等距螺旋锥齿轮的精确建模与金属粉末注射成型工艺试制

等距螺旋锥齿轮作为一种新型锥齿轮,其螺旋齿面具有法向等距的特点,适用于金属粉末注射成型工艺批量化生产。根据坐标变换理论推导出球面渐开线和等距圆锥螺旋线的参数方程,再基于齿面形成原理建立齿面数学模型;在MATLAB中对齿面数学模型编程计算出齿面离散点坐标,并通过UG逆向工程完成等距螺旋锥齿轮的精确建模;利用ANSYS仿真分析等距螺旋锥齿轮的啮合接触,得出齿轮的传动性能;最后通过金属粉末注射成型工艺完成等距螺旋锥齿轮的试制。研究结果表明,齿面数学模型结合离散点逆向建模可确保模型的精度,金属粉末注射成型工艺可用于等距螺旋锥齿轮的批量化生产。

金属网格-透明导电氧化物复合型透明电极的瑞利分析和仿真

以氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)为代表的透明导电氧化物(transparent conducting oxide,TCO)在当前光电器件中的重要性日益增长.通过在TCO中引入金属网格构成复合电极,可以在保持良好透明性的前提下有效提升电学性能,同时降低对铟的需求量,并为可穿戴设备所需的柔性电极提供可能方案.对此类电极的电学性能分析,如复合电极方阻随金属网格结构参数的变化,可为电极设计与制备提供基本的出发点,但相关理论尚十分缺乏.本文针对典型的方孔方格型金属网格-TCO复合电极,分别展开基于瑞利模型和基于有限元仿真的电学性能分析.结果表明,孔型近似导致的金属通道显著畸变是复合电极的电学计算中瑞利模型在中高开口率下失效的主要原因.据此,我们采用格型修正,通过提升瑞利模型中的原胞外边界对称性来改善金属通道的畸变.与电极仿真的对比表明,修正后瑞利模型的适用范围明显扩大,其结果可与实验数据很好地拟合,为此类复合透明电极的电学数据分析与结构设计提供了简洁高效的理论工具.

基于超快激光定域去除的Cu/Ag复合金属网格透明电极性能优化研究

[目的]Ag网格透明电极方块电阻低,但反射率高。[方法]在钠钙玻璃基底表面利用等离子射频磁控溅射沉积Cu/Ag复合金属薄膜,然后采用飞秒脉冲激光定域去除金属层,获得Cu/Ag复合金属网格透明电极。分析了激光能量密度、激光扫描速率和激光扫描线重叠率对电极材料去除的影响机制。[结果]在激光能量密度1.4 J/cm^(2)、激光扫描速率300 mm/s和激光扫描线重叠率70%的工艺参数下获得了综合光电性能最为出色的Cu/Ag复合金属网格透明电极,其平均透光率为87.58%,方块电阻为2.15Ω,品质因子为1.235×10^(-1)Ω^(-1)。[结论]该电极的综合性能与传统商用ITO(掺锡氧化铟)透明电极相比有巨大提升。

双氢氧化物修饰镍金属网提升电磁屏蔽性能

针对镍金属网在电磁屏蔽中的低吸收效能(SE_(A))和较高反射(SE_(R))问题,通过电沉积方法在镍金属网(NM)表面负载镍铁双氢氧化物(NiFe LDH)纳米片,旨在提升材料的以吸收为主的屏蔽性能。处理后材料的微观结构和电磁特性得到显著改善,尤其是在X波段内实现了优异的56 dB的SE_(A)和2 dB的SE_(R)。同时,NiFe LDH纳米片优化了介电常数、磁导率、衰减常数和阻抗匹配,证明其在电磁屏蔽领域的广泛应用前景,合成简单且成本效益高。

基于midas Gen的单层球形网壳结构分析及应用研究

基于midas Gen软件模型,在不同应力比下对实体工程金属网壳模型进行分析,获得了工程实体金属网壳模型静力荷载下铸钢铰支座反力、罕遇地震时铸钢铰支座反力、静力荷载销轴反力、罕遇地震销轴反力分布情况。将设计模型得到的实体工程金属网壳荷载–位移曲线与有关设计模型网壳荷载–位移曲线进行对比,通过实体工程金属网壳模型设计实例,分析了不同应力下的杆件位移情况,从而证明了实体工程金属网壳模型设计的准确性及合理性。

