中国机械工程

“增材制造材料-结构-工艺集成创新及应用”专题序言

2026, 37(6): 1271-1271.

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直接能量沉积技术前沿：工艺创新和智能调控

伊浩, 张浩权, 曹华军

2026, 37(6): 1272-1280. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.001

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系统梳理了直接能量沉积技术的最新研究进展，重点围绕多热源复合、材料供给创新、能量场调控以及人工智能驱动四个关键发展方向展开深入探讨。在多热源复合方面，激光-电弧等复合工艺通过不同热源之间的协同作用与互补机制有效兼顾了加工效率与成形精度。在材料供给方面，绞丝、多丝及丝粉协同等新型送料模式显著拓展了功能梯度材料与多主元合金的制备能力，为提高构件综合性能提供了材料基础。在能量场调控方面，借助脉冲调制、路径规划以及多物理场耦合等手段，实现了对熔池动态行为与微观组织结构的精确调控。在人工智能驱动方面，机器学习与其他数据驱动技术的融合，推动了直接能量沉积技术在工艺参数优化、缺陷智能诊断以及数字孪生系统构建等方面的智能化转型。

连续/脉冲激光定向能量沉积过程中热流输运及凝固行为的数值研究

陈正钢, 吴家柱, 王贵, 胡敏, 肖杰

2026, 37(6): 1281-1295. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.002

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建立了激光定向能量沉积（L-DED）的三维热-流-凝固结合数值模型，通过实验和数值模拟方法研究了连续波（CW）与脉冲波（PW）激光沉积过程中的热流输运及动态凝固行为。结果表明：CW模式下熔池行为稳定，而PW模式下则发生周期性振荡的熔池行为，并诱发熔道发生重熔现象。在表面活性氧和硫的影响下，CW和PW模式下的熔池均形成向内的Marangoni流动。CW模式下的熔池仅经历约束凝固过程，具有相对稳定的凝固行为，其高的温度梯度（G）和低的凝固速率（S）导致晶粒最为粗大，其平均等轴晶等效直径分别为PW-25和PW-50模式的2.6倍和2倍。相比之下，PW模式的熔池交替经历约束凝固和自由凝固过程，以自由凝固为主，呈现出动态变化的凝固行为。在自由凝固阶段，低的温度梯度和高的凝固速率促进了晶粒细化。此外，高频PW模式抑制了约束凝固区和柱状晶向等轴晶转变，并在离散带处形成跨带柱状晶；而低频PW模式则扩大了以粗晶为主的约束凝固区。

熔滴复合电弧增材制造钢/铅双金属结构界面特性与剪切失效分析

李志强, 杜军, 崔骜, 万志豪

2026, 37(6): 1296-1304. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.003

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针对目前国防装备领域钢/铅粘接结构存在黏结层易脱落、强度退化等问题，提出一种将熔滴沉积技术与钨极惰性气体（TIG）电弧焊接相结合的熔滴复合电弧增材制造新方法，以实现钢/铅结构的直接冶金结合。为检验钢/铅双金属结构成形试样的界面结合状态，开展了界面组织结构及力学性能表征测试。结果表明，钢/铅界面近熔池区域形成了Fe-Sn/Fe-Sb系金属间化合物（IMC），其IMC厚度从熔池中心向边缘非线性递减，熔池区域硬度峰值达到746HV；拉剪试样断裂位于铅合金侧，表明界面结合优异，最高剪切强度达49.6 MPa，高于工程应用标准（10 MPa）；失效分析发现断口呈现韧-脆性混合断裂特征，裂纹可能萌生于IMC层微孔聚集区以及界面残余应力集中区。

