冷连轧等代表性生产过程遇到的重大装备瓶颈,对问题本质溯源、载荷特性求解、关键结构优化、辊型动态调控、板形检测控制等关键技术的最新研究进展进行了系统综述;
将国家需求和创新引领作为主线,提出“极限化、复合化、智能化、绿色化”四个发展方向,对极薄带多能场辅助轧制工艺、波纹轧制复合工艺、设计/预报/管控智能工业软件、高效短流程新工艺等关键技术自主研发面临的挑战进行展望;
我国已处于钢铁生产第一大国,面向未来国际形势需求与双碳目标要求,高品质钢铁材料轧制关键装备与技术仍然需要行业领军企业和高校科技人员共同深耕探索,真正打通新技术新装备投入工业实践的“产-学-研-用”高效路径,为我国进一步成为钢铁生产强国奠定坚实基础。
图2 宽厚板轧机及关键承载部件失效形式
图4 宽厚板滚切剪
图27 波纹轧制复合工艺原理图
主创简介:
黄庆学,中国工程院院士,太原理工大学教授,中国机械工程学会副理事长,金属成形技术与重型装备全国重点实验室学术委员会主任,先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程中心主任,现代冶金装备学科首席带头人。长期从事金属材料成形技术与高端装备智能化研究,先后承担国家重点研发计划(973)等重大项目、省部级项目以及国家特大型企业攻关项目70余项。在中厚板轧制、矫正及剪切三大类关键装备技术研发方面取得突破,成果应用于中国宝武集团、太重集团等数十家企业。以第一完成人获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项。入选国务院特殊津贴专家、新世纪百千万人才工程国家级人才,获“何梁何利基金”科学与技术进步奖、全国“五一”劳动奖章、全国优秀科技工作者等荣誉称号。
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03
航空航天先进复合材料三维预制体成形技术与装备研究
引用格式:单忠德, 周征西, 孙正, 黄浩, 刘阳. 航空航天先进复合材料三维预制体成形技术与装备研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 64-79.
综述亮点:
面向国家航空航天高端装备对先进复合材料的重大需求,着眼于高性能复合材料构件三维预制体成形技术与装备基础研究,列举先进复合材料三维预制体成形技术及装备在航空航天领域的应用情况;
分析五种三维预制体成形技术的基本原理,包括三维机织、柔性导向三维织造、三维编织、三维缝合以及三维针刺,介绍国内外先进复合材料研究机构在三维预制体成形装备研制方面的进展以及典型装备的参数指标;
提炼现阶段三维预制体成形技术及装备面临的重难点问题,并对先进复合材料三维预制体成形技术及装备的发展提出建议和展望。
图1 复合材料三维预制体成形技术
图26 航空航天复合材料三维预制体成形技术与装备发展趋势
主创简介:
单忠德,中国工程院院士、南京航空航天大学党委书记、航空航天结构力学及控制全国重点实验室主任,兼任中国机械工程学会副理事长、中国宇航学会副理事长等。长期从事数字化机械装备与先进成形制造技术研究,作为第一完成人获国家科技进步一等奖、国家技术发明二等奖、中国机械工业科学技术奖特等奖、中国专利金奖等,负责起草国家、行业等标准13项,授权发明专利100余件,其中美国、日本、德国、俄罗斯等国际发明专利38件,出版学术著作5部,发表SCI、EI等论文100余篇,国家杰出青年科学基金项目获得者,入选首批国家“万人计划”科技创新领军人才、国家科技部创新领军人才、国家百千万人才工程国家级人选,获何梁何利科学与技术青年创新奖、全国创新争先奖状、国务院政府特贴等。指导培养硕士、博士研究生、博士后60余人。
周征西,南京航空航天大学机电学院博士生,主要从事先进复合材料三维预制体多工艺复合织造技术研究,发表学术论文2篇,申请/授权发明专利8件。曾获第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛江苏省选拔赛一等奖、国家奖学金等。
