Magnetic Properties Hard-Soft SmCo₅-FeNi and SmCo₅-FeCo Composites Prepared by Electroless Coating Technique

Composites of SmCo5-FeNi and SmCo5-FeCo, hard-soft magnetic materials, have been synthesized via electroless plating of magnetically hard SmCo5 powder particles with magnetically soft FeNi and FeCo, respectively. The influence of coating thickness of soft magnetic layers on the structure and magnetic properties of the composite has been studied. Overall FeNi coating was found to be less dense compared to FeCo for the same plating duration. Structurally the coat ing was found to be nodular in morphology. These coating have dramatic effect on the overall magnetic property of the composite. As compared to FeNi coated SmCo5 composite, two-fold increase in the saturation magnetization has been observed upon coating SmCo5 (Ms^28 emu/g) with FeCo to a value 56 emu/g. The coercivity of composite powder was found to decrease with increasing the coating layer thickness. The absence of exchange spring behavior in the hard-soft composite is attributed to magnetically soft layer thickness exceeding the theoretical length limit for exchange-spring coupling.

弹簧钢60Si2Mn轻压下工艺调试及质量改进

分析了弹簧钢60Si2Mn(/%:0.58~0.62 C,1.65~1.85 Si,0.80~0.90 Mn,≤0.020 P,≤0.015 S)的210 mm×210 mm连铸方坯中心区域碳偏析和残余缩孔的原因,认为高碳钢在凝固过程中选分结晶和两相区铸坯长度较长,钢水无法补缩导致。利用现有连铸机7组拉矫机的轻压下功能,在不改变连铸工艺参数,保证弹簧钢60Si2Mn铸坯表面质量的前提下,通过模拟计算对铸坯凝固终点进行了理论研究。在此基础上,对不同拉矫机及不同压下量方案进行了优化试验,并分析了连铸方坯的低倍质量,找出了最优的轻压下工艺方案。结果表明:现有工艺装备条件下,采用5#拉矫机3 mm压下量、6#拉矫机5 mm压下量和7#拉矫机2 mm压下量的压下工艺,铸坯内部没有压下裂纹,能够控制残余缩孔在0.5级以下,中心碳偏析指数在1.04~1.10之间的比例达95%左右,实现了改善铸坯残余缩孔和中心碳偏析的目的,同时弹簧钢60Si2Mn采用轻压下工艺时单组拉矫机压下量不超过6 mm。

基于质点弹簧模型和骨架球模型的虚拟肾脏建模

针对软组织建模中的几何剖分、物理建模和数值解算方法选择等关键问题,在软组织的几何剖分中采用德劳内法,提出了质点-弹簧模型和骨架球模型相结合的方法,解决了单一质点-弹簧模型形变仿真效果不佳问题。通过对比各数值分析方法选择改进显示欧拉法完成对虚拟肾脏物理模型运动学方程的数值求解,并提出对于虚拟软组织模型运动形变区域的确定与限定方法,提升了虚拟手术系统的图像刷新率与力反馈刷新率。

LF软吹时间对硅脱氧弹簧钢氧化物夹杂的影响

探讨了硅脱氧弹簧钢中氧化物夹杂的形成机理及其影响因素,特别关注了LF软吹时间对氧化物夹杂形态和数量的影响。通过一系列试验和金相分析,发现硅脱氧剂的使用和冶炼温度是影响氧化物夹杂的关键因素。随着硅脱氧剂的加入,钢液中的氧气含量减少,降低了氧化物形成的可能性。同时,合适的冶炼温度对于控制氧化物夹杂也至关重要。研究结果为优化硅脱氧弹簧钢的生产工艺,提高钢材质量提供了重要的理论依据和实践指导。

数控工作台的非线性动态特性

通过理论分析和试验验证,着重研究了非线性弹簧力和非线性摩擦力对数控工作台动态特性的作用。数控工作台受滚珠丝杠轴向力、横向力、扭矩、摩擦力和切削力等多种载荷的作用,滚珠丝杠各类刚度的大小与滚珠丝杠的支承方式密切相关;各类刚度随着工作台位移和运动方向的变化而变化,呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性等非线性规律;摩擦力变化规律服从Streibeck曲线。指出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用van der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用可以用Lienard方程描述。软硬弹簧特性引起的跳跃现象和非线性摩擦力自激振动引起的爬行现象使系统响应的稳定区域复杂化;跳跃现象主要发生在激励频率与固有频率接近的情况下,而爬行现象主要发生在低速润滑条件不良的情况下。极限环的存在表明非线性因素是限制失稳状态无限发展的稳定因素。

微弱信号混沌检测系统混沌阈值的确定

为确定用混沌系统检测微弱信号时混沌态到大尺度周期态的阈值,采用Melnikov函数方法求出了一类软弹簧Duffing振子的混沌阈值;并理论预测出了不同参数(a,ω)下混沌带存在的区域。结果表明,数值仿真值与理论预测值是一致的。通过大量的实验得出了调整系统参数(包括外加激励的振幅、频率、初值)对系统运动产生影响的规律。