热处理对激光定向能量沉积GH5188钴基合金微观组织与力学性能的影响

卢海飞, 王振宇, 罗开玉, 鲁金忠

2026, 37(6): 1305-1317. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.004

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采用激光定向能量沉积（LDED）工艺制备了GH5188合金，研究了不同固溶处理温度对沉积层微观组织及力学性能的影响规律。结果表明，沉积态组织主要呈现外延生长的粗大柱状晶，基体为γ-Co相，晶界处富集M₂₃C₆共晶碳化物；固溶处理促进了溶质元素的偏聚，为再结晶提供了额外的形核位点，从而加速了再结晶过程并实现了晶粒细化；同时，沿晶界分布的粗大不规则γ-Co/M₂₃C₆共晶相被细化为弥散分布的颗粒状析出相，有效增强了沉淀强化效应。经1180 ℃保温1 h处理后，LDED成形GH5188合金获得了良好的强塑性匹配，极限抗拉强度和延伸率分别达到了857 MPa和42%。固溶处理能够有效改善沉积态组织中晶粒粗大及析出相分布不均的问题，从而提高LDED成形GH5188合金的力学性能。

316L不锈钢电弧增材制造轨迹规划与验证

李欢, 高振泽, 曾才有, 王磊磊, 李银银, 曾云

2026, 37(6): 1318-1324. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.005

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选择具备多节点的典型复杂结构的316L奥氏体不锈钢汽车轮毂为对象开展电弧增材制造轨迹规划研究。首先在确定层重叠率和搭接系数的基础上，将车轮毂试件模型分解为多类薄壁及厚度的网格结构，并进行节点简化构成Euler回路；然后通过Fleury算法结合Euler回路理论得到优化的路径，同时采取复合路径填充方法规划了层间填充方式。最后通过不同层间的红外测温以及实时电弧与熔滴过渡的图像跟踪的对比验证了轨迹规划方法的合理性。结果表明，基于Fleury算法的轨迹规划所获得的316L奥氏体不锈钢电弧增材沉积件成形良好，复合填充方法下未出现局部填充不足的缺陷；规划路径中的电弧作用阶段占总过程的70.62%，有效避免了节点交叉，且熄弧次数比未规划时减少2次。层间温度历程相似，且每层的熔池过渡基本一致，说明所采用的轨迹规划方法基本合理。

陶瓷基复合材料增材制造工艺研究进展

姜永亮, 冻瑞岚, 李阳, 李晨龙, 李志鹏, 陈国达

2026, 37(6): 1325-1344. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.006

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应用于航空航天领域的陶瓷基复合材料需实现结构-功能一体化，这对材料的复杂维型及其高效生产提出了更高要求，而设备与操作繁琐、成形周期长的传统制备工艺限制了陶瓷基复合材料在相关领域的进一步发展，增材制造技术为复杂维型、高性能陶瓷基复合材料的低成本、高效工业生产提供了解决方案。综述了陶瓷基复合材料增材制造工艺的研究进展，介绍了陶瓷基复合材料的组成和基本特性、应用领域以及与增材制造相结合的发展前景；探讨了激光选区烧结、立体光刻法、墨水直写技术、分层实体制造、黏结剂喷射技术在陶瓷基复合材料制备中的应用类别、工艺原理和特点、制件的力学性能。在该研究领域仍需解决原料研制、增材工艺优化和粗坯后处理等问题，以进一步提高成形效率和制件性能。

ZrO₂生物陶瓷挤出成形支架及其性能研究

姜世杰, 郭佳欣, 刁龙越, 刘显赫, 王金榜, 王宁

2026, 37(6): 1345-1352. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.008

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以氧化锆为原材料，结合五组分黏合剂，自主制备了陶瓷粉末/聚合物复合丝材；然后利用陶瓷材料挤出成形技术（CME）制备了生坯试件；进而通过脱脂烧结工艺完成了高精度多孔ZrO₂生物陶瓷支架的成形；最后通过实验表征了支架的物理属性、微观结构、力学性能及生物相容性等参数，揭示了CME制品工艺-结构-性能间的关联。研究结果表明：烧结支架试件密度达5.90~5.99 g/cm³（相对密度97.44%～98.99%），孔隙率稳定可控，且各向同性收缩有效避免了传统烧结的尺寸畸变；支架表面亲水性优异，力学性能与人体骨组织相匹配，且生物安全性良好（细胞活力大于60%）。

