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单颗金刚石磨粒划擦反应烧结碳化硅复合材料的实验及仿真
1
作者 张德涵 丁康 +5 位作者 蔡昕彤 杨峰 董志刚 鲍岩 郭晓光 康仁科 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第3期366-376,共11页
反应烧结碳化硅(RB-SiC)复合材料具有比刚度高、硬度高、耐腐蚀和耐磨损等优异性能,被广泛用于航空航天等领域,然而其较高的硬度和脆性等导致使用传统加工方式时易出现较多缺陷。为探究RB-SiC复合材料磨削加工时的材料去除机理及表面损... 反应烧结碳化硅(RB-SiC)复合材料具有比刚度高、硬度高、耐腐蚀和耐磨损等优异性能,被广泛用于航空航天等领域,然而其较高的硬度和脆性等导致使用传统加工方式时易出现较多缺陷。为探究RB-SiC复合材料磨削加工时的材料去除机理及表面损伤成因,开展单颗金刚石磨粒压头划擦实验,同时以连续分布的Si为基体,以呈颗粒或粉末状分布的SiC相为增强相,构建新的RB-SiC复合材料有限元仿真模型,并利用ABAQUS有限元仿真软件进行划擦仿真,研究复合材料表面的裂纹形成及材料去除机理,掌握划擦过程中压头−颗粒相互作用导致的切削力变化规律。结果表明,划擦实验与模型仿真结果吻合情况较好。随着切削深度增加,切削力逐渐增大,划痕路径上的破碎范围变大,材料表面形貌变差;当切削深度大于塑脆转变深度时,材料以脆性去除为主,划擦产生的应力向前传递,产生沿晶和穿晶裂纹;且划擦产生的应力大于SiC颗粒断裂应力,使SiC颗粒破碎去除,而基体则塑性去除;SiC颗粒与金刚石磨粒尖端的轨迹相对位置及SiC颗粒间距会导致划擦力变化,位于金刚石磨粒尖端移动轨迹上的SiC颗粒会导致划擦力上升,SiC颗粒间距过近时则划擦力会突升并在后方SiC颗粒破碎后骤降。 展开更多
关键词 RB-SiC复合材料 单颗金刚石划擦 有限元仿真 划擦力
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聚氨酯抛光垫特性对化学机械抛光性能的影响研究进展(特邀)
2
作者 侯长余 吴涛 +2 位作者 李凯强 周平 郭东明 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第9期20-47,共28页
化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)技术因其能够获得超光滑表面以及兼顾局部和全局平坦化的优异能力,广泛应用于光学元件加工和半导体制造等领域。聚氨酯抛光垫是CMP过程中最重要的耗材,其作用体现在将抛光液输送到工件... 化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)技术因其能够获得超光滑表面以及兼顾局部和全局平坦化的优异能力,广泛应用于光学元件加工和半导体制造等领域。聚氨酯抛光垫是CMP过程中最重要的耗材,其作用体现在将抛光液输送到工件表面,并为材料去除过程提供必要的机械载荷,对CM P工艺的表面质量、材料去除率和材料去除分布等关键性能产生显著影响。因此,聚氨酯抛光垫特性对CMP性能的影响一直是CMP领域研究的重点和热点,且已积累很多研究成果。文中从微观结构特征、宏观结构特征和力学特性三个方面综述了抛光垫特性对CMP性能影响的研究成果,分析了相关机理研究和建模方法的最新进展,探讨了当前面临的主要问题与挑战,并展望未来可能的发展方向。 展开更多
关键词 化学机械抛光 聚氨酯抛光垫 表面质量 材料去除率 材料去除分布
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薄壁CFRP管端面磨削稳定性实验研究
3
作者 王树龙 田俊超 +2 位作者 康仁科 董志刚 鲍岩 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第2期189-196,共8页
