SOFC梯度功能PEN部件的等离子熔射数字化制造

将功能梯度材料、快速原型制造、等离子熔射与机器人数字化成形技术相结合,多层连续熔射快速制造平板和瓦楞式固体氧化物燃料电池(SOFC)的三合一电极(PEN)部件.采用自主研发的梯度功能送粉设备,通过系统的工艺试验,探讨并研究了阳极、电解质与阴极层间连续梯度变化规律,以及阳极与阴极的多孔性特征;利用电子探针和能谱分析等检测手段分析了PEN部件材料成分的梯度变化情况.结果表明:采用本方法能够获得SOFC的PEN部件所需的成分与组织呈连续梯度变化,阳极与阴极孔隙率高的梯度功能涂层.

道路模拟振动台的控制策略及关键技术

道路模拟振动台是进行汽车及其零部件室内道路模拟试验的关键基础设备之一。本文介绍了道路模拟振动台的基本组成,探讨了道路模拟试验的控制策略。在现代控制理论以及统计原理的基础上,详细介绍了可进行有效道路模拟试验的伺服激振系统的控制方法以及响应谱的复现方法,为道路模拟振动台的自行研制奠定了基础。

基于Ethernet的开放式机器人等离子熔射成形系统研究

提出了基于工业以太网(Ethernet)的机器人等离子熔射成形系统.基于Ethernet建立PC与MotomanUP-20机器人之间的通讯连接,开发了机器人控制软件,实现了PC对机器人的主机控制以及作业文件交互等功能.基于MPI(Multi-Point Interface)网络连接PC与等离子熔射设备的控制核心Siemens S7-300型PLC.最终实现了以PC机为核心,集成成形过程监控、机器人熔射路径自适应调整和机器人实时监控等子功能的开放式机器人等离子熔射成形系统,并自主开发了SprayMonitor成形过程监控软件.实验结果表明,该系统能够根据熔射皮膜温度、厚度等在线检测信息进行熔射路径智能自适应调整和加工策略自行调度,实现了等离子熔射成形与机器人运动执行的一体化控制,提高了成形系统的柔性.

等离子无模成形叶轮的应力场分析与校核

等离子熔积无模成形是急速加热快速凝固的短流程制造技术,如何避免制件的热裂纹是该技术的关键,而热裂纹的产生取决于成形过程温度场与应力场的分布特征。用有限元法对预热和水冷两种温控方案进行了模拟仿真,对比分析可知,较预热成形,水冷成形零件表面质量良好、热裂倾向低。随后依水冷条件按跳跃路径计算了叶轮成形过程的热应力场。结果表明,该方案所得零件的温度场较均匀,热应力和热裂倾向显著降低,工艺合理,有利提高成形性。

等离子熔射过程中射流与粒子流的加热效应

采用CCD图像采集系统与图像处理技术提取等离子射流长度;以红外测温仪检测的单位时间内基体温度变化来衡量加热效应,研究不同熔射距离与射流长度条件下射流和粉末粒子流对基体的加热效应特点。结果表明,当熔射距离不大于射流长度时,基体温升主要来至于射流加热效应;随着熔射距离增大,射流对基体的加热效应迅速减弱;当熔射距离大于射流长度时,粒子流加热效应比较明显。提出射流长度可以作为合理选择熔射距离的特征评价指标,并通过不同熔射距离条件下熔射皮膜的截面尺寸以及形貌进行验证。

高速超精运动台的离散滑模控制研究

为给新型高速超精数控和微纳制造等装备的精密运动台的设计研制提供理论指导,解决高速高精运动平台的控制问题,首先建立了精密工作台伺服系统测量模型;根据此类系统重复步进与扫描运动的特点,进而研究了具有解耦的周期性干扰补偿器的离散滑模变结构控制技术,有效地解决了精密伺服系统在大范围运动引起的控制模型不确定性和各种干扰带来的性能损失问题。并运用Matlab软件进行了仿真,仿真结果表明与常用的PID控制加陷波滤波器相比,基于周期性干扰解耦的补偿的离散变结构滑模控制性能优于传统的控制结构,不但可以有效地提高系统的响应速度,减小跟踪误差,设计更简单,易于在线调试,使系统具有更满意的控制效果。