航空发动机涡轮叶片光固化增材制造陶瓷型芯轻量化结构力学性能研究

杨浩秦, 单忠德, 闫丹丹, 吴润谋, 孔祥浩

2026, 37(6): 1353-1361. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.007

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面向航空发动机涡轮叶片铸造用陶瓷型芯的轻量化制造需求，基于光固化增材制造技术，系统研究了点阵结构拓扑优化设计及其力学性能调控机制。通过变密度拓扑优化方法对12类单体结构进行仿真分析，结合航空发动机涡轮叶片铸造用陶瓷型芯实际工况载荷，研究了单体类型、晶格尺寸与填充方向对轻量化结构性能的影响规律。研究结果表明：三角形蜂窝与六边形蜂窝结构因平面连接特性及协同应力分散机制，相较曲面/梁杆结构具有更优承载性能；晶格尺寸为1.5 mm的三角形蜂窝结构在UVW填充方向下力学性能较佳（等效应力15.05 MPa）。基于优化参数成功制备氧化硅基陶瓷型芯，其尺寸误差小于±0.05 mm，常温抗弯强度达30.7 MPa。

陶瓷材料挤出成形工艺及其制品静力学性能研究

张勇, 杨树华, 太兴宇, 吴天健, 安仁鹏, 英洪玮, 姜世杰

2026, 37(6): 1362-1370. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.009

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利用材料挤出成形设备制备不同过程参数（不同层厚、粉末含量或填充角度）的静力学实验生坯试件，以验证自制氧化锆粉末/聚合物复合丝材的可成形性；然后对生坯试件进行脱脂和烧结处理，以获得致密化的纯陶瓷材料烧结试件；最后针对烧结试件分别进行物理属性及静力学性能的实验研究，探究不同过程参数对试件静力学性能的影响规律。结果表明，两步式脱脂效果良好，试件脱脂率达99%，密度达6.02 g/cm³；增大陶瓷粉末含量会显著降低烧结试件的收缩率；层厚对试件的压缩和弯曲性能影响显著，当层厚增至0.30 mm时，试件的抗压与抗弯强度分别降至213.40 MPa及293.12 MPa；当填充角度由0°增至90°时，试件的抗弯强度由456.01 MPa降至120.08 MPa。

电子3D打印技术制备有机薄膜晶体管及其应用研究进展

马帅印, 张成豪, 李家杰, 吕景祥, 蔡维, 赵云贵, 李超, 尹恩怀, 张映锋

2026, 37(6): 1371-1382. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.010

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电子3D打印技术凭借其高分辨率制造特性、异质材料集成能力和定制化设计优势，为有机薄膜晶体管的先进制造范式提供了革命性解决方案。从工艺原理维度系统解析了喷墨打印、气溶胶喷射打印与直写成形三大主流技术的特征，定量对比了其成形精度极限、多相材料兼容性及工艺鲁棒性差异，进而探讨了制约各技术发展的关键挑战，并基于柔性显示、生物医学传感和可穿戴电子等创新应用场景，系统评述了3D打印有机薄膜晶体管器件在规模化生产中的结构-性能关系研究进展，指出制备材料的创新、打印工艺的调控优化及打印设备的可靠性评价是未来的重点研究方向。

