近日，机械工程学院张均富教授团队在疲劳领域TOP期刊《International Journal of Fatigue》（影响因子7.0）发表名为“Intelligent characterization and optimization design of the surface gradient structure of induction hardened railway axles”的研究论文，机械工程学院高杰维老师为第一作者，2024级硕士生林雪为第二作者，西华大学为论文第一完成单位。

论文截图

论文以破解我国高铁感应淬火车轴自主化“卡脖子”难题为出发点，重点研究了高铁感应淬火车轴表面梯度结构设计与疲劳性能评估，提出了一种融合物理信息机器学习与启发式算法的智能优化框架。该方法构建了物理信息双向LSTM网络（PI-BiLSTM）实现从硬度到残余应力的快速映射，建立了考虑硬度梯度和残余应力双重影响的深度依赖裂纹扩展寿命模型，并结合拉丁超立方采样与遗传算法在实验可行域内搜索最优硬度梯度分布。通过全尺寸EA4T感应淬火车轴自助化案例验证了所提方法的有效性。结果表明，所优化的梯度结构能够承受深度达14mm的半椭圆表面裂纹而不发生扩展，相比初始种群设计损伤容限提升了50%，大幅减少了设计迭代次数，同时显著提升了感应淬火车轴疲劳性能。

作者简介：

高杰维，博士，副教授，硕士生导师。主要研究高铁车轴深度改性技术及其全寿命周期服役适用性设计。主持省部级项目5项，申报专利10余项，完成了高铁车轴感应淬火工艺设计与试验验证，研制出我国首套高铁感应淬火车轴智造产线，研发的感应淬火车轴在世界高铁大会展览，在《International Journal of Fatigue》《Engineering Failure Analysis》等国际知名期刊发表论文40余篇。