玻璃纤维/环氧树脂/不锈钢网复合材料性能研究

为研究金属网厚度、金属网粒度、上层预浸料厚度和铺层角度对复合材料力学性能的影响。制备了1.8 mm厚度的9组玻璃纤维/环氧树脂/不锈钢网复合材料,对其进行正交试验仿真分析,并与试验结果对比。结果表明:仿真与试验的最大偏差为4.36%,证明仿真结果可靠。当金属网厚度为0.4 mm,粒度为590μm,上层预浸料厚度为0.9 mm,铺层角度为0°时力学性能最优。

锚网−围岩接触面注浆充填预应力施加技术

针对松软煤体巷道护表构件主动支护效应差、局部裸露围岩破碎范围持续扩大导致的锚杆、锚索失效问题,开发了网后注浆面型预应力施加技术并进行了实验室试验及现场验证。首先分析了锚网支护围岩变形破坏方式及控制方法,阐述了网后注浆技术原理;其次开展了不同规格型号金属网的网后注浆实验室试验,分别得到了主动面型预应力施加过程中锚杆受力、注浆压力、护表构件变形量及面应力演化规律;最后开展了现场工况下的顶板及两帮网后注浆试验,得到了护表构件在一定变形量前提下的面型预应力施加值,验证了网后注浆技术的适用性。研究结果表明:①金属网与煤壁之间存在间隙是导致支护系统主动支护能力差和锚杆、锚索支护失效的主控因素,围绕金属网与煤壁接触面凹凸不平的结构间隙进行注浆填充、全面封闭围岩是完善锚网支护系统的技术手段;②在金属网与围岩之间进行注浆充填可实现面型主动预应力的施加,面应力变化趋势主要分为:初始面应力恒定阶段、面应力上升阶段、面应力降低至稳定阶段;③网后注浆过程中,面应力变化趋势与注浆压力、金属网变形量紧密相关,面应力上升过程中,注浆压力、金属网变形量也随之升高;④网后注浆可缓解锚杆托盘应力集中程度,面应力上升过程中可使得应力集中的锚杆预紧力呈现出小幅度降低趋势,受力较为均匀的锚杆预紧力呈现出同步上升趋势。所得研究成果有望成为锚杆支护配套技术,为复杂困难巷道治理提供技术储备与理论参考。

建筑用碳纤维-金属网复合材料的力学性能研究

用热固性环氧斜纹编织预浸料、不锈钢丝网、铝合金丝网分别制备纯碳纤维板试样、碳纤维—不锈钢丝网复合材料、碳纤维—铝合金丝网复合材料。测试3种复合材料的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能及经腐蚀后的力学性能。结果表明:纯碳纤维板的抗折强度、抗压强度均处于最低水平;经质量分数为5%的NaCl溶液腐蚀后力学性能均不同程度下降;经过金属网增强后的复合材料力学性能明显增强,其中,加入不锈钢丝网的复合材料具有较高的抗折强度、抗压强度、抗冲击性能。综上可知,碳纤维-不锈钢丝网复合材料的力学性能更佳。

面向高深宽比微细嵌入式金属网格结构的选择性镀铜工艺

高深宽比微细嵌入式金属网格结构具有出色的光电性能和机械稳定性,可广泛应用于柔性触摸/显示器、太阳能电池、智能窗户等领域,但是传统的制备方法存在难以形成高深宽比结构、分辨率不足或材料利用率低等问题。借助电流体喷墨打印高分辨率按需喷印的优势结合选择性镀铜的特点实现高深宽比微细嵌入式金属网格的制备。通过实验研究,揭示了镀液温度、铜离子质量浓度、电流密度、电镀时间等参数对铜生长的速率和截面质量的影响规律,并对比了电镀和化学镀的优劣。结果表明,在电流密度约为1.5 A/dm^(2)时,电镀铜15 min能够实现线宽为10μm、深宽比为1的微细凹槽结构内金属铜的完全填充。最后,通过优化后的镀铜工艺参数结合电流体喷印,制备了线宽为10μm、深宽比为1、周期为800μm的28 mm×60 mm的嵌入式金属网格,其透过率(可见光波段550 nm处)为87.3%,方阻约为0.26Ω/□,品质因数(FOM)达到10 318,达到行业较高水准,可为高性能柔性光电子器件的制备提供新途径。