针对阵列复合材料管加工中的磨削稳定性问题,以单个薄壁CFRP管为研究对象,结合其结构特征定义切出角度和磨削作用角,开展端面磨削加工实验,分析切出角度对磨削稳定性的影响规律,并基于磨削作用角和切出角度之间的关系,进一步分析磨削速... 针对阵列复合材料管加工中的磨削稳定性问题,以单个薄壁CFRP管为研究对象,结合其结构特征定义切出角度和磨削作用角,开展端面磨削加工实验,分析切出角度对磨削稳定性的影响规律,并基于磨削作用角和切出角度之间的关系,进一步分析磨削速度、实际进给率、磨削深度对磨削稳定性的影响规律。结果表明:切出角度是影响磨削稳定性的主要因素,当切出角度为60°~90°时,磨削作用角较小,磨削稳定性较差;随着磨削速度的增大,磨削作用角逐渐增大,磨削稳定性呈增强的趋势;随着实际进给率的增大,磨削作用角无明显变化,磨削稳定性呈先减弱后几乎不变的趋势;随着磨削深度的增大,磨削作用角逐渐减小,磨削稳定性呈减弱的趋势。 展开更多
关键词 CFRP 端面磨削 薄壁弱刚性 磨削稳定性
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整体高温辅助激光定向能量沉积Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)共晶陶瓷组织性能研究
4
作者 于学鑫 李城昕 +4 位作者 孟超鑫 高佳丽 马广义 吴东江 牛方勇 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期57-64,84,共9页
Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)共晶陶瓷凭借优异的高温力学性能和组织稳定性成为航空发动机和燃气轮机热端构件的潜在应用材料。激光定向能量沉积技术能够克服传统制备方法在烧结变形等方面的限制,直接熔化粉末实现复杂陶瓷构件的一步成形制备。... Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)共晶陶瓷凭借优异的高温力学性能和组织稳定性成为航空发动机和燃气轮机热端构件的潜在应用材料。激光定向能量沉积技术能够克服传统制备方法在烧结变形等方面的限制,直接熔化粉末实现复杂陶瓷构件的一步成形制备。整体高温辅助的方法能够有效抑制样件成形过程中的开裂行为,但是高温辅助对于样件组织性能的影响尚不明确。因此本研究系统讨论了整体高温辅助激光定向能量沉积制备Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)共晶陶瓷的微观组织与力学性能随辅助温度变化的演变规律。研究结果表明,整体高温辅助对激光定向能量沉积制备的Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)共晶陶瓷微观组织与力学性能影响显著,在1273 K辅助温度下成形样件晶团尺寸相较常温下成形样件增大约32.16%,其平均断裂韧性为(4.9±0.3) MPa·m^(1/2),相比于常温下样件提升了17.2%,弯曲强度和压缩强度在辅助温度773 K下达到最高,分别为(324.27±18.23) MPa和(354.19±37.53) MPa。 展开更多
关键词 激光 增材制造 Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)共晶陶瓷 整体高温辅助 力学性能
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超声振动对玻璃纤维增强聚酰胺6注塑制件力学性能的影响 被引量：3
5
作者 刘莹 孙昊 +4 位作者 杨勇 姜开宇 于同敏 马赛 祝铁丽 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期9-14,共6页
