基于激光共焦扫描显微镜方法的磨损表面三维数字化描述

表面形貌的精确描述在许多领域诸如材料、生物医学、摩擦学和机器状态监测等领域变得越来越重要。开发了一种基于激光共焦显微镜和图像处理技术的研究磨损表面及表面参数的新方法。首先用B io-rad Rad iance 2000激光共焦显微镜方法获得精确的三维表面形貌,然后用计算机辅助图像分析技术自动计算出表面特征参数。应用示例表明本文所研究的方法是可靠的,能对工程表面的表面粗糙度特征进行精确描述。     

磨合阶段的机械密封端面形貌特征研究

表面粗糙度对机械密封性能有着显著影响。利用MMU-2摩擦磨损试验机和表面轮廓仪,对3个不同粗糙程度的密封端面进行了摩擦磨损试验。引入特征粗糙度,研究了3个不同粗糙程度的密封端面在摩擦磨损过程中的特征粗糙度变化规律,并与表面的轮廓算术平均偏差粗糙度变化规律进行了比较。研究表明,不同初始粗糙程度的端面在跑合过程结束后,粗糙度趋于一致。这一结果为利用特征粗糙度正确设计机械密封端面,合理选择端面加工方法提供了依据。     

磨合过程中表面形貌变化的分形表征

磨合是各运动副在投入运行前为获得好的配合性、提高承载能力所必须经历的过程,表面形貌的明显变化是磨合过程中表现出的重要特征。本文引入分形理论,用分形参数表征磨合表面的形貌变化。研究表明,磨合表面变化的分形参数表征是简单有效的。     

磨削加工表面形貌的分形研究

通过对磨削加工表面的测试与分形研究，得到不同磨削加工表面粗糙度的分形维数Ｄ与Ｒｑ、Ｒｑ、Ｓｍ之间的关系式，为磨削表面形貌的计算机分形模拟建立了基础。     

机械加工表面形貌分形特征的计算方法

提出应用小波变换计算表面形貌分形特征参数，基于Weierstrass-Mandelbrot函数（W-M函数）和Majumdar-Bhushan函数（M－B函数）这2种常用于表征和模拟机械加工表面轮廓曲线的标准分形函数，验证了小波变换计算分形维数具有很高的精度。与其它计算表面形貌分形维数的方法进行了比较，结果表明小波变换方法的稳定性和准确性好。应用小波变换计算了不锈钢和铜2种材料的机械加工表面的分形维数。     

表面相互作用下表面形貌表征研究

研究了相互作用表面微观形貌三维功能参数表征问题,分析了相应的表征参数.这些表征表面功能特性的参数包括:实体接触面积比、开放空体面积比、封闭空体面积比.针对实际测量的表面,结合MATLAB数字图像处理详细给出了各参数的计算方法,并对不同结构的表面形貌进行了表征.结果表明:3种表面表征参数不仅能很好地鉴别粗糙度相近、结构不同的表面形貌,而且能够表征表面的功能特征.实体接触面积比可用于表示表面的支承性能,实体接触面积比大表明支承性能好;开放与封闭空体面积比同时给出表面承载能力和润滑性能信息.     

汽车用薄板的表面形貌的分形研究

本文将分形理论用于薄板表面形貌的研究上,提出了分形维数反映了表面形貌的规律性的观点。利用触针轮廓仪和数据采集系统对几种不同的毛化薄板的三维形貌进行了测量,计算了这些薄板的分形维数,并对这些薄板的表面形貌的规律性进行了讨论。     