基于响应面法与改进灰狼算法的柔性电路喷墨打印工艺优化

郭炯棋, 于攀宇, 刘清涛, 吕景祥, 张义超

2026, 37(6): 1383-1392. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.011

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设计了导电线路喷墨打印的正交试验方案，通过响应面法建立了导线电阻和线宽的回归模型，分析了不同打印参数对电阻和线宽的影响。建立了以打印速度、基板温度、打印层数为优化变量，以最小化阻值、线宽为优化目标的多目标优化模型，使用改进的灰狼算法对模型进行求解，确定了最优工艺参数。通过实验验证了回归模型精度以及打印效果，结果表明：在打印速度为39 mm/s、基板温度为120 ℃、打印层数为8的最优打印参数下，导线电阻值为5.8 Ω，线宽为128.804 µm。与验证实验线路平均电阻值和线宽值相比，最优参数下的导线电阻值和线宽分别减小了66.8%和61.3%，电阻和线宽的实际值与预测值之间的平均相对误差分别为3.88%和2.91%。最后，设计并打印了微带天线、螺旋电路、RFID标签等3种功能件，验证了所提方法的可行性。

基于改进灰狼算法的液滴碰撞扩散动态行为预测研究

于智勇, 李昕, 王正茂

2026, 37(6): 1393-1401. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.012

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为探究液滴撞击与铺展动力学行为，提高液滴铺展工艺参数设计效率，基于有限元模型建立了智能优化算法的数据集，并提出了一种基于改进灰狼优化算法的极限学习机（ELM-IGWO）预测模型。以液滴初始直径、速度、高度以及材料的接触角作为输入，液滴最大铺展直径和中心厚度为输出，对液滴撞击与铺展的动力学行为进行了预测。通过与反向传播神经网络、遗传算法优化反向传播神经网络、极限学习机以及传统的灰狼优化极限学习机模型进行比较，发现所提算法在预测液滴撞击和扩散的动态行为方面具有更高的准确性。此外，利用基于人工神经网络的改进型多目标非支配排序遗传算法对液滴撞击与铺展的工艺参数进行优化，实验结果表明，预测的最大铺展直径与实验数据的平均相对误差为3.54%，中心厚度的预测误差为5.71%。

多向折叠蜂窝共振超材料低频吸声功能设计

孟珂璇, 梁庆宣, 丰佳明, 李红旭, 李涤尘

2026, 37(6): 1402-1409. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.013

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针对航空领域飞机舱内噪声控制中低宽频降噪与轻量化难以兼顾的难题，提出了一种多向折叠蜂窝结构（MFHS）吸声超材料设计方法。MFHS的吸声单元由蜂窝腔体与方形内插管构成。建立了基于共振原理的吸声理论模型，系统研究了内插管边长、内插管高度及腔体高度三个关键结构参数对吸声性能的影响规律，分析了多单元并联耦合性能以实现宽带吸声。为更好地实现轻量化目标，采用多向折叠的设计方法，并使用轻质材料制备样品。实验结果表明，所制备的MFHS样品在400~1200 Hz频段内平均吸声系数达到0.85，结构厚度仅为35 mm，面密度低至7.04 kg/m²，实现了低频宽带高效吸声与轻量化的协同设计，为航空领域低频噪声控制提供了新思路。

面向移动机器人3D打印层间偏差优化的双寻迹策略研究

陈瑞国, 乌日开西·艾依提

2026, 37(6): 1410-1417. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.014

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提出一种基于视觉传感的双寻迹连续移动3D打印策略，以有效提高移动机器人3D打印的成形精度。采用光学动作捕捉技术和蓝光激光三角扫描技术获得移动底盘、打印机械臂末端与挤出丝三者在单一底盘寻迹、底盘-机械臂协同寻迹两种打印方式下的层间偏差，并测试了双寻迹策略在不同形状模型打印中的可移植性。研究表明，相对于单一底盘寻迹的半开环移动3D打印方式，底盘-机械臂协同寻迹的双寻迹移动3D打印方式能将挤出丝的层间偏差均方根误差由5.3~13.0 mm降至1.4~2.3 mm，较对照组提高73.6%~88.0%，验证了双寻迹打印策略优化层间偏差的有效性与可移植性。