为提高纤维增强复合材料的力学性能,对玻璃纤维增强聚酰胺6(PA6/GF)复合材料进行了矩形平板制件超声辅助注射成型实验。通过对制件进行X射线衍射测试、扫描电子显微镜观测、傅里叶红外光谱分析以及拉伸性能测试,研究了超声施加时间和超... 为提高纤维增强复合材料的力学性能,对玻璃纤维增强聚酰胺6(PA6/GF)复合材料进行了矩形平板制件超声辅助注射成型实验。通过对制件进行X射线衍射测试、扫描电子显微镜观测、傅里叶红外光谱分析以及拉伸性能测试,研究了超声施加时间和超声功率对制件的结晶度、玻璃纤维的取向程度、玻璃纤维与基体的结合强度以及制件力学性能的影响;并研究了经过超声振动的制件在吸水后其内部结晶度及力学性能的变化。结果表明,施加400 W超声振动,可以明显提高制件的结晶度;施加560 W超声时,玻璃纤维的取向形态得到改善,纤维与基体的结合强度有所提高,充填阶段施加超声所得制件的拉伸强度与弯曲强度比无超声振动的情形分别提高了11.9%与10.1%;但是如果继续增加超声功率,将会使制件的力学性能开始变差。制件吸水后,结晶度和力学性能下降,对制件的成型引入超声振动则能减小这种下降的幅度。 展开更多
关键词 超声振动 玻璃纤维增强聚酰胺6 凝聚态结构 结晶度 力学性能
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基于数字孪生的塔式起重机结构性能在线监测方法 被引量：4
6
作者 贾政楠 王欣 +4 位作者 高顺德 孙田 赵欣 李子陆 宋学官 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4468-4476,共9页
为了保证塔式起重机安全作业,提高塔式起重机的智能化水平,提出了基于数字孪生的塔式起重机结构性能监测方法。首先,根据塔式起重机的运行特点和实时监控的要求,提出了塔式起重机数字孪生框架,详细阐述了各部分的功能;其次,通过建立运... 为了保证塔式起重机安全作业,提高塔式起重机的智能化水平,提出了基于数字孪生的塔式起重机结构性能监测方法。首先,根据塔式起重机的运行特点和实时监控的要求,提出了塔式起重机数字孪生框架,详细阐述了各部分的功能;其次,通过建立运动模型实现了塔式起重机实时状态映射、借助网格简化技术构建了塔机虚拟模型、利用人工神经网络技术实现塔式起重机的结构性能在线预测;最后,以STL760动臂塔式起重机为例,建立了动臂塔式起重机数字孪生系统,验证了塔式起重机数字孪生框架的可行性,证明了预测结果有较快的分析速度和较高的准确性,为塔机智能化管理提供了新思路。 展开更多
关键词 数字孪生 塔式起重机 网格简化 在线监测
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面向晶圆划刻的兆声辅助激光加工实验研究 被引量：1
7
作者 翟科 王一帆 +3 位作者 杨子昊 田恩宝 薛寒 杜立群 《电加工与模具》 北大核心 2024年第4期50-54,60,共6页
针对晶圆划刻中激光加工易产生重铸层且得到的沟槽深宽比小等问题,提出了兆声辅助激光加工方法,对激光烧蚀与兆声振动理论进行分析,并利用响应面分析法对加工参数进行优化。结果表明,兆声波能够将烧蚀产生的液相材料和熔融碎屑击出烧蚀... 针对晶圆划刻中激光加工易产生重铸层且得到的沟槽深宽比小等问题,提出了兆声辅助激光加工方法,对激光烧蚀与兆声振动理论进行分析,并利用响应面分析法对加工参数进行优化。结果表明,兆声波能够将烧蚀产生的液相材料和熔融碎屑击出烧蚀区,从而减小重铸层面积,改善晶圆的表面形貌;附加兆声辅助后,沟槽划刻后晶圆表面重铸层面积减小约25%,烧蚀深宽比由2.65增加到3.82。基于上述研究,在晶圆表面划刻得到了形貌良好的网格结构,证明此方法能有效改善晶圆划刻的表面形貌,减少重铸层的产生,提高晶圆划刻的效率与精度。 展开更多
关键词 激光加工 兆声振动 响应面分析 晶圆划刻
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激光-电弧复合增材制造Al-Cu合金T型结构微观组织演变与熔池流动行为分析
8
作者 王儒政 马广义 +3 位作者 吴胜男 刘德华 牛方勇 吴东江 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第9期62-69,77,共9页
