基于混合润滑的结合面法向接触刚度建模

为了研究含油结合面的接触刚度特性,本文采用分形接触理论、连续变形理论和刚度分配模型,建立了微凸体及油膜的接触刚度模型并将其耦合。通过这个模型,分析了材料特性、摩擦因数及润滑介质对法向接触刚度的影响。结果表明接触载荷较小时,油膜刚度占总刚度比重较大。接触载荷较大时,油膜刚度占总刚度比重较小。对比模态试验与有限元结果,考虑摩擦的含油模态试验及有限元分析的固有频率均明显大于无油无摩擦情况。在考虑摩擦和油膜影响后,有限元分析获得的固有频率与试验获得的固有频率最大相对误差为3.85%,表明本文模型能很好地预测结合部的接触特性。

CO_(2)氧化乙烷脱氢制乙烯铬基催化剂研究进展

CO_(2)氧化乙烷脱氢制乙烯具有热力学更可行,乙烷转化率和乙烯选择性高,抑制积炭以及缓解温室效应等优点,备受研究者关注。综述近年来CO_(2)氧化乙烷脱氢制乙烯中铬基催化剂的研究进展,重点介绍铬催化的CO_(2)氧化乙烷脱氢反应机理,评述调变载体、助剂以及制备方法对催化性能的影响,并对后续催化剂的研究方向和应用前景作了展望。

含润滑介质的正交各向异性结合面接触特性研究

提出了一种含润滑介质的正交各向异性结合面法向接触刚度的分形模型。该模型基于含椭圆修正因子的Hertz接触理论,并根据考虑润滑介质的侧向泄漏的平均雷诺方程,推导出固体接触刚度与流体刚度之间的解析关系。通过分析不同因素对结合面的法向接触刚度的影响,发现当无量纲固体真实接触面积小于0.05时,结合面的法向接触刚度受流体刚度的影响较大。随着润滑介质发生侧向泄漏,固体真实接触面积逐渐增大,固体接触刚度对结合面的法向接触刚度的影响越来越显著。给定不同预紧力,对比试验与有限元仿真获得的前三阶固有频率,其最大相对误差为4.11%,证明本文构建的模型可以准确地预测结合面的接触性能。

一种考虑微凸体接触角分布的结合面侧接触分形模型

针对以往分形模型中忽略微凸体侧向接触和接触角度分布来源的问题,提出了一种考虑微凸体之间接触角分布的结合面接触刚度的侧接触分形模型。通过轮廓显微镜采集了接触表面的轮廓,采用三点峰方法将表面轮廓模型化,获得了相邻微凸体之间的水平距离及高度差的数据。利用功率谱密度法进行分析,发现相邻微凸体之间的水平距离和高度差均具有分形规律。根据所发现的分形规律,推导出两个微凸体相互接触时接触角的分布函数规律,然后采用分形理论建立了结合面的侧接触模型。基于这个模型,通过数值仿真,研究了分形参数、塑性指数、法向载荷系数及接触方式对结合面法向、切向接触刚度的影响。结果表明:无量纲切向接触刚度随着分形维数、塑性指数及法向载荷系数的增大而增大,随着无量纲分形尺度参数的增大而减小。对比有限元分析及模态试验的结果,发现二者最大相对误差为4.32%,相较LZT模型精度提高了46.8%,说明所提模型能够比较准确地预测结合面的接触刚度。

碳酸钙晶须的应用研究进展

碳酸钙晶须(CW)是一种绿色无机纤维,性能优良且价格经济,作为填料具有广阔的应用前景。因其与水泥基材料具有良好的相容性而被认定为高性能的增强增韧剂,未来有望替代或部分替代建筑材料中使用的昂贵的商业纤维,降低工程建设成本。本文综述了碳酸钙晶须在造纸、摩擦材料、高分子材料、建筑材料中的应用研究进展,重点介绍了碳酸钙晶须对建筑材料水泥、砂浆、混凝土的力学性能的影响以及增强增韧机理,并对后续的研究方向和应用前景进行了展望。

“机械制造技术”课程思政建设的实现路径探索

打破长期以来思想政治教育与专业教育相互隔绝的“孤岛效应”,将立德树人贯彻到高校课堂教学全过程、全方位、全员之中,推动思政课程与课程思政协同前行、相得益彰,构筑育人大格局,是新时代中国高校面临的重要任务之一。该文以“机械制造技术”课程为例,分析在该课程中融入人文思政元素的可行性,从制造技术的发展、应用及面临的问题等方面出发,分析把人文思政元素融入专业教育的思路和途径,为学生综合素质培养提供一种尝试和探索路径。

