基于混合效应模型的相容性削度-材积方程研究

为构建一个能够准确估计树干从地面到任意部位高度的直径和材积的相容性削度-材积方程,以吉林省汪清林业局金沟岭林场的冷杉解析木数据为例,选择基于材积比方程和基于积分方法这2种方法来构建相容性削度-材积方程系统。在模拟时,采用3种参数估计方法来估计2个系统中的削度方程、全树干材积和商品材材积方程的参数,并考虑样木间的随机效应。选择均方根误差和平均绝对残差等指标,对精度进行比较。最后发展出一个能够准确预测树干任意高度的直径、全树干材积和商品材材积的相容性削度-材积方程系统。结果表明,在2个相容性削度-材积系统中,采用削度方程参数估计方法提供了商品材材积和全树干材积的最差预测,似乎不相关参数方法在材积比方程方法构建的相容性削度-材积方程系统中的精度最高,商品材材积参数方法在积分方法构建的相容性削度-材积方程系统中的精度最高。2个相容性削度-材积系统中无论采用商品材材积参数估计方法还是削度方程参数估计方法,在考虑单木的随机效应后,模型的模拟和验证效果都得到很大的提高。基于积分方法的相容性削度-材积方程系统的模拟和验证精度要高于基于材积比方程方法的相容性削度-材积方程系统的模拟和验证精度。总体来说,相容性削度-材积方程系统可以保证削度方程、商品材材积方程和全树干材积方程在形式和算法上相容。

GFRP/Al叠层材料钻削力与制孔质量的实验研究

复合材料与金属组成的叠层结构已在航空航天领域广泛使用,然而在复合材料/金属叠层结构上钻削高质量的孔仍是一个挑战。本文旨在研究钻削工艺参数对GFRP/Al叠层材料钻削轴向力和制孔表面质量的影响。使用普通硬质合金麻花钻对GFRP/Al叠层材料进行“一次性”钻孔,并通过Kistler测力仪测量钻削轴向力。结果表明,最大钻削轴向力随每转进给量增加几乎线性增加,随主轴转速增加小幅降低。钻削工艺参数影响铝合金和GFRP制孔表面质量,高每转进给量会降低铝合金制孔出口毛刺,但是会增加GFRP制孔出口损伤;高主轴转速会增加铝合金制孔出口毛刺和GFRP制孔出口损伤。与每转进给量相比,主轴转速对铝合金和GFRP制孔质量影响更大。

面向临床应用的股骨颈斜向钻削机制研究

股骨颈骨折是股骨头以下至股骨基底部之间的骨折,在内固定治疗时存在不同角度的置钉需求。采用正交实验设计方案对各向异性股骨颈材料进行仿真实验和牛股骨钻削实验,旨在研究施加生理盐水条件下股骨颈斜向钻削基理。对采集的钻削轴向力和温度结果进行方差和响应面分析,并通过Design-Expert软件对实验结果进行寻优。研究结果表明:在研究范围内,钻削参数为n=1500r/min,f=40mm/min时,各角度轴向力最低;钻削角度超过20.9°时,进给速度为40mm/min的生理盐水流速存在局限性。

纵-扭复合振动辅助岩石钻削机理及效率

针对单一纵向或扭转振动辅助岩石钻削的局限性,提出纵-扭复合振动辅助岩石钻削方案.首先对该方案的理论模型进行分析;然后基于EDEM(event driven execution manager)软件的离散元法(discrete element method, DEM)对不同情况下岩石的钻进机理和效果进行模拟,结果表明添加纵-扭复合振动辅助相对于无振动、纵向振动和扭转振动方案,钻头受到的最大合力分别减小了36.45%,9.34%和32.84%,钻进速度分别提高了26.02%,4.27%和16.13%;最后对所提方案的钻进效果进行试验验证,得到添加纵-扭复合振动辅助后的钻头支架应变相对于只添加扭转振动辅助时减小了35.48%,钻进速度提高了31.25%.研究表明纵-扭复合振动辅助方法可以提高岩石钻削效率.

