弹性蓄能密封圈结构优化设计及验证

以OmniSeal 103A系列弹性蓄能密封圈为参考,提出密封夹套和与密封沟槽配合尺寸设计方法,并对弹性蓄能密封圈的结构进行优化,设计外唇面带有15°斜面的弹性蓄能密封圈JT1和外唇面为圆弧面的弹性蓄能密封圈JT2。设计实验从正反向摩擦力和密封性2个方面对两款弹性蓄能密封圈进行性能验证,并且与OmniSeal 103A系列中同规格密封圈性能进行对比。结果表明:JT1蓄能密封圈很大程度上提升了密封性能并且其抗摩擦性能也没有大幅下降,而JT2蓄能密封圈提升了抗摩擦性能,且密封性基本与OmniSeal蓄能密封圈相当。因此,JT1蓄能密封圈更适用于对密封性要求更高的场合,JT2蓄能密封圈更适用于对抗摩擦性要求更高的场合。

芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明:相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。

镍基合金蜂窝材料冰固持条件下的超低温铣削研究

由于低刚度航天用薄壁镍基合金蜂窝材料在机械加工后常伴有卷曲、开焊、塌边等缺陷,故需改进其固持和加工方法。将该材料进行冰固持方法处理,采用数控铣床进行高速超低温加工。分析蜂窝铣削性能和加工缺陷产生原因,揭示冰固持超低温铣削机理。试验结果表明:相比于传统固持加工方式,冰固持超低温铣削后,蜂窝表面质量有很大提高,相关加工缺陷得到了有效抑制,切削深度对表面质量影响较大;获得了加工参数对铣削力影响顺序:切深最大,可提高3倍,其次为主轴转速,进给速度最小。该方法提高了蜂窝强度,改善了断屑方式。冰固持超低温工艺为面内径向等效强度小、低刚度薄壁金属蜂窝材料的高效加工提供了新方法。

超声辅助对钛合金表面微弧氧化生物膜层的增韧作用

为了提高钛合金表面微弧氧化(MAO)生物膜层的断裂力学性能,将超声波引入微弧氧化工艺,并通过控制占空比制得具有不同孔径和厚度的微弧氧化膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、四点弯曲法、模拟体液浸泡试验对比了无超声辅助和超声辅助微弧氧化膜的表面形貌、相组成、断裂韧性和生物学性能。结果表明,与无超声辅助试样相比,超声辅助试样更致密,更厚,断裂韧性更优。微弧氧化膜断裂力学提高的原因为:部分TiO_2由锐钛矿相转变为金红石相,以及超声空化效应使氧化膜致密化和增厚。

钛合金表面硅酸盐和铝酸盐超声波辅助微弧氧化膜的性能

为了改善钛合金硅酸盐和铝酸盐工作液微弧氧化膜的性能,采用超声波辅助(UA)进行了微弧氧化。分别用硅酸盐和铝酸盐体系工作液在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了Al-UA-MAO和Si-UA-MAO膜,研究了各氧化膜的性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及磨损、耐腐蚀试验机,对各氧化膜的物相、表面形貌、耐磨及耐腐蚀性能进行了测量和分析。结果表明:本复合工艺可降低微弧放电电压,尤其是硅酸盐体系降低程度更大;在硅酸盐体系工作液中,UA-MAO复合工艺能够更有效地增强氧化膜的密封性、致密性和光整度,其耐磨性较无超声波辅助工艺提高近50%。

超声辅助微弧氧化Ti-13Nb-13Zr合金制备仿生涂层及其断裂力学性能

为了提高微弧氧化钛合金制备的脆性仿生涂层的断裂力学性能,利用超声辅助微弧氧化复合工艺在Ti-13Nb-13Zr合金表面制备了钙磷生物涂层。通过压痕法测试分析了涂层断裂韧性,采用扫描电镜和X射线衍射仪测试了涂层表面形貌和相组成,并与微弧氧化制备的涂层性能进行了比较,分析了增韧原因。结果表明,引入超声后,微弧放电电压下降了40V,涂层致密层明显增厚;相同电源占空比条件下,超声工艺所制备涂层的断裂韧性相比无超声工艺都有所提高。部分锐钛矿相TiO_2转变为金红石相的相变增韧,超声空化效应引起的涂层致密化和增厚效果,以及微裂纹的均匀分布,是促使涂层断裂力学性能提高的主要原因。该复合工艺实现了微弧氧化钛合金生物涂层的增韧。