在T型结构增材制造过程中,交叉节点处易出现冶金结合不良及重熔缺陷等问题,制约该结构性能的提升。采用激光-电弧复合增材制造技术制备了Al-Cu合金T型结构,对交叉节点处的组织形貌进行了表征,并通过数值模拟分析了节点处熔池内的温度分... 在T型结构增材制造过程中,交叉节点处易出现冶金结合不良及重熔缺陷等问题,制约该结构性能的提升。采用激光-电弧复合增材制造技术制备了Al-Cu合金T型结构,对交叉节点处的组织形貌进行了表征,并通过数值模拟分析了节点处熔池内的温度分布以及流动特征。结果表明,在T型结构节点处能够观察到重熔作用所导致的弧形条纹特征,该区域的模拟形貌与实际结果具有良好的一致性;熔池边界处等温线分布较为密集,内部Marangoni对流导致逆时针涡流的形成,最高流速可达0.16 m/s。依据顶层晶粒形态差异,分为顶层节点重熔区(RZI)和顶层热影响区(HAZ)。其中RZI内主要为细小的树枝晶,平均晶粒尺寸相比于HAZ降低了20.8%,内部析出相主要为与α-Al基体呈非共格界面的大尺寸θ(Al_(2)Cu)相;平均显微硬度可达(98.4±6.4)HV_(0.1),相比于未重熔区最高提升约14.0%。 展开更多
关键词 激光-电弧复合增材制造 AL-CU合金 T型结构 组织形貌 熔池流动
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超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测
9
作者 敖萌灿 黄金星 +3 位作者 曾毓贤 吴跃勤 康仁科 高尚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页
钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表... 钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表面,基于弹塑性接触理论和压痕断裂力学,通过分析单磨粒划擦作用下材料表面的变形过程,考虑材料的弹性回复、微观下力学性能的尺寸效应,建立了脆塑转变临界深度的预测模型,并计算得到YAG晶体的脆塑转变临界深度为66.7 nm。在此基础上,通过不同粒度砂轮超精密磨削YAG晶体试验对建立的脆塑转变临界深度预测模型进行验证,并计算不同粒度砂轮在相应工艺条件下的磨粒切深。结果表明,磨粒切深高于脆塑转变临界深度时,YAG晶体磨削表面材料以脆性方式被去除,磨削表面损伤严重;磨粒切深低于脆塑转变临界深度时,磨削表面材料以塑性方式被去除,能够获得高质量磨削表面,加工表面粗糙度达到1 nm。建立的脆塑转变临界深度预测模型能够为YAG晶体的低损伤超精密磨削加工提供理论指导。 展开更多
关键词 超精密磨削 YAG晶体 纳米压痕 纳米划痕 脆塑转变
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选区激光熔化6511SS/GH3536多材料界面特性和力学性能研究
10
作者 孙权威 杨文美 +2 位作者 臧文茁 白倩 徐如雪 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期116-125,共10页
目的考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特... 目的考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)观察界面微观结构和元素分布情况。通过显微硬度和拉伸实验表征界面的力学性能。结果采用SLM制备的多材料试样的界面无明显缺陷,表明6511不锈钢(6511SS)和GH3536高温合金具有良好的冶金结合特性。由于6511SS与GH3536的最优工艺参数存在差异,GH3536/6511SS的界面扩散区(480μm)宽于6511SS/GH3536的界面扩散区(330μm)。6511SS/GH3536扩散区的硬度介于6511SS与GH3536之间,而GH35636/6511SS扩散区的硬度小于6511SS和GH3536的硬度。拉伸实验结果表明,多材料试样在GH3536高温合金处断裂,其极限拉伸强度与GH3536高温合金相当,多材料试样的断裂伸长率低于GH3536高温合金试样的断裂伸长率。结论证明了采用SLM制备6511不锈钢和GH3536高温合金多材料零件的可行性,揭示了沉积顺序对界面微观结构和力学性能的影响,可为SLM制造多材料零件提供指导和参考。 展开更多