CFRP/Ti叠层超声辅助变参数钻削界面温度试验研究

碳纤维复合材料(CFRP)与金属合金的叠层结构材料常应用于航空航天等领域的制造过程中,其中CFRP与钛合金(Ti)的叠层材料的应用较为广泛。在CFRP/Ti叠层材料的钻孔工艺中,由钻削热引起的在两材料相接触的界面处出现的加工缺陷较为显著,故对影响此类材料钻孔加工过程中的界面温度的主要因素进行了研究。设计了借助热电偶测定CFRP/Ti叠层材料钻削过程中界面温度的试验,在试验中改变了加工参数及超声辅助参数。获得了加工参数对界面温度的影响规律,同时确定了超声辅助加工对界面温度的改变规律。

薄壁结构件的正向吸附辅助支撑钻削工艺研究

航空航天领域中薄壁结构件的连接装配要求加工高精度的连接孔,但此类结构件钻削加工时变形大、易振动,严重影响制孔精度和表面质量,传统装夹方法存在装夹跨距大、难以充分有效支撑等问题。本文提出通过正向吸附辅助支撑,提高薄壁结构件加工时的局部刚度,进而提高薄壁结构件的加工质量,并通过仿真和试验相结合的方式研究了正向吸附辅助支撑对薄壁结构件钻削加工的影响。结果表明,在本文仿真和试验条件下,正向吸附辅助支撑可使钻削位置刚度提升40倍以上,孔壁粗糙度值降低67%以上,圆度公差降低60%以上,孔径偏差降低50%以上,同一孔的靠近出口、入口位置的孔径偏差降低90%以上。可见,正向吸附辅助支撑可显著提高薄壁结构件的制孔精度和质量。

涂层刀具清洁硬态钻削超高强度钢切削性能研究

为提高刀具在硬态钻削超高强度钢过程中的切削性能,降低刀具磨损,通过涂层刀具在干式、冷风、液氮三种清洁切削介质下钻削42CrMo超高强度钢,研究涂层刀具切削性能和刀具磨损机理,探究清洁硬态钻削时延长刀具寿命的可行性。研究表明:冷风与液氮冷却均可提高断屑、排屑能力,降低钻削力和钻削温度,延长刀具寿命;涂层刀具主要磨损机理为黏结磨损、磨粒磨损和氧化磨损。该研究可为高强度、高硬度材料的清洁钻削加工提供理论和技术参考。

蠕墨铸铁钻削加工有限元分析及刀具结构优选研究

蠕墨铸铁是制造柴油发动机缸体和缸盖的理想材料,但因为其自身的难加工性以及发动机缸体、缸盖上孔加工工艺的占比较高,使得实际生产中孔加工刀具的成本较高,因此优选蠕墨铸铁孔加工刀具的结构很有必要。以蠕墨铸铁RuT450为钻削加工对象,利用钻削力理论模型预测了五种不同钻头结构加工RuT450的钻削力和扭矩;通过有限元分析对钻头结构进行了优选,得到了钻削性能较好的三种钻头结构;使用优选的三种钻头进行了RuT450孔加工实验,通过建立模糊综合评价模型对三种钻头的钻削性能进行了综合评价,获得了性能较优的钻头结构;通过实验结果验证了建立的钻削力模型的有效性。本研究对于提高蠕墨铸铁钻削加工质量和降低刀具成本具有重要的指导意义。

平行闸板阀阀座孔加工专用车削刀具设计及实验研究

平行闸板阀被广泛应用在石油钻采配套装备中。采用普通内孔车削刀具加工平行闸板阀阀座孔,需要调头加工,难以使用切削液,并且由于刀杆刚度和硬度较小引起“颤抖”现象,加工工件时不易保证阀座孔的加工质量和形位公差。基于此设计了一套专用车削刀具,增大刀杆的刚度和硬度,方便使用切削液,而且仅需一次装夹,避免掉头加工,以满足阀座孔的形位公差和加工质量要求。采用有限元法对所设计刀具进行了强度校核。通过实验验证,所设计的刀具可以提高加工效率,满足加工质量和形位公差精度要求。

考虑材料形变的旋风铣削螺纹工件表面粗糙度建模

表面粗糙度对工件的耐磨性、疲劳强度和接触刚度有重要影响,在金属切削过程中,表面粗糙度受到工件材料形变的影响.根据赫兹弹性接触理论,建立工件材料形变的弹性回复高度模型.基于摩擦磨损计算原理,提出工件材料形变的塑性变形高度模型.分析刀具-工件接触运动,建立工件表面的残留高度模型.结合工件材料形变和残留高度的影响,建立滚珠丝杠旋风铣削表面粗糙度理论模型.通过旋风铣削试验验证表面粗糙度模型,结果表明理论模型值与试验值吻合良好.分析切削参数(切削速度、最大切削深度和刀具个数)对表面粗糙度的影响,揭示工件材料形变与表面粗糙度的关系.

