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基于光滑质点流体动力学的海冰热力-动力数值模式 被引量:8
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作者 王刚 李海 +2 位作者 季顺迎 岳前进 吕和祥 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期523-530,共8页
考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素... 考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素的不足,具有精确模拟冰缘线运动、计算精度高等优点。首先介绍了光滑质点流体动力学的基本原理,并对海冰生消的热力因素进行了分析,将影响冰厚和密集度的热力因素引入到光滑质点流体动力学的海冰动力模式中,得到该热力-动力模式的控制方程。应用该数值模式对渤海海冰进行了48 h数值模拟,得到了海冰厚度和速度矢量的分布规律;对JZ20-2海域的海冰厚度、冰内温度场分布以及热力因素的变化特性进行了讨论。数值模拟结果表明,该数值模式能够很好地适用于渤海海冰数值模拟,是一种有效的海冰数值模拟方法。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 海冰动力学 海冰热力学
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光滑质点流体动力学(SPH)及其算法特性 被引量:24
2
作者 郑兴 段文洋 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第4期550-559,共10页
基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、... 基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、核近似和粒子近似的基本原理、核函数的构造方法、SPH形式的流体运动方程、边界处理方法和数值算例等多方面内容。研究工作在了解SPH方法的理论特点和潜在优势的同时,也为相关问题的深入研究和改进奠定了理论和算法基础。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学(SPH) 无网格方法 核近似 粒子近似
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光滑质点流体动力学方法中数值断裂的防止 被引量:2
3
作者 陈刘定 姚磊江 +3 位作者 李自山 郑洁 童小燕 徐绯 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期148-152,共5页
为解决光滑质点流体动力学方法数值模拟过程中出现的数值断裂问题,提出一种基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图的粒子产生和消除技术,对产生数值断裂的区域重新布点。同时讨论此技术实施过程中伴随的质量、动量... 为解决光滑质点流体动力学方法数值模拟过程中出现的数值断裂问题,提出一种基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图的粒子产生和消除技术,对产生数值断裂的区域重新布点。同时讨论此技术实施过程中伴随的质量、动量和能量守恒问题的解决办法。通过典型数值算例的模拟分析可以看出,粒子产生和消除技术可以有效地解决数值断裂问题。当考察程序的相对运行时间随模型粒子数目的变化时发现,只使用粒子产生技术时,由于粒子数目大量增加使程序运行时间急剧增加。而同时使用粒子产生和消除技术时,由于粒子数目基本不变,使程序运行时间只增加百分之十左右。当考察在整个程序的运行过程中模型总能量的变化时发现,使用文中提出的守恒问题解决办法,可以基本保证能量始终守恒。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 数值模拟 数值断裂 DELAUNAY三角剖分 VORONOI图
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基于光滑质点流体动力学方法数值波浪水槽研究 被引量:2
4
作者 李同飞 刘瑛琦 +1 位作者 张晨明 郑金海 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2009年第1期96-100,共5页