激光切割表面形貌的分形插值模拟分析

以实测激光切割表面轮廓高度数据为基础,获取不同采样间距的插值基础数据,应用三维表面分型插值算法,对激光切割表面形貌进行分形插值模拟,分析垂直比例因子和采样间距对模拟精度的影响。结果表明:模拟表面形貌与实测轮廓相似程度随着垂直比例因子hi,j的减小而提高,当hi,j小于某一特定值时,表面形貌特征无明显变化;随着采样间距Lc的减小,分形插值表面所包含的微观形貌信息越来越多,逐渐接近真实的激光切割表面形貌,且相对于实测表面的D和Ra值波动均不大,说明分形插值表面具有很高的模拟精度。因此,利用分形插值模拟表面可以对激光切割表面进行有效的切割质量评价和形貌特征分析。     

铣削加工表面形貌预测方法研究

在考虑了刀具和工件在切削力作用下的振动、刀具的安装误差和工件的装夹误差对刀具相对工件位姿的影响下,通过加工几何运动学建立刀刃点在加工特征点活动标架下的数学模型。根据局部活动标架特征,将铣削表面残高求解问题转化为求解非线性规划问题,通过求解非线性规划问题来预测铣削加工表面微观几何形貌及粗糙度,为合理选择工艺参数提供科学的依据。仿真试验和加工试验验证了所提出的方法的正确性和有效性。     

苜蓿草粉对金属材料磨损表面的分形维数计算

基于分形理论和扫描电镜分析,采用差分计数盒法(DBC)计算了苜蓿草粉对金属材料磨损表面的三维分形维数。结果表明:基于DBC法和磨损表面SEM照片计算所得的分形维数,可以表征苜蓿草粉对金属材料磨损表面的形貌特征;相同加工条件下的金属加工表面具有相近的分形维数,但不能通过分形维数区分材料;苜蓿草粉磨损后的磨损表面分形维数与磨损体积损失有着密切的关系,体积磨损量越大,分形维数也越大。     

面向功能的表面形貌Motif表征研究

简述了现代工业对表面功能特性的新要求,表面形貌具有保证产品品质和功能的双重性,面向功能的表面形貌表征是实现表面设计与评定的基础;介绍了表面形貌的二维Motif表征及其评定参数;分析了不同的Motif评定参数对各种表面功能的对应表征关系;概述了三维Motif方法的定义和评定参数;提出了对表面形貌进行评定需要注意的问题。     

机械密封端面形貌的三维重建及其表征

为了准确方便地描述机械密封端面的三维形貌及泄漏通道,基于密封环端面断层扫描二维图像,研究开发了机械密封端面形貌三维重建程序;提出了机械密封端面形貌的表征参数,并建立了基于体素的密封端面计盒维数和孔隙率算法。研究结果表明：基于断层图像的密封端面三维重建形貌能有效地反映密封端面的三维计盒维数和孔隙率等参数;层与层之间的面孔隙率具有一定的变化规律,在体孔隙率不变的情况下,改变各断层面孔隙率的分布,可以控制动静环密封端面间泄漏通道的形成及泄漏通道的大小;当采样层数较少时,采样层数对计算结果影响较大,在采样层数达到一定数值后,采样层数对计算精度的影响越来越小。     

磨合试验及磨合吸引子初探

为了表征磨合过程和磨合状态,掌握磨合过程中表面形貌的变化规律,在销-盘式试验机上对45#钢摩擦副进行了润滑条件下的磨合试验,用T1000型表面粗糙度测量仪和计算机数据采集系统测量磨合过程中的表面形貌和粗糙度值,并用分形方法对表面形貌进行分形表征和分形参数计算。研究表明:随着磨合过程的进行,摩擦副表面的粗糙度和分形参数逐渐变化,当达到磨合状态时,2个表面具有互适匹配的稳态参数值。因而从非线性科学原理出发,将磨合过程当作摩擦学系统的自组织过程,提出磨合吸引子的概念,并进行了初步的探讨。     

