压电测力仪尺寸参数对测试精度影响研究

针对大量程比、小力值压电测力仪,分析了测力仪结构尺寸对测试精度的影响。采用理论与有限元分析相结合的方式分析可得,测力仪自身刚度不足引起的变形将增大测力仪向间干扰,降低测试精度。测力仪上盖厚度、中心孔径及传感器跨距尺寸参数是导致测力仪刚度不足,影响测力仪测试精度的关键因素。通过对某小力值测力仪进行尺寸参数优化设计,各项固有频率均在4 kHz以上,动态性能优良;标称力值作用下,最大向间干扰为3.33%,测试精度提高33.4%     

新型压电三向钻削测力仪的设计与实验研究

为了克服以往压电三向钻削测力仪采用石英晶片较多,因此装配工艺很高,调试麻烦,制造成本很高的缺点,设计出只采用4片压电石英晶片就可以同时测量出钻削过程中产生的扭矩、径向力、轴向力的压电三向钻削测力仪。介绍了该测力仪的工作原理及设计方法,并对其进行静动态标定实验。实验结果表明每项指标均达到国际生产工程研究会-切削科学技术委员会规定的标准。它具有灵敏度和固有频率高,线性和重复性好的优点。且其结构简单,易装配和调试,成本较低,具有广阔的应用前景。     

微细结构车削刀具的刃磨方法

无论是对于技术工作人员来讲还是对于用来进行车削的刀具来说,微细结构的车削是一项很具有挑战力的技术。但是客观上刀具在整个微细结构的车削工作中都起到举足轻重的作用。而与普通的切削刀具不同,微细结构的车削由于其结构尺寸比较细微精小,所以为了保证车削的结果比较精确和精致,使用的刀具相对来讲就更小,这样的话就使得这种刀具刃磨的难度很大。本文就将分析微细结构撤销刀具的结构特点以及其刃磨的方法。     

微圆弧金刚石刀具车削锗单晶衍射元件

锗单晶衍射光学元件具有特有的色散和温度特性,在红外光学领域,具有广阔的应用前景。衍射元件必须同时满足光学镜面及相位转变点的要求,采用微圆弧金刚石单点车削是解决这一途径的主要方法之一,但采用微圆弧刀具加工时,要求同时满足粗糙度和相位突变点是加工衍射元件的难点,因此,研究微圆弧金刚石刀具车削锗单晶衍射元件具有重大意义。基于DEFORM 3D切削仿真软件,对金刚石刀具车削锗单晶材料进行了仿真分析,分析了切削参数、刀具参数对锗单晶材料粗糙度的影响,并依据仿真试验结果优选切削参数以及刀具参数进行试验,R0.1mm微圆弧刀具车削单晶材料粗糙度达到4 nm。     

测力台在体育测试中的应用研究

在生物力学研究中,利用测力台对三维力进行动态测量,是一个很重要的手段。测力台可以直接输出三维力,采样频率高,测试精度准确,用于动作技术的地面反作用力的测试,下肢运动损伤,预防损伤,稳定能力,平衡能力的测试,运动装备,尤其是运动鞋的运动性能测试,运动场地材质的缓冲性能测试等。对三维力动态测量理论,以及用于三维力动态测量的测力台进行了相关的研究,得出了测力台应用于体育测试的具体方法,将测力台应用于体育测试、训练必将显著提高体育竞技成绩,有着广阔的前景。     

模拟切削热实验装置设计与相关参数优化仿真

通过改变切削三要素,采用数学建模lagrange方法进行模拟计算得出仿真结果,再利用正交实验得出切削三要素对切削温度,横向力、纵向力的影响。     

车载转台关键部件结构分析

对转台关键部件进行了简化建模,利用有限元方法对其进行了动态特性分析,得出模型的固有频率及模态,并对结果进行了分析,得出振动影响该部件中光轴平行的因素,同时提出结构改进意见。     

