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2026年01期

《机械》杂志是国内外公开发行的机械装备行业专业技术期刊，在机械行业领域内，传播科技信息，刊载科技专题论著，展示机学科最新科研成果，交流生产实践及革新改造的先进技术经验，传播现代科技新知识。

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综述 | 工程领域的水击现象应用研究进展

综述 | 工程领域的水击现象应用研究进展

摘要：随着技术创新与跨学科研究的深入，水击现象已在不同工程领域中得以应用，具有重要的实践价值。目前，水击现象在工程领域中的主要应用方向包括水击谐波破乳技术、储层解堵技术、裂隙诊断技术。本文系统梳理了水击现象在这些工程领域中的应用背景，分析了水击现象在应用时的作用机理，探讨了当前水击现象应用场景的优势，介绍了一些具有代表性的研究成果。指出水击现象的应用还存在一些不足之处，如能量利用效率有待提高等。未来可以结合云计算、工业物联网、深度学习模型等，推动水击技术在工程实际中更广泛应用与持续发展，为实现能源高效利用和环境可持续发展提供有力支撑。
设计与研究 | 超燃冲压发动机燃烧室主被动复合热防护干涉机制研究

设计与研究 | 超燃冲压发动机燃烧室主被动复合热防护干涉机制研究

摘要：本文着眼于超燃冲压发动机燃烧室面临的热防护问题，构建了三维主被动复合热防护多物理场耦合模型，融合超临界压力下碳氢燃料流动传热特性与结构力学响应，既考虑燃料在冷却通道内的对流换热主动降温机制，又纳入被动层的隔热导热换热规律，实现了对复合热防护系统复杂传热一力学行为的数值计算。探究了主被动热防护层沿厚度方向和轴向方向的温度梯度分布规律，揭示了高温环境下两层结构的热膨胀演化特性及分界面间隙的形成与分布机制。研究表明，被动热防护层的隔热性能承担了更多的热载荷；而主被动层材料在导热系数、热膨胀系数上的固有差异，叠加沿层厚方向和轴向方向的非均匀温度场，导致两层结构产生异步热变形，最终在交界面形成局部接触间隙。
设计与研究 | UG运动分析在刀具设计合理性验证中的应用

设计与研究 | UG运动分析在刀具设计合理性验证中的应用

摘要：针对传统刀片和刀杆设计验证存在周期长、成本高、准确性不足等问题，本研究基于NX运动分析技术开展刀片和刀杆设计合理性验证。以内螺纹刀片设计为例，通过NX构建刀片和刀杆三维模型，利用NX运动分析模块，模拟刀具切削过程，验证刀具切削轨迹合理性，并检测是否存在刀片切削干涉或刀杆本体干涉。研究表明，相较于传统实切验证方法，NX运动分析技术显著提升验证准确性与效率，大幅缩短设计周期。实际应用中，经仿真优化的刀具废品率显著降低，同时设计效率得到提升。该成果为刀具研发提供了高效、可靠的数字化验证方案，对推动刀具设计的精准化与智能化发展具有重要意义。关键词：NX运动分析；刀具设计；合理性验证；干涉检测；设计效率
设计与研究 | 基于PCA与LSTM的核电站凝给水系统运行状态预测

设计与研究 | 基于PCA与LSTM的核电站凝给水系统运行状态预测

摘要：针对核电工业生产中凝给水系统的运行稳定性与能效提升需求，本文利用数据挖掘技术开展运行状态识别与预测研究。首先，利用凝给水传感器采集的数据集进行数据预处理；随后，基于长短期记忆神经网络构建系统模型，进而预测系统的未来运行状态。实验结果表明，长短期记忆神经网络在预测精度上显著优于传统的反向传播神经网络和循环神经网络。通过三种模型在凝给水系统建模中的性能对比，进一步验证了长短期记忆神经网络在处理此类时间序列数据方面的有效性。
设计与研究 | 基于有限元仿真的复合材料构件型面补偿设计