基于多位置振动融合的精整车削表面形貌仿真

针对高精度加工工件表面粗糙度及表面形貌精确预测的难题,提出根据多位置振动信号融合,并结合刀具轮廓轨迹合成的形貌仿真模型。首先建立刀具轮廓轨迹方程,然后通过主成分分析法分析表面精整车削主要影响振动部位对表面粗糙度的贡献度,将不同部位的振动信号进行融合,最后将以上两部分进行叠加得到表面粗糙度表面形貌仿真模型。根据振动信号的来源方式不同,分别建立了刀具轮廓轨迹-振动仿真模型(PTS)和刀具轮廓轨迹-振动实测模型(PTM)两种模型进行研究。其中PTS模型中振动信号为根据车削动力学模型求解得到的振动位移,PTM模型中的振动信号为切削实验中实际采集的振动位移信号。通过仿真与试验结果的对比,表明PTM模型较PTS模型精确度更高,同时两种模型表面形貌仿真模型都具有较高的准确性,均可为实际加工生产提供参考。

盾构直削始发方案研究

随着盾构施工工艺的发展,越来越多的工程开始采用盾构直削始发.盾构法施工中,始发是易发生事故的重要环节.相对于传统的人工凿除洞门,直削始发时刀盘直接切割洞门,避免了掌子面土体形成临空面,从而降低了施工风险.以郑州某地铁区间隧道工程盾构直削始发为例,采用Midas GTS NX有限元软件,考虑洞门破除及盾构动态掘进的影响,对盾构直削始发时围护结构变形、土体变形和周围管线变形等进行了计算分析,验证了盾构端头直削始发方案的合理性.为验证数值模拟的可靠性,将数值计算结果和现场监测结果进行了对比分析,对比结果显示二者的变化规律一致,表明数值模拟结果合理.

削痂清创与水刀清创治疗中面积深Ⅱ度烧伤创面的临床效果比较

目的:比较中面积深Ⅱ度烧伤患者应用削痂清创与水刀清创治疗的临床效果。方法:选取2021年1月—2023年3月吉安市中心人民医院收治的中面积深Ⅱ度烧伤患者,共82例,按照随机数字表法分成水刀清创组(41例)与削痂清创组(41例)。水刀清创组采用水刀清创治疗,削痂清创组采用削痂清创治疗。比较两组临床指标、预后情况、创面愈合质量、炎症因子及疼痛介质。结果:水刀清创组每1%面积清创时间、创面愈合时间、住院时间均较削痂清创组短,创面细菌菌落数更少,差异均有统计学意义(P<0.05)。相较削痂清创组,水刀清创组二次清创率更低,差异有统计学意义(P<0.05)。相较削痂清创组,水刀清创组改良温哥华瘢痕评估量表(mVSS)评分均更低,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组降钙素原(PCT)、C反应蛋白(CRP)水平均较治疗前下降,相较削痂清创组,水刀清创组均更低,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组5-羟色胺(5-HT)、神经肽Y(NPY)水平均较治疗前下降,相较削痂清创组,水刀清创组均更低,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:与削痂清创比较,中面积深Ⅱ度烧伤患者应用水刀治疗的效果更好,能够改善临床指标及预后情况,促进创面良好愈合,调节炎症因子、疼痛介质水平。

碳纤维复合材料层合板钻削后拉伸剩余强度研究

拉伸剩余强度是复合材料层合板的一个重要力学性能,对产品的使用寿命起着关键作用。为了研究钻削工艺参数对碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)层合板钻削后拉伸剩余强度的影响,将所选用的失效准则和刚度退化模式编写Vumat子程序,在Abaqus软件中建立了CFRP层合板钻削后拉伸有限元模型。通过正交试验探究主轴转速、进给量和钻头顶角对CFRP层合板钻削后拉伸剩余强度的影响。研究结果表明,主轴转速、进给量和钻头顶角都对层合板拉伸剩余强度有显著影响,提高主轴转速,减小进给量和钻头顶角都可以有效地提高层合板钻削后拉伸剩余强度,为实际加工提供参考。

