- 王庆丰;苏放;辛利佳;丁仕风;吴怡;
通过对大型矿砂船舱段结构进行非线性有限元分析，研究其在超出规范设计载荷作用下的结构响应和安全性.首先，基于设计工况进行屈曲分析，根据屈曲分析计算结果确定关键区域及相应工况.然后，针对关键区域进行非线性有限元分析，研究其在超出规范设计载荷作用下的承载能力，分析结构达到规范允许的最大塑性变形过程中的载荷变化情况.最后，基于屈曲分析和非线性有限元计算结果，计算矿砂船舱段结构各关键区域的安全裕度.结果表明，基于非线性有限元方法的安全裕度研究能够有效评估结构在超载情况下的安全性与稳定性，反映其在实际使用条件下的结构可靠性.该研究为预测大型矿砂船在复杂载荷条件下的结构响应提供了依据，为船体结构的优化与设计提供了参考.
2025年06期 v.39;No.213 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1507K] [下载次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 张浩;刘勇;朱盟;李国超;周宏根;江景明;陆程翔;
针对气缸盖结构优化的研究中缺乏对气缸盖可靠性分析，提出了一种基于Kriging代理模型的多场耦合大缸径气缸盖疲劳寿命预测及可靠性分析方法，并使用粒子群算法对关键参数进行可靠性优化.基于流-固耦合分析求解了气缸盖真实服役环境下的温度场，在火力面的喷油孔处出现最高温度672.62 K,结合气缸盖的温度场、热应力与机械应力预测其热机耦合疲劳寿命，在启动阀附近出现最低疲劳寿命12 660次及最低安全系数1.228 8.采用最优拉丁超立方方法抽取样本集并开展多场耦合疲劳寿命分析，得出气缸盖在11 404次载荷循环后可靠度约为99.9%,结合Kriging代理模型与粒子群算法在约束空间内搜寻最优解，得到最优疲劳寿命为16 025次，优化后气缸盖火力面最高温度降至665.24 K,最大热应力降至458.74 MPa,启动阀处最低疲劳寿命提升至17 840次，安全系数达1.23.研究表明所提方法可实现大缸径气缸盖疲劳寿命的精准预测与可靠性优化，显著提升其结构安全性与服役寿命，为大缸径气缸盖的工程设计优化提供高效的技术路径.
2025年06期 v.39;No.213 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1528K] [下载次数：12 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 朱盟;刘勇;李国超;周宏根;薛殊飞;
船用柴油机曲轴在长期运行中受到高温、高压及频繁的循环载荷作用，容易出现疲劳现象，为解决在可靠性设计中采用传统手工迭代建模方式而存在的建模繁琐与仿真效率低等问题，基于Python语言开发了船用柴油机曲轴参数化建模程序，实现了疲劳寿命的预测分析并予以验证.首先，基于Python语言的ABAQUS二次开发程序，编写了包含参数化建模、自动赋予材料属性、网格生成与快速实现曲轴弯曲分析等功能的一体化插件.然后，以船用柴油机CHD416 L6型号单拐曲轴为示例，通过准静态拉伸试验测得34CrNi3MoA钢材料的力学性能参数，并计算了服役工况下曲轴名义弯矩载荷，通过插件快速精确地分析了曲轴的弯曲应力分布.最后，基于应力-寿命法，采用FE-SAFE软件预测了曲轴弯曲疲劳寿命，并搭建了同等工况的弯曲疲劳试验平台，对仿真结果进行验证.结果表明：尽管仿真结果与实验结果对比误差仅为6.48%,但未达到10~7次的无限服役寿命标准，还需进一步优化其结构尺寸以提升疲劳寿命.