一种具有唯一解的边界元法计算三维声散射问题

针对传统边界元法在求解外部声学问题时存在非唯一解的缺点,本文利用Burton-miller公式有效解决这一问题。对于Burton-miller公式引入的超奇异积分算子,采用奇异性减少技术进行弱奇异积分规划,有效避免了计算超奇异积分的困难,数值处理变得十分有效。此外,在算法中还采用有效的块对角预处理迭代求解器加速求解线性方程系统,全面提高算法的计算效率。数值算例验证了算法计算三维声散射问题的准确性、有效性及潜在的工程应用价值。

等离子熔射成形模拟系统设计与研究

设计并开发了一种等离子熔射成形过程的数值模拟系统.系统描述了从射流至基体的整个熔射成形过程以及各对象的状态和行为,并生成熔射成形过程的三维动画.在分析中同时考虑射流、熔射粒子、皮膜的影响因子对熔射结果的影响,找出部分主要工艺参数对熔射的影响规律.由等离子熔射铁片模拟所得到的计算结果与实验观测现象基本符合,表明了此系统用于系统地模拟和分析等离子熔射成形过程是可行的.

等离子喷涂中基板传热的无网格分析

基于无网格彼得洛夫-伽辽金法(MLPG)建立了热喷涂中基板的三维传热数学模型。温度场由权函数、多项式基和一组未知系数近似构造,利用二次样条函数作为移动最小二乘中的权函数和局部弱形式的试函数,并采用罚函数法处理本征边界条件。详细研究了比例系数对数值精度的影响。与有限元法相比,无网格法可取得更好的收敛性和较高的精度。利用该方法计算等离子喷涂中基板温度,其计算结果与实验结果基本一致,表明该模型可用于求解热喷涂中的基板传热问题。

复杂形状涂层激光重熔CAM软件的开发与实践

根据激光重熔和多轴联动数控加工的特点,研究了复杂形状涂层激光重熔数控加工的轨迹生成算法,开发了激光重熔CAM软件,并且以抽油杆管接头热锻模为实例对软件进行实验验证。重熔后模具的表面硬度由HRC40提高到HRC50,满足其要求,取得了良好的表面改质效果。

大口径传输反射镜在装配紧固力下的面形误差分析

400mm级通光口径的大型传输反射镜是我国在建的高功率固体激光装置中的关键部件,反射镜的面形精度对最终的激光打靶精度有直接影响。针对反射镜所采用的螺纹紧固型装配固定方式,通过结构有限元分析和波面拟合方法研究了理论螺纹紧固力和反射镜面形变化定量作用规律。考虑零部件的制造误差、材料以及人为操作等变化因素的影响,实际中各个螺钉的紧固力在一定范围内呈随机分布,基于蒙特卡罗模拟仿真方法研究了实际螺钉紧固力的不确定性对反射镜面面形精度的影响,得出了满足面形精度要求的临界紧固力大小,为现场反射镜装配工艺的校准和优化提供了理论借鉴。

基于改进模拟退火算法的大规模置换流水车间调度

为解决大规模(工件数>100)置换流水车间调度问题,提出一种改进的模拟退火算法。算法改进了初始退火温度的设置,给出相应的计算函数;采用基于概率的多策略协同搜索生成新解,并引入并行搜索和记忆功能概念,以提升大规模问题下解的质量;选择开普勒型衰减函数作为温度衰减函数,提升了大规模问题解的收敛速度;以最小化最大完工时间为目标,将Taillard的大规模问题集(工件数>100)、VRF问题集以及发动机连杆部件实际制造车间等作为数值和工程案例,对算法进行了性能验证,表明了所提方法的有效性。

基于ZnO传感器的高流速气体压力测试

针对机械系统中气体轴承间气膜压力的分布检测,提出并研发了一种基于ZnO传感器的检测方法。ZnO纳米颗粒敏感材料采用化学沉淀法制备;用X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征。利用ZnO传感器的响应电压与动态气体压力的关系,成功测试出高压动态气体的压力。分析了氧气吸附、压电效应和热传导对响应电压的影响,拟合出对应的气体压力-响应电压关系曲线,本研究为高流速气体压力的测试提供了一种新途径。