砂布页轮柔性抛光表面微观形貌建模与预测

柔性抛光技术广泛应用于航空发动机整体叶盘叶片的精密加工。系统深入研究柔性抛光过程,了解抛光加工表面微观形貌生成的内涵,成为柔性抛光加工技术的重要研究内容之一。以砂布页轮为柔性磨具,通过空间几何坐标变换建立了砂布页轮表面磨粒的空间运动学模型及磨粒-工件几何学干涉模型,并研究了砂布页轮柔性变形对工件表面磨粒运动轨迹的影响。基于磨具表面形貌模型,利用MATLAB软件进行砂布页轮柔性抛光表面微观形貌生成过程仿真,并得到不同工艺参数下工件表面三维形貌及其影响规律,抛光实验结果验证了该仿真算法的正确性和有效性。

基于分形几何的表面微观形貌模拟及粘着弹性接触计算研究

基于Ausloos和Berman提出的推广的W-M函数对具有分形特征的粗糙表面进行仿真模拟,分析了函数中与尺度无关的特征参数对表面微观形貌的物理意义。同时,基于Yan和Maugis的理论研究,用模拟的分形表面建立了考虑表面效应的弹性接触模型,通过数值方法对整个过程进行迭代求解,得到了两接触面在不同的接触条件下各个接触斑点上的载荷分布和真实接触面积以及接触斑点的数量和尺寸。由于真实接触面积的尺寸敏感地反应表面微观几何形貌的变化,因此该方法为研究粘着机制和减小微尺度粘着效应提供了思路。

微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性测量方法

概述微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性的几种测量方法和测量原理,如触针法、光学法、原子力法等,并介绍市场上在用的几类代表性表面形貌商用仪器(如粗糙度仪、轮廓仪、干涉仪、测量显微镜等)的特点、性能指标及应用范围,对微纳米级表面质量测量和评价有参考价值。

球头铣刀齿数对车铣表面微观几何形貌的影响分析

本文建立球头铣刀正交车铣加工件表面微观几何形貌的数学模型,研究不同的刀具齿数对加工表面微观几何形貌的影响,为在车铣加工中其他的切削用量参数加工的表面微观几何形貌提供一定的参考评价机制。

轴向进给量对车铣表面微观几何形貌的研究

文章建立球头铣刀正交车铣加工件表面微观几何形貌的数学模型,研究不同的轴向进给量对加工表面微观几何形貌的影响,为在车铣加工中其他的切削用量参数加工的表面微观几何形貌提供一定的参考评价机制。

光学元件表面微观轮廓和轮廓的特征

探讨了光学元件表面微观轮廓统计特征参数的基本性质、计算方法及其相互关系；测试了大量各类光学系统、不同材料元件表面微观轮廓特征参数，由此明确了常用光学元件表面微观轮廓特征和轮廓参数的量值范围及其特征。

表面微观几何形貌对液膜形成及其影响的研究

针对磨削加工和电化学光整加工后的表面微观几何形貌对液膜厚度影响的实验结果,结合表面微观几何形貌的构型分析,基于流体润滑理论,采用有限差分法进行了数值分析。分析结果表明:表面微造型使表面几何形态呈凹凸不平状,有助于动压效应的形成;在同样的条件下,与磨削加工相比,电化学光整加工后表面微观几何结构可产生更强的动压效应,有利于润滑;使微观几何结构在摩擦副表面分布,可使液膜压力分布不均,使摩擦副表面的膜压具有波动性,形成泵送效应。

阴极表面微观几何形貌对脉冲电化学光整加工的影响

阴极表面微观几何形貌是影响脉冲电化学光整加工质量因素之一,以电化学光整的加工机理研究为基础,通过理论与实验探讨阴极表面微观形貌对加工质量的影响规律。

钢片表面微观几何结构对自动变速箱中离合器的性能影响

介绍了自动变速箱的离合器钢片表面的微观几何结构和其对离合器动态、静态技术指标及变速箱各档位间的换档性能指标的影响力。

微观结构对超疏水表面润湿性的影响

润湿性是衡量超疏水表面疏水强弱的最重要特征之一,而微观结构与超疏水表面的润湿性有着密切联系。本文讨论了导致超疏水现象的两种理论模型——Wenzel模型和Cassie模型,并运用模型分析了微观结构的几何参数对超疏水表面表观接触角的影响。分析表明,在制备超疏水表面过程中应使表面状态满足Cassie模型,并可以通过改变微观结构的几何参数来控制表面润湿性,获得具有较大表观接触角的超疏水表面。

表面微观形貌的分形表征及模拟

最近的研究表明，机械加工表面的微观形貌具有自仿射性和多尺度性，因而表面形貌的高度分布方差、斜率和曲率的方差不再是唯一的。基于分形几何理论，用Weierstrass－Mandelbrot分形函数来表征表面的微观形貌，所得到的参数是不依赖于测量尺度而变的“固有”参数。根据分形几何建立的表面轮廓的数学模型可对表面轮廓进行模拟，为建立三维表面形貌的评定参数提供理论依据。

结合小波分析和分水岭分割法的微观表面形貌分析方法

为了实现微观表面粗糙峰特征参数的获取,提出了一种结合小波分析和分水岭分割法的微观表面形貌分析方法。该方法用小波分析从原始表面形貌数据中提取反映表面粗糙度的数据,然后用分水岭分割法对粗糙度数据进行粗糙峰分割,再通过曲面拟合获得表征每个粗糙峰的参数,最后通过统计得到整个粗糙表面的特征参数。将该方法用于分析玻璃微球的微观表面粗糙峰特征参数,获得了与传统方法接近的结果。