基于光滑质点流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法建立二维数值波浪水槽,利用推波板造波生成孤立波和不规则波,模拟结果跟实验值及解析解做了对比分析,结果令人满意。SPH数值水槽中生成的波浪具有明显的非线性,波... 基于光滑质点流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法建立二维数值波浪水槽,利用推波板造波生成孤立波和不规则波,模拟结果跟实验值及解析解做了对比分析,结果令人满意。SPH数值水槽中生成的波浪具有明显的非线性,波浪能量沿程有所衰减,与物理水槽结果吻合良好。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 数值波浪水槽 孤立波 不规则波
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光滑质点流体动力学方法中断裂准则的引入 被引量:1
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作者 陈刘定 童小燕 +3 位作者 陈昊 郑翔 程起有 姚磊江 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期666-669,共4页
基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图,提出一种粒子产生和消除技术解决光滑质点流体动力学方法中的数值断裂问题。以此技术为基础,利用光滑质点流体动力学方法的"核函数归一化特性"对粒子携带的应力重... 基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图,提出一种粒子产生和消除技术解决光滑质点流体动力学方法中的数值断裂问题。以此技术为基础,利用光滑质点流体动力学方法的"核函数归一化特性"对粒子携带的应力重新进行分配,进而引入断裂准则最终解决数值模拟中材料出现断裂破坏的理论依据问题。通过典型数值算例的模拟分析并与实验进行对比,结果表明,提出的粒子产生和消除技术对解决数值断裂问题是有效的;引入断裂准则使材料断裂破坏受到理论的约束与指导;与加入断裂准则前相比,程序计算结果在靶板变形区直径、深度和弹丸剩余速度三个重要指标上与实验结果具有更好的一致性。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 数值模拟 数值断裂 断裂准则
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基于光滑粒子流体动力学法单颗磨粒超声辅助磨削陶瓷材料的磨削力仿真研究 被引量:11
6
作者 米召阳 梁志强 +3 位作者 王西彬 周天丰 赵文祥 田梦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1067-1073,共7页
为了揭示轴向超声振动对磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力影响机制,利用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗金刚石磨粒磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力进行仿真,提出在单颗磨粒模拟磨削中应将平均未变形切屑厚度作为磨削深度。通过分析... 为了揭示轴向超声振动对磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力影响机制,利用光滑粒子流体动力学(SPH)法对单颗金刚石磨粒磨削Si C陶瓷、Al2O3陶瓷的磨削力进行仿真,提出在单颗磨粒模拟磨削中应将平均未变形切屑厚度作为磨削深度。通过分析轴向超声振动振幅与磨粒速度对平均未变形切屑厚度的影响,发现平均未变形切屑厚度随着超声振动振幅的增加而减小、随着磨粒速度的降低而减小。仿真结果表明:与普通磨削(CG)相比,轴向超声振动能够有效降低磨削力;随着超声振动振幅的增加磨削力降低比率增大;在相同磨削参数下,磨粒切削Si C陶瓷时磨削力大于切削Al2O3陶瓷的磨削力。 展开更多
关键词 机械制造工艺与设备 超声辅助磨削 平均未变形切屑厚度 光滑质点流体动力学 SIC陶瓷 AL2O3陶瓷
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基于SPH方法的渤海海冰动力学数值模拟 被引量:4
7
作者 王刚 岳前进 +2 位作者 李海 季顺迎 吕和祥 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期322-328,共7页