热场作用下预紧结构与压电传感器输出的研究

压电石英三向力传感器受热影响会导致输出信号产生偏差。基于温度均匀分布假设分析了压电传感器预紧结构在温度影响下的热变形规律,得出施加在压电石英上的热应力是传感器输出信号偏差的主要原因的结论。利用有限元软件对预紧结构加热过程中压电石英所受载荷变化过程进行分析,结果表明,随着热量的流入,压电石英在预紧力施加的方向上的应力变化为-3 315kPa。最后,基于信号偏差的分析结论改进传感器的预紧结构,并设计对比实验进行验证。在240s的加热过程中,改进后测力仪的预紧方向输出信号变化不大于4mV,能够抑制由温度变化引起的输出信号偏差,提高测试准确性。     

热场作用下预紧结构与压电传感器输出的研究

压电石英三向力传感器受热影响会导致输出信号产生偏差。基于温度均匀分布假设分析了压电传感器预紧结构在温度影响下的热变形规律,得出施加在压电石英上的热应力是传感器输出信号偏差的主要原因的结论。利用有限元软件对预紧结构加热过程中压电石英所受载荷变化过程进行分析,结果表明,随着热量的流入,压电石英在预紧力施加的方向上的应力变化为-3 315 kPa。最后,基于信号偏差的分析结论改进传感器的预紧结构,并设计对比实验进行验证。在240 s的加热过程中,改进后测力仪的预紧方向输出信号变化不大于4 mV,能够抑制由温度变化引起的输出信号偏差,提高测试准确性。     

超声键合过程中键合压力特性的实验研究

建立了超声键合压力的测量工作台,对工作台进行静态线性度标定和动态重复性测量,利用动态压电测力传感器对超声键合系统键合压力大小进行测量,得出不同压力作用下传感器力响应曲线图,分析其频谱图,发现保持某一固定功率(4.5格2.25W),可以找到合适的键合压力(5格0.719N)与其匹配.这些实验现象和结果可作为超声键合过程参数匹配及优化的依据.     

基于超精密切削的柱面微透镜阵列模具制备工艺研究

文章对柱面微透镜阵列纳米压印中用到的精密模具的制作过程开展了仿真分析和实验研究.超精密切削技术是制作精密压印模具的有效手段之一.基于Johnson-Cook本构模型,采用有限元分析方法模拟了超精密切削过程中切削参数与切削力之间的关系,获得了优选的切削参数.实验结果表明,采用优选后的切削参数进行柱面微透镜阵列模具切削能够获得良好的切削效果.切削后模具的面形精度RMS值达到19 nm,表面粗糙度Sq达到4 nm.     

基于有限元法的激光横向刻蚀路径对片阻阻值影响的研究

应用激光对片阻阻值进行修调时,垂直于电流方向的横向刻蚀对片阻的阻值影响较大,合理设计横向刻蚀的起刻位置和刻蚀长度能够以较低成本提高激光调阻精度及调阻效率.应用有限元法可得激光横向刻蚀长度和横向起刻位置对片阻阻值影响的定性、定量结论.经实验验证:应用有限元法得到的横向刻蚀路径对阻值影响的定性结论与实验结论一致、定量结论的计算偏差不大于2%,能够为提高调阻精度和调阻效率提供控制依据.     

氧助散焦激光切割厚板的稳态工作条件

介绍了散焦法的原理和特点,分析了形成稳态切割的条件,并用有限元方法对切割温度场进行了数值模拟,在此基础上得出散焦光斑直径、切割速度、激光功率等参数对切割质量的影响规律,预测了20mm板的切割速度范围。用散焦法进行了切割实验。结果表明,散焦法可以成功切割12mm,20mm厚钢板,同时也说明数值模拟预测结果与实验结果非常接近。     

基于FEM的单颗磨粒切削光子晶体光纤端面仿真研究

光子晶体光纤端面研磨过程中存在着大量磨粒切削光纤包层的空气孔壁.将这一过程简化为单颗磨粒切削单孔壁,并应用有限元法(FEM)建立了数值仿真模型.分析了裂纹损伤产生的机理,以及不同切削深度和磨粒尖端半径对加工结果的影响.仿真结果表明:切削过程中,孔壁边缘容易出现沿圆周分布的崩塌区域;切削力和边缘崩塌区域随切削深度和磨粒尖端半径的增加而增加;该光子晶体光纤孔壁边缘无崩塌的最大切削深度约为20 nm.该方法对光子晶体光纤端面加工及耦合应用的研究具有重要意义.     