设计与研究 | 基于有限元仿真的复合材料构件型面补偿设计

摘要：在热压罐固化工艺中，热固性复合材料因温度梯度与树脂交联收缩产生的热-化学耦合应力场作用，导致构件发生非均匀形变，严重影响了产品质量。针对耦合效应引发的复合材料构件形貌偏移，本研究构建基于高保真度多物理场耦合仿真的逆向型面补偿策略，实现固化变形的主动调控。针对C型横梁复合材料构件，深入分析其在热压罐固化过程中由材料各向异性、温度梯度及化学收缩耦合作用导致的复杂变形行为，通过不断迭代优化的节点位移法计算得到复合材料构件的最佳型面补偿量，经过多次的型面补偿迭代优化，得到符合复合材料构件工装要求的复合材料构件型面补偿量，最终将C型横梁复合材材料构件的变形量从 1.037mm 补偿优化到了 0.358mm ，对C型横梁复合材料构件的变形量优化效果达到 65.48% ，实现了高效的型面补偿设计。
交通工程技术 | 高速动力集中型动车组隧道压力波研究

交通工程技术 | 高速动力集中型动车组隧道压力波研究

摘要：为了验证更高速度动力集中动车组对隧道线路的适应性，需开展隧道压力波研究。本文基于延迟分离涡模拟（Delayed Detached Eddy Simulation，DDES）模型，采用动网格技术，模拟了9车编组动力集中动车组高速通过不同断面、不同长度的隧道过程。重点分析了列车进入、通过以及驶出隧道过程中，列车气动载荷的变化规律。研究结果表明，相较于 200km/h, ，当阻塞比增大且列车运行速度降低至160km/h 时，各车厢气动载荷幅值显著降低，尤其对于尾车而言，气动阻力、气动侧力和摇头力矩依次减小了 3.58kN. 信 4.5kN 和 45.68kN?m 列车在隧道内运行时，受壁面约束的影响，涡流在有限空间内集中并产生高强度的涡旋，具体表现为越靠近尾车端，车厢所受气动侧力和摇头力矩幅值越大，尾车上述载荷相较于头车增幅分别为 285.23% 、 745.11‰ ，结合频谱分析发现尾车横向气动载荷主频接近 0.5～1.5Hz 的车辆悬挂模态频率，存在引发共振进而影响列车运行平稳性的可能。本研究为列车隧道通过过程中的气动特性提供了重要的理论依据，对列车及隧道设计具有重要参考价值。
交通工程技术 | 齿轨列车齿轮设计参数对齿轮齿条接触特性影响研究

交通工程技术 | 齿轨列车齿轮设计参数对齿轮齿条接触特性影响研究

摘要：齿轨列车齿轮齿条啮合时载荷分布对齿间接触应力计算十分重要，与齿轮使用寿命息息相关。为掌握齿轨列车齿轮齿条啮合过程中齿间载荷分布规律，参考渐开线齿轮齿间载荷分配计算公式，仿真得到了齿轮齿条传动齿间载荷分配率，并结合赫兹接触理论，分析齿轮齿条副在不同齿数、变位系数、安装距等齿轮设计参数下的齿间接触特性。研究结果表明，齿轮齿条传动时前一对齿啮合时齿轮承担的载荷小于后一对齿啮合时齿轮承担的载荷，齿轮齿数、变位系数、安装距等设计参数均会影响齿轮齿条齿间载荷分布。随着齿数、变位系数和安装距的增大，齿轮在一个啮合周期内的接触应力整体呈现减小趋势。齿轮齿条传动重合度随着齿数的增大而增大，随着变位系数和安装距的增大而减小。
交通工程技术 | 层级蜂窝芯超材料的低频共振吸声机理与性能分析

交通工程技术 | 层级蜂窝芯超材料的低频共振吸声机理与性能分析

摘要：针对传统蜂窝结构低频吸声性能不足、有效频带窄等问题，本研究提出了一种蜂窝芯层级声学超材料（Honeycomb-core Hierarchical Acoustic Metamaterials，HHAM）的创新设计。通过将多阶 Helmholtz共振单元以层级耦合方式集成于蜂窝结构中，实现了 200～800Hz 低频段内 32% 的宽带连续准完美吸声。理论分析与仿真模拟结果表明，该结构通过相干耦合效应和层级尺度效应的协同作用，获得了理想的耦合共振模式，产生了包含2个完美吸声点在内的4个吸声峰值。参数化研究揭示了结构高度比例因子、厚度参数以及穿孔直径等关键参数对吸声特性的调控规律，证实通过优化层级配置可精确控制有效吸声范围。阻抗管测试结果与数值模拟的吸声峰频率偏差小于 3% ，验证了设计的可靠性。该研究为轨道交通等工程领域的低频噪声控制提供了新型解决方案。
交通工程技术 | 高速列车在明线横风条件下的流固耦合响应特性