孙正,南京航空航天大学讲师,硕士生导师,入选江苏省卓越博士后计划。主要从事先进复合材料三维织造技术与装备研究,包括异形复杂复合材料构件多尺度设计方法、编织-针刺-缠绕等多工艺复合成形工艺、大型复杂复合材料预制体数字化成形装备等。主持国家自然科学基金青年基金、两机专项基础科学中心重点项目、17X技术领域基金、基础加强研究计划重点项目课题等。相关研究成果在机械工程学报中英文版、Composite Structure、International Journal of Heat and Mass transfer等期刊发表论文10余篇,授权发明专利10余件。
黄浩,北京理工大学机械与车辆学院博士生,主要从事三维织造复合材料预制体成形装备开发、复合材料性能预测和损伤失效研究等。近5年发表SCI论文20余篇,核心成果发表在Composites Part A、Compos. Struct、EAAI、Measurement和Optics Express等国际权威期刊上。
刘阳,清华大学机械工程系,博士后。主要研究方向为复合材料预制体柔性导向三维织造技术与装备、复合材料自动铺丝技术与装备,以航空航天复合材料构件高性能制造需求为牵引,开展复合材料构件多参数耦合形性调控模型研究,并提出复合材料梯度结构的高性能预制体成形方法,相关成果发表于Composite Structures、Ceramics International等SCI期刊。主持并参与了国家自然科学基金青年基金项目、重大项目,中国博士后基金面上资助项目等课题,申请/授权技术发明专利8项。
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04
再制造二十年足迹及发展趋势
引用格式:王海斗, 张文宇, 宋巍. 再制造二十年足迹及发展趋势[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 80-95.
综述亮点:
聚焦我国再制造二十余年间的发展历程,全面回顾了再制造相关政策和产业方面的发展进展,并阐述了我国以政策为牵引,以重点领域和重点企业为支点,以高质量发展为目标的再制造产业发展策略。自 20 世纪 90 年代以来,中国再制造先后经历了酝酿、起步和推进三个阶段;
我国的再制造工程是在原有的维修工程、表面工程的基础上发展而来,并取得了长足进步,目前已形成以损伤检测和寿命评估技术、 成形修复和强化技术等特色关键技术为支撑的较为完善的工艺流程;
本文梳理了再制造拆解与清洗,损伤检测和寿命评估,成形修复与强化三类关键技术的定义、分类和特点等,简述了再制造工艺实施过程中有效实现机械零部件再制造的关键技术的研究现状,并思考提出加速智能化再制造体系建设,加强高端装备领域再制造突破,以及挖掘新能源领域再制造潜力将有助于拓展再制造的发展新模式,推进再制造产业的高质量发展。
图3 再制造工艺流程
主创简介:
王海斗,中国人民解放军陆军装甲兵学院研究员/博导,机械产品再制造国家工程研究中心主任。国家杰出青年科学基金获得者,国家万人计划科技领军人才,国家中青年科技领军人才,军队高层次科技领军人才,北京市科技领军人才。入选国家百千万人才工程并被表彰为国家有突出贡献中青年专家,获“当代发明家”荣誉称号,获“求是”杰出青年奖,享受政府特殊津贴及军队一类岗位津贴。国防973计划首席科学家、国防某重大计划首席科学家,军委装备发展部及军委科技委相关专业领域专家组成员,陆军“四有”新时代革命军人标兵,陆军创新团队带头人,荣立二等功2次。兼任中国机械工程学会摩擦学分会副主任委员。主要研究方向为装备再制造、表面工程和摩擦学。
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05
板带轧制装备-工艺-产品质量综合控制融合发展综述
引用格式:彭艳, 石宝东, 刘才溢, 邢建康. 板带轧制装备-工艺-产品质量综合控制融合发展综述[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 96-118.