基于Kriging代理模型的环形网状天线展开过程规划

针对环形网状天线小冲击、低能耗展开的应用需求,提出了一种基于动力学分析的环形网状天线展开过程规划方法。建立了综合考虑铰链摩擦、索网张力及驱动绳索柔性的环形网状天线展开动力学模型,并针对动力学分析模型的计算耗时问题,基于Kriging模型构建了环形网状天线展开过程动力学分析的代理模型。基于此,提出了环形网状天线展开过程规划的非自适应和自适应两种优化策略,通过合理设计驱动绳索的索长收纳函数实现天线展开角加速度峰值和驱动功率峰值最小化。优化结果表明,与运动学规划方法相比,基于动力学分析的环形网状天线展开过程规划能够显著降低展开角加速度峰值和驱动功率峰值;与非自适应策略相比,自适应优化策略能够在保证代理模型精度的条件下大幅度提高优化效率。该研究结果可为环形网状天线实现小冲击、低能耗展开提供一定的实际指导作用。

仿生楔形阵列制备方法与方向性黏附特性研究

针对一次性蜡模或光刻工艺制备方向性黏附阵列效率低且工艺复杂的问题,提出了基于微纳3D打印技术的楔形微结构阵列高效制备工艺,制备的仿生楔形阵列材料具有良好的黏附性能和方向性黏附特性。首先,仿生设计了具有方向性特性的楔形阵列黏附结构。然后,利用微纳3D打印技术加工了相应的微结构阵列模具,发展了仿生黏附材料制备工艺,分析了楔形结构的轮廓精度。最后,搭建了实验测试平台,研究了剪切方向、剪切距离、预压力、脱附速度等因素对黏附性能的影响规律。结果表明,仿生楔形阵列黏附材料具有显著的方向性黏附特性,验证了微纳3D技术用于制备仿生方向性干黏附材料的可行性。

多载荷历程作用下螺栓结合部特性实验及分析

以往对结合部刚度特性的研究多着重于不同粗糙度结合部的横向对比,较少或忽视了同一结合部在载荷作用下多次循环历程加载时加载前后刚度特性的纵向对比,以及忽视多次循环历程加载时加载前后表面部分微凸体高度变化的纵向对比。实际上,不论刚度特性还是界面部分微凸体,在多次载荷历程作用下都会变化,这就使预测设备的动静态性能复杂化。针对这一问题,本文基于实验研究了粗糙表面单元螺栓结合部刚度特性在循环载荷历程作用下的变化规律,为量化研究和更好的应用这一规律,对本文各载荷历程曲线进行了数值拟合。纵向比较研究发现:单元结合部刚度特性随载荷作用历程循环次数的变化而变化,即:随着载荷历程作用次数的增加,单元螺栓结合部变形减小,结合部刚度增加。为进一步了解刚度特性变化的机理,还对结合部接触表面进行了载荷作用后的显微镜观察,发现结合部螺栓孔附近的表面部分微凸体高度在螺栓多次循环预紧力作用下有不同程度的塑性变形。

基于脉冲耦合神经网络的刀具磨损检测

将仿生学中的脉冲耦合神经网络(PCNN)引入刀具磨损检测中,利用刀具磨损区域灰度强度明显高于刀体和背景区域灰度强度的特点,通过空间邻近和灰度相似集群像素获得分割的二值图像,从而达到对刀具磨损区域进行检测的目的。对车削加工中刀具不同磨损阶段的磨损图像进行分割试验,证明了该算法可以有效地判断刀具的磨损状态。

超磁致伸缩超声换能器结构研究

为了实现大功率、大振幅的超声振动输出,设计了一种新型的超磁致伸缩超声换能器,换能器的形状是一个窗形的结构,用ANSYS软件对设计的超磁致伸缩换能器进行动力学分析,验证了设计方法的有效性。采用ansoft Maxwell软件分别对窗形换能器和棒形换能器进行了磁分析,发现窗形换能器的磁路是一个闭合的磁路,漏磁较少。分别对窗形换能器和棒形换能器的阻抗和振幅进行测量。结果表明,窗形换能器和棒形换能器的谐振频率基本一致,窗形换能器的阻抗比棒形换能器的阻抗要小很多,但是在相同的驱动电压下,窗形换能器的平均振幅大约是棒形换能器平均振幅的1.5倍。窗形换能器的阻抗小、结构紧促、输出振幅大,是未来超磁致伸缩换能器发展的新方向。

基于改进型脉冲耦合神经网络的刀具磨损图像检测

脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Networks,PCNN)图像分割法能很好将机械加工中的刀具磨损区域分割出来,但分割出来的图像是二值图像,很难将刀体和背景区分开来,这样就难于达到对刀具及其磨损状态进行精确监测的目的,为了解决这一难题,文中提出了改进的脉冲耦合神经网络分割算法,可成功分割出刀具磨损区、刀体和背景区域,通过对分割后图像的分析与识别,可以实现对刀具磨损状态的检测。对车削加工中刀具不同磨损阶段的磨损图像进行分割的实验,证明了该算法的有效性。

基于切削力信号的钻头磨损状态实时监测

研究了钻削过程中刀具在线磨损状态特征信号的提取方法。以轴向力和扭矩为监测信号,在普通钻床上建立起相应的实时信号数据采集系统,通过对信号进行幅域和频域分析,提取了特征信号随刀具磨损量增加的变化规律,为实现机械加工过程刀具状态的智能识别提供了依据。试验结果表明,该方法具有较好的抗干扰能力和较高的识别精度。

