磨料水射流在大理石切割中的应用

使用石榴石磨料，在高压磨料水射流数控切割机床上，研究了切割参数（压力、靶距、切割速度）对大理石切割性能（切口宽度、切口锥角、余纹角度）的影响. 结果表明：切割速度越大，余纹角度越大；压力越大余纹角度越小，靶距对余纹角度影响不大，余纹曲线相互之间大体平行，且不规则；锥角与喷嘴切割速度成正比，与系统压力和靶距成反比，即欲得到较小锥角需采用小的速度，大的系统压力，小靶矩；切割缝隙宽度与压力、速度成反比，与靶矩成正比.     

基于Internet的机电一体化实验教学平台的建立

网络技术在实验教学中的应用越来越受到重视.机电一体化网络实验教学平台的建立为高校教师和学生提供了了解机电一体化类实验,提高创新设计能力,增强自身综合素质的良好场所.该实验平台是对机电一体化类实验实现系列化,模块化的一种尝试,同时它也是实现实验教学来源于课堂,而又不囿于课堂,来自生产实际而又高于生产实际的一种新型教学模式.     

超声辅助磨料水射流加工机制及去除模型研究

为了增强磨料水射流的加工效果,设计了超声辅助微细磨料水射流加工系统。通过喷嘴内变幅杆的超声振动,将声能与射流压力能叠加,增强磨料水射流的脉动行为,形成脉冲射流。通过数值计算的方法研究了流场轴线上的声压分布及磨粒在流场中的运动特性,探究了脉冲射流的加工机制及硬脆材料去除机制。通过切槽实验分析了系统压力、振幅及靶距对冲蚀深度的影响规律,实验结果证明,施加超声振动可有效降低系统压力,最佳靶距为8～10 mm。基于实验结果,利用MATLAB建立了硬脆材料的去除深度预测模型。     

水下油气管道外检测机器人设计及其动力学分析

油气管道由于腐蚀、外力等原因会造成管壁变薄,发生穿孔、泄漏和开裂等事故。管道投入运行时间和管道长度不断增加,以及工作环境日趋恶劣,加大了水下油气管道的检测难度。基于SolidWorks软件设计了一款用于检测水下油气管道腐蚀缺陷的机器人,包括管道直行机构和旋转小车,并对关键零部件及控制系统进行了分析设计;通过ANSYSFLUENT软件模拟不同水流速度、不同移动速度下机器人壁面受力情况,分析水流速度、移动速度对机器人前端壁面受力的影响规律,发现：随着水流速度与移动速度不断增大,机器人前端壁面受力不断增大,但当移动速度增大到0.4m/s时,变化不再明显;计算得到最大阻力为170.77N,所选用推进器最大推力为110.74N,因此采用双推进器驱动能够支撑机器人前移,满足设计要求。     

基于LS-DYNA的微细磨料小角度冲蚀氧化铝陶瓷材料去除机理数值模拟

借助LS-DYNA软件数值模拟微细磨料小角度冲蚀氧化铝陶瓷材料过程,分析微细磨料对陶瓷材料去除机理。采用Ls-DNYA显式算法、ESTS侵蚀接触算法和JH-2陶瓷材料本构关系模型,分别建立球形和八面体磨料模型,比较分析磨料形状、速度,冲蚀角度对于陶瓷材料去除的影响规律。结果表明磨料速度越大,则陶瓷变形量越大,应力和应变范围也越大;冲蚀角度越大,则磨料的法向冲击力越大,变形和应力也越大。八面体磨料的各侧面锋刃与工件相互作用,对工件材料产生犁耕作用,冲蚀的表面较规则。     

中药自动化立体存储系统及其搬运机械手的设计

通过设计一套中药自动化立体存储系统及其搬运机械手装置应用在中药库房中以实现中药的自动化立体存储和搬运,提高中药房的信息化管理水平;其控制系统主要以工业用PLC为控制核心,通过PLC编程控制精确定位药箱位置,并借助称重传感器精确控制药量;利用气动方式控制电磁阀动作来完成药箱的开合和搬运机械手手爪的抓取动作;根据中药药房相关工作特点开发出人机操作界面,操作人员可以远程操作界面即可完成中药的抓取工作;结构上采用密集式库架及坡底型药箱的新型结构,节省空间,最终实现对中药房的自动化管理。     

基于灰度值评估法制备纳米CeO2胶体射流抛光液

纳米胶体射流是抛光加工半导体材料的新型工艺方法,其中射流抛光液的分散稳定性对抛光效果有较大影响.以直径为10 nm的CeO2为磨料,选取乙醇体积分数、聚乙烯吡络烷酮(PVP)质量分数和抛光液pH值为实验因素,利用图像灰度值法表征抛光液的分散稳定性,分析抛光液各组成参数对其分散稳定性的影响规律.利用Box-Behnken响应面法对纳米CeO2胶体抛光液的分散稳定性条件进行优化.研究结果表明,纳米CeO2胶体抛光液的最优分散条件为乙醇体积分数61％、PVP质量分数3％、抛光液pH值为10.在此最优条件下,制备的纳米胶体射流抛光液图像的灰度值为183,与响应面模型预测值非常吻合,且抛光液的分散性能良好且悬浮稳定.     

磁场辅助微细磨料水射流加工系统的研制

通过研制磁场辅助微细磨料水射流加工系统以提高微细磨料水射流加工的稳定性,增强磨料水射流的能量,提高其加工能力。该加工系统主要由多轴运动装置、磁场发生装置、气液增压系统、微细磨料混合装置及其控制系统组成。微细磨料水射流的增压系统采用气液增压方式;磨料供给装置采用前混合式;利用Ansys软件优化设计磁场分布,以便获得喷嘴内均匀分布的磁场;其控制系统主要以PLC为核心控制元件,实现对喷嘴的运动、磁场、系统供压、磨料供给等的集成控制。通过设计人机交互控制界面实现磁场辅助微细磨料水射流加工系统的在线操作及控制。     

长寿命路面结构与裸化技术研究

为改善现有路面设计寿命不足、实际使用寿命短等问题,从长寿命路面研究出发,探讨了长寿命路面定义及设计要求,结合依托工程的PCC AC长寿命路面结构,采用有限元和路面弹性层状体系理论,分析确定PCC AC长寿命路面的力学模型,对PCC板板底荷载应力和温度应力进行计算分析,并进行路面使用寿命预估,得出理论使用寿命达到40年以上,其寿命符合长寿命路面的设计思想.最后,为增强水泥混凝土与沥青混凝土层间粘结力,研究给出水泥混凝土板裸化时间与技术要求.     

多物理场作用下磁场辅助微细磨料水射流流场数值模拟

为了解决磨料水射流加工过程中射流分散以及磨料分布随机的问题,采用在聚焦管处加入辅助磁场的方法。利用COMSOL Multiphysics软件数值模拟磁场辅助磨料水射流喷嘴内外在多物理场作用下流场分布规律,采用湍流、粒子追踪、磁场三模块分析磁性磨料在磁场、重力场、流场等多物理场作用下的运动状况,仿真结果表明:施加辅助磁场后,射流的发散性减弱,准直性增强,在磁场、重力场和流场的耦合作用下,微细磨料被约束在射流轴线附近,实现了磨料的聚集效应。模拟结果表明,辅助磁场有助于提高磨料水射流加工效率和加工表面质量。