基于响应面法的缸梁一体式六面顶压机铰链梁优化

六面顶压机是中国生产金刚石的主要设备,其关重件铰链梁在工作中承受连续的交变载荷,易出现失效破损。提出RSM和MOGA相结合的方法,对新型六面顶压机的铰链梁进行优化分析。首先建立铰链梁的参数化模型,以关键部分的尺寸为设计参数,以最大应力和最大位移为目标函数,并对其最大质量进行约束;然后使用DOE获得设计试验点;利用RSM获得代理模型;再通过MOGA法搜索全局最优解,最后对铰链梁的优化结果进行评估。结果表明:优化后的铰链梁在质量略微增加的情况下,刚度和强度有效提高,应力集中现象也明显改善。

六面顶压机顶锤图像采集装置的设计及分析

为了对六面顶压机顶锤的裂纹缺陷进行检测,设计了一种狭小空间图像采集装置对六个顶锤锤面进行图像采集,给出了图像采集装置的整体结构。按照最短路径标准对装置采集图像路径进行优化,建立了距离矩阵模型,并利用遗传算法进行求解寻找最优路径,实现了六组顶锤锤面图像的快速采集。采用D-H法建立了装置的连杆参数模型,通过运动学分析,求出了装置的正运动学方程和逆运动学方程的解。最后利用MATLAB对装置进行仿真分析,验证了所设计装置的合理性。

两面顶和六面顶压机在高温高压合成中的特点及对比分析

通过对两面顶压机和六面顶压机的研究和使用,对两面顶压机和六面顶压机在高温高压合成中的特点进行了分析。两面顶压机具有腔体内部压力高、温度均匀及产品变形小的特点,六面顶压机具有生产成本低和生产效率高的特点。探讨了两种设备在高温高压合成的适合领域,并对两种设备在高温高压条件下合成超硬材料或制品时需要解决的问题进行了探讨。

发展中国六面顶压机具有战略意义

本文从国际上80％-90％的超硬材料是我国的六面顶压机合成生产的为着眼点，较为深入的分析了具有中国特色的六面顶压机具有的特殊优势。它是中国的骄傲，也是我国从事超硬材料行业的工作者应该倍加珍惜的。当前国家正在大力倡导自主知识产权，这是完全符合中央政策的，我们应该大声疾呼国家对此应该高度重视，调整规划，支持六面顶压机继续发展，这是具重要战略意义的。

六面顶压机关键零部件的结构优化设计研究

以有限元法作为结构分析手段,建立了金刚石六面顶压机一种关键零部件的有限元力学模型和结构优化设计模型,在考虑疲劳强度的条件下,完成了该零部件的结构优化设计,为金刚石六面顶压机关键零部件的设计提供了一套较为完整的设计方法和设计系统。同时,采用IGES数据交换标准,实现了实体建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS之间的有效数据交换,形成了一个较为有效、完整的CAD/CAE集成设计系统,为CAD/CAE/CAM系统集成的研究提供了一个有益的尝试。利用AN-SYS的APDL参数化语言,编制了该零部件的结构优化设计程序ODPST,得到了精确可靠的设计参数。

基于铰链式六面顶压机的二级6-8模超高压大腔体内置加热元件的设计与温度标定

首次报道了一种新型的基于铰链式六面顶压机的二级6-8模大腔体静高压装置的内置加热元件的设计与温度标定。此加热组装结构简单,升温快,保温效果好,并有效地解决了国外基于两面顶压机构架下的二级6-8模内加热组装中热电偶在施加压力时易断的问题。以低成本的碳管为加热元件,采用直接和间接两种加热方式,用双铂铑(Pt6%Rh-Pt30%Rt)B型热电偶进行温度测量,并根据实验过程中加热功率与腔内实际温度的关系,对不同压力下腔体内的温度进行了标定。实验结果表明:此加热系统的油压达到40 MPa(腔体压力约10 GPa)时,温度可以达到1 700℃以上;在油压为30 MPa、样品室温度为1 000℃时,保温时间可达2 h,甚至更长;实验中获得样品的直径可达3 mm,高度可达7 mm,实现了在高温超高压条件下大样品的制备,满足了实验对产生高温超高压条件的需要。