综述亮点:
精品板带钢生产是国民经济的重要基础产业之一,是建设现代化强国的重要支撑。本文介绍了板带轧制装备-工艺-产品质量综合控制系统集成和协同发展最新进展与创新成果,分析了板带轧制装备对工艺和产品的支撑作用和平台功效,提出了板带轧制理论及轧机系统柔性适配理论技术及其发展趋势;
针对板带轧机健康运维问题,本文阐明了板带轧机装备稳健运行控制策略,包括装备传感测试和系统稳健运行控制理论技术等亟待解决的关键科学问题与技术难题,提出了以传感测试理论技术为基础、轧机稳健运行控制技术为方法、轧辊健康质量管控为保障的轧机装备运维理论与技术体系;
针对轧辊轧件相互作用问题,本文分析了轧辊-轧件综合控制理论技术研究现状及其发展趋势,提出了产品形状尺寸、表面质量及其组织性能内在关系的板带轧制控形控性一体化理论技术。
图7 轧机系统动特性评价体系及振动控制技术
图9 机理与数据双驱的轧机稳健运行控制技术
图11 本构模型研究思路
主创简介:
彭艳,燕山大学教授,校学术委员会副主任,机械工程学院院长、起重机械关键技术全国重点实验室(燕山大学)主任、国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心主任。国家万人计划科技创新领军人才、新世纪百千万人才工程国家级人选、国务院政府特殊津贴专家、教育部新世纪优秀人才支持计划入选者、霍英东教育基金获得者。主要从事冶金装备技术数字化智能化研究工作,发表论文300余篇,授权发明专利61项,获国家科技进步二等奖2项、省部级一等奖6项。中国机械工程学会塑性工程分会副主任委员、中国金属学会冶金设备分会副主任委员。
石宝东,德国工学博士,燕山大学教授、博导。入选国家级青年人才、河北省三三三人才工程,获批河北省杰出青年科学基金。主要从事金属材料各向异性本构关系研究,以第一作者在Int. J. Plast. 发表长篇学术论文4篇。中国材料研究学会镁合金分会理事,中国机械工程学会塑性工程分会塑性理论论坛委员会委员。
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06
航空复合材料连接成形技术研究进展
引用格式:刘嘉鸣, 全东, 赵国群. 航空复合材料连接成形技术研究进展[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 119-142.
综述亮点:
综述了纤维增强复合材料连接成形技术研究进展,介绍了纤维增强复合材料自身及其与异质材料之间的机械连接、胶接和焊接三种关键连接装配技术,较全面地论述和分析了各类复合材料连接成形技术的特征;
对比总结了纤维增强复合材料间及其与轻质合金间各类连接成形技术的优缺点以及其对连接结构性能的提升能力,提出了各类复合材料连接成形技术的未来发展和研究趋势;
着重讨论了纤维增强复合材料间及其与轻质合金间的超声焊接技术取得的研究成果,系统分析超声焊接界面成形机理,提出了导能筋结构化设计、热固性复材共固化工艺优化和调控以及轻质合金材料高质量表面处理的前沿发展趋势。
图1 纤维增强复合材料典型机械连接成形技术示意图
图2 纤维增强复合材料典型胶粘剂连接技术示意图
图3 纤维增强复合材料典型焊接技术示意图
主创简介:
赵国群,男,1962年出生,教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、新世纪百千万人才工程国家级人选,享受国务院特殊津贴专家。研究方向为材料成形理论与技术,以第一完成人获国家科技进步二等奖2项、山东省技术发明一等奖1项、山东省科技进步一等奖2项、教育部科技进步一等奖2项等,发表高水平论文400余篇,出版专著5部,参编大典/手册4部,获美国发明专利5件、中国发明专利99件。
全东,男,1986年出生,教授,博士研究生导师。研究方向为碳纤维复材成形制造与连接技术。入选山东省泰山学者青年专家、山东省海外优青、欧盟H2020玛丽-局里学者、山东大学齐鲁青年学者。近5年以第一/通讯作者发表SCI论文30余篇,研究成果在庞巴迪航空、空客和汉高等企业广泛应用。
刘嘉鸣,男,1994年出生,博士后。研究方向为纤维增强复合材料成形制造及轻量化连接技术等。
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07
复杂异形空心构件协同变载液压成形技术
引用格式:崔晓磊, 贺久强, 韩聪, 苑世剑. 复杂异形空心构件协同变载液压成形技术[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 143-153.
