微型机械力学行为的分子动力学模拟研究进展

介绍了国外分子动力学模拟在微型机械力学行为分析中的研究进展；阐述了分子动力学模拟的基本方程，分子动力学的算法以及应用于微型机械力学徒为分析中的势函数等。最后介绍了几个在微型机械力学行为分析中的应用动力学模拟的例子。     

分子动力学计算机模拟技术进展

阐述了分子动力学模拟以及进行分子动力学模拟的基本条件及步骤,介绍了国内外分子动力学计算机模拟的研究现状,指出了分子动力学模拟方法应用的进一步发展方向。展望从原子尺度方面出发来研究材料力学的力学行为,特别对裂纹、错位和晶界以及它们的相互作用的研究是可行的。     

小分子气体在液压油中扩散行为的分子动力学研究

为了从微观层次上揭示气体小分子在液压系统中的扩散机理,对小分子在液压油中的扩散溶解行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,模拟了不同温度下气体小分子在液压油中的扩散。结果表明,温度越高,扩散系数越大,且与文献报道的实验数据吻合较好,说明分子动力学模拟是研究小分子在液压油中扩散行为的有效方法。     

微构件分子动力学集成仿真系统的研究

采用VC++集成环境和OpenGL技术开发了面向微构件特性评价的分子动力学模拟软件系统(MDIS).MDIS模拟系统可以实现微构件的纳米切削加工和微拉伸等参数化分子动力学仿真,同时可以实现特殊微构件-单壁碳纳米管的力学特性评价.软件利用了模块化设计思想,界面友好,易于操作,集成度高,适合微构件综合分子动力学分析.采用MDIS系统对金刚石刀具切削单晶铜材料以及单壁碳纳米管与单晶硅材料相互作用的分子动力学模拟进行了仿真模拟研究.     

纳米连接过程的分子动力学模拟研究进展

纳米材料因其特有的结构和性能而得到广泛的应用，纳米连接技术也随之发展起来。在纳米加工领域，虽然有很多先进的显微分析手段，但由于实时观察技术的限制，材料的很多现象和行为很难通过实验进行观测和分析，而分子动力学适用于几纳米到几十纳米的三维空间尺度和纳秒以下的时间尺度，同纳米加工领域很多过程的时间尺度和空间尺度保持一致，因此，利用分子动力学模拟纳米材料性能和连接过程原子的动力学行为是可行的。综述了纳米材料（包括纳米多层膜、纳米线、碳纳米管、纳米颗粒）在纳米连接过程以及连接大尺寸材料过程中的分子动力学模拟研究进展，模拟结果与实验结果基本吻合。结合最新研究进展，讨论了分子动力学模拟在纳米连接应用中的存在问题、解决办法和发展趋势。     

微纳米尺度上含DNA分子流体传输规律的多尺度算法研究进展

微纳米尺度上含DNA分子流体的传输特性研究对生物微流体机械装置的设计和优化至关重要.DNA分子在流体中的运动和变形以及与周围流体的相互作用是一个耦合的、复杂的多尺度问题.由于普适的理论解缺乏,数值模拟作为一种可行且经济的技术路线现正被广泛地使用于这类问题的基础研究和各种生物微流体机械装置的实际设计及应用中.综合评述现代数值计算在模拟微纳米尺度上含DNA分子流体传输这类复杂多尺度问题上的主要进展.介绍目前模拟中广泛使用的DNA分子的聚合物链模型,重点探讨相关分子动力学方法模拟以及基于该方法的各种主要的多尺度算法发展近况.分析模拟DNA分子动力行为及周围流体传输时,存在的技术难题和相应的新发展.     

微型机械运动参数测试仪光学机械系统研究

微型机械运动参数的测试是微型机械研究工作的基础.本文介绍微型机械运动参数测试仪的工作原理和关键技术,并对仪器的精度进行了分析.     

碳纳米管力学行为研究的新进展

详细介绍了碳纳米管的独特结构、性能及其在力学方面的应用,并从试验研究与计算仿真两个方面较全面的综述了国内外学者在该领域的研究现状及最新研究方法。综述结果表明:碳纳米管力学行为的试验与仿真研究主要表现在采用不同的试验方法与势函数对其弹性模量、抗剪强度、抗拉强度等参数进行测试与计算仿真,分析了这些方法用于研究碳纳米管力学行为的优缺点。从分析中可得出:采用合理的描述C-C共价键的势函数对碳纳米管的力学行为进行分子动力学仿真,是一种易于实现并行之有效的方法。     

碳纳米管的力学行为

着重对纳米材料中很重要和亟待研究与应用的材料之一－－碳纳米管的力学行为以及与之相关的实验和性质进行了综述。从碳纳米管的结构、实验、应用等几个方面,通过对以往的各类实验进行总结,着重评述了纳米管的一些奇异的力学行为。总结了一些实验结果以及相关的碳纳米管的力学性能;根据对碳纳米管结构的分析,阐述了奇异性能产生的原因;通过分子动力学模拟,对碳纳米管的一些力学和电学性质进行分析;简要的总结了碳纳米管的一些力学方面的应用以及前景。     

纳米技术在微型机械中的应用

纳米技术及微型机械被认为是21世纪的核心技术。本文介绍了纳米技术及微型机械的基本概念及纳米加工、纳米材料和纳米摩擦学等纳米技术在微型机械中的应用。     

Multi-scale surface simulation of the KDP crystal fly cutting machining

The paper presents a novel approach for the modeling and simulation of surface generation in the potassium dihydrogen phosphate (KDP) crystal fly cutting machining process in the macro, micro, and nano scales, in order for the evaluation specifications in different spatial frequency region. The main influential factors of surface topography in different scales are discussed and modeled by different methods. The simulations take into account all the intricate aspects of the machining process affecting the surface topography and texture formation such as the straightness of the slide, the dynamic performance of the machine tool, and the cutter profile. This method can realize the machine tool performance and machining parameter optimization by the surface prediction and detection. The numerical calculation (NC) and the finite element (FE) method are used in the macro and micro scales. Molecular dynamics (MD) simulation is used in the nano scale. Furthermore, the proposed systematic modeling approach is verified by cutting trials which provide the coincident results of the simulated surface topography.     