六面顶压机高温高压弹性波速测量装置样品室温度梯度的校正

大腔体六面顶压机波速测量装置的样品室内存在着较大的温度梯度。根据实验观测的样品室内的温度分布数据和在一定温度条件下波速随温度升高呈线性变化的特征 ,运用理论分析和计算相结合的方法对样品的弹性波速进行了校正。以斜长角闪岩为例 ,对其实验测量的纵波速度 (vP)进行了校正 ,并与原来的数据作了对比 :波速校正量绝对值随着温度的升高逐渐增大 ;在 2 .0GPa、5 3 0℃时 ,样品X和样品Y校正后的vP 比未校正的vP 分别减小了 0 .2 70km/s(3 .3 % )和 0 .1 1 8km/s(1 .5 % )。这种方法明显地提高了波速测量结果的精度 。

六面顶压机合成金刚石加热规律研究

利用有限元方法建立了六面顶压机合成金刚石环境热电耦合模型,对直热式腔体温度变化规律进行了分析。研究表明:合成腔温度的建立快慢及终态温度主要由加热初期的加热功率和叶腊石热导率决定,不同的匹配组合温度时间轨迹不同;温度相对稳定后,若加热功率不变,保温效果变差不会引起腔体温度降低,而使腔体温度更稳定;腔体内温度对加热功率变化响应灵敏,具有较好的可控性。

应用于高压科学研究的国产铰链式六面顶压机技术发展历程

国产铰链式六面顶压机是我国独立发展起来的大腔体高压装置,经过50多年的不断发展,在工业高压合成和高压科学研究领域取得了丰硕成果,在国际上占据一席之地。本文仅以四川大学高压科学与技术实验室在国产铰链式六面顶压机应用于高压科学研究的技术研发为镜,展示国产铰链式六面顶压机大腔体高压装置在应用于高压科学研究领域的发展历程和技术特点,以利于该装置在今后的研发过程中继续保持和发挥其独特性能,为我国工业高压合成和高压科学研究发挥更大的作用。

六面顶压机狭小空间自动上料机械手设计

为了解决六面顶压机上料空间狭窄、上料环境复杂导致的上料困难的难题,设计一种平面操作机械手完成六面顶压机的上料作业。基于D-H参数法建立了机械手的运动学模型并求得了运动学方程的正解,验证了运动学模型的正确性;利用几何法求得了机械手运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础。使用Solidworks建立了机械手的虚拟样机模型并对其进行了运动仿真,仿真结果验证了机械手连杆参数设计的合理性。制作了物理样机并在六面顶压机上进行了实验,实验结果进一步证明了机械手的结构设计是合理的。

六面顶压机合成腔中心温度轨迹控制方法研究

金刚石合成过程中,稳定的最终压力和温度区域、初始升温升压的时间及方式都是合成工艺研究的重点,各边界温度条件对合成腔内温度都有重要影响。利用有限元方法建立了六面顶压机合成金刚石环境的热电耦合数值模型,对合成腔中心温度控制方法进行了研究。研究表明,合成腔中心升温时间效应对升温特征的描述是有效的,基于升温时间效应曲线和温度静态关系可以对腔体中心温度进行预测和控制。控制的关键是升温时间效应曲线的选取、变载点的确定和后继功率的施加方式。

六面顶压机的对中性能对超高压系统的影响

从六面顶超高压装置的空间静力平衡问题出发 ,讨论了六面顶压机的对中性能对超高压系统的影响 ,提出了六面顶压机应该具备的基本性能。

基于有限元及疲劳寿命分析的六面顶压机铰链梁设计

传统设计中,为防止系统可能出现过早疲劳破坏或预料不到的风险,往往使用更高的安全系数保守设计部件,大大增加铰链梁系统的重量和制造成本。本文利用计算机辅助设计软件ANSYS和MSC.FATIGUE对该铰链梁系统进行计算机辅助仿真分析设计,不仅优化了其设计结构、降低了成本,且预测了铰链梁系统的设计性能和期望寿命,从而使该类型产品的设计有了新的思路。