简要介绍了光滑质点流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法的基本原理,并将此方法应用到渤海海冰动力学数值模拟中.在对海冰动力学方程和粘弹塑性本构方程进行SPH处理的基础上,对渤海海冰的动力演化过程进行了48 h... 简要介绍了光滑质点流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法的基本原理,并将此方法应用到渤海海冰动力学数值模拟中.在对海冰动力学方程和粘弹塑性本构方程进行SPH处理的基础上,对渤海海冰的动力演化过程进行了48 h的数值模拟,得到了海冰厚度、密集度、速度和主应力的演化过程及分布规律,同时对模拟的海冰厚度等值线分布与卫星遥感图像进行了对比分析.数值模拟结果表明,SPH能够精确地模拟海冰分布规律以及冰缘线的位置,具有很高的计算精度和稳定性,是一种有效的海冰动力学数值模拟方法. 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 海冰动力学 粘弹塑性本构模型 数值方法
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海冰动力学数值模拟中改进的PIC方法 被引量:4
8
作者 王瑞学 季顺迎 岳前进 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期440-446,共7页
为了准确地模拟海冰的动力过程,需要建立精确有效的数值方法。本文结合质点网格法(PIC)和光滑质点流体动力学方法(SPH)发展了一种改进的PIC方法。该方法在欧拉坐标下对海冰动量方程进行差分计算,在拉格朗日坐标下进行海冰质点位移、厚... 为了准确地模拟海冰的动力过程,需要建立精确有效的数值方法。本文结合质点网格法(PIC)和光滑质点流体动力学方法(SPH)发展了一种改进的PIC方法。该方法在欧拉坐标下对海冰动量方程进行差分计算,在拉格朗日坐标下进行海冰质点位移、厚度和密集度计算,并采用Gauss函数进行欧拉网格点与拉格朗日质点间海冰参数的交互插值。采用改进的PIC方法对规则区域内的海冰堆积过程进行了数值试验,对渤海海冰的动力过程进行了72小时数值模拟。计算结果均表明改进的PIC方法具有计算量小,计算结果平稳精确的优点,可很好地适用于海冰动力作用过程的数值模拟。 展开更多
关键词 质点网格法 光滑质点流体动力学 海冰动力学 数值方法
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基于FEM与SPH耦合算法的单颗磨粒切削玻璃的动态过程仿真 被引量:15
9
作者 段念 王文珊 +2 位作者 于怡青 黄辉 徐西鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第20期2716-2721,共6页
采用有限元法(FEM)与光滑质点流体动力学法(SPH)耦合算法,假设以圆锥作为磨粒的形状,以玻璃为工件材料,进行了单颗金刚石磨粒的三维磨削仿真。仿真结果表明:磨粒的挤压使工件材料向前方及两侧流动而产生隆起,且磨屑发生粉末化现象;沟槽... 采用有限元法(FEM)与光滑质点流体动力学法(SPH)耦合算法,假设以圆锥作为磨粒的形状,以玻璃为工件材料,进行了单颗金刚石磨粒的三维磨削仿真。仿真结果表明:磨粒的挤压使工件材料向前方及两侧流动而产生隆起,且磨屑发生粉末化现象;沟槽的实际宽度远大于磨粒的切削宽度,断裂裂纹向沟槽两侧扩张,裂纹扩展一段后就停止不前而残留下来,成为残留裂纹。该方法可以较好地解决传统有限元法进行脆性材料磨削仿真时容易发生单元畸变的问题,验证了FEM与SPH耦合算法应用于脆性材料磨削仿真研究的可行性。 展开更多
关键词 单颗金刚石加工 有限元法 光滑质点流体动力学(SPH) 脆性材料
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超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究 被引量:10
10
作者 梁志强 田梦 +4 位作者 王秋燕 王西彬 周天丰 吴勇波 焦黎 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期895-902,共8页
基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂... 基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹;随着冲击速度的增大,工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少,产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小,而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加,观察两种裂纹的扩展情况发现:冲击速度提高,侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小,而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高,即超声效果加强时,工件的塑性域去除范围增大,但不会引起表面层损伤增大,最终表面质量得到提高。 展开更多