微切削加工技术

在探讨切削技术发展动力的基础上给出了机械加工的尺度划分方法。通过综述微制造技术,介绍了微切削加工装备和微切削刀具,提出了利用应变梯度塑性理论进行微切削机理研究的设想,从分子动力学模拟仿真、最小切削厚度、切屑形态、微切削力、切削温度、工件材料的微量加工性、刀具变形、表面粗糙度与切削稳定性、毛刺、积屑瘤、刀具磨损等不同方面分析了微切削机理的研究现状和存在问题。最后介绍了微铣削CAD/CAM技术,并指出了微切削加工技术的发展趋势。     

塑料微流控芯片微通道热压成形机的研制

微通道热压成形机是大连理工大学微系统研究中心研制的塑料微流控芯片自动制造系统中的重要组成设备.文章介绍了塑料微流控芯片微通道热压成形制作工艺,对所研制的微通道热压成形机的机械结构、温度控制、压力和位移控制以及系统软件的设计特点进行了说明,给出了主要性能指标.微通道热压成形机既可以作为单独的设备使用,也可以与其他设备联成系统.     

Motor current prediction of a machine tool feed drive using a component-based simulation model

In recent times, simulation techniques have been rapidly accepted by the machine tool industry. However, most existing simulation studies have focused on a particular machine tool and described an entire machine tool feed drive as a single combined system. This paper presents a method to accurately predict motor current (torque) behavior and acquire a more generalized and accurate dynamic simulation model for a machine tool feed drive. To improve the generality, a component-based approach is introduced. In this approach, the feed drive model is composed of subcomponent models, and each component mechanism is then independently modeled. In the developed model structure, the parameters of the subcomponent model can easily be determined by using product datasheets or simple parameter identification based on motor current measurements. To enhance the model accuracy in predicting the motor current, an improved friction model including time-dependent frictional characteristics and rolling contact conditions was introduced to the simulation. The performance of the developed dynamic simulation model is demonstrated through a comparison with real machine tool behavior.     

浅析MD模拟方法理论

随着理论和计算化学以及计算机的发展,量子力学计算已深入发展到运用适合于材料科学研究中。尤其是MD分子模拟技术已被越来越广泛地用于预测一些高能化合物难以用实验测定的热物理性质、力学性质和在极端条件下的分解现象等。文中对分子动力学(MD)方法进行了理论概述,并对分子模拟技术进行了简要分析和总结,展望了未来趋势。     

Pro/E和ADAMS环境下基于虚拟样机技术的机床设计与仿真

运用了虚拟样机技术,在Pro/E和ADAMS环境下进行机床的设计,先利用Pro/E软件建立机床三维模型,然后在ADAMS环境下建立机床的虚拟样机仿真模型并进行仿真分析,从而进行结构的优化,通过样机检验和用户的使用证明,运用虚拟样机技术设计机床,提高了设计质量和效率。     

参数设置在数控机床装调中的应用

参数设置是数控机床装调和维修中所必不可少的一项工作。文中以FANUC 0i MD数控系统为例主要介绍了参数在数控机床中的作用及设置方法,对数控机床装配调整中一般需要进行设置的参数进行了介绍并设定,为数控机床的装调、维修提供了借鉴。     

微细切削与微小型化机床

介绍微细切削的可行性、优点及其应用前景。概述机床微小型化的可行性、优点以及研究进展。指出通过微小型化 机床以大规模并行的方式集成微型制造系统,将是一种有希望的技术方法。同时,简要探讨了机床微小型化的有关问题。     

花岗石构件的应用与设计

精密机械和特种加工机械的部分构件需要特殊的物理化学特性，花岗石是制造这些构造的理想材料。本文详细介绍了花岗石的物理和化学特性以及用它作为机械构件的主要特点，列举了花岗石在机械设备及仪器中的应用情况，阐述了花岗石构件设计时的注意事项，最后给出了微细特种加工机床上一个典型构件的设计实例。     

六足机器人整机运动学分析及构型选择

六足机器人整机构型设计和整机运动学模型是机器人样机研制和行为控制的基础。利用GF集理论阐明了六足机器人整机构型设计的实质即为解决机械腿在机身平台上的布局问题,并基于仿生学原理给出了5种整机构型。介绍了一种三自由度并联驱动腿部机构,并利用闭环矢量链及求导的方法建立了基于该腿部机构的六足机器人整机运动学模型。本文给出了六足机器人整机运动学理论及仿真算例,推导出了速度、加速度的理论值及仿真值的拟合图。拟合结果表明:角速度、角加速度的理论值与仿真值的最大误差量级分别为10~(-2)(°)/s和10~(-3)(°)/s~2,验证了理论模型的正确性。基于该理论模型,绘制了不同构型下该并联驱动腿的六足机器人的工作空间分布图,选择了工作空间较大的两种整机构型,并对这两种构型下的六足机器人的运动学性能进行对比分析,选择了一种能够更好发挥该腿部机构综合运动能力的整机构型。本文的研究为该六足机器人的后续研究奠定了理论基础。所使用的整机运动学建模方法对其他六足机器人也实用。