高剪切均质机转子齿变形的可靠性研究

目前高剪切均质机转子系统转速有不断提高的趋势,这对均质设备工作的可靠性提出了新的挑战。课题组以转子系统为研究对象,提出了高速转子齿径向位移的数学力学模型,在此基础上结合机械结构可靠性设计理论,以均质机转子的工作转速、齿全高、底厚和齿厚为变量,导出了转子最外层齿顶径向位移变形的可靠度计算函数。实例分析结合有限元计算结果表明该位移可靠度公式是正确的,实践也验证了该型号的高剪切均质机具有良好的工作可靠性。所得结论同时也为新型高剪切均质设备转子的设计与优化提供一定的参考依据。     

电梯工况下纳米Al2O3对PA6耐磨损性能的影响

以聚酰胺6(PA6)为电梯靴衬材料,制备了PA6/纳米Al2O3复合材料。在电梯工况下研究纳米Al2O3含量对复合材料磨损性能的影响,并探讨纳米Al2O3对PA6的作用机理。结果表明,在电梯工况下随着试验时间的延长,PA6/纳米Al2O3复合材料摩擦因数经历了先急剧增大后迅速减小再平缓的变化过程;随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损量表现为先减小后增加的变化;当纳米Al2O3含量为4%时,其减摩耐磨效果最为显著,对应的摩擦因数和磨损量分别比纯PA6降低23.5%和84.3%;复合材料的磨损行为与纳米Al2O3含量有关,纯PA6磨损形式主要是磨粒磨损和黏着磨损并存,随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料经历了磨粒磨损先增强后减弱和黏着磨损先减弱后增强的变化过程。     

催化剂浓度对6H-SiC晶片Si面化学机械抛光性能的影响

目的提高6H-SiC晶片Si面化学机械抛光(CMP)的材料去除率(MRR),改善其抛光表面质量。方法使用含有不同Cu~(2+)浓度和甘氨酸形成的配合物作为催化剂、H2O2作为氧化剂的抛光液,对6H-SiC晶片Si面进行CMP。使用精密天平称量SiC晶片抛光前后的质量,计算其MRR。使用AFM观测Si C晶圆表面,测其表面粗糙度(Ra)。使用Zeta电位仪测量在不同Cu~(2+)浓度下纳米氧化硅磨粒的Zeta电势和粒径分布。使用摩擦磨损试验机测量不同Cu~(2+)浓度时Si C晶圆的摩擦系数。对比不同压力和转速在CMP中对Si C的MRR和Ra的影响。结果随着Cu~(2+)浓度的增大,MRR先增大后减小,在Cu~(2+)体积浓度为300μmol/L时,MRR有最大值,为82 nm/h,此时,Ra为0.156 nm;相比之下,不加入Cu~(2+)-甘氨酸配合物的MRR为62 nm/h,Ra为0.280 nm。同时,随着Cu~(2+)浓度的增大,一方面,溶液中磨粒的Zeta电势绝对值不断减小,但高于不加入Cu~(2+)-甘氨酸配合物时的Zeta电势绝对值;另一方面,其平均粒径逐渐增大,但低于不加入Cu~(2+)-甘氨酸配合物时的平均粒径(104.0nm)。另外,随着Cu~(2+)浓度的增大,Si C晶圆的摩擦系数先增大后减小,在300μmol/L时达到最大,为0.6137。最后,随着压力的增大,MRR不断增加,但压力过大,使得Ra增大。随着抛光盘转速的增大,MRR先增大后减小,Ra无明显变化,在120 r/min时,MRR有最大值,为96 nm/h,Ra为0.161nm。结论 Cu~(2+)-甘氨酸配合物作为催化剂能够加快Si C化学机械抛光中的化学氧化速率,从而提高MRR,并且能够提高抛光液分散稳定性,改善Si C晶圆表面质量。另外,增大抛光压力可以增强机械磨削作用,提高MRR,但压力过大,会损伤晶片表面。抛光盘转速的增大也可以提高MRR,但其过大则会使抛光液外溅,降低化学作用,导致MRR降低。     

