石英玻璃固结磨料研磨工艺参数响应面模型的研究

目的通过优化工艺参数,充分挖掘固结磨料研磨加工的优势。方法采用固结磨料研抛垫对石英玻璃进行研磨,以材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)为评价指标,采用3因素3水平的响应曲面法,探索工件转速、研磨压力、研磨液流速三个工艺参数对固结磨料垫加工特性的影响规律。建立三个工艺参数作用下的MRR模型和Ra模型,结合响应曲面及其等高线,获得工艺参数变量两两复合的影响规律和各目标下的最优工艺参数。最后,对最优工艺参数进行实验验证。结果实验结果及其分析表明,以最大材料去除率为目标的最佳工艺参数为:转速90 r/min,压力20.685 kPa,研磨液流速60 m L/min。以最小表面粗糙度为目标的最佳工艺参数为:转速100 r/min,压力20.685 kPa,研磨液流速80 mL/min。最优工艺的加工性能预测值为34.5 nm/min和38.5 nm,验证实验结果为37.6 nm/min和39.4 nm,二者的误差值在合理范围内。结论研抛工艺参数的响应面模型具有良好的预测能力,预测误差很小,最优工艺参数下,工件表面平整光滑,没有明显的凹坑和粗大划痕。

侧面逐层抛光腐蚀法研究亚表面损伤

目的直接测量加工后工件的亚表面损伤,观察亚表面裂纹整体形貌与扩展情况,探究不同载荷下工件的亚表面损伤形貌及损伤深度,指导加工工艺设计,减小加工后工件的亚表面损伤。方法通过静态压痕实验在石英玻璃表面产生压痕,采用侧面逐层抛光腐蚀法研究压痕载荷对工件亚表面裂纹的影响及裂纹在工件亚表面的扩展情况,通过回归分析法研究压痕载荷与亚表面裂纹深度之间的关系。结果载荷小于0.098N时,工件上压痕为规则菱形,工件表面发生塑性变形,亚表面不产生裂纹;载荷大于0.245N时,工件表面出现白色发亮的隆起,亚表面开始产生裂纹,且随载荷的增加,裂纹深度逐渐增大,裂纹形貌从“八”字型径向裂纹为主逐渐变成中位裂纹和多条径向裂纹并存的“爪”状形貌。结论压痕载荷与亚表面裂纹深度呈幂函数相关,当压痕载荷较小时,工件存在一定的塑性加工域;当载荷大于一定值时,工件亚表面开始产生裂纹,载荷越大,压痕表面越易产生隆起、崩碎、剥落等现象,同时产生的亚表面裂纹深度也越深。

固结磨料球对氟化钙晶体摩擦磨损性能的影响

目的通过改变固结磨料球的基体和磨料特性,研究氟化钙晶体的摩擦磨损性能,为超精密加工中研磨抛光氟化钙晶体固结磨料垫的选择提供指导。方法基于固结磨料加工技术制备固结磨料球,并与氟化钙晶体对磨。研究固结磨料球的磨料种类(金刚石和氧化铈两种磨料)、基体硬度、磨粒粒径对摩擦系数、划痕截面积、划痕处粗糙度的影响。结果金刚石磨料对磨的晶体表面划痕截面积S=480μm^2,划痕处粗糙度Ra=85.3 nm,摩擦系数的平均值μ=0.537;氧化铈对磨磨料的S=307μm^2,Ra=74.7 nm,μ=0.543。与氧化铈相比,金刚石磨料对磨的晶体表面产生划痕截面积、划痕处的粗糙度均较大,摩擦系数达到稳定的时间短,且摩擦系数的平均值较小。随着基体硬度增大,产生的划痕截面积逐渐增大。当基体硬度适中时(Ⅲ型基体),划痕截面积趋于稳定,S稳定在450μm^2左右,此时划痕处粗糙度值也最小,为85.8 nm。在基体Ⅲ、Ⅳ两处,划痕截面轮廓的对称性较好。随着基体硬度增加,摩擦系数达到稳定的时间逐渐减小,动荡幅度也减小,但摩擦系数平均值增大。随着磨粒粒径增大,划痕截面积和划痕处的粗糙度值均增大,摩擦系数达到稳定的时间增加,且摩擦系数平均值增大。结论在选择固结磨料垫加工氟化钙晶体时,应选择金刚石磨料和基体Ⅲ,而磨粒粒径则需根据材料去除率和表面质量的要求做出相应选择。