六面顶压机上常温高压超声测量的样品组装设计

简要介绍了高压超声测试技术中样品组装的设计原则。设计了一套新的样品组装,并测量了纯Al和纯Cu在常温下的等温状态方程。实验结果表明,新的组装能够实现较理想的准静水压加载,同时也能够测试出良好的超声信号。分析了六面顶压机上常温超声测量的主要误差来源。

六面顶压机液压系统同步仿真研究

针对传统六面顶压机液压系统的缺陷,提出新的电液比例控制方案,并采用基于PID的位移反馈控制策略以解决其加压同步问题。应用AMESim与Simulink平台进行联合仿真,仿真结果表明,应用PID反馈控制的新型六面顶液压机在加载同步方面能取得比较令人满意的效果。

六面顶压机顶锤的小斜边角度模拟分析

以有限元法为理论分析手段对六面顶顶锤进行科学计算，模拟分析了不同倒角的顶锤。根据有限元模拟分析结果，探寻出XKY-6×2000MN型六面顶压机顶锤倒角的最佳角度范围应取为41．5°～43．5°。模拟分析结果与金刚石的高压合成实验事实相符，在理论上解释了顶锤角度的选取原则，对于提高大顶锤使用寿命，降低生产成本有着重要的现实意义。模拟计算了在超高压状态下无法通过实验直接获知的顶锤上的应力分布等重要信息，为新型六面顶压机的研制提供了良好的基础。

六面顶压机超高压模糊PID控制系统的研究

针对液压系统超高压控制中动态响应性能和稳态性差的问题,建立了压力控制节流阀的数学模型,设计了基于模糊PID的智能控制系统,并利用MATLAB/Simulink进行仿真。结果表明:采用基于模糊PID的智能控制系统大大改善了液压控制动态性能,提高了稳态精度。

基于模糊控制的六面顶压机压力控制系统建模与仿真

文章将先进的电液比例控制技术与计算机控制技术相结合,对六面顶金刚石压机压力控制系统进行了设计,建立了该压力控制的数学模型。运用常规PID控制器的设计方法,设计出了模糊自适应PID控制器。并在MATLAB环境下进行仿真实验,结果表明,采用该控制算法,系统的调节时间缩短,响应速度加快,适应能力和鲁棒性得到提高,系统具有更好的动态特性和稳定性,有效减少了压力的波动。

基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置(上)

主要介绍基于国产六面顶压机构建的二级6-8型大腔体静高压装置的力学结构,压力标定,加热组装设计,温度标定,以及采用金刚石复合材料作为二级顶锤产生超高压的一些探索性工作。一系列的结果表明,基于六面顶压机的二级增压装置的研发成功,促进了国内高压科学与技术及新型超硬材料的发展。实验表明,自行研制的多晶金刚石-硬质合金复合末级压砧可使基于国产六面项压机构架的二级加压系统的压力产生上限从约20 GPa提高到35 GPa以上,拓展了国内大腔体静高压技术的压力产生范围。应用这一技术,我们期望经过末级压砧材料与压腔设计的进一步优化,在基于国产六面顶压机的二级6-8型大腔体静高压装置压腔中产生超过50 GPa的高压。

基于模糊控制的六面顶压机压力控制系统建模与仿真

将先进的电液比例控制技术与计算机控制技术相结合,对六面顶金刚石压机压力控制系统进行了设计,建立了该压力控制的数学模型。运用常规PID控制器的设计方法,设计出了模糊自适应PID控制器,并在MATLAB环境下进行仿真实验。结果表明,采用该控制算法,系统的调节时间缩短,响应速度加快,适应能力和鲁棒性得到提高,系统具有更好的动态特性和稳定性,有效地减少了压力的波动。