生物3D打印技术的新研究进展

离体构建生物组织和器官一直以来都是医学界和工程界共同面临的重要难题.由于三维组织结构成型复杂、微环境控制难度大、商业应用下的生产效率和可重复性等因素限制,传统制造方法很难实现生物组织和器官的有效构建.医学模型和生物相容性支架打印技术已发展较为成熟,但相对固定的加工工艺限制了其在活性生物材料打印领域的拓展;4D生物打印技术的概念提出较晚,重点在于产品的可编程性变形,但有关响应性材料的研究仍然较少.采用生物活性物质和生物兼容性材料作为打印墨水的生物3D打印技术,在复杂内部型腔和外部结构的构建方面优势凸显,可以实现器官组织的个性化定制,并高效生成三维活性构建体,在组织工程中的应用潜力巨大.着眼于生物3D打印中关键技术的发展态势,重点分析面向不同器官组织和功能性支架的生物3D打印机理及应用现状,并探讨其在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续生物3D打印技术研究工作的大规模推进提供参考.     

欧拉压杆在超低频垂直隔振系统中的应用研究

研制一种新型超低频垂直隔振系统。该隔振系统采用欧拉压杆作为负载弹簧，使隔振系统的被隔振质量与负载弹簧质量之比达到最大，显著地提高隔振系统产生内共振的频率；导出欧拉压杆力学特性及以欧拉压杆为弹性元件的隔振系统固有频率表达式；在平衡位置处采用负刚度弹簧与欧拉压杆弹簧并联，使隔振系统的刚度在平衡点趋向于零，可显著降低系统固有频率，隔振性能明显提高。     

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。     

微晶玻璃塑性域超精密磨削加工的研究

本文对微晶玻璃脆性材料的超精密磨削加工作了大量的实验研究。研究结果表明 ,对于微晶玻璃等脆性材料 ,其表面粗糙度主要与砂轮的平均磨粒尺寸、砂轮速度、进给量及磨削深度等因素有关。当采用超精密磨床并在 vs=12 0 0 m/ min、f=0～2 0 0μm/ rev、ap=0 .1～ 10μm条件下磨削时 ,只有当金刚石砂轮的平均磨粒尺寸低于 2 0μm,才能在塑性磨削模式下加工出高质量的光滑表面 ,其磨削后的表面粗糙度为 rms:8.0 2 1nm、Ra:6.2 0 0 nm。     

基于三层前向神经网络的抛物线轮廓插补

文章利用了一种基于三层前向神经网络的非线性轮廓插补算法,对抛物线轨迹进行曲线插补,并将基应用于超精密机床数控系统中,进行实验加工验证。结果表明,该算法具有插补速度快、插补精度高,插补步长变化小等特点,并且还可在每个插补周期内提供多种插补信息,能够满足实时插补的要求。     

光学玻璃塑性模式超精密磨削加工的研究

利用超精密磨床磨削加工6种典型的光学玻璃,先从理论上研究了脆性材料脆塑转变的临界值,然后对脆性材料作了大量磨削实验,实验结果表明,超精密磨削脆性材料时存在着断裂模式,断裂与塑性模式、塑性模式,这些模式主要由砂轮磨粒的切削深度进行控制,该磨削表面粗糙度与磨粒尺寸的大小,砂轮的进给量及玻璃的材料有关,当光学玻璃在塑性模式磨削时,其表面层不会产生任何裂纹缺陷,利用超精密磨床进行磨削加工,获得的表面粗糙度Ra低于5nm。     

超精密机床伺服系统双模控制器的设计

提出了超精密机床伺服系统的双模控制方法,开发出基于该方法的新型闭环位置控制系统。该方法在不改变原有的控制器结构的基础上,可以有效地补偿由于动静摩擦所引起的执行机构死区非线性作用的影响,因此实现比较简单。实验证明,系统在低速跟踪时,采用该方法实现了最大跟踪误差小于±0.1μm。     

单晶Cu纳米加工机理及其热效应的分子动力学模拟

基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型,采用Tersoff势、嵌入原子势(embeddedatom method,EAM)和Morse势分别描述刀具原子之间、工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用.研究了纳米加工过程中系统的温度分布及其热效应的影响,从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析.模拟结果表明:位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向(〈110〉晶向)运动;系统的温度分布呈同心形,切屑处温度最高,同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度;随着系统温度升高,工件材料具有热软化效应;切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.     

自动输料过程中零件尺寸的双路激光——CCD检测

针对自动化输料过程中零件尺寸的高精度检测问题，提出了利用双路激光－ＣＣＤ进行补偿检测的方法，该方法采用光三角测量原理，用两路激光－ＣＣＤ同时零件进行检测，减小或消除了自动输料过程中由于零件跳动所来的测量误差。