水文变异下洞庭湖四水环境流研究

探究水文变异前后环境流组成成分的变化特征,可为洞庭湖四水流域的生态保护与生态修复提供科学依据。基于湘、资、沅、澧四水(湘潭、桃江、桃源、石门)4个水文站1959-2016年逐日流量数据,运用Mann-Kendall法确定长时间序列径流的突变年份,并辅以累积距平和滑动T检验法校核检验,将时间径流序列划分为水文变异前后两个阶段,并以IHA软件为平台,分析四水流域在水文变异前后环境流的组成成分变化情况。结果表明,水文变异前后,四水流域各水文站环境流的组成发生了不同程度的改变;在湘潭站环境流组成中,小洪水极大值出现次数的偏移度最大,为77%,其环境流组成呈单一化趋势,整体流量过程逐渐并入到小洪水、高流量脉冲时间和枯水流量这3种事件中,流量事件发生的多样性减少;在桃江站环境流组成中,小洪水极大值出现时间偏移度最大,为150%;在桃源站环境流组成中,大洪水极大值出现次数偏移度最大,为150%;在石门站环境流组成中,特枯流量极小值出现次数偏移度最大,为252%;与水文变异前相比,桃江、桃源和石门站的环境流较为多样化,流量过程年内更加丰富。

钟形壳球面沟槽新型精磨夹具的设计与分析

针对钟形壳球面沟槽精密磨削加工过程中定位夹紧及上下料过程时间长,生产效率较低的问题,设计一种自动定心,弹性夹紧一体的钟形壳球面沟槽精密磨削夹具,并创新设计了自动弹出机构,适用不同尺寸零件加工辅助机构。在完善总体夹具设计基础上,根据受力情况,对弹性夹头和钟形壳的变形量进行理论计算,并通过Solid Works建立弹性夹头三维模型,有限元Workbench分析弹性夹头的静力学特性,分析结果与理论结果一致,验证弹性夹头结构设计的合理性。利用此新型夹具,可有效提高钟形壳球面沟槽精密磨削的生产效率。

研磨压力对固结聚集体磨料垫自修正影响

固结磨料研磨过程中磨料的微破碎是实现固结磨料垫自修正特性的主要途径,研磨压力是影响磨粒微破碎的关键参数。选用单晶金刚石和聚集体金刚石作为磨粒制备固结磨料垫,在15 kPa压力下以石英玻璃为加工对象进行研磨实验,比较两者的材料去除率及加工稳定性;制备了4种陶瓷结合剂含量的聚集体金刚石,并制备成固结聚集体金刚石磨料垫,探索了不同压力下的固结聚集体金刚石磨料垫的自修正性能;分析了研磨后的工件表面粗糙度和表面微观形貌。结果表明:采用固结聚集体金刚石磨料垫,研磨后工件表面粗糙度低,去除效率稳定;在15~21 kPa的压力下,结合剂含量次高的聚集体金刚石研磨效率高,材料去除率达到8.94~12.43μm/min,加工性能较稳定,研磨后的工件表面粗糙度R a在60 nm左右;在3.5~7 kPa压力下,结合剂含量次低的聚集体金刚石研磨性能较稳定,材料去除率在2.67~3.12μm/min,研磨后的表面粗糙度R a在40 nm左右。高结合剂含量的聚集体金刚石磨粒更适合高研磨压力条件,而低结合剂的聚集体金刚石磨粒更适合于低研磨压力。

熔石英磨削的残余应力层深度预测研究

目的磨削后工件表面残余应力处于裂纹层下方其位置隐蔽、不易检测,使用过程中受到应力作用易扩展成裂纹,影响后续工艺参数设计和工件使用寿命。因此,研究磨削后表面残余应力层深度有助于确定后续工艺加工余量,提高工件使用性能。方法本文采用离散元法建立单颗磨粒磨削熔石英的离散元模型,研究磨粒粒径对工件亚表面损伤深度的影响。采用角度抛光法和差动腐蚀法测量熔石英亚表面裂纹层和损伤层深度,计算残余应力层深度并验证模型。结果当磨粒粒径分别为7、14、28、40μm时,仿真得到的裂纹层深度分别为2.53、3.02、4.07、7.39μm,残余应力层深度分别为0.75、1.00、1.34、2.33μm;实验测得的裂纹层深度分别为2.51、3.14、4.65、8.16μm,残余应力层深度分别为0.86、0.93、1.31、1.87μm。由此可见,随着磨粒粒径的增大,工件表面的脆性去除愈加明显,表面质量变差,亚表面裂纹层深度和残余应力层深度增大。仿真预测裂纹层深度与实验值偏差小于15%,残余应力层深度偏差小于25%,残余应力层深度约为裂纹层深度的1/4~1/3,随磨粒粒径增大,比例逐渐减小。结论离散元仿真可有效预测熔石英磨削后的残余应力层深度,为其磨削工艺的制定提供参考。