一类非线性振动Duffing方程的精确解

针对单自由度自治系统中常见的一类非线性振动Duffing方程,在没有任何假设和近似的前提下,引入anstz,利用一个2阶常微分方程及其解,经过等价变换,给出了该类方程的精确解法。本文以软弹簧型Duffing方程为例,通过将解回代原方程,证明了解答的正确性。还讨论了不同初始条件下软弹簧型Duffing方程精确解的形式。研究表明:该方法还可应用于其它非线性振动Duffing方程的求解。

中厚板厚度的在线软测量方法

根据中厚板的轧制特点,建立了比较完善的轧件出口厚度的软测量方法,它考虑了辊系弹性变形的影响,并引入辊缝零点漂移自学习算法,修正了轧辊磨损、热膨胀和机械间隙变化带来的影响,使轧件出口厚度的软测量模型更加完善。同时分析了实时轧制力和辊缝数据的处理方法对厚度计算的影响。在中厚板厂的应用结果表明,这种软测量方法精度较高,适合在实时中厚板轧制过程中应用。

非线性软弹簧型Duffing方程的解析解

针对单自由系统中物体受非线性软弹簧作用时的Duffing方程,利用Anstz方法,在没有任何假设和近似的前提下,引入一个二阶常微分方程及其解,经过推演和变换,得到了Duffing方程的解析解,通过将解回代原方程,证明了其解答的正确性,并讨论了解答的适用初始条件。该方法得到的解答准确,形式简洁,便于在其他非线性Duffing方程的求解中应用。

手术仿真中基于质点—弹簧模型的人体组织变形仿真

采用质点—弹簧建模方法提出了人体软组织面模型和体模型系统、程式化的计算模型建立方法。将连续的软组织离散为由弹簧/阻尼器及与其连接的质点构成的离散系统,用邻接表来表示离散系统的拓扑结构,即弹簧—质点间的邻接关系,依据该信息,可自动建立方程并计算与每个质点连接的弹簧、阻尼器对质点的粘弹性力的贡献,然后采用4阶Runge Kutta方法对得到的微分方程组进行数值积分。通过小肠模型(面模型)和规则块状软组织模型(体模型)2个实例介绍了采用所提出的方法实施软组织变形仿真的过程。

真实软组织特性的肝脏组织物理建模及受力分析优化

为解决人软组织系统物理建模过程中存在的精确性与实时性之间的矛盾,选择典型的人体软组织——肝脏为实验对象,建立了一套满足实时性的复杂软组织物理建模方法.首先在基于表面模型的质点-弹簧系统基础上引入了体弹簧,采用能够满足体行为模拟的质点-弹簧模型;在质点质量分配方面,采用体离散化的方法完成了质点质量的确定,同时提出了基于层次包围盒的重心修正方法;在弹簧参数设定方面,通过真实软组织生物力学实验和参数分析,提出分段线性化弹簧参数设定方法;最后提出了作用力影响范围的受力优化分析方法,以提升变形仿真的速度.实验结果表明,该方法能够更好地模拟软组织的形变,并提高模拟仿真的实时性.

虚拟手术中软组织形变建模及力反馈算法研究

基于弹簧-质点模型,建立一种改进的软组织实时形变模型。在正六边形拓扑结构软组织表面模型中,增加了虚拟体弹簧,以实现更加真实的形变效果。在系统中各质点处,表面弹簧形变量的叠加等效为物体表面形变,各质点处虚拟弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力。该模型继承了经典弹簧质点模型的原理简单、易建模、计算速度快等优点,同时还具有控制变形区域的能力。基于此模型,利用PHANTOM触觉交互设备,进行了软组织形变以及实时虚拟力反馈仿真实验。实验表明,该模型效果逼真,反馈力刷新一次小于1 ms,能够满足虚拟手术系统实时性的要求。

基于高效磨削的新型柔性砂轮研究

提出一种基于高效磨削的新型免修整型柔性砂轮。采用气囊式内胎和连接式弹簧环结构减少磨削中振动影响，便于控制砂轮表面砂带的张紧力。实验表明该砂轮具有高的磨削效率和精度。

再现软组织特性的小球作用模型

针对生物软组织的复杂物理性质,提出一种小球作用模型,该模型的小球间作用具有弹簧阻尼和直接接触2种形式.首先分别对2种小球作用形式进行物理建模,并求解模型中小球的位置变化量;然后以胆囊为实例,实现了虚拟现实环境中软组织在外力作用下的几何形变和切割特性的仿真.仿真实验结果表明,文中模型可以有效地反映软组织的黏性和准不可压缩性等性质,能够在虚拟手术中真实地再现软组织的生物力学特性.