超声辅助微弧氧化钛合金钙磷涂层生长机制研究

采用超声辅助微弧氧化复合工艺在钛合金表面制备了钙磷生物涂层。采用扫描电镜和电子能谱仪测试了涂层表面形貌和元素组成,分析了超声辅助微弧放电特性,建立了MAO系统等效电路,提出了复合工艺所制备涂层的Ti O2相氧化机制及钙磷相合成机制。结果表明:复合工艺提前了微弧放电时间,降低了起弧电压,增加了有效微弧放电时间;钙离子主要通过电源脉间等效电熔放电和超声作用提高电泳活性并吸附于阳极,并与磷酸根离子反应生成钙磷生物相;配置工作液时要求钙、磷应有较大比值,且工作液中钙离子和磷酸根离子浓度应增大。研究对超声辅助微弧氧化复合工艺制备高性能钛合金生物涂层具有指导意义。

钛合金微弧氧化钙磷生物膜层形成机制研究

为了利用微弧氧化工艺生成钛合金生物钙磷陶瓷涂层,使用微弧氧化电源,在恒电流条件下制备试样。通过电子扫描电镜和电子能谱仪观测不同氧化阶段涂层形貌和元素组成,膜层厚度变化特点,并分析各阶段微弧放电特性,研究了钛合金微弧氧化生成羟基磷灰石(钙磷)医用陶瓷涂层机制。结果表明,各阶段膜层放电特性不同,膜层先向外生长,后向内生长,且所生成膜层元素成分有区别,致使在微弧放电阶段才有钙磷生物成分生成。结论:若想获得高质量钙磷生物膜层,需使微弧氧化达到微弧放电阶段,但应避免进入弧光放电阶段,所得结论可对研究微弧氧化成膜过程起到一定的指导作用。

TC4合金微弧氧化生物涂层制备及其耐磨抗腐蚀性能

采用微弧氧化覆膜工艺方法在TC4合金表面制备了羟基磷灰石(HA)生物涂层,利用XRD对涂层主要生物成分HA进行分析;并配制模拟人体体液(SBF),对涂层进行了浸泡试验和耐蚀试验;利用摩擦磨损试验机对试样进行耐磨损试验。结果表明,制备出HA生物陶瓷涂层在长时间浸泡后,经过降解和沉淀,质量先减少后增加;磨损量随磨损时间变化,最终呈平稳趋势;此外试验材料所在SBF的pH由7.1变化到7.8,变化不大,涂层化学稳定性好,耐SBF腐蚀性好。试验结论:该种涂层材料能够适于生物体体液环境,并具有良好的耐磨耐腐蚀性能。

溶液浓度对TC4钛合金微弧氧化膜的影响

为了实现在钛合金表面制备微弧氧化膜层含有特定钙、磷比例关系,指导合理配置化学试剂。研究了不同质量浓度且不同钙、磷摩尔比溶液对微弧氧化膜层中钙、磷的影响。实验结果表明,随氧化液质量浓度的升高,膜层中钙、磷含量都降低,而膜层中钙、磷比例升高。溶液中钙、磷摩尔比越高,膜层中钙、磷含量越低。若希望制备某一钙、磷摩尔比的生物膜层,可据此确定不同钙、磷摩尔比的溶液,进而确定钙、磷化合物配比关系。

机加工用量选择专家系统

将机加工用量参数数据库与专家经验知识结合起来,以专家系统的形式进行机加工用量的优化选择,进而达到提高生产效率和降低加工成本的目的。系统包括专家系统模块,机加工工艺模块及其他功能模块(包括设备维护、车间维护、数据管理、系统管理和帮助模块等)。

医用钛合金微弧氧化膜的制备及其生物适应性能

在钛及钛合金表面生成羟基磷灰石(HA)来制备生物材料是医学应用中亟待解决的问题。利用微弧氧化工艺在Ti合金表面制备了HA膜,研究了膜层在模拟体液中浸泡前后的形貌、相结构、Ca与P原子分数比,并分析了膜层在模拟体液中的降解和沉淀机制以及浸泡后的耐磨性。结果表明:膜层在模拟体液中随浸泡时间延长而逐渐变厚;浸泡20 d后膜层中HA晶粒发育完整,不定形相减少,表面Ca,P含量比下降至1.66,已接近人体骨骼标准;膜层在模拟体液中的降解和溶解有利于其与骨骼的结合;浸泡时模拟体液的pH值变化不大,说明膜层化学稳定性好,耐模拟体液腐蚀;在模拟体液中浸泡后膜层的摩擦系数随摩擦时间延长先升高后降低,耐磨性最终呈升高趋势。