基于小波变换和分形维数的表面微观形貌分析

针对传统三维参数和单一分形维数在表面微观形貌分析中的不足,提出了一种基于小波变换和分形维数的表面微观形貌分析方法。该方法通过小波变换对表面形貌的灰度图像进行分解和单支重构,利用改进的差分盒维法计算原图像和重构子图像的分形维数,依据原图像和重构子图像的分形维数构成的数组对表面微观形貌进行分析。最后,利用本文提出的方法对一组零件的表面微观形貌进行了分析,结果表明原图像和重构子图像的分形维数不仅能够反映表面微观形貌的整体特征还能反映表面不同分辨率下的细节特征。     

再制造产品的磨合试验工艺与技术

再制造产品的磨合及试验是检验并保证再制造产品质量、提高产品市场竞争力的重要手段,在再制造生产中具有重要作用。本文阐述了再制造产品磨合试验的基本概念及其影响因素,叙述了再制造产品磨合试验的3个阶段,最后给出了再制造产品整装试验的要求及系统组成。     

蓝宝石单晶精密磨削表面形貌的分形行为研究

如何合理有效地评价光学晶体微结构表面质量,是目前光学元件精密制造与应用领域面临的重要问题。基于分形理论,采用三维和二维盒计数方法对蓝宝石单晶磨削表面形貌进行了分析,结果表明磨削表面的三维分形维数Ds与表面粗糙度呈反比关系,而且三维分形维数越高表面纹理越精细,三维分形维数越低表面缺陷越多。磨削表面截面轮廓的二维分形维数DL分布规律可以反映材料去除方式的变化。当二维分形维数DL沿磨削方向呈强对称分布时,该磨削表面为延性域去除;若呈弱对称性或不规则分布,则该磨削表面为脆性域去除。研究证实了分形方法不仅可用于综合表征蓝宝石磨削表面形貌,还可用于揭示蓝宝石磨削表面的材料去除机理。     

摩擦表面形貌表征的研究现状与发展趋势

摩擦表面形貌反映材料的磨损状态,对材料表面摩擦形貌的分析是研究其磨损失效形式的一种重要方法。介绍国内外关于表征摩擦形貌主要方法的研究现状,分析各种方法的优点及局限性,并提出摩擦表面形貌表征方法的可能发展趋势。分形和小波变换应用于摩擦表面形貌的表征具有一定的优点,但对于摩擦过程中摩擦表面形貌与材料磨损状态的动态表征具有较大的局限性。因此,需要开发一种能及时准确地反映材料摩擦状态的摩擦表面形貌表征方法。     

高温不同气氛环境中的 CrNiMo 钢磨损表面 SEM 和 XPS 分析

在200 ℃温度条件下,分别在氧气和氮气气氛环境中,以 CrNiMo 钢销试样和 H96 黄铜盘配副,在QG-700型销盘摩擦试验机上进行了摩擦磨损试验.利用 SEM 和 XPS 对 CrNiMo 钢磨损表面进行了表征.结果表明,在2种气氛环境中,都发生了粘着磨损;在氧气气氛环境和较低载荷条件下,粘着较氮气气氛环境中的严重,且磨损表面有 CuO存在,而在氮气气氛环境中,表面粘着物主要为单质铜.     

可倾瓦推力轴承的分形表面形貌润滑性能研究

提出一种考虑表面形貌时可倾瓦推力轴承润滑特性的数值计算方法,采用分形函数重构了轴承润滑表面轮廓,并将表面轮廓参数整合到可倾瓦推力轴承润滑油膜的数值计算中,探索表面形貌变化对润滑特性影响.结果 表明,随着尺度系数或分形维数增大,楔形油膜的厚度逐渐变小并且油膜的最大压力逐渐增大,油膜的压力分布波动越剧烈;当尺度系数改变时,...     

表面形貌测量数据处理算法研究

提出一种基于图形处理器(GPU)的快速傅里叶变换算法和并行处理算法,给出了傅里叶变换分析法的GPU并行实现流程,通过对各像素点进行并行处理,使得处理速度大大加快。GPU和计算机的处理精度和运算速度计算结果表明:GPU能在不降低处理精度的前提下,保证其效率得到很大提升。