综述亮点:
概述了复杂异形空心构件协同变载液压成形技术,包括压力-体积协同变载成形工艺、合模力可变加载技术以及双腔内压与多轴载荷协同成形装备方面的研究进展;
发明了液体压力-体积协同变载精确成形工艺,建立了构件回弹量与液体压力及体积的定量关系模型,提出通过控制注入管坯液体体积调控模具弹性变形量和构件尺寸精度。构件截面尺寸精度达到±0.2 mm,相比传统恒定压力加载法提高1倍多,废品率是国际同类技术的1/10(低于0.5%);
突破了双腔内压与多工艺参量协同加载控制技术,研制出双件协同液压成形装备及机器人生产线,实现了双套系统并联成形,可在40 s内完成双件成形(单件20 s),比国外最高水平成形效率提高近1倍,满足新能源汽车行业低成本高效率生产的要求。
图1 压力-体积协同控制的液压成形加载原理图
图2 压力-体积协同变载精确成形工艺生产的汽车零件
图8 合模力随内压全量程可变加载原理
图12 汽车零件批产用双件协同液压成形装备
主创简介:
苑世剑,哈尔滨工业大学教授、博士生导师,金属精密热加工国家级重点实验室主任,流体高压成形技术研究所所长,教育部等科技创新团队带头人。长期从事流体压力成形理论和技术研究工作,是金属塑性成形领域领军人才,面向新一代高端装备对整体化金属薄壁件的重大需求,提出流体介质加载调控应力状态的变形原理,创建整体化金属薄壁件流体压力成形技术体系,取得工艺创新/装备实现/工程应用一体化系统成果,推动金属薄壁构件整体成形技术换代发展,获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖2项,为我国航天、航空和汽车等行业的发展做出重要贡献。获中国专利金奖、光华工程科技奖、全国创新争先奖状;授权主要发明专利80余项;出版专著4部(其中1部英文专著);发表主要论文190篇。担任国际塑性加工学会(SAB/ICTP)常务理事、中国塑性工程学会主任委员、《材料科学与工艺》主编等。
崔晓磊,哈尔滨工业大学副教授、硕士生导师,流体高压成形技术研究所团队成员。获欧盟第7框架玛丽-居里国际研究人员交换项目支持,赴意大利巴勒莫大学访问交流。主要从事薄壁管各向异性塑性力学行为与本构模型、低载荷液压成形理论与技术等领域的研究工作。主持基础加强重点项目子课题、国家/省自然科学基金、中国工程物理研究院项目、国家/省博士后基金等10余项;参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目。获省部级科技奖项3项,在IJMS、JMPT等著名期刊发表学术论文40篇,授权发明专利近10项。担任《机械工程学报》等青年编委,以及国际期刊CIRP-JMST、MSE-A、ACAM等审稿人。
贺久强,哈尔滨工业大学,工程师,流体高压成形技术研究所团队成员。主要从事流体高压成形技术装备研制,参研国家科技重大专项2项、国家重点研发计划1项、国家自然科学基金重点项目3项,发表论文6篇,授权发明专利10余项。
韩聪,哈尔滨工业大学教授,博士生导师,流体高压成形技术研究所团队成员,哈尔滨工达海卓智能成形科技有限公司总经理。主要研究方向为内高压成形、金属塑性成形及数值模拟等。先后主持国家自然科学基金、军委科技委基础加强、总装十三五预研等项目,参加国家科技重大专项、国家科技支撑项目及企业科技攻关项目40余项。获国家科技进步二等奖1项、国家科技发明二等奖1项,发表科技论文50余篇,授权发明专利30余项。长期从事内高压成形技术成果转化和产业化示范性应用,已为国内多家汽车主机厂和零部件厂提供70多条自动或半自动内高压成形生产线,500多套大型复杂内高压成形模具。
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08
超高强钢构件热冲压成形技术与应用
引用格式:宋燕利, 刘煜键, 方志凌, 王祥, 路珏, 华林, 刘鹏, 严建文. 超高强钢构件热冲压成形技术与应用[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 154-178.