煤矿深井软弱围岩巷道锚架注支护施工技术研究

针对巷道在围岩应力作用下会产生较大的移近量,提出煤矿深井软弱围岩巷道锚架注支护施工技术,分别从锚杆设置、金属网铺设、钢支架架设以及注浆施工等方面进行设计,明确了具体的施工材料、方式及操作要点,并利用实例验证技术的先进性,结果显示,煤矿深井巷道两帮移近量和巷道顶底板移近量始终稳定在较低水平,应用效果较好。

用于探测液态金属-气体的DLC涂层式丝网探针数值模拟与结构优化

液态金属-气体两相流是铅冷快堆在蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故下的物理现象之一,考虑到液态金属的不透明性、腐蚀性及高温性,本文提出一种类金刚石(DLC)涂层式丝网探针(WMS)对液态金属-气体两相流相态分布进行探测。基于COMSOL软件,建立了涂层式WMS的数值模型并进行了实验验证,通过电场模拟阐明了该新型探针应用于含液态金属气液两相流的可行性。进一步地,通过改变丝网电极的间距与直径、涂层的厚度,研究了结构参数对涂层式WMS测量精度的影响。结果表明,电极丝横向间距为2~3 mm、垂直间距为1.5~2 mm时,WMS测量精度较高,而涂层厚度和电极丝直径的影响较小。本研究可指导DLC涂层式WMS在液态金属-气体两相环境中的实际应用,并为分析SGTR事故后的多相分布提供技术基础。

煤巷支护金属网受载变形力学性能数值模拟

针对煤矿井下强采动巷道围岩变形、支护构件破坏严重等问题,采用Ansys Workbench有限元分析软件,对目前煤矿井下常用的3种金属网(钢筋网、菱形网、经纬网)配合单体锚杆组成的锚网支护系统在垂直载荷作用下的力学响应特征进行有限元分析。研究表明,钢筋网抵抗变形的能力最大,菱形网次之,经纬网最小。同时通过增加网丝横截断面积能够有效增加金属网的抗变形能力;3种金属网的等效应力分布方面,钢筋网的应力分布出现较为明显的分区现象,菱形网的应力分布在网丝延展方向具有各向异性的特征;3种金属网的破坏方式主要分为节点破坏和拉伸破断,通过对比菱形网在网丝节点处破坏范围较大。

矿井开拓工艺的优化设计与应用

在矿井开拓中,支护作业在掘进过程中起至关重要的作用。针对传统工艺使用金属网和工艺锚杆进行布置无法贴合岩壁,造成锚杆力低、对周围岩石无法发挥牢固作用的问题,提出采用锚喷全岩开拓巷道的方法,具体阐述多锚喷支护工艺技术,并在某矿井中进行实际应用。结果表明,采用新的支护工艺,支护质量明显提升,巷道围岩变形程度降低了58%,有效防止喷浆层受压力形变或年久开裂的情况,降低支护成本。

铜金属网格技术在电子纸书写应用上的探索

为了进一步发挥电子纸优势,提升其原笔迹书写功能,介绍手写交互和笔写交互技术,通过对ITO工艺与铜金属网格(Cu Metal Mesh)工艺进行比较,并对手写触控磁容一体的铜金属网格进行技术分析,阐述了磁容一体手写触控技术原理,通过与目前主流书写技术进行比较,得出磁容一体手写触控技术的优势。证明了采用最先进的铜金属网格磁容一体技术,可以大幅降低电子纸手写触控应用成本并带来更好的人机交互体验,对电子纸应用普及和推广起到积极作用。

格宾柔性拦渣坝在矿山排土场治理工程中的应用

双绞合六边形金属网格宾柔性坝是一种新型支挡结构,在某公司西排土场治理工程中,通过采用格宾新型结构,有效地解决了拦渣坝支挡结构稳定性、变形、经济性等诸多难题,并取得了良好的效果,为类似工程提供一定的借鉴指导意义。

金属丝网多孔材料研究进展

金属丝网多孔材料是一类孔隙可控、高比表面积、高强度、价格低廉的多孔材料,由于具有高透气性和高过滤精度,在高温烟气、油浆等过滤分离领域得到了广泛应用。由于金属丝网多孔材料同时具有高比表面积、开孔特性、高孔隙度、高强度和孔隙可逐级调控等特性,在光催化、机车尾气净化、高效换热、爆燃冲击防护等领域得到重视。本文介绍了金属丝网多孔材料的结构及制备方法,着重总结了金属丝网多孔材料在过滤分离、催化、高效换热、爆燃防护等领域的应用进展,并对其应用前景和发展方向进行了展望。

