基于重力势能转化的下肢外骨骼设计与动力学研究

基于人体重力势能转化的弹性助力原理,设计了一款下肢外骨骼,其类型为被动式,可为髋关节提供助力。依据拉格朗日方程建立了下肢外骨骼数学模型,研究了该模型在释能阶段的髋关节转矩。利用Adams软件建立了下肢外骨骼动力学仿真模型,通过数理统计的方法对比了数学模型和动力学仿真模型髋关节转矩的计算结果,得出两者高度相关。利用Adams软件仿真分别得出了人体在穿戴下肢外骨骼和不穿戴下肢外骨骼情况下释能阶段的髋关节转矩曲线,以髋关节做功值为依据对两组髋关节转矩曲线做了对比分析。结果表明,穿戴下肢外骨骼时,释能阶段髋关节做功值减少了19.29%。最后,以储能弹簧刚度与预拉力为设计变量对下肢外骨骼髋关节转矩进行优化,得出最适储能弹簧刚度下穿戴下肢外骨骼时髋关节做功值比不穿戴下肢外骨骼时减少了26.00%。     

化学镀镍复合配位剂的研究

采用对比试验和正交试验,以镀速、孔隙率、镀液稳定性和镀层硬度为评价指标,研究了单一配位剂及复合配位剂对镀液和镀层性能的影响,得到了复合配位剂的最优组合:8.4g/L乳酸,6g/L苹果酸,9g/L柠檬酸,8g/L丁二酸,1g/L丙酸。采用该复合配位剂的工艺配方可提高镀液使用寿命,获得性能优良的镀层。     

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的 提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能.方法 以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理.利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的官能团、成分和表面形貌进行表征;利用热失重仪(TGA)对接枝前后CF的热稳定进行表征;利用SEM、摩擦磨损试验机和白光干涉仪分别对CF&GO在PAI复合涂层中的分布和摩擦学性能进行表征.结果 GO通过与硅烷改性后的CF形成酰胺键成功接枝,接枝后,CF形成多尺度增强体,且表面形貌粗糙.此外,接枝后,CF的热稳定性降低,热稳定性规律为GO相似文献   

ZnO-GO杂化材料的制备及其增强无机粘结陶瓷涂层摩擦学性能的研究

目的 通过制备氧化锌-氧化石墨烯(ZnO-GO)杂化材料并植入陶瓷涂层中,提升氧化石墨烯与涂层界面的结合强度,从而提高涂层的显微硬度和耐磨性.方法 利用一种简单的水热法制备了ZnO-GO杂化物,并通过X射线衍射分析(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)对纳米杂化材料进行表征.此外,使用溶胶凝胶法在不锈钢上制备添加不同含量ZnO-GO杂化材料的磷酸盐陶瓷涂层(CBPCs).通过磨损试验研究陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,探讨ZnO-GO涂层的磨损机理.结果 X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)的分析结果表明,ZnO成功修饰在GO表面.ZnO-GO陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为150μm,显微硬度为163.5～233.1 HV.在载荷为10 N、往复频率为1 Hz,持续时间为30 min的摩擦条件下,ZnO-GO复合涂层与氮化硅小球对磨的摩擦系数为0.62～0.52,磨损率为3.819×10–4～0.943×10–4 mm3/(N·m).随着含量的增加,摩擦系数下降,磨损率也减少.结论 氧化锌-氧化石墨烯杂化材料的添加可显著提升陶瓷涂层的显微硬度,并降低涂层的磨损率.     

石墨烯及氧化石墨烯增强PE–UHMW复合材料进展

从力学性能、化学稳定性和摩擦学性能3个方面,叙述了石墨烯及氧化石墨烯增强超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)复合材料的研究现状。根据PE–UHMW复合材料所表现出来的优异性能可知,新型复合材料拥有优异的力学性能,在不远的将来将会取代目前广泛使用的交联聚乙烯材料,并将获得举足轻重的地位。     

基于遗传算法优化神经网络的镁合金化学机械抛光材料去除模型与仿真

镁合金化学机械抛光(CMP)的材料去除与其工艺参数具有高度非线性的特点,难以采用精确的数学模型来描述。以遗传算法(GA)优化神经网络(NN)建模为基础,利用正交试验设计获取镁合金CMP材料去除样本数据和测试数据,建立镁合金CMP材料去除模型。该模型以抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量和抛光时间为输入参数,以材料去除速率为输出目标。结果表明：GA NN协同模型能够构建镁合金CMP工艺参数与材料去除速率的基本关系;其拟合度波动范围为93.22%~97.97%,大大高于NN模型的拟合度波动范围71.56%~93.56%,因而具有更优的预测能力,基本满足工程实际的需求。     

单晶硅片纳米磨粒磨损的AFM模拟

当前的CMP磨损模型中,大多数主要是基于理论分析以及CMP中宏观影响因素所建立,并且都欠缺微观试验的证明.本文提出使用原子力显微镜（AFM）作为CMP中单个纳米磨粒模拟的方法,来验证模拟实验中载荷与扫描速率对微观磨损的影响,并依据此模拟试验的结果探讨了CMP磨损机理.     

平均电流密度对脉冲镀镍钨合金微观形貌和性能的影响

在硫酸镍15 g/L,钨酸钠30 g/L,柠檬酸35 g/L,烷基有机添加剂1.5 g/L,pH为7,温度65℃的条件下,研究了平均电流密度对脉冲镀镍钨合金镀层的外观、结合力、显微硬度、沉积速率,镀层中钨含量及表面微观形貌的影响.结果发现,随着平均电流密度的增大,镀层中钨含量增加,镀层硬度先增大而后趋于恒值.过高和过低的平均电流密度都会引起镀层缺陷,最佳的平均电流密度为5～8A/dm2.     

平均电流密度对脉冲镀镍钨合金微观形貌和性能的影响

在硫酸镍15g/L,钨酸钠30g/L,柠檬酸35g/L,烷基有机添加剂1.5g/L,pH为7,温度65°C的条件下,研究了平均电流密度对脉冲镀镍钨合金镀层的外观、结合力、显微硬度、沉积速率、镀层中钨含量及表面微观形貌的影响。结果发现,随着平均电流密度的增大,镀层中钨含量增加,镀层硬度先增大而后趋于恒值。过高和过低的平均电流密度都会引起镀层缺陷,最佳的平均电流密度为5～8A/dm2。     

单头单面旋转式化学机械抛光机的运动机理研究

以单头单面旋转式化学机械抛光机为例建立了抛光头的运动模型,并利用Matlab软件模拟出了抛光头的运动轨迹,分析并讨论了抛光盘和抛光头两者之间不同的转速比、旋转方向、偏心距以及抛光点的初始位置等参数对抛光轨迹和抛光质量的影响,为CMP机床的结构和运动设计提供理论依据。