激光切割对飞机蒙皮疲劳性能的影响分析

为了探索激光切割对飞机机身蒙皮材料疲劳性能的影响,采用仿真分析法和对比试验法对飞机蒙皮材料的疲劳性能进行了理论分析和实验验证,取得了飞机蒙皮材料有限元疲劳分析数据,以及机械铣削和激光切割的试件的疲劳性能测试的对比数据,同时借助扫描电镜对试件疲劳断口进行了扫描分析。结果表明,经过激光切割后飞机蒙皮材料的疲劳寿命为5.4104左右,机械铣削试件疲劳寿命为2.34105。激光切割对飞机机身蒙皮材料疲劳性能有一定的影响,但通过切缝打磨处理会提高其疲劳寿命。     

基于切屑形态的钛合金切削性能研究

以切屑形态作为评价钛合金切削性能的指标,研究切削参数对钛合金切削性能的影响并总结规律。对钛合金TA15进行切削加工,采用单因素方法进行实验,收集切屑并制备切屑试样后用金相显微镜拍照观察,最后,应用ABAQUS有限元软件模拟钛合金在不同切削速度下的切削过程,与观察结果相结合。研究结论表明,切削速度、进给量和切削深度的增大均会使切屑的锯齿化程度变大,切削加工时采用较小的切削速度、进给量和切削深度能够使得材料的切削性能得到提高。     

基于涡流锁相热成像的刹车片内部气泡检测

刹车片是汽车必不可少的制动部件,其内部气泡严重影响行车安全。传统敲击听声检测方法主观性强,检测效率低,难以满足准确高效的检测需求。基于涡流锁相热成像具有非接触、大面积检测的特点,将其应用于少金属摩擦材料汽车刹车片的内部气泡检测。采用有限元仿真探索了刹车片结构和内部气泡对相位的影响,并以背钢处相位为参考,分离出气泡存在。对刹车片试样进行检测,并采用水切割观察剖面的方法验证结果。实验表明涡流锁相热成像检测方法能有效检测少金属摩擦材料汽车刹车片的内部气泡。     

钛合金超精密切削过程的数值模拟与实验分析

以钛合金材料TC源的超精密切削加工机理为研究目的,采用有限元技术与实验验证相结合的方法,建立了钛合金材料超精密切削过程的正交切削有限元模型,深入介绍了有限元建模过程中有限元模型的建立、材料应力应变关系等关键技术。采用建立的有限元模型对钛合金的加工过程进行了正交切削有限元模拟。通过模拟获得了切屑形成过程、切削力曲线以及温度分布等结果。应用单点金刚石车床进行了钛合金TC4 的超精密车削实验, 研究结果显示数值模拟结果与实验结果比较吻合。数值模拟方法的有效性也得到了验证,可以进一步用来研究钛合金材料的切削过程。     

CO2激光切割电子强化玻璃过程的有限元模拟与实验

在激光热裂法切割玻璃的过程中,温度起着至关重要的作用。为了准确掌握切割过程中温度场的分布,提高切割质量,提出了一种CO2激光切割玻璃基板的数值模拟方法。在ANSYS有限元环境下,建立了激光热应力切割电子强化玻璃的三维有限元分析模型,对温度场进行了分析。通过实验验证,得到了切割过程中温度场在不同参数下的变化及其对切割质量的影响以及温度分布与激光功率、光斑尺寸和扫描速度的非线性关系。