气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。     

非一致曲率表面下的气压砂轮磨粒剪胀及加工试验研究#br#

针对软固结磨粒气压砂轮在加工异形曲面时,工件所受的切削力以及接触区内磨粒速度因工件曲率发生变化,导致工件不同曲率处材料去除量不均匀的问题, 基于修正的Rowe剪胀理论建立砂轮切削力模型,提出了非一致曲率表面下修正的气压砂轮材料去除模型。通过EDEM软件建立了软固结磨粒气压砂轮模型,分析了砂轮下压量为1.5 mm时工件曲率对接触力以及接触区内磨粒速度的影响。搭建气压砂轮加工试验平台,通过光整加工试验验证修正的材料去除模型。研究结果表明：修正的材料去除模型平均绝对值误差为0.095,而原始的材料去除模型平均绝对值误差为0.291,说明修正的材料去除模型可以用于气压砂轮抛光过程中的定量分析,且工件加工表面划痕明显减少。     

车门关门声品质控制的主观评价体系研究

以客观评价参数响度、尖锐度和振颤度为基础,建立了一套多层次车门关门声品质主观评价体系。基于建立的主观评价体系开展了某轿车车门关门声品质评价及优化控制分析,并通过客观试验法验证了主观评价控制效果。研究表明:建立的主观评价体系可行性较高,可较为快捷地分析和控制车门关门声品质问题,且控制效果明显。该技术对于新车型车门声品质的研发而言,具有较强的工程应用价值。     

软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析

为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA).所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑.结合层间弹性力学体系分析,讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题,得到表层单颗磨粒的切削力学模型.建立基于应力修正的Preston方程,解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题.根据磨粒硬度特性进行系数修正,给出材料去除经验公式.对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟,建立材料去除的定量预估模型.总结高效光整加工的配比条件,并通过针对激光强化模具表面的光整试验,验证修正后的Preston方程的准确性.     

光催化条件下钴基合金材料去除方法

针对应用于激光熔覆领域钴基合金材料难加工的问题，在分析钴元素及其化合物物化特性的基础上，结合紫外光催化和化学腐蚀作用，提出光催化条件下的钴基合金材料去除方法。建立了光催化条件下的材料去除模型，阐述了钴基合金在紫外光催化和化学腐蚀条件下的反应原理；设计了腐蚀液配置试验，试验确定采用碱性黄40+TiO2腐蚀液，并在此基础上设计基于气压砂轮平台的钴基合金加工试验。加工实例证明：结合紫外光催化和碱性黄40+TiO2化学腐蚀的预处理可显著提高钴基合金机械材料去除率，并减小表面粗糙度和减少表面缺陷；试验证明：30 min预处理后机械材料去除率可提高2～3倍，加工效率提升40%以上，并避免材料过度去除，从而验证了该方法的合理性和有效性。     

基于湍流动力学模型的油水分离装置

目前,各变电站采用在变压器底部建筑蓄油池的方式处理变压器废油,废油混入雨水后形成油水混合物,不仅浪费能源、外泄造成污染,而且还会造成安全隐患。为了解决上述问题,基于新型旋流微泡浮选原理以及湍流动力学,设计一套回流式含油废水高效处理装置,在所设计浮选柱旋流器内将油水混合液体进行分离,由于油、水两相间存在密度差,在混合体系中会发生水中油滴、气泡升浮以及油中水滴沉降的现象,油滴在浮选柱气浮段发生重力场中的聚结行为,聚结形成大的油滴更有利于后续分离。油水分离后将过滤液体回流至池中,通过多次循环高效分离,实现变压器油的提取分离收集和积水清洁化。同时从理论、Fluent软件仿真、自动化和结构优化等方面对该设备进行了研究,通过试验加以验证并且得出了一系列最优控制参数,在最优参数下油水分离效率可达90%。     

基于G-W模型的软固结磨粒群接触力分析研究

针对激光强化模具自由曲面的光整加工问题,对软固结磨粒群气压砂轮与模具表面接触力、下压量进行了研究,对砂轮接触模具表面时的磨粒姿态进行了分析,提出了一种基于G-W接触模型构建了软固结磨粒群接触力模型。利用ANSYS WORKBENCH对不同的下压量进行了仿真分析,得到了相应接触力的分布情况,验证了接触力模型的有效性。通过气压砂轮光整实验平台,利用Kistler 9129AA切削力测试仪对不同下压量的接触力进行了测试。研究结果表明,基于G-W的软固结磨粒群接触力模型能够用于计算气压砂轮与模具表面的接触力,接触力与下压量的成类线性关系,且线性关系良好。     

软固结磨粒群内部磨粒拓扑结构对材料去除的影响

针对软固结磨粒气压砂轮光整加工新方法,研究气压砂轮软固结磨粒群的内部磨粒拓扑结构对被加工材料去除率的影响规律。建立气压砂轮材料去除机理模型,分析软固结磨粒群在单压缩载荷下内部细观组构参量及力链网络的演化过程,研究了软固结磨粒群的宏观力学特征与细观结构演化之间的关系,数值模拟了具有不同拓扑结构的磨粒层与工件接触区域内的应力分布规律。将软固结磨粒气压砂轮用于激光强化自由曲面光整加工实验,得到了磨粒目数及体积配比对材料去除量及表面粗糙度的影响规律,试验结果表明,软固结磨粒气压砂轮可用于激光强化表面的光整加工并获得良好的加工效果。     

软固结磨粒群气压砂轮的力学特性分析

提出以软固结磨粒群(Softness consolidation abrasives,SCA)气压砂轮为工具的加工方法,对磨粒群密集颗粒系统的力学特性进行分析,用于解决激光强化后局部高硬度区域难以高效光整的问题。引入软球接触模型建立磨粒软固结形态下的微观接触力模型,引入全局阻尼系数得出了磨粒蠕变时的位移和速度公式。通过PFC3D仿真,验证了接触力计算公式,建立了颗粒系统的接触力网。对单颗磨粒在z轴方向上的速度进行跟踪研究,证实了SCA在加工时的存在蠕变现象。结合修正的Preston的方程,针对激光强化自由表面进行加工试验。试验结果表明:在相同加工时间内,SCA累积高出游离磨粒近34.35%的材料去除量,且避免了刚性砂轮面向曲面加工时产生的划痕,SCA加工可大幅提升面向高硬度曲面的光整效率。     

基于空化效应的微泡浮选油水分离方法

针对变电站含油废水的水处理问题,提出了一种使用旋流-静态微泡浮选柱内置旋流器用于油水分离的方法,并且分析了旋流器内部油滴的聚结过程;在油水分离初步完成后,利用水力空化效应进一步降解与净化分离后的废水。对传统的空化发生装置文丘里管作出改进,并且通过Fluent仿真研究不同内部流道尺寸对空化效应的影响,通过亚甲基蓝溶液与羟基的反应验证了最佳内部流道尺寸为1 mm,在此尺寸下空化效果最好。在溶液初始质量浓度为100 mg/L、温度为35℃、入口压力为0.3 MPa的条件下进行水力空化实验,流道尺寸为1 mm时油的去除率达到37%,去除率较高。