钛合金微弧氧化医用涂层形成机制

利用微弧氧化技术在钛合金表面制备了医用涂层,通过SEM观测不同氧化阶段涂层形貌,并分析各阶段微弧放电特性。研究了两极电化学反应过程,建立了工作液负载等效电路,提出了钛合金微弧氧化生成羟基磷灰石医用陶瓷涂层机制。结果表明,电压会直接决定试样表面的电荷分布,增加表面电荷积累,增强工作液中带电钙、磷粒子的扩散和电泳程度,从而加速涂层物质的瞬间反应。

TC4合金微弧氧化工艺电场结构研究

为了探讨微弧氧化膜层制备工艺理论,需对工艺中能量转变过程进行深入研究。利用微弧氧化电源,在恒电压/恒电流不同条件下制备含有氧化钛和双相钙磷成分的膜层试样,通过扫描电子显微镜观测膜层表面和截面形貌和结构特征;从热能和动能角度研究了微弧氧化系统各组成单元压降情况及系统导热散热特点。结果表明,恒流模式下,随占空比升高,电源电压和膜层压降升高,而工作液压降不变;获得了电源能量消耗组成情况,表征了能量转换过程和膜层范围内电势分布情况。揭示了微弧放电能量转换过程,对该工艺理论研究具有定量的意义。

基于遗传算法的连续油管作业车总体布局研究

对承载设备的连续油管作业车的总体布局进行优化,可为该单车设备实现正常工作起到积极作用。利用遗传算法在解空间中从多出发点搜索问题最优解的特点,对相关布局优化问题进行研究。通过引进遗传算法并结合实际连续油管作业车布局问题,考虑到单车的行车要求、主要部件功能及相应位置要求,建立相关惩罚函数,确定优化目标,对连续油管作业车的总体布局进行了优化研究。

基于Pro/E的装配顺序规划系统的研究

计算机辅助装配顺序规划是计算机辅助工程的一项重要内容,对改进产品设计、降低成本、缩短产品生产周期具有重要意义。对计算机辅助装配顺序规划关键技术进行了研究,通过自动加入人工交互的方式生成面向装配规划的层次装配模型,并基于二次模糊综合评价的方法对装配顺序进行评价,开发了一套基于C/S模式的装配顺序规划原型系统。

7075铝合金热压缩动态软化行为的本构模型

在应变速率为0.01～10 s-1、温度为250～450℃的条件下,采用Gleeble-1500型热模拟试验机对7075铝合金进行了高温热压缩试验,得出其变形过程中的真应力-真应变曲线;通过拟合回归分析得出了该合金高温变形过程中的本构模型并对其应变行为进行了预测。结果表明:在峰值应力之前,Fields-Backofen本构模型预测值与试验值比较吻合;在加入软化因子之后,模型的预测值更接近试验值。

温度及应变速率对7075铝合金临界损伤因子的影响

解析Cockroft-Lathem韧性累积损伤计算原理,提出'基于损伤敏感率演变规律求解临界损伤因子'的方法。完成不同温度和应变速率条件下多组7075铝合金试样的热物理模拟压缩试验,以采集到的真实应力应变数据作为数值计算损伤值的底层材料模型,以最大损伤值出现的镦粗鼓外缘部位为研究区域,获得'损伤敏感率在变形初期快速下降至后期逐步趋于0'的损伤软化规律,而损伤软化现象对应变速率较为敏感。以损伤敏感率为0作为临界损伤因子出现的时机,获得7075铝合金在温度573～723K、应变速率0.01～10s-1下的临界损伤因子分布规律。结果显示其不是常数,而是为在0.255～0.453范围内变化的变量,其在高的温度下对应变速率更为敏感,在高的应变速率下对温度更为敏感。

7075铝合金的变化型临界损伤因子(英文)

韧性断裂作为一种主要的失效形式制约了成形工艺开发。Cockcroft-Latham损伤准则适用于多数合金韧性断裂失效的数值计算。对于应变软化型7075铝合金,确立临界损伤因子并揭示其与变形条件间的内在联系具有重要意义。通过压缩试验与数值模拟相互佐证的途径获得了7075铝合金临界损伤因子及其分布规律。结果表明:温度一定时,最大累积损伤值随着应变速率的增大而单调减小;7075铝合金的临界损伤因子不是常数,而是为在0.255～0.453范围内变化的变量;可由应变速率和温度为自变量表征临界损伤因子的变化规律。根据临界损伤因子规律分布图,可以精确地预测材料加工中发生断裂的时刻和位置,此外,还可识别出稳健的加工工艺参数区间。

基于高校非机械类教学与实践研究

非机械类专业《工程制图》课程存在教学内容简单、教师成员单一、教学方法落后等问题,需要根据专业特点选取教材、教学方法,强调因材施教,应用型实践教学应提高学生学习兴趣等方面进行教学改革。通过组织比赛实践,获得非机类专业该课程教学改革的目的。