关键词 机械制造工艺与设备 超声辅助磨削 裂纹产生及扩展 光滑质点流体动力学
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冰雹冲击复合材料层合板仿真研究 被引量:13
11
作者 汪洋 李玉龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期187-190,203,共5页
针对飞机空中受冰雹撞击会造成复合材料结构分层或损伤问题,用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对复合材料的抗冰雹冲击行为进行分析。采用光滑质点流体动力学方法(Smooth Particle Hydrodynamic,SPH)模拟冰雹冲击刚性平板的高度非线性力学行为... 针对飞机空中受冰雹撞击会造成复合材料结构分层或损伤问题,用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对复合材料的抗冰雹冲击行为进行分析。采用光滑质点流体动力学方法(Smooth Particle Hydrodynamic,SPH)模拟冰雹冲击刚性平板的高度非线性力学行为。通过对比模拟结果与实验数据知两者吻合较好,验证冰雹模型的准确性。将该模型引入冰雹冲击复合材料结构模型,采用粘聚区模型(Cohesive Zone Model,CZM)预测复合材料结构的分层损伤,获得合理计算结果;并分析冰雹撞击层合板损伤情况及不同参数对层合板损伤影响。 展开更多
关键词 冰雹 高速冲击 复合材料层合板 分层 光滑质点流体动力学方法 粘聚区模型
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含液颗粒材料液固耦合分析的离散颗粒模型及特征线SPH法 被引量:2
12
作者 楚锡华 李锡夔 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期719-726,共8页
对含液颗粒材料流固耦合分析建议了一个基于离散颗粒模型与特征线SPH法的显式拉格朗日-欧拉无网格方案。在已有的用以模拟固体颗粒集合体的离散颗粒模型[1]基础上,将颗粒间间隙内的流体模型化为连续介质,对其提出并推导了基于特征线的SP... 对含液颗粒材料流固耦合分析建议了一个基于离散颗粒模型与特征线SPH法的显式拉格朗日-欧拉无网格方案。在已有的用以模拟固体颗粒集合体的离散颗粒模型[1]基础上,将颗粒间间隙内的流体模型化为连续介质,对其提出并推导了基于特征线的SPH法。数值例题显示了所建议方案在模拟颗粒材料与间隙流相互作用的能力和性能以及间隙流体对颗粒结构承载能力及变形的影响。 展开更多
关键词 离散颗粒模型 光滑质点流体动力学 特征线 颗粒材料 流-固耦合
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EFP垂直侵彻靶板后效破片云形状描述 被引量:4
13
作者 黄炫宁 李伟兵 +2 位作者 郭腾飞 李文彬 王晓鸣 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1068-1075,I0003,共9页
为了准确描述爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)垂直侵彻有限厚靶板后效破片云的形状,基于量纲分析及正交设计理论,利用AUTODYN软件中SPH算法研究了EFP成型参数、弹靶材料参数对靶后破片云形状的影响,建立了EFP垂直侵彻... 为了准确描述爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)垂直侵彻有限厚靶板后效破片云的形状,基于量纲分析及正交设计理论,利用AUTODYN软件中SPH算法研究了EFP成型参数、弹靶材料参数对靶后破片云形状的影响,建立了EFP垂直侵彻靶后破片云形状的数学描述模型。利用该模型计算了EFP垂直侵彻靶后破片云形状参量长半轴,并和仿真结果及相关试验结果进行对比,结果表明,该模型计算的后效破片云长半轴结果与相关试验结果误差控制在3%以内,能够准确描述EFP垂直侵彻有限厚靶板后效破片云的形状。 展开更多
关键词 爆炸成型弹丸(EFP) 垂直侵彻 靶后破片云 光滑质点流体动力学(SPH) 描述模型
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基于SPH方法的单颗金刚石磨粒磨削光学玻璃数值仿真 被引量:4
14
作者 杜振良 林建中 卞真玉 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第9期31-33,37,共4页