基于体心立方点阵力学等效的批产卫星结构设计与力学分析

王健, 石有胜, 臧国岩, 赵相禹, 董天杨, 张雷

2026, 37(6): 1418-1425. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.015

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针对体心立方点阵填充卫星结构仿真复杂、计算量大的问题，提出一种基于等效建模方法的解决方案。将Timoshenko梁理论和三明治理论结合，建立了点阵夹芯板的力学等效模型，并引入杆长修正参数提高模型精度。仿真与实验结果表明：在约束模态条件下，等效模型网格数量降至原模型的0.48%，前6阶固有频率最大误差不超过5.60%，且振型保持一致。卫星动力学分析进一步验证了该等效模型在整星模态分析和谐响应分析中的有效性，显著降低了建模难度与计算成本，为批量生产卫星点阵结构设计提供了可靠的技术支持。

基于机器视觉的刀具磨损状态检测研究进展

孟博洋, 李众杰, 向福星, 李松, 周佳琪, 岳彩旭

2026, 37(6): 1426-1441. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.016

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系统综述了机器视觉在刀具磨损状态检测中的关键技术与研究进展。从检测对象入手，探讨了各检测对象中磨损特征与状态之间的关联以及提取方法。概述了包括离线、在机静态与动态监测在内的典型监测系统。梳理了基于传统图像处理的检测流程及关键方法，阐述了人工智能技术在该检测领域中的应用。归纳总结了各类视觉检测技术的优势及局限性，并对未来重点研究方向进行了展望，提出应实现从二维到高精度三维动态检测的跨越、从单一视觉到多传感器融合抗干扰体系的升级，以及从实验室到产线的泛化算法与边缘部署落地应用，旨在为相关研究与应用提供系统性参考。

增强现实赋能的移动机器人运动监视与交互系统

徐晗昕, 柳丽, 陈兴, 王晶

2026, 37(6): 1442-1450. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.017

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移动机器人在工作场景中的运动分析能辅助及时发现并解决运行过程中的动态问题，对确保机器人的可靠运行具有重要作用，因此基于增强现实技术设计了移动机器人的运动监控与交互系统。采用融合自然特征和数据通信的方法实现了对部件之间有相对运动的移动机器人动态跟踪注册；基于运动分析策略进行了机器人机械故障预判、稳定性预测、工作空间安全保障、运动预览及示教。搭建的原型系统验证了所提运动分析策略的可行性和有效性。

U形兜孔圆柱滚子轴承的动态特性研究

刘延斌, 韩秀英, 李旭莹, 闫文鑫

2026, 37(6): 1451-1461. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.018

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聚焦圆柱滚子轴承打滑、摩擦力矩以及保持架-滚子碰撞力的多目标控制方法，提出一种U形兜孔圆柱滚子轴承。基于动态Reynolds方程和Winkler弹性基础模型建立了U形兜孔-滚子协调动态接触润滑模型，运用牛顿-欧拉动力学理论建立了轴承的动力学模型，采用有限差分法、多重网格法及Runge-Kutta积分法实现了兜孔润滑与轴承动力学模型的耦合求解。对比分析了高速工况下新型轴承和普通轴承对保持架打滑率、摩擦力矩、保持架-滚子碰撞力及保持架涡动的多目标控制能力，研究了新型轴承的滚子沟槽深度、兜孔间隙和保持架引导间隙等几何参数对保持架打滑率、摩擦力矩及保持架-滚子碰撞力的影响规律。结果表明，新型轴承对保持架打滑率、摩擦力矩、保持架-滚子碰撞力及保持架涡动的控制能力均明显优于普通轴承；其滚子沟槽深度的增加会减小保持架打滑率、摩擦力矩以及保持架-滚子碰撞力；兜孔间隙的增大会增大保持架打滑率，但会减小摩擦力矩和保持架-滚子碰撞力；引导间隙的增大会增大保持架打滑率、摩擦力矩以及保持架-滚子碰撞力。