基于三维图像的道砟几何形态分布规律研究

道砟几何形态对道床结构物理力学性能有重要影响,量化评价和分析道砟颗粒几何形态对结构的相互作用机理研究、数值仿真分析等都具有重要意义,可为道床养护维修优化提供支持。基于颗粒三维图像特点,提出一个新的局部特征评价参数——综合局部特征参数,通过检验表明该参数的有效性;结合整体形状特征参数,从整体及局部两个层次对我国铁路道砟颗粒几何形态分布规律进行统计分析。此外,分析道砟颗粒的比表面积分布规律。道砟颗粒比表面积分布规律研究有助于分析研究颗粒交互作用及能量利用效率。研究结果表明,三维尺寸方面,片状道砟尺寸偏差程度最大。随道砟粒径增加,块状道砟尺寸偏差程度逐渐变大,针状道砟基本保持不变,片状道砟逐渐减小。整体形状方面,块状道砟整体形状最接近球形,随道砟粒径增加,片状道砟整体形状向球形趋近,块状及针状道砟整体形状基本不变;局部特征方面,针状道砟局部特征最显著;随道砟粒径增加,各种形状道砟颗粒的局部特征均变得明显。道砟颗粒的比表面积与3D粒径有关,随3D粒径增加,道砟比表面积减小,其中片状道砟的比表面积减小速率最大。

阴极表面微观高点对电化学光整加工整平影响的研究

依据法拉第电解定律,建立了小间隙条件下的阴极表面微观几何轮廓高点复制效应的数学模型,并对相应的实验数据进行了分析。研究结果表明,经电化学光整加工后所获得的阳极表面微观几何轮廓是阳极表面自身微观几何轮廓与阴极表面微观几何轮廓共同作用复合的结果;同时,阳极与阴极之间的相对运动有助于利用阴极表面微观几何轮廓的高点提高整平质量。

冷轧带钢表面微观形貌轧制转印规律分析

钢板表面微观形貌是钢板表面所具有的微观几何形状的统称,由轧辊表面微观形貌通过轧制塑性变形转印到带钢上而形成。钢板表面微观形貌取决于作为转印模具的工作辊表面微观形貌、轧制转印过程及钢板原有表面微观形貌。文章对比了轧辊表面不同毛化方式下产生的微观形貌,介绍了细观尺度粗糙表面轧制界面多种机理接触模型,包括压入、犁沟、挤压,揭示带钢表面微观形貌的轧制转印行为及其影响因素与机制,展望当前在我国着力开展钢板微观表面质量研究的科学意义和应用前景。

基于三维数字模型的路面表面空间几何特征参数的初步研究

在路面表面三维可视化实现的基础上对其几何特征参数做了初步研究。通过研究轮胎与地面相互作用的关系,在借鉴微观表面特性研究的基础上,对路面表面特性在三维空间层面上做了探索性的研究。提出了表征路面表面空间几何特征的整体特征参数和局部特征参数。

微观几何设计制造的关键技术与工程应用

近年来,高端装备制造技术朝着极高精度、极高性能与极限尺度方向迅猛发展,对几何学提出了一系列新的问题和需求。微观几何学描述和刻画在表面或内部具有微小尺度细节的几何特征,为表征、设计、加工和测量微观特征提供了数学基础。本文阐述了微观几何的基本概念与内涵,分析了微观几何在微尺度建模、跨尺度关联和局部形状控制方面的特点。从微观几何的表示与建模、多物理场仿真、智能设计与优化、高精度制造、高效率测量等五个方面梳理了微观几何设计制造的关键技术,并凝练了微观几何设计制造亟需解决的宏观-微观耦合的几何表征、材料-结构-工艺-性能一体化设计、原子尺度的几何表征与测量等关键科学问题。最后介绍了作者团队在基于混合维的复杂零件真实表面建模、基于接触簇约束的复杂产品装配仿真与分析、复杂微孔结构建模与拓扑优化设计等方面的相关研究工作。

零件表面混合维建模理论、方法及其在产品装配质量预测中的应用

零件表面的质量是产品性能分析与预测中不可或缺的重要因素，其几何形貌特征极大地影响了产品和零件的各种性能指标。在产品的设计和制造阶段，根据实际零件表面的局部测量数据评定其表面特征参数，模拟出该零件的表面形貌，体现真实零件的表面微观结构的特点和表面几何结构参数，

分形表面的结构函数及其应用

介绍了用于表征分形表面的结构函数的定义、起因以及与其它统计量的关系，并给出了实验和结果分析。

高速铣削加工仿生表面的磨损特性分析

自然界中一些生物体由于其体表独特的微观结构可以使其在土壤中穿梭自如,这种微观结构使生物体表面有着耐磨、减阻的特性。为探究仿生表面的磨损性能,以蜣螂体表结构为仿生原型,通过高速铣削淬硬钢实验,结合已加工表面与仿生原型表面结构几何参数的对比,获得高速铣削仿生表面,并通过摩擦磨损实验分析其磨损特性。对磨损程度指标结果对比后发现:符合蜣螂体表结构几何参数的四边形凹坑形貌的耐磨性优于其他凹坑表面形貌,其中四边形凹坑形貌长宽比近似为2时,也就是行距与每齿进给量比值为2时,其耐磨性最好。