表面活性剂协同荷电水雾增效除尘实验研究

为研究湿式电除尘效率和应用范围的拓展特性,设计了针对铁矿粉尘的表面活性剂协同荷电水雾除尘实验装置,采用表面活性剂增效润湿、水膜捕尘、荷电捕尘理论,探究了风速、电压、喷雾压力和格栅目数对除尘性能的影响.实验中优选复配表面活性剂溶液,选取了0.3%LAB SA/0.5%X-100、0.3%LAB SA/0.5%AES、0.5%X-100/0.5%AES三种复配溶液进行荷电水雾除尘实验.结果表明:复合电除尘可以在提高处理风量的同时增加除尘效率,风速在0.8m/s以前与除尘效率正相关;复配溶液在水压为6MPa时都达到除尘效率最大,其中以0.3%LABSA/0.5%AES表现最为突出,其除尘效率相较于水提升达到15.36%,不同水压的平均除尘效率提高也达到了11.73%;复合电除尘除尘效率与电压在40kV之前正相关,超过后会发生电晕放电,降低除尘效率;当格栅孔径大小为40目时除尘效率最大,其中复配溶液0.3%LABSA/0.5%AES达到了96.74%的除尘效率,继续减小孔径反而会减小除尘效率;对粉尘润湿性越强的表面活性剂参与除尘后对除尘效率提升越大.

基于机器视觉的大面积触控屏Metal Mesh缺陷检测

由于在大面积触控屏Metal Mesh的生产过程中,曝光机在长时间运行时会出现运行轨迹偏离,造成金属网断线和毛刺等问题.对此,设计了一种用于检测金属网缺陷的机器视觉检测系统,该机器视觉系统能通过工业摄像机采集图像,然后进行图像增强算法祛除环境干扰,Canny边缘检测算法划定图像边界,能快速检测出缺陷和其坐标位置.

表面活性雾滴联合金属网栅增效除尘

为进一步探索新型高效的复合式湿式除尘方法,基于表面活性剂增效润湿、喷雾降尘、水膜捕尘理论,构建了喷雾协同金属网栅除尘试验装置,通过对表面活性溶液性质的测试,优选出AES、LAB-35、X-100共三种活性剂进行试验,探究风速、喷雾压力、网孔目数、网栅层数和粉尘浓度对除尘性能的影响规律。研究结果表明:除尘效率随着风速增大呈现先逐渐升高、后缓慢下降的趋势,当风速为0.8m/s时达到峰值;随着目数、层数、喷雾压力增加,除尘效率有所升高,同时导致系统阻力或耗水量的增加,需要综合平衡;入口粉尘浓度的增大致使除尘效率先增大然后降低,当浓度为400mg/m^(3)时,效率最高达96.74%;三种表面活性雾滴中,0.4%LAB-35雾滴除尘效率最高,其次为0.4%AES雾滴,最低为0.4%X-100雾滴。综上,与纯水喷雾联合金属网栅除尘相比,表面活性喷雾具有较好的增效作用,能够为新型湿式除尘设备的研发提供参考。

桦木单板−金属铜网复合材料声学振动性能研究

【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格,然而当下我国优质木材资源紧缺,资源需求压力较大,开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复合材料。在分析复合材料尺寸稳定性的基础上,利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪测试其声学振动性能,研究桦木单板铺装方向、金属铜网添加位置与添加层数对声学振动性能的影响,并采用综合评分法比较了复合材料与西加云杉的声学性能。【结果】加入金属网后制备的双层、5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高分别为80.00%与88.09%,胶合界面的增加提升了复合材料的抗湿胀系数。桦木单板铺装方向影响复合材料的E_(L)/E_(R)值,以单板纹理平行铺装的双层单板复合材料E_(L)/E_(R)值为29.09,以单板纹理交错铺装的双层单板复合材料E_(L)/E_(R)值为0.99。加入2层金属铜网的5层复合材料,具有接近西加云杉的振动效率品质和更为优秀的音色,其抗湿涨系数平均值达到87.61%、纵向比动弹性模量达到20.20 GPa、声辐射品质常数达到6.13 m/(Pa·s^(3))、声阻抗为3.29 Pa·s/m、E/G值达到29.63。【结论】通过与西加云杉木材的比较表明,复合材料的声学振动性能基本能达到一般乐器的要求,并且具有良好的尺寸稳定性,是传统实木音板的良好替代材料。