仿生马蹄形微结构的面外变形行为与柔弹性研究

冯浩, 纪小刚, 牛国法, 徐新纪

2026, 37(6): 1462-1471. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.019

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马蹄形微结构具有强拉伸性、高透气性及拓扑可编程性等优异特性，广泛应用于生物医学设备、柔性显示器、组织工程等重要领域。基于BCT2000测试原理与GB/T 24218.5—2016钢球顶破法，构建了针对马蹄形微结构的面外变形测试方法，系统研究了三角形、Kagome形及蜂窝形三种仿生马蹄形微结构的面外变形行为。通过数值模拟和实验分析对三种马蹄形微结构的顶破载荷-位移曲线进行研究，分析了应力分布情况以及结构的面外变形情况，并以三角直线结构作为对照组。从四个方面建立了柔弹性能评价标准，分析了四种因素对柔弹性能的影响。三角形微结构展现出最优异的柔弹性综合性能，相较于传统直线型结构有明显柔弹性优势，最大面外位移增大了88.9%，低载荷承载位移增大了428.1%，面外刚度降低了59.3%，能量吸收量提高了31.5%。

考虑竞争失效与多源不确定性的扑翼飞行器驱动机构可靠性分析

崔卫民, 陈星宇, 王可可, 李佳航, 江德印, 刘敬一, 庞欢

2026, 37(6): 1472-1485. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.020

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针对仿生扑翼飞行器驱动机构因铰链磨损导致寿命短的缺陷，提出含间隙铰链的扑翼驱动机构动态可靠性评估方法。基于扑翼飞行器驱动机构的工作原理对机构的失效模式进行分析，确立了磨损与运动不对称性为扑翼飞行器驱动机构的关键失效模式，融合Hertz接触力模型与Archard磨损理论建立了非均匀磨损动力学模型。通过离散控制点绘制样条曲线重构磨损轮廓，实现了多周次磨损动态更新仿真。在结合Kriging和蒙特卡罗模拟的主动学习方法（AK-MCS）基础上考虑竞争失效模式，将其改进为Improved-AKMCS，以量化铰链磨损与摇臂运动不对称的竞争失效机制。结果表明：机构前65 000周次运行时以磨损失效为主，至68 000周次因运动不对称失效加剧，总可靠度由0.9989降至0.0165。灵敏度分析证实了弹性模量、磨损率及铰链初始间隙对可靠性具有显著相关性。

基于本构嵌入深度学习模型的板材多点柔性成形回弹预测

张龙, 梁棋钰, 魏骁, 万闯

2026, 37(6): 1486-1496. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.021

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针对船舶三维数控弯板机这一船体外板成形设备，开展了板材回弹实验及仿真方法验证。考虑实际生产需求和加工精度，采用拉丁超立方采样方法间隔生成用于模型训练的工况数据，并采用验证后的仿真方法构建了模型训练集及预测集。提出了一种基于本构嵌入的深度学习模型（CE-DNN），在视觉几何组（VGG）网络中嵌入材料卷积层，构建融合材料参数、厚度及形状特征的多参数耦合学习框架。采用数据外推和训练集缩减策略量化评估该模型在数据受限场景下的性能，结果表明，该模型在材料、厚度和形状参数的训练数据量减少情况下具有一定的鲁棒性，同时在回弹数据外推预测方面具有一定的泛化性能。