采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,将金刚石磨粒简化为带有尖端圆弧的圆锥,对单颗金刚石磨粒在不同切削速度下切削光学玻璃的过程进行了三维数值仿真。仿真结果表明使用SPH方法可以很好地模拟脆性材料被切削过程的本构行为。通过分析单... 采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,将金刚石磨粒简化为带有尖端圆弧的圆锥,对单颗金刚石磨粒在不同切削速度下切削光学玻璃的过程进行了三维数值仿真。仿真结果表明使用SPH方法可以很好地模拟脆性材料被切削过程的本构行为。通过分析单层SPH粒子被磨粒切削的过程,还原了工件整体被磨削的宏观过程;通过分析切削速度对单颗磨粒切削形成沟槽的形状以及工件残余应力的影响,得出当切削深度一定时,提高的切削速度可获得更大的材料去除率以及更好的光学玻璃磨削表面的结论。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学方法 单颗磨粒 光学玻璃 数值仿真
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基于SPH方法的氧化锆陶瓷正交切削仿真研究 被引量:1
15
作者 刘松恺 张午阳 +2 位作者 徐锦泱 李林峰 冀敏 《工具技术》 北大核心 2023年第9期103-109,共7页
为深入研究氧化锆陶瓷切削加工质量的影响因素并揭示其切削去除机理,开展基于光滑质点流体动力学(SPH)方法的氧化锆陶瓷正交切削仿真研究,模拟材料去除时的大变形行为,揭示了裂纹发展和切屑形成过程。结果表明:脆延转变取决于切削深度,... 为深入研究氧化锆陶瓷切削加工质量的影响因素并揭示其切削去除机理,开展基于光滑质点流体动力学(SPH)方法的氧化锆陶瓷正交切削仿真研究,模拟材料去除时的大变形行为,揭示了裂纹发展和切屑形成过程。结果表明:脆延转变取决于切削深度,临界转变深度为0.75~1.00μm,其裂纹形式存在明显差异;切屑形态主要分为不连续带状和崩脆粉末状,延性去除时材料变形量与切削深度和切削速度正相关,脆性去除时稳定于极大值;切削力与切削深度正相关,但仅在延性去除时与切削速度正相关,脆性去除时切削力的时序分布与裂纹的发展密切相关。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 氧化锆陶瓷 切削仿真 切削机理
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超高速斜碰撞碎片云形态的研究
16
作者 王萍 武玉玉 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期5-7,23,共4页
针对航天器的碰撞毁伤程度与超高速斜碰撞所产生碎片云的形态的关系,利用光滑质点流体动力学(SPH)方法研究了超高速斜碰撞所产生碎片云的形态.主要分析了碰撞参数,如弹丸速度、靶板厚度、弹丸直径对碎片云形态的影响.仿真结果表明,二次... 针对航天器的碰撞毁伤程度与超高速斜碰撞所产生碎片云的形态的关系,利用光滑质点流体动力学(SPH)方法研究了超高速斜碰撞所产生碎片云的形态.主要分析了碰撞参数,如弹丸速度、靶板厚度、弹丸直径对碎片云形态的影响.仿真结果表明,二次碎片云的膨胀速度以及膨胀尺寸随碰撞速度和弹丸直径的增加而增加,随靶板厚度的增加而减小. 展开更多
关键词 超高速斜碰撞 碎片云 光滑质点流体动力学方法 数值模拟
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硬脆材料孔加工出口破损形成机理
17
作者 吕东喜 陈刚 +4 位作者 赵德刚 高聪 徐海兵 郭启涛 祝颖丹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期110-116,共7页
为研究BK7玻璃孔加工过程中出口破损的形成机理,本文在对破损形貌进行显微观测的基础上,基于断裂力学理论,分析了工件加工面所受载荷随裂纹扩展过程的演变规律及其对出口破损形成过程的影响;采用光滑质点流体动力学法对出口破损的形成... 为研究BK7玻璃孔加工过程中出口破损的形成机理,本文在对破损形貌进行显微观测的基础上,基于断裂力学理论,分析了工件加工面所受载荷随裂纹扩展过程的演变规律及其对出口破损形成过程的影响;采用光滑质点流体动力学法对出口破损的形成过程进行了数值模拟,研究了出口破损的形成机理。结果表明:出口破损可分为初始裂纹区及扩展裂纹区,挤压载荷和弯矩的耦合作用驱使初始裂纹沿圆周方向扩展,显著增加了裂纹的倾斜角度和破损宽度,导致破损表面产生大量散射状条纹;借助光滑质点流体动力学法实现了对出口破损形成及脱落过程的数值模拟,发现初始裂纹贯穿整个未穿透厚度,刀具的瞬时切削力减小了78%;并且随着裂纹间歇性地沿圆周方向扩展,刀具切削力呈现出剧烈的周期性波动特征。 展开更多
关键词 超精密加工 BK7玻璃 孔钻削 出口破损 光滑质点流体动力学
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