综述亮点:
从形变规律与本构模型、相变规律与相变模型、损伤断裂行为与判定准则等方面综述了超高强钢构件热力耦合形变-相变机理;
从传统热冲压、高强韧等强度热冲压、高强韧变强度热冲压等方面对热冲压成形工艺进行了详细阐述和分析;
结合热冲压工艺特点和实际生产需求,介绍了伺服压力机、热冲压模具、加热设备及生产线等最新发展,并对热冲压技术的未来发展方向进行了展望。
主创简介:
华林,武汉理工大学首席教授,机电与汽车学部主任,国家杰青。兼任中国机械工程学会理事、塑性工程分会理事长,《机械工程学报》、《中国机械工程》、《中国有色金属学报》编委。主要研究方向为高性能精准成形制造理论技术与装备,主持和承担了国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家科技重大专项等科研课题,研究成果在工业和国防领域得到广泛应用。在国内外学术期刊上发表论文100余篇,出版专著4部,授权发明专利100余项,获中国机械工程学会科技成就奖、国家科技进步奖二等奖和国家技术发明二等奖。
宋燕利,武汉理工大学教授,博士生导师,湖北省“楚天英才计划”科技创新团队带头人。兼任中国汽车工程学会先进制造分会委员,汽车轻量化技术创新战略联盟专家委员会委员,《Metal》专题顾问委员会成员,《精密成形工程》、《粉末冶金材料科学与工程》等编委。主要研究方向为高性能轻量化成形制造理论与技术,主持国家自然科学基金、国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”专项课题、湖北省技术创新重大专项等科研课题。在国内外学术期刊上发表论文100余篇,授权发明专利40余项,出版专著1部,制定国家标准2项;获湖北省科技进步一等奖、中国机械工业科学技术一等奖、中国机械制造工艺协会杰出青年奖等。
路珏,武汉理工大学副研究员,湖北省“楚天英才计划”科技创新团队核心成员,主要从事高强轻质构件高性能成形理论与技术研究。主持国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金面上项目、湖北省自然科学基金等;在国内外学术期刊上发表学术论文26篇;授权发明专利10项;获2020年湖北省科技进步一等奖等。
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09
材料多轴疲劳试验技术的发展与展望
引用格式:赵久成, 赵宏伟. 材料多轴疲劳试验技术的发展与展望[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 179-197.