大径厚比椭球收口环件回弹分析与模具优化研究

欧阳亚文, 赵亦希, 李晓凯, 胡蓝

2026, 37(6): 1497-1507. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.022

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为提高大径厚比椭球环件收口成形精度，对收口件回弹变形及模具优化进行了研究。利用有限元模型分析了收口件回弹分布规律，通过正交试验法分析了成形参数对收口件回弹的影响，采用位移调整法进行了回弹补偿。提出基于等厚碗状结构的带加强肋收口模具设计方案，利用Plackett-Burman Design筛选试验设计方法筛选出敏感结构参数；通过Box-Behnken Design响应面方法建立响应面模型，并结合自动寻优算法获得优化后模具结构参数。结果表明：椭球收口件口部区域回弹明显，中部及底部区域回弹较小；径厚比为127.66时收口件最大回弹量为0.92 mm。成形参数对收口环件回弹的影响显著程度大小排序为：模具长短轴比，环件径厚比，摩擦因数，冲压速度。采用位移调整法进行2次回弹补偿，最大回弹量从0.92 mm降低至0.05 mm。通过结构模式调整与响应面优化后收口模具峰值应力减小约27.5%，有效减少了模具应力集中。最后，针对外径638 mm、厚度5 mm、高度143 mm的环件进行了收口成形验证，其收口件表面光滑，无起皱等缺陷，且口部直径误差远小于5%，成形及模拟轮廓与理论轮廓的最大偏差小于0.25 mm，说明了该收口成形模具设计及优化方法的可行性。

基于多目标约束的狭小空间便携式机器人轨迹优化方法

刘金锋, 顾世民, 张占虎, 李苏, 陈宇, 王学敏, 钱天龙

2026, 37(6): 1508-1517. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.023

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针对船舶狭小空间焊接时作业空间受限、焊枪姿态约束多、轨迹干涉风险高、焊接可达性差等挑战，以机械臂最短时间完成焊接为目标，提出基于改进遗传粒子群算法（IGA-PSO）的时间优化方案以优化焊接轨迹。构建便携式机器人、工件和场景的三维模型，明确机器人运动逻辑，建立焊接轨迹模型并确定焊接工艺；综合考虑焊接时间和可达性，设计多目标约束适应度函数，并建立时间优化与可达率目标函数；结合遗传和粒子群算法，对惯性权重引入线性递减和指数递减机制，对学习因子设计探索、开发和收敛阶段，对变异进行非线性调整，以提高算法的性能。通过算法测试、仿真验证和现场验证对该方法进行了案例验证，结果表明，优化后的机械臂位移、速度、加速度曲线平滑、无突变，且焊接可达率达到90%，验证了IGA-PSO算法的有效性。

悬臂式掘进机截割滑移动力学分析

殷壮, 张坤, 张照允, 田胜利, 胡成军, 曹伟, 刘亚, 杜明超, 滕飞

2026, 37(6): 1518-1530. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.024

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为系统揭示悬臂式掘进机截割滑移动力学行为及其影响规律，采用改进型D-H参数法构建掘进机滑移运动学模型，明确了位姿参数对截割断面空间形态的作用机制。基于Lagrange方程建立了掘进机位姿滑移动力学模型，结合Simulink理论计算与ADAMS多体动力学仿真，系统分析了不同工作坡度与煤岩硬度等多种工况条件下截割位姿的动态响应特性。最后，构建了掘进机位姿滑移工业性实验平台。结果表明：所建立的掘进机位姿滑移动力学模型能够较好地揭示断面截割过程中位姿滑移特性，其中位移偏差约为15%～30%，姿态偏移误差控制在10%以内。通过多维度分析方法系统阐明了悬臂式掘进机截割滑移的动力学演化规律，建立了涵盖运动学建模、载荷计算、动态响应分析的完整理论框架。

镁/铝异质材料实心自冲铆接有限元建模及试验研究

曾凯, 张文韬, 张洪申, 邢保英, 黄俊智, 李银波

2026, 37(6): 1531-1539. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.025

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通过镁合金材料力学性能标定试验构建Johnson-Cook本构模型及断裂失效模型，建立实心自冲铆接成形过程仿真模型，分析机械内锁区材料的塑性变形和应力分布；开展三因素三水平响应面试验，揭示工艺参数的主效应与交互作用规律，探讨工艺参数优化路径。仿真分析与试验研究表明，建立的回归模型具有较高的工程应用可靠性；相较于传统半空心自冲铆接，采用实心自冲铆接并优化铆接工艺参数能够抑制机械内锁形变区表面及内部宏观裂纹的出现，实现镁/铝异质薄板材料高效、可靠连接。通过回归模型得到的最佳参数组合的最大失效载荷为3359 N，最大能量吸收值为5.59 J。

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