乙醇浓度对亲水性固结磨料垫自修整特性的影响

自修整能力是评价亲水性固结磨料研磨垫加工性能的重要指标。本文选择不同浓度的乙醇水溶液作为研磨介质,表征了亲水性固结磨料垫基体在研磨介质中的溶胀率与砂浆磨损速率,探索了亲水性固结磨料垫在不同研磨介质条件下研磨石英玻璃的加工性能,采用亲水性固结磨料垫在不同阶段的材料去除速率变化(Material Removal Rate Variation,MRRV)衡量固结磨料垫的自修整能力。结果表明:随着研磨介质中乙醇浓度的增加,溶胀率与砂浆磨损速率均增大,分别达到了1.05%与5.5mg/h,不仅研磨垫的材料去除率与表面质量得到了提高,同时,不同阶段的MRRV大幅减小,体现了更优的自修整能力。当乙醇浓度为25%时,平均材料去除率达到11.82μm/min,表面粗糙度Ra为75nm,磨料垫具备了良好的加工性能。研磨介质中引入乙醇能有效提高固结磨料垫的加工性能。

基于ANSYS设计的旋转超声加工振动装置与试验

旋转超声加工是加工陶瓷等硬脆材料的有效方式。参数化设计了旋转超声加工振动装置模型(包括夹心式压电换能器、变幅杆和工具头),运用ANSYS压电分析模块对旋转超声振动装置进行模态分析与谐响应分析。结果表明:当频率为19.8 kHz时,变幅杆小端面输出振幅最大约为19.6μm,符合旋转超声加工的要求。构建了旋转超声加工振动系统,以陶瓷材料为试验对象,进行机械磨削与旋转超声加工对比试验,加工完成后得到了加工深度与表面粗糙度参数,表明采用旋转超声加工可以得到更理想的表面粗糙度和更高的材料去除率。

东洞庭湖湿地生态水位阈值研究

水位是湖泊湿地水文情势和生态系统健康的关键指标,如何确定适宜生态水位阈值是确保湖泊湿地健康的关键。以东洞庭湖城陵矶站和鹿角站突变前水位过程(1959~1978年逐日水位资料)为基准期,采用RVA法、年内展布法和数理统计的方法建立了东洞庭湖适宜生态水位过程。结果表明:(1)RVA法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是2.18 m,而年内展布法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是5.12 m,水位波动较大,对于东洞庭湖适宜生态水位来说,RVA法计算生态水位的波动范围更有利于维持湿地植物群落健康和生物多样性;(2)受湖底高程影响,鹿角站的高低水位发生时间会比城陵矶站提前15 d左右,而高低水位的历时和波动范围以及动植物敏感期(3~6月)的平均水位变化速率并未有显著差别;(3)水位变异后(2003~2016年),东洞庭湖水位大部时间处于生态水位阈值内,只需要对不满足生态水位的消落期采取调整措施,鹿角站和城陵矶站年均水位差距减少0.46 m,洞庭湖的水动力系统减弱,给洞庭湖生态健康带来了消极的负面影响。研究可为东洞庭湖生态水位和三峡及上游电站联合调度提供依据。

2,4-二氯苯氧乙酸的表面增强拉曼光谱快速检测

[目的]建立2,4-滴的快速检测方法,为食品安全快速筛查提供技术参考。[方法]采用便携式拉曼光谱仪,以纳米金溶胶作为增强基底,建立2,4-滴的快速检测表面增强拉曼光谱方法,并进行不确定度的分析评定。[结果]2,4-滴在830、992、1022、1201、1373、1444 cm^(-1)等处显示稳定的拉曼信号,其中特征峰峰强I_(992)/I_(1444)与质量浓度间具有较好的线性关系,线性范围为2.5~20 mg/L,R^2为0.9932。[结论]该方法具有较好的重现性、准确度和精密度,检测耗时短、设备操作简便,为食品安全监测的现场、实时、快速筛查提供技术参考。

相邻采空区影响下厚黄土矿区采煤沉陷规律研究

为研究相邻采空区厚黄土层采煤地表移动变形规律,以燕家河煤矿8211工作面地表移动变形实测数据为基础,分析研究了静态和动态地表沉陷变形特征、移动角参数、动态参数和预计参数。结果表明:由于相邻采空区残余变形和厚黄土层荷载作用,地表下沉量大,移动影响范围广,最大下沉速度系数为1.638,最大下沉速度为31.8mm/d。在地表移动持续时间中,活跃阶段约占总时间的38.7%,地表沉陷量约占最大下沉量的95.9%,受厚黄土层影响,衰退阶段持续时间较长;工作面启动距为100m;工作面最大下沉速度滞后距为224.3m,滞后角为67°46′;走向和倾向拐点偏移距分别为-92.5m和197.2m。

Chinese Medicines in Diabetic Retinopathy Therapies

Diabetic retinopathy(DR),a chronic microvascular retinal disorder leading to retinal nonperfusion and ischemia,is one of the leading causes of blindness among individuals of working age.In?ammation and neovascularization play important roles in the development of DR,especially proliferative DR(PDR).Therapies with Chinese medicines(CMs) that improve microcirculation complementary to conventional treatments increase the chances of delaying PDR development and improving visual acuity in diabetes patients.This review aimed to introduce promising CMs targeting DR patients in clinical practice,together with their underlying molecular mechanisms.