关键词 多材料 6511不锈钢 GH3536高温合金 选区激光熔化 界面表征
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反应烧结碳化硅超声线锯切割试验研究
11
作者 宋洪侠 曾国伟 +3 位作者 晁胜豪 郭晓光 董志刚 王毅丹 《机械强度》 北大核心 2025年第9期164-173,共10页
反应烧结碳化硅(Reaction Bonded Silicon Carbide, RB-SiC)因其优异的热稳定性、耐辐射性以及化学惰性,被广泛应用于核能和光学领域核心构件的制造。但是,RB-SiC材料具有硬度高、脆性大等特点,传统加工方法难以保证其加工质量和效率。... 反应烧结碳化硅(Reaction Bonded Silicon Carbide, RB-SiC)因其优异的热稳定性、耐辐射性以及化学惰性,被广泛应用于核能和光学领域核心构件的制造。但是,RB-SiC材料具有硬度高、脆性大等特点,传统加工方法难以保证其加工质量和效率。超声金刚石线锯切割(锯切)技术作为硬脆材料的高效加工方法,已在单晶Si、单晶SiC等硬脆材料的加工中成功应用。然而,该技术在RB-SiC材料的切削试验和工艺的研究还有待开展。为此,首次开展了RB-SiC的超声锯切试验研究,搭建了超声锯切RB-SiC平台,对比分析了平行与垂直超声振动方向的加工表面质量,研究了超声振幅、线速度、进给速度参数对表面粗糙度及表面微观形貌的影响规律。试验结果表明,超声锯切在提高表面质量等方面具有显著优势。随着振幅由3μm提高到7μm,表面粗糙度值降低了17.4%,表面划痕和凹坑数量随之减少;相较于垂直进给方向,平行进给方向的超声锯切更能有效提高RB-SiC材料的表面质量。本研究可为RB-SiC材料超声锯切工艺研究提供指导。 展开更多
关键词 超声锯切 反应烧结碳化硅 金刚石线锯 超声振动 表面质量
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旋转共轴驱动永磁球型关节设计及扰动抑制
12
作者 张永顺 刘志军 +1 位作者 刘振虎 王莉 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期102-112,共11页
针对当前永磁球型关节普遍存在电磁驱动结构复杂,耦合磁场建模困难,磁矩奇异性,抵抗外界扰动能力不足等问题,依据永磁体转子轴线始终趋于磁场旋转轴线的旋转定轴效应,研制了一种以内置全悬浮永磁体转子的万向随动机构为主体的永磁柔性... 针对当前永磁球型关节普遍存在电磁驱动结构复杂,耦合磁场建模困难,磁矩奇异性,抵抗外界扰动能力不足等问题,依据永磁体转子轴线始终趋于磁场旋转轴线的旋转定轴效应,研制了一种以内置全悬浮永磁体转子的万向随动机构为主体的永磁柔性直驱球型关节。球型关节的定子由两组鞍形线圈和一组亥姆线圈三轴正交嵌套而成。为解决磁矩控制变量冗余问题,采用磁场旋转轴线侧摆、俯仰角为独立控制变量的三相电流公式叠加空间万向旋转磁场,实现磁场内同步旋转永磁体转子侧摆、俯仰磁矩解耦和在空间万向磁场旋转轴线导引下的永磁球型关节侧摆、俯仰两自由度运动。进而,用Lyapunov函数证明系统稳定性,采用基于模糊算法优化的非奇异快速终端滑模控制方法抑制抖振和降低输出端轨迹误差。模拟结果验证了模糊优化滑模控制器的有效性。相比未模糊优化滑模控制方法,存在外界扰动时,优化模糊控制器通过切换增益进行自适应调整,能有效抑制系统控制输入产生的抖振,并提高轨迹跟踪速度,降低跟踪误差。仿真和试验表明,球型关节电磁结构简单,磁场解析建模便利,电流输入变量与磁矩输出变量一一对应,抗干扰能力和抖振抑制效果良好,实现了球型关节期望轨迹的快速跟踪,动态跟踪性能良好,改善了复杂环境的适应性。 展开更多
关键词 永磁柔性球型关节 旋转共轴效应 空间万向旋转磁场 滑模控制 轨迹跟踪