基础隔震层钢螺旋弹簧软碰撞限位实验研究

设计制作了基础隔震软碰撞限位实验模型与3种类型的钢螺旋弹簧限位器,给出了实测的限位器力学特性参数。进行9种工况的振动台模型实验,分析实验数据得出了软碰撞限位器参数对结构反应的影响规律,优选出了适用于本隔震实验模型的软碰撞限位工况。

常数激励与简谐激励联合作用下Duffing系统的非线性振动

以Duffing系统为研究对象,探讨常数激励与简谐激励联合作用下系统的骨架曲线及幅频响应特性,重点考察常数激励的影响。采用谐波平衡法求解该系统的振动方程,得到幅频响应关系,并给出了骨架曲线以及周期解的稳定性分析。采用幅频响应曲线和骨架曲线表征系统的基本动力学性质,讨论了常数激励和简谐激励幅值对系统幅频曲线性态和骨架曲线形态的影响。研究发现,系统振动响应中直流分量与谐波分量的振幅同步变化,但变化趋势相反。此外,两者骨架曲线的形态均是先向左微偏后转为向右弯曲,因此,在某些参数条件下,对应一个激励频率的周期解可能有5组,其中3组为稳定性,2组为不稳定解。进一步通过增大常数激励发现其能够对该系统造成的“刚度增强”效应,但同时也会伴随着愈加显著的“刚度渐软”特性。相应地,对于特定的简谐激励幅值,随着常数激励的增大,系统的幅频曲线能够由纯硬特性转变为软硬特性共存,甚至纯软特性。但是,在大尺度下观察,常数激励对系统骨架曲线的影响主要表现在骨架曲线根部的形态上,即随着简谐激励幅值的增大,常数激励对系统共振频率的影响变弱,不同常数激励下的骨架曲线趋于一致。

质点弹簧模型在牙龈软组织形变仿真上的改进与应用

牙龈软组织的形变仿真和建模是虚拟牙齿矫正系统的重要部分.针对外力过大时传统质点弹簧模型引起的牙龈脱落牙齿的"超弹性"问题,在传统"面模型"的基础上,通过对比形变效果和形变速度来设置形变弹簧最优阈值.当形变弹簧缩短或伸长超过阈值时,将弹簧长度恢复为原始长度以作为下一次单步形变的初始长度,从而使面模型具有一种"体"的特征.在形变结束后采用"光滑度之和"来度量牙龈表面的光滑度,该方法从数值上对光滑度进行合理定义.在VTK环境下实现改进模型及相关模型,在真实扫描的牙颌三维模型数据上进行牙龈软组织形变仿真对比实验.结果表明,改进模型形变速度提高28%以上且光滑度之和明显降低,说明改进模型在保证较快形变速度的前提下较好地解决了超弹性问题.

充液挠性航天器俯仰运动分岔特性初步研究

该文考虑了带弹性帆板与液体燃料的航天器做俯仰运动时刚-液-弹之间的相互耦合作用,采用已推导的刚-液-弹耦合系统非线性动力学方程组,应用多尺度法解析分析耦合系统的液体一阶主共振,利用奇异性理论对分岔方程进行分析,得到多种分岔模式,随后根据该文研究的耦合系统物理系数范围,确定只存在滞后点分岔,表现为幅频曲线软、硬特性的转换现象。

基于软组织形变力学信息虚拟手术力反馈过程仿真

为了更好的实现对真实手术的力触觉模拟,利用质点弹簧模型建立了人体软组织的力学模型;应用四阶龙格库塔法解决了力学模型的计算问题;基于模块化设计思想完成了力反馈设备的设计;将力反馈设备通过ADAMS平台建模与力学算法程序相连接,实现了力学信息的传送过程和力反馈设备终端获取力学信息的模拟,该仿真对整个力反馈过程的进行实现了验证。仿真结果表明:力反馈设备可以实时获取力学信息。该项研究将虚拟现实与虚拟样机技术相结合,基于力反馈器虚拟设计实现力反馈过程的仿真模拟,为虚拟手术系统前期设计提供参考和设计依据。

基于质点—弹簧体模型与改进欧拉算法的力反馈

基于SensAble公司的PHANTOM力反馈设备,以肝脏组织为对象,对虚拟手术仿真中软组织的形变和触觉反馈进行研究。考虑虚拟手术仿真对精度和实时性的要求,采用基于四面体的质点—弹簧体模型构建肝脏组织物理模型,较好地反映了肝脏形变的体特征,增加了模拟的真实感;传统的模型中通常采用线弹性弹簧,但考虑到软组织形变时的黏弹特性,采用弹簧和阻尼器并联的Kelvin黏弹性力学模型模拟肝脏组织的生物力学特征,力图提高形变仿真的准确性。由于光滑的触觉反馈对实时性有更高要求,为进一步提高计算效率,提出一种改进的欧拉算法,仿真结果表明,帧速大于1000HZ,满足虚拟手术实时性需要。