不同吞咽等级下钡餐配比及其润滑性能研究

为了明确造影检查中患者的造影剂浓度及其增稠浓度,须深入研究不同吞咽等级下造影剂的润滑性能,提高患者的吞咽舒适度。基于现有的吞咽压力、速度及吞咽障碍食品标准,以医用钡餐与食品增稠剂为原料,开展不同浓度钡餐及不同增稠剂浓度钡餐溶液的黏稠度测试并在MFT-5000磨损试验机上进行润滑性能研究,探究钡餐浓度及增稠剂浓度对其吞咽润滑的影响。结果表明:不同浓度钡餐溶液及不同增稠剂浓度的600 g/L钡餐溶液的黏稠度随各浓度的增加而增大;不同吞咽等级下,添加增稠剂600 g/L钡餐溶液平均摩擦因数比不添加增稠剂钡餐溶液低约15%~35%。依据不同吞咽等级的患者,选择不同增稠剂浓度的600 g/L钡餐溶液,降低硫酸钡摄入量,提高病患在检查时吞咽的舒适度,为造影检查提供较好的技术支持。     

基于仿口腔平台的食品咀嚼效果评定方法研究

食品在口腔加工中的形变过程以及口腔加工能力与形成可吞咽食团的相互关系受到越来越广泛的关注,然而测试人员的食品口腔加工过程难以直接观察,咀嚼实验的相关数据难以获取;并且口腔加工能力不易重复量化,使得咀嚼效果难以评定。为解决这些问题,基于前期开发的仿口腔平台,以石蜡和花生作为试验样品,分别通过仿口腔平台和测试人员进行咀嚼实验,并将收集的食团进行咀嚼效果指数测定和比较。数据分析表明:体内和体外咀嚼实验与咀嚼次数间具有显著相关性,不同咀嚼次数下体内组和体外组的花生中值粒径d₅₀、石蜡咀嚼效果指数MEI存在显著性差异(P＜0.05);且当咀嚼次数达到食团吞咽所需的次数时,体外实验得到的食团样品与测试者口腔中收集的样品咀嚼效果评定指标具有高度一致性。研究结果表明,基于模拟人类食品口腔加工并生成食团的仿口腔平台进行食品咀嚼实验来评定咀嚼效果,可有效替代实验人员,减少实验成本,增加实验可重复性。     

冲击与摩擦耦合作用下GCr15钢的磨损行为研究

为研究金属材料在冲击与摩擦耦合作用下的表面磨损行为，选用GCr15钢在脚磨损试验机上进行了冲击与摩擦耦合作用下的磨损试验，通过用表面粗糙度仪测量试件在不同磨损阶段的表面形貌，用称重法测量其磨损量，分析了冲击与摩擦耦合作用下GCr15钢的磨损机理。     

扩展不确定度中包含因子的确定方法

本文通过分析被测量可能值的概率分布给出扩展不确定度包含因子的确定方法，并对有效自由度的非整数值，其所对应的包含因子的取值进行了详细的研究。采用三次样条插值研究了有效自由度小于5的情况，得到较为准确的结果。     

基于ADAMS的食道诊疗胶囊驱动机器人的动力学研究

为实现消化道类疾病检查中胶囊机器人的转动、前进等复合运动的驱动,课题组提出一种驱动食道诊疗胶囊的设计方案,用于控制食道诊疗胶囊在食道内的运动和定位。首先,利用UG软件建立驱动机器人三维数字化模型;其次,利用拉格朗日法建立驱动机器人的动力学模型;将三维模型导入ADAMS软件,根据设计要求添加运动约束;最后,通过ADAMS软件完成动力学建模与仿真分析,获得驱动机器人各关节的运动特征曲线,利用ADAMS仿真分析,验证了所设计的驱动机器人具有较好的动力学特性。建立的动力学方程为后续食道诊疗胶囊的驱动控制和多物理场仿真提供了参考依据。     

微型胶囊在模拟肠道中的受力模型及流固耦合仿真

对胶囊在黏性液体环境下的受力进行了理论分析,研究了不同尺寸头部分别为圆形、椭圆形的磁驱胶囊在肠道环境中流固耦合作用下的动力特性。采用COMSOL分析了肠道动力黏度、肠道尺寸、胶囊外形3因素对胶囊运动受力影响,肠道壁模型基于力学性能相近原则,采用超弹性固体材料。进行了多因素、多水平的数值模拟试验。结果显示:在同水平的动力黏度和肠道内壁尺寸参数下,椭圆形较圆形胶囊的头部压力平均降低了12.8%。     

硅晶体线切割液的研究进展与发展趋势

多线切割适用于切割大而薄的硅片,被广泛应用于硅晶体的工业生产中,而切割液对加工过程有着重要的影响。首先,阐述了切割液的作用机理;其次,对切割液的组成及工艺参数对切割液影响的研究现状分别进行了综述,指出了当前硅晶体切割液存在的一些问题,并指出了今后的发展趋势。