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虑及刚度特性的管内机器人高精度焊缝打磨方法
13
作者 王永青 艾靖超 +2 位作者 李特 兰天 刘海波 《中国机械工程》 北大核心 2025年第2期351-358,368,共9页
针对管内机器人高精度加工难题,以管内焊缝余高修整打磨为例,提出了一种虑及刚度特性的管内机器人高精度磨削方法。首先基于轮式管内加工机器人建立了考虑气动支撑装置刚度特性的有限元仿真模型,获得了不同加工载荷和位姿下的变形关系;... 针对管内机器人高精度加工难题,以管内焊缝余高修整打磨为例,提出了一种虑及刚度特性的管内机器人高精度磨削方法。首先基于轮式管内加工机器人建立了考虑气动支撑装置刚度特性的有限元仿真模型,获得了不同加工载荷和位姿下的变形关系;然后建立了基于高度特征的焊缝识别方法,采用三次B样条模型建立了焊缝母线参数方程,从而提出了融合刚度补偿量的加工轨迹点生成方法;最后通过机器人样机实验验证了所提方法对于管内焊缝打磨的有效性。结果表明:该方法可将约1 mm的焊缝余高精确修整至0.2 mm以内,加工后焊缝平均余高与设计余高的误差不超过5%,能够实现焊缝高精度加工。 展开更多
关键词 管内机器人 机器人加工 刚度 焊缝打磨
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面向串并联镜像加工装备的线激光安装位姿高精度标定方法
14
作者 刘海波 李文杰 +5 位作者 丁悦 王鹏飞 梁润 薄其乐 谢福贵 肖世宏 《航空制造技术》 北大核心 2025年第11期14-20,共7页
针对现有串并联机床线激光传感器测量位姿准确标定难题,提出一种适用于串并联机床的线激光安装位姿标定方法。基于标准球特性,求取球心坐标后利用标准球球心不变性建立等式,提出求取旋转矩阵的目标函数;通过扫描标准球表面,获取其点云... 针对现有串并联机床线激光传感器测量位姿准确标定难题,提出一种适用于串并联机床的线激光安装位姿标定方法。基于标准球特性,求取球心坐标后利用标准球球心不变性建立等式,提出求取旋转矩阵的目标函数;通过扫描标准球表面,获取其点云数据并拟合出球心,与球心坐标真值比较并建立平移矩阵的求取模型。与传统手眼标定方法相比,所提方法沿X、Y、Z 3个方向的标定误差分别降低了88.9%、83.6%、82.1%。所提方法无须改变串并联机构的姿态,有效避免了串并联机床定位误差对测量位姿标定的影响,提高了标定精度。 展开更多
关键词 串并联机床 标准球 线激光传感器 位姿标定 测量加工一体化
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粒子群算法与有限元融合驱动的薄壁复合材料构件支撑布局优化
15
作者 王福吉 何青松 +3 位作者 付饶 邓俊 林永权 马兴 《航空制造技术》 北大核心 2025年第6期40-47,共8页
薄壁复合材料构件的支撑布局设计是抑制其加工振动及变形的重要方法,但多数支撑布局的优化过程中只考虑单一的振动或变形,并且忽略了吸盘吸附对工件的影响,与实际工况有较大偏差。本文提出一种粒子群算法和有限元融合驱动的薄壁构件支... 薄壁复合材料构件的支撑布局设计是抑制其加工振动及变形的重要方法,但多数支撑布局的优化过程中只考虑单一的振动或变形,并且忽略了吸盘吸附对工件的影响,与实际工况有较大偏差。本文提出一种粒子群算法和有限元融合驱动的薄壁构件支撑布局优化方法,综合考虑了工件吸附变形、支撑后工件固有频率与刀具激励频率有效分离、额外辅助支撑等因素,能够在保证最大变形量满足要求的前提下实现支撑点数量及位置的优化。首先逐次在最大变形处增加支撑点直至满足变形要求,再在易产生共振的固有频率所对应振型的最大振幅处增加支撑点,直到满足频率要求,然后利用优化算法找到最小支撑点数量并进行最小支撑点数量下的支撑布局优化,最后开发了基于Abaqus和粒子群算法的支撑布局优化模块,进行了构件优化计算和试验验证。结果表明,该方法能够在保证频率及变形要求的前提下,有效减少支撑点数量。 展开更多
关键词 薄壁构件 支撑布局优化 有限元 粒子群算法 变形