综述亮点:
回顾了机械式、电子式、电液伺服式和压电超声多轴疲劳测试技术及仪器的发展,载荷模式涵盖双轴拉伸、双轴弯曲、拉伸-扭转、拉伸-弯曲、弯曲-扭转和拉伸-弯曲-扭转等多种类型;
总结了超声多轴疲劳测试技术中的应力评估、试样冷却、频率效应和尺寸效应等关键问题,并给出了相应的解决措施;
提出了材料多轴疲劳测试技术的未来发展趋势,包括多轴疲劳试验仪器与测试方法的标准化、环境下的多轴疲劳试验技术、先进原位表征手段的集成、自动化和智能化四个方面。
主创简介:
赵宏伟,吉林大学党委常委、副校长,教授、博士生导师,国家杰出青年基金获得者、国家万人计划领军人才、长江学者奖励计划首批青年学者,获国务院政府特殊津贴,教育部科技委先进制造学部委员,中国机械工程学会理事、自动化分会副理事长,中国仪器仪表学会试验机分会副理事长,国家材料试验机标准化技术委员会副主任委员等。长期致力于材料服役性能测试技术及装备、超精密加工技术等研究。主持国家重点研发计划项目、国家重大仪器开发专项、国家重大科研研制项目、国家自然科学基金(青年、面上、优青、杰青)和军委装备预研等50多个项目,研发的系列化材料力学试验仪器在航空航天、核能动力、海洋工程、轨道交通、石油勘探和国防军工等重要领域得到推广应用,发表SCI论文200多篇、EI论文60余篇,他引1500多次;出版英文书章3章,授权国家发明专利70多件,授权美国和日本国10余件,制定标准17项。作为第一完成人,获教育部技术发明一等奖、吉林省技术发明一等奖和机械工业联合会技术发明一等奖共3项,获国家级教学成果二等奖2项。
赵久成,吉林大学鼎新学者博士后,主要研究方向为材料多轴疲劳原位测试仪器研制和航发叶片材料超高周疲劳行为研究。在IEEE TIM,Composites Science and Technology,International Journal of Fatigue,Journal of Alloys and Compounds和机械工程学报等权威期刊发表论文18篇,以第一/第二发明人授权美国、日本发明专利2件,授权国家发明专利6件。
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10
超声振动系统的研究现状及其在塑性成形领域的应用进展
引用格式:田少杰, 刘雪峰, 王文静, 崔庆贺, 郝健博. 超声振动系统的研究现状及其在塑性成形领域的应用进展[J]. 机械工程学报, 2023, 59(20): 198-214.
综述亮点:
综述了超声振动系统的谐振设计理论和方法及其应用研究现状,单激励一维、单激励多维、多激励一维和多激励多维等超声振动方式的超声振动系统研制现状,以及现有的超声辅助拉拔、超声辅助拉深、超声辅助挤压和超声辅助轧制等超声辅助塑性成形技术的原理和特点;
指出了大负载工况、复杂结构和多维度等超声振动系统存在的系统稳定性差和极限工作状态预测精度低等问题,以及现有超声辅助塑性成形技术由于超声布置方式不合理、功率不足导致的超声能量损耗大、作用效果不明显等问题;
从人工智能等先进设计分析手段的应用、大功率超声振动系统的研制以及多激励耦合超声辅助塑性成形新技术的开发等方面展望了超声辅助塑性成形技术的发展方向。
图3
超声振动系统和设备研制的发展历程
图7 同频同向型双激励一维超声振动系统及设备
图12 超声辅助拉拔成形设备
主创简介:
刘雪峰,北京科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。国家“万人计划”科技创新领军人才、享受国务院政府特殊津贴专家、全国优秀科技工作者、教育部首批课程思政教学名师、科技部中青年科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才。历任北京科技大学材料加工与控制工程系主任、新材料技术研究院院长助理、材料科学与工程学院副院长、科学技术研究院院长等职;兼任北京金属学会副理事长、中国有色金属学会理事、中国机械工程学会塑性工程分会副秘书长、10家学术期刊编委等职。主要从事金属材料短流程高效制备加工新技术与理论及产业化研究。获授权国家发明专利100余项,发表高水平学术论文近300篇,20余项获授权发明专利转让10多家企业实施产业化。获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项,省部级科技成果一等奖7项,中国专利优秀奖1项。
王文静,北京科技大学材料科学与工程学院讲师、硕士生导师,香港理工大学访问学者。现任教育部重点实验室副主任,兼任中国有色金属学会青年工作委员会副主任委员、中国材料研究学会青年工作委员会理事、北京金属学会有色压力加工分会委员。主要从事高附加值材料表面处理新技术及复合成形新技术研究。作为项目负责人先后主持国家自然科学基金青年项目、科技部高端外国专家引进计划项目、国家重点研发计划项目子课题、国家重点实验室自主研究课题、教育部基本科研业务费资助课题、北京市教委共建项目等。
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责任编辑:杜蔚杰
责任校对:张 强
审 核:张 强
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