交通工程技术 | 高速列车在明线横风条件下的流固耦合响应特性

摘要：为研究更高速强横风下列车服役性能，发展了与其相适应的流固耦合方法，构建了耦合计算用动力学模型，开展了明线运行耦合计算和明线横风耦合计算，并分别分析了两种工况下的气动特性、振动特性和运行稳定性等。通过对比分析发现：与明线运行时相比，明线横风时，尾车气动阻力增加，头车气动阻力波动幅度增加，但是均值变化不大，头车和尾车气动侧向力都大幅增加，尾车气动升力向上增加，头车气动升力波动幅度增大，尾车车体垂向位移大幅增加，且偏离原平衡位置，头车车体垂向位移在一些位置稍有减小；头车和尾车车体横向位移都大幅增加，头车车体垂向加速度和横向加速度都大幅增加，头车和尾车横向稳定性等级降低，分别为2级和低于3级。
零部件分析与设计 | 基于股骨三点弯曲工况的骨骼建模简化方法研究

零部件分析与设计 | 基于股骨三点弯曲工况的骨骼建模简化方法研究

摘要：为了提升骨骼有限元建模的效率并减少仿真求解时间，本文以人体股骨为例，提出了一种基于三点弯曲实验的建模简化方法。首先，采用传统建模手段构建股骨模型，并通过三点弯曲仿真与尸体实验结果对比验证其有效性。随后，分别采用包覆填充与全局填充方法生成两种简化模型，并对三者进行三点弯曲仿真测试。结果表明：尽管包覆填充方法建模效率较高，但求解速度仍不理想；相比之下，使用全局填充方法建立的模型不仅建模迅速，且具有最短的求解时间，在保持模拟准确性的同时显著降低了计算时间。该方法为骨骼建模提供了高效实用的简化方案。
零部件分析与设计 | 滑槽缓冲装置对行李冲击应力的影响研究

零部件分析与设计 | 滑槽缓冲装置对行李冲击应力的影响研究

摘要：为实现民航局对旅客行李全流程的跟踪要求，提升大型枢纽机场行李快速运抵离港转盘的效率，针对因机械设备运输导致旅客行李不同程度破损，进而影响机场服务质量及旅客进出港体验的问题。本文提出了一种机场滑槽缓冲装置，基于SOLIDWORKS软件建立几何模型后，通过LS-DYNA力学分析模块建立有限元模型。以行李自滑槽滑至输送台的环节为研究对象，利用变量DB分析法，计算支撑架倾角，活动槽底部接抵高度，行李冲击速度等参数，开展不同场景下行李件对原结构挡板及优化后的缓冲装置冲击的仿真模拟评估。并利用ORIGIN软件绘制得到在不同数量及位置缓冲器下的行李件受冲击后力随时间的变化情况。结果表明，优化后的离港滑槽缓冲装置，可有效减少排队输送机使用量，降低空间占用率，同时行李件受冲击应力明显降低，验证了滑槽缓冲装置在行季防护方面具有一定的应用价值。关键词：滑槽缓冲装置；有限元模型；变量DB分析法；仿真模拟评估；冲击应力

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综述 | 工程领域的水击现象应用研究进展

综述 | 工程领域的水击现象应用研究进展

设计与研究 | 超燃冲压发动机燃烧室主被动复合热防护干涉机制研究

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设计与研究 | UG运动分析在刀具设计合理性验证中的应用

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设计与研究 | 基于PCA与LSTM的核电站凝给水系统运行状态预测

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设计与研究 | 基于有限元仿真的复合材料构件型面补偿设计

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交通工程技术 | 高速动力集中型动车组隧道压力波研究

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交通工程技术 | 齿轨列车齿轮设计参数对齿轮齿条接触特性影响研究

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交通工程技术 | 层级蜂窝芯超材料的低频共振吸声机理与性能分析

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交通工程技术 | 高速列车在明线横风条件下的流固耦合响应特性

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零部件分析与设计 | 基于股骨三点弯曲工况的骨骼建模简化方法研究

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零部件分析与设计 | 滑槽缓冲装置对行李冲击应力的影响研究

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