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电解辅助微电铸法制备微混合器镍金属模具
16
作者 杜立群 王忠民 +2 位作者 郭柄江 刘柄男 尚柄泽 《精密成形工程》 北大核心 2025年第8期169-179,共11页
目的采用微电铸技术在不锈钢基底上进行微混合器镍金属模具的制备,以满足对高载荷下长期高精度的使用要求。方法为获得与镍铸层具有较高界面结合强度的金属基底,采用Materials Studio软件模拟了3种不锈钢基底(304、316和S136)与镍铸层... 目的采用微电铸技术在不锈钢基底上进行微混合器镍金属模具的制备,以满足对高载荷下长期高精度的使用要求。方法为获得与镍铸层具有较高界面结合强度的金属基底,采用Materials Studio软件模拟了3种不锈钢基底(304、316和S136)与镍铸层的分离功。此外,采用电解刻蚀方法提高了镍铸层与S136不锈钢的界面结合强度,并通过实验对电解刻蚀参数进行了优选。通过垂直拉伸法验证了分子动力学求解分离功的可靠性,并测量了较优刻蚀参数下和未刻蚀时镍铸层与S136不锈钢间的界面结合强度。结果S136不锈钢与镍铸层的分离功最大,界面结合强度最高,更适合作为微混合器镍金属模具的基底。通过分子动力学得到的3种不锈钢基底与镍铸层的分离功与实际的界面结合强度变化趋势相同。在刻蚀时间为60 s、刻蚀电压为10 V条件下,能获得合适的刻蚀深度、单边侧蚀量以及较大的表面粗糙度,该参数是提高界面结合强度的较优参数。刻蚀后镍铸层与S136不锈钢的界面结合强度为29.56 MPa,相较于未刻蚀时提高了218%。结论基于以上仿真和实验结果,制备了满足要求的微混合器镍金属模具,其模芯高度为59.3~61.4μm,最小线宽为60.2~61.5μm。 展开更多
关键词 界面结合强度 微电铸 电解刻蚀 微混合器 分子动力学
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双向高过载硅基差压敏感元件的研制
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作者 杜立群 李奥奇 +3 位作者 李蒙 杨晓臣 孟祥悦 邱汇烽 《光学精密工程》 北大核心 2025年第2期209-219,共11页
为了提高差压传感器的双向过载能力,本文设计了一种梁-群岛错位膜结构差压敏感元件。该敏感元件由梁-群岛硅膜结构和玻璃基底键合而成。其中,梁结构降低了应力集中,群岛结构提高了结构刚度;玻璃基底键合面设计有方形凹槽和圆形通孔,硅... 为了提高差压传感器的双向过载能力,本文设计了一种梁-群岛错位膜结构差压敏感元件。该敏感元件由梁-群岛硅膜结构和玻璃基底键合而成。其中,梁结构降低了应力集中,群岛结构提高了结构刚度;玻璃基底键合面设计有方形凹槽和圆形通孔,硅膜结构和玻璃基底的方形凹槽形成的错位结构进一步降低了最大应力。首先,通过有限元软件分析了双向高过载硅基差压敏感元件的应力分布、敏感元件的满量程输出及最大应力。其次,分析了结构尺寸与爆破压力的关系,采用尺寸优化求解出最大爆破压力下的结构尺寸。最后,通过MEMS硅工艺制作了具有双向高过载的硅基差压敏感元件。压力测试结果表明:制得的双向高过载硅基差压敏感元件的爆破压力为8.5倍量程,与传统C型膜结构差压敏感元件(爆破压力6.5倍量程)相比,过载能力提高了30.7%。实验结果证明梁-群岛错位膜结构可以有效提高差压敏感元件的双向过载能力。 展开更多
关键词 MEMS 差压敏感元件 有限元 尺寸优化 过载能力
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基于电流体喷印压电厚膜的力感知探针
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作者 王大志 王伦翔 +6 位作者 李泽飞 陈相吉 郑晓虎 刘梦哲 梁世文 孔令杰 唐彬 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第1期26-31,197,共7页