15-15hs Max材料枪钻加工的钻削力和切屑分析

高氮奥氏体不锈钢15-15hs Max具有优秀的耐蚀性、良好的综合力学性能,但切削加工性差,属于一种难加工材料。以某石油钻探部件为研究对象,对15-15hs Max的加工特性进行分析,通过对15-15hs Max钻削过程的有限元仿真,分析其加工过程中的钻削力和切屑形态的变化。仿真结果表明:钻削力会随着钻入深度的增加而增加,当切削刃全部参与切削时钻削力达到稳定,加工过程中形成的切屑为向上弯曲的螺旋状切屑。在保证加工孔质量及加工效率条件下,得出了一组较为合理的钻削参数。

基于UG12.0自动编程的复杂槽类零件数控铣削仿真与加工

计算机辅助设计与制造技术是制造业的趋势和方向。对于轮廓形状复杂的零件,手动数控编程技术呈现出适应能力差,一定程度制约我国制造业质量水平的快速发展。以复杂槽类零件特征分析为基础,采用UG12.0 CAD模块开展复杂槽类零件三维建模,应用CAM模块设置刀具、建立坐标系、创建几何体、建立加工工序、设置刀轨参数及切削层参数,开展复杂槽类零件自动编程,使用仿真加工功能验证程序的正确性,后处理导出569型Oi mate MD加工中心能识别的处理器为“FANUC-BJ”的程序。将程序导入数控系统,安装毛坯和刀具,对刀找中心点,将两把刀具的长度补偿输入参数表中,最后进行加工生产。实践表明,对于复杂槽类零件,采用UG12.0进行自动编程、数控铣削仿真和生产加工是可行的。

锂电池储能用于削峰填谷优化配置方法研究

针对用户用电负荷不断增长,电网峰谷差进一步加大的问题,论文综合考虑削峰填谷效果和系统经济性,提出一种锂电池储能系统容量优化配置方法。首先,以储能系统综合成本最少和负荷标准差最小为优化目标,建立储能优化配置模型。其次,通过改进粒子群优化算法对模型进行求解,并使用负荷率作为评价指标对削峰填谷效果进行评估,得到综合成本和负荷标准差最优下储能系统最优配置容量。最后,结合某地区典型日负荷数据进行实验分析,结果表明,该模型在获得良好的削峰填谷效果的情况下系统具有一定的经济性,并且能够有效减少弃风弃光现象,从而提高电网整体运行效率。

基于恒功率约束的换挡毂数控铣削加工控制系统设计与实现

【目的】汽车双离合变速箱(Double Clutch Transmission,DCT)的核心零部件换挡毂加工制造精度要求高,针对数控铣削工艺的非线性问题,通过优化切削参数,以提高生产效率及延长刀具寿命。【方法】以主轴负载恒功率为约束条件,设计一种基于模糊控制算法的铣削加工控制系统。采用CP1E N30作为主控制器、CX-programmer开发下位机程序、Kingview开发上位机系统,完成基于主轴功率信号反馈的智能控制器的开发。【结果】在XHK716加工中心机床上实现铣削工艺的恒功率控制,通过换挡毂粗铣B平面工艺过程的应用,可知实时功率保持在目标功率附近。【结论】该控制系统提高了铣削加工效率,实现了保护刀具的目标,对延长刀具寿命有较好的参考价值。

基于ABAQUS/Explicit的SiCp/Al复合材料超声辅助微钻削研究

SiCp/Al复合材料因表面硬度以及机械化强度高,容易对加工刀具造成磨损甚至引起折断,影响表面加工质量。采用超声振动辅助切削对工件表面施加特定参数的脉冲振动来提高微钻加工质量。开展了基于ABAQUS/Explicit的SiCp/Al复合材料超声辅助微钻削仿真分析。研究结果表明,设置超声切削后,形成了不同刀尖工作前角,在颗粒表面形成了许多小尺寸凹坑,引起表面区域的许多颗粒发生破碎现象,形成了粗糙度更高的加工表面。设置超声条件后所有刀尖点都获得了比传统钻削更低的切削力。当半径增加后,切削速度持续上升,最终引起切削力不断增加。该研究同样适用于其他的机加工领域,具有很好的推广应用价值。

螺旋压缩弹簧磨削工艺及模式分析

螺旋压缩弹簧的端面磨削是弹簧众多制造工程中一个重要的环节,弹簧的制造业者常被要求重视对于弹簧之直角度、高度、磨削角度的公差值管理。因此,在磨削设备及技术上的改善与选择,更显出其重要性。本文借由现行的磨削模式归纳,以及磨削的磨屑分析,寻找出符合弹簧公差精度范围内最有效益的磨削方法。