2025年06期 v.39;No.213 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K] [下载次数：17 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 王珂;徐友生;雷银慧;秦闯;廖强;董胡荣;
极地环境以低温、冰水交替为特征，显著影响材料的腐蚀及应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking, SCC)行为.为揭示DH40钢在极地环境下的腐蚀规律及SCC机理，采用电化学测试评估其耐腐蚀性，并结合慢应变速率拉伸试验，探讨不同腐蚀介质与加载速率对SCC敏感性的影响.通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)观察断口形貌，从微观层面解析断裂机制.结果表明，极地典型-1℃冰水混合环境的腐蚀性低于海水环境，而DH40钢SCC敏感性随环境变化显著：海水环境最高，极地典型-1℃冰水混合环境次之，空气最低.此外，材料的SCC敏感性随应变速率呈非线性变化，在5×10~(-7)s~(-1)时达到最高，10~(-5)s~(-1)时次之，10~(-6)s~(-1)时最低.研究量化了极地环境对材料的SCC的影响，揭示了腐蚀与应力的协同作用，为极地装备材料的优化设计及服役安全评估提供理论依据.
2025年06期 v.39;No.213 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2991K] [下载次数：12 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 武冠华;杨奕飞;谈敏佳;
针对船舶直流配电系统短路故障诊断的瞬态特征捕捉与多源数据融合难题，提出一种基于蛇群算法(snake swarm optimization, SO)优化的Transformer-LSTM混合诊断模型.该模型融合Transformer的全局自注意力机制与长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)的时序建模能力，通过SO算法动态优化网络结构与超参数，显著提升故障特征提取精度与分类鲁棒性.为验证模型有效性，对比分析了不同优化算法(SO、Adam、SGDM)对Transformer-LSTM性能的影响，并与单一LSTM模型以及经典模型进行横向评估.实验表明，SO-Transformer-LSTM在测试集上的平均诊断精度达到98.95%,较传统LSTM提升4.5%,对健康状态的误判率降低至0.8%,满足船舶电力系统需求.研究结果证实了混合模型在复杂噪声环境下的优越性，为直流配电系统故障诊断提供了新的技术路径.
2025年06期 v.39;No.213 31-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2025K] [下载次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 于鹏飞;袁洪涛;胡圣君;李良碧;
液氢储罐是海上液氢储运装备的关键部分，其结构安全性尤为重要.目前海上液氢储罐强度研究的文献较少，只能参考船用液化天然气(liquefied natural gas, LNG)的相关研究.文中以某2 500 m~3海上液氢储罐为研究对象，采用热—力耦合的方法对其进行传热分析和整体结构强度研究，得到温度场和Von-Mises应力分布规律，分析发现罐体与支撑结构连接处部位最大Von-Mises应力超出了屈服强度，并针对该应力较大部位进行局部结构加强研究，研究结果表明：采用在筒体中心线布置支撑结构的改进方案，最大Von-Mises应力约为192.4 MPa,降低了33%,低于屈服强度，满足储罐强度要求.研究成果可为海上液氢储罐的结构安全和可靠性分析提供相关理论依据.
2025年06期 v.39;No.213 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K] [下载次数：18 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 方媛媛;张文哲;周启涵;
声学黑洞(sonic black holes, SBH)结构通过幂函数分布的环肋设计，可以有效降低管道中的声波速度，从而实现声能聚集，为动力设备管道消声提供了新途径.为了研究SBH结构的声波操控特性，通过传递矩阵法(transfer matrix method, TMM)建立了黑洞管道结构的声传递损失(sound transmission loss, STL)理论模型，并试验验证了方法的可靠性.结合周期结构理论，提出一种级联式SBH管道结构，研究了周期数量、环腔比值、黑洞长度等参数对消声性能的影响.结果表明，增加周期数量、减小环腔比和截断半径可有效提升声传递损失，增加SBH长度可改善低频消声性能.研究结果为低频宽带噪声控制提供了借鉴.
2025年06期 v.39;No.213 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K] [下载次数：17 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 凌宏杰;王施展;黄君艺;舒永东;林健;吉青山;杜鹏;
舵桨作为全回转推进器的一种，集船舶推进和操纵装置为一体，可360°旋转，在任意方向上提供推力，舵桨的水动力特性备受关注.文中基于粘性流理论，采用滑移网格技术建立舵桨水动力数值预报方法，数值模拟了舵桨在不同进速下的水动力特性.结果表明：裸桨在进速度系数J=0.8时效率最高η=0.70;舵桨整体的推进效率低于裸桨，当J=0.6时，整体推进效率达到最大值η=0.49,舱体的阻力导致推进效率下降14%.研究成果对舵桨与船体的动力匹配具有指导意义.