为了准确感知探针接触,降低探针损坏更换频率,设计并制作了一种基于压电效应的力感知探针。利用有限元软件优化设计压电厚膜感知层的结构尺寸,并基于电流体喷印工艺完成曲面共形压电厚膜的制备。搭建力感知探针标定系统,分析推导出灵敏... 为了准确感知探针接触,降低探针损坏更换频率,设计并制作了一种基于压电效应的力感知探针。利用有限元软件优化设计压电厚膜感知层的结构尺寸,并基于电流体喷印工艺完成曲面共形压电厚膜的制备。搭建力感知探针标定系统,分析推导出灵敏度公式,并计算不同接触速度下的接触力。测得在0.2 mm/s的接触速度下,力感知探针的灵敏度达到744.203 pC/N,非线性误差为4.26%。实验结果表明,该力感知探针具有占用空间小、结构简单和灵敏度高的特点,在防止探针接触变形、感知接触力等方面有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 曲面压电厚膜 力感知探针 电流体喷印 标定
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微半球谐振陀螺电极间隙高精度检测与调整方法
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作者 王大志 胡鑫 +3 位作者 李义康 刘犇 王曦 梁世文 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第1期82-88,共7页
微半球谐振陀螺的电极间隙一致性直接影响陀螺的输出性能,为满足陀螺的高精度间隙调整,利用静电电容检测的方法对电极间隙进行表征,并通过精密位移调节陀螺电极间隙。构建了陀螺装配误差模型,仿真分析装配误差对周向静电电容的影响,设... 微半球谐振陀螺的电极间隙一致性直接影响陀螺的输出性能,为满足陀螺的高精度间隙调整,利用静电电容检测的方法对电极间隙进行表征,并通过精密位移调节陀螺电极间隙。构建了陀螺装配误差模型,仿真分析装配误差对周向静电电容的影响,设计开发了高精度多通道电容同步检测电路,测量精度误差<1.8%,重复测试偏差<6%,实现了静电电容的高精度测量。搭建了高精度陀螺装配实验平台,基于采集的周向电容,微调电极间隙,降低周向电容的离散程度。最终完成陀螺高精度装配与固定。实验结果表明,陀螺周向间隙误差≤5.6%,周向静电电容标准差为14.47fF,离散系数为5.5%,装配精度显著提高。 展开更多
关键词 微半球谐振陀螺 静电电容 间隙调整 多通道电容同步检测
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五轴镗铣车复合加工中心时变误差测量及补偿 被引量：1
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作者 刘阔 王率峰 +3 位作者 宋磊 张泽伟 陈虎 王永青 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期102-108,共7页
航空航天领域关键零部件高端制造的需求对国产数控机床提出了高精度稳定性的要求,时变误差是影响国产高端数控机床精度稳定性的关键因素,易导致航空零件批量加工精度波动。五轴镗铣车复合加工中心是航空航天领域核心零件的主力加工装备... 航空航天领域关键零部件高端制造的需求对国产数控机床提出了高精度稳定性的要求,时变误差是影响国产高端数控机床精度稳定性的关键因素,易导致航空零件批量加工精度波动。五轴镗铣车复合加工中心是航空航天领域核心零件的主力加工装备,为减小五轴镗铣车复合加工中心的时变误差,提出了一种基于机理与数据混合驱动的数控机床时变误差补偿方法,通过测量机床在不同温度状态下的时变误差数据,厘清机床主轴和进给轴主要时变误差项,建立主轴和进给轴主要时变误差项的机理与数据混合驱动的时变误差模型,并基于坐标原点偏置原理实现机床时变误差补偿。经试验验证,补偿后X进给轴时变误差可以减少61.2%,主轴径向时变误差可以减少42.3%,大幅度提高了机床的精度稳定性。 展开更多
关键词 数控机床 主轴 进给轴 时变误差 误差补偿
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