板料单点渐进成形力仿真与实验研究

在单点渐进成形中,成形力对板料的成形精度和成形极限有重要影响。本文在分析金属板料单点渐进成形原理的基础上,应用ABAQUS有限元数值分析软件建立了有限元模型并进行了仿真,根据仿真结果分析了金属板料单点渐进成形过程中成形力的变化规律。结果表明:在板料成形过程中,成形力的大小随着成形时间的增加而逐渐增大,然后趋于稳定状态。探讨了工具头直径、层间距、主轴转速对成形力的影响规律,研究结果表明:在单因素变化的条件下,工具头直径越大,轴向力越大;层间距越大,轴向力越大;主轴转速越小,轴向力越大。按照仿真条件,进行了板料单点渐进成形试验,将仿真结果和试验结果进行了对比分析,得出仿真结果和试验结果的变化趋势是一致的,验证了有限元仿真的正确性。由于试验的误差因素,仿真结果和试验结果存在最大9%的误差值。

基于GSM的制造执行系统信息传输平台

分析了当前制造企业信息化建设存在的一些典型问题和制造执行系统功能模型,提出了在制造执行系统中实现基于全球移动通信系统(GSM)和工作流程驱动的信息传输方式。对所提出的信息传输平台进行了开发,该平台可成功地解决信息系统之间的沟通不畅问题,能够对企业生产过程起到很好的监控作用,明显提高了企业的管理水平,该系统成功地应用于某制造企业的制造执行系统中,实践表明该平台具有很高的实用价值。

基于图像连通区域数的刀具磨损状态特征提取实验研究

为了利用计算机视觉技术进行刀具状态监测,设计了机械加工刀具状态监测实验系统,并通过将图像处理技术引入到机械加工刀具磨损状态监测中,提出了一种通过提取工件表面图像的连通区域数来判断刀具磨损状态的新方法。该方法首先采集被加工工件的表面图像;然后对图像进行预处理,并对区域行程算法进行了改进,再用改进的区域行程标记算法对机械加工工件表面图像进行标记;最后通过统计连通区域数来判断刀具的磨损状态。理论和实验分析表明,由于加工工件表面图像的连通区域数和刀具磨损有很强的相关性,其可以间接判断刀具磨损情况,从而可达到对刀具状态进行监测的目的。实验表明,该方法计算简单、识别速度快,可以有效地判断刀具的磨损状态。

基于神经网络刀具磨损的多特征融合监控

以切削力为依据 ,分别从时域、频域提取了切削力信号的峰值因子、Kurtosis系数和敏感频段带能量作为特征量进行钻削过程刀具磨损量的检测 ,讨论了特征信号随着刀具磨损量增加的变化规律 ,并将各个特征量构成的特征矢量输入改进的多层反传神经网络进行融合 ,实现钻削过程刀具磨损量的智能识别。

考虑摩擦热的弹塑性平面接触应力及塑性应变分析

研究了降低表面接触摩擦热对材料失效和零件寿命的影响.应用Fortran编程语言对弹塑性表面接触中产生的热应力进行了计算,分析了接触表面温度分布及摩擦热对接触表面压力分布、表面下米塞斯应力场及塑性应变的影响.分析结果表明:随着表面摩擦热流的增加,表面上最大接触压力逐渐变大,而表面下最大应力值逐渐减小,最大应力区域逐渐向接触表面上移动.接触表面温度的大小随滑动速度的提高而升高,且最高温度点的位置随滑动速度的提高缓慢向滑动速度方向偏移.

横向超声激励对金刚石线锯切割单晶SiC切割速度及切割机理影响

硬脆晶体材料如SiC、Ge和Si等,由于具有极高的硬度和脆性,普通线锯切割很难进一步提高硬脆材料晶片的切割效率和表面质量。本研究把超声振动应用到金刚石线锯切割单晶SiC。基于超声振动切削加工的特点,分析了柔性线锯横向振动切割单晶SiC的必要条件;建立了横向超声激励下柔性金刚石线锯对SiC工件的动态切割过程模型,研究分析了超声振动对线锯间歇切割弧长及切割速度的影响,得到横向超声振动线锯切割速度增量的数学表达式。基于压痕裂纹模型,讨论了横向超声振动线锯切割和普通线锯切割对切割速度、切割力和表面粗糙度的影响。以单晶SiC为切割对象,对普通线锯切割和超声振动线锯切割进行了对比实验,结果表明在相同条件下,超声振动线锯切割使晶片的表面粗糙度有明显改善,超声振动线锯的切割速度比普通线锯切割的速度提高了约45%,锯切力减少28%~53%。实验结果与理论分析具有良好的一致性。

注塑过程的数值模拟

针对塑料熔体的特性建立数学模型,并根据实际情况对有限元模型进行简化;采用大型有限元分析软件ANSYS对注塑模的瞬态注塑过程进行数值模拟,得到塑料熔体在型腔中的速度分布和压力分布;通过不同工艺参数条件下的结果进行对照分析,可以对工艺参数做出合理的选择;实验表明,该数值模拟法确实能对塑料注射过程的参数进行优化,为设计塑料注射过程工艺参数提供了一种行之有效的途径。