2025年06期 v.39;No.213 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1609K] [下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 包泓;刘李明;刘昊;
为了求解邮轮居住舱室布局的最优解，引入了反向学习优化方法(opposition-based learning, OBL)优化遗传算法(genetic algorithm, GA).在GA算法的基础上，引入OBL机制扩大全局搜索使其规避局部最优的局限，引导整个种群向全局最优解趋近.基于改进的遗传算法，构建了邮轮居住舱布局优化的数学模型，结合势能值法提出一种舱室布局自动生成和优化方法.通过计算各可行方案的舱室有效活动空间利用率，对方案进行评估与筛选，从而确定最优解.实验结果表明，该方法有效提升了设计效率和布局质量.
2025年06期 v.39;No.213 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1100K] [下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]
- 石铭霄;童升;王伟华;徐清鹏;陈九公;李敬勇;
渗硼热处理作为常用的表面强化技术，可显著提升不锈钢表面耐磨性与耐腐蚀性，其原理是通过在金属表面形成硼化物实现强化.当前不锈钢渗硼多采用膏剂或粉末渗硼，形成FeB/Fe_2B复合层，但FeB层硬度高、脆性大，复合层因线膨胀系数差异产生内应力，易导致开裂剥落，故实际生产期望获得Fe_2B单层结构.文中针对AISI 410钢开展膏剂渗硼试验，依据渗层厚度测量结果，结合生长界面质量平衡方程，建立活性硼原子在FeB和Fe_2B层中的扩散方程，并以Arrhenius方程关联渗硼温度.通过构建扩散模型推导FeB/Fe_2B层演化方程，经实测与预测值对比验证模型有效性，进而得出单一Fe_2B层厚度与扩散退火时间、温度的关系方程.
2025年06期 v.39;No.213 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1173K] [下载次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 叶海滨;陈淑玲;汪伟;胡文茜;
风机叶片是风机的核心部件之一，其形状及气动性能直接影响风能的转换效率和发电量，是风能利用的重要一环.文中对鲨鱼表皮的盾鳞结构进行相应的简化并改变叶片表面盾鳞结构的纵向间距，设计3种浮式风机的仿生叶片.通过数值模拟的方法来探究仿生结构对叶片气动性能的影响，并与标准风机叶片比较.结果表明，在低攻角和失速情况下盾鳞仿生叶片能够增升减阻，失速角相较于标准叶片延迟3°左右，在失速后33°大攻角的情况下能够保持叶根附近流线平稳，改善叶片表面的压力分布，有效提升了叶片的气动性能.
2025年06期 v.39;No.213 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K] [下载次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 王蕴弢;
汽车电喷发动机在冷启动、急加速等工况下，各变量间相互作用紧密，所发出的信号呈现出强耦合特性，难以从中识别出早期微弱故障信号.为此，提出变工况下汽车电喷发动机早期微弱多源故障无损检测研究.利用声发射技术实时捕捉汽车电喷发动机内部缺陷产生的弹性波信号，经信号调理后，由特征处理模块借助主成分分析法对高维声发射信号进行标准化处理，计算协方差矩阵并提取特征值，通过设定累计贡献率阈值筛选关键主成分，将复杂的、耦合的高维信号转化为能够反映主要故障特征的低维信号，凸显被噪声和耦合效应掩盖的早期微弱故障信号特征.由此，运用模糊聚类算法计算特征参数有效性系数，确定隶属度函数构建矩阵，根据信号与不同故障类别矩阵的互信息运算，找到最匹配的故障类别，从而准确识别出早期微弱故障.实验结果表明：该方法可以准确提取出早期微弱故障信号，并在不同工况下，可以将工况适应性指数全程稳定在1.00上下，说明其早期微弱多源故障无损检测的工况适应性强，对微弱故障敏感度高.
2025年06期 v.39;No.213 80-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1179K] [下载次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 张浪;吴庆;史嘉伟;殷宇衡;赵祥冉;
目前我国海域岛礁建设工程普遍采用珊瑚骨料混凝土制备技术，将机械破碎与分级筛分的珊瑚碎屑用作珊瑚混凝土的粗、细骨料.但是岛礁的施工环境和条件较差，原材料中难免存在海洋生物杂质掺入，使之在海洋环境下更易受到硫酸盐和氯化钠的侵蚀，从而大大降低珊瑚混凝土的耐久性和力学性能.研究发现，硫酸根等离子可通过毛细作用进入珊瑚混凝土内部，与水泥水化物发生化学反应，形成侵蚀性的物质.这些侵蚀物质会使混凝土产生微裂缝，加速其破坏，其中主要的侵蚀物质就是硫酸根离子.文中研究分析硫酸根离子在珊瑚混凝土中发生的迁移扩散过程，以提高珊瑚混凝土的力学性能和耐久性，从而保证建筑的安全性并正常使用寿命.研究采用有限元模拟的方法模拟硫酸根离子的扩散迁移的真实情况，然后对比模拟结果和试验数据，得出硫酸根离子侵蚀速率在相同时间内均呈现先快后慢的趋势，并误差在可接受范围内，验证了所建立的扩散理论模型对于模拟此过程具有有效性.最终得到硫酸根离子在珊瑚混凝土中的迁移扩散过程，为减缓或防止硫酸根离子的对珊瑚混凝土侵蚀作用研究做出理论和实践依据.
2025年06期 v.39;No.213 86-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K] [下载次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 赵赟皓;叶涛锋;章秦;
考虑由两个生产不同质量产品的制造商和单个零售商构成的供应链，研究制造商延保服务提供策略.研究发现，当产品故障率和成本都较低时，各制造商提供延保服务都不会影响其产品的售价，但是会使对方的产品价格下降；随着产品故障率和质量差异的变化，各制造商会采取不同的延保服务提供策略；只要有制造商提供延保服务，零售商的利润一定增加.最后利用数值分析验证了研究结论并且分析了均衡策略分布.
2025年06期 v.39;No.213 94-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K] [下载次数：7 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 施彩虹;曹庆玲;钟文贺;朱婕妤;陈立庄;
有机-无机杂化化合物因其结构可调性和多功能特性，在相变、铁电、介电及能量存储等领域展现出重要应用前景.尽管这类化合物在相变行为调控方面潜力显著，但当前基于无机阴离子调控策略的相变化合物的研究仍显不足.本研究通过无机阴离子卤素调控策略，成功构建了具有高相变温度的有机-无机杂化化合物：[Me-Q]_2ZnBr_4(1)和[Me-Q]_2ZnBr_(3.8)Cl_(0.2)(2).单晶结构解析表明，化合物1在室温下结晶于非极性P2_12_12_1空间群，而化合物2在极性空间群Pna2_1中结晶.差示扫描量热仪分析证实，化合物1在299 K/287 K和309 K/301 K处、化合物2在298 K/287 K和304 K/296 K处均表现出显著的可逆相变行为.此外，Hirshfeld表面分析和二维指纹图谱表明卤素原子通过电负性差异与有机阳离子上的氢原子形成分子间作用，揭示了两种物质产生相变的原因.本研究通过无机阴离子卤素调控策略为设计高温相变有机-无机杂化化合物开辟了新方向.
2025年06期 v.39;No.213 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K] [下载次数：7 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] <正>~~
2025年06期 v.39;No.213 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 924K] [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] -
<正>《江苏科技大学学报(自然科学版)》(双月刊,国内外公开发行)是由江苏省教育厅主管、江苏科技大学主办的理工类学术期刊,主要刊载船舶与海洋工程、土木工程、机械工程、能源与动力工程、材料与焊接工程、信息与控制工程、管理工程、数学、物理、化学、生物,以及有关交叉学科的最新研究成果,特色栏目是船舶与海洋工程。本刊被国内外多种权威检索系统或数据库收录,是全国中文核心期刊,中国科技核心期刊,RCCSE中国核心学术期刊。本刊在发表校内作者的工程技术和基础学科领域最新研究成果的同时,有选择地发表校外作者省部级以上基金课题的产出论文。
2025年06期 v.39;No.213 115页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K] [下载次数：5 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] 下载本期数据