基于动态断裂力学的超声振动切削分析与仿真

为了解释超声振动切削所具有的切削力小等优点的产生原因,进行了超声振动切削的切削机理研究.文中采用动态断裂力学的方法,分析切削过程中由于引入振动所产生的冲击作用,引起了工件内部的动态应力强度因子的变化.利用理论分析与数值仿真相结合的方法,从力学的角度给出切削区产生断裂,从而形成切屑的机理.仿真结果说明了超声振动切削机理:由于振动加入所带来的动态效应使得切削区材料更易发生断裂,导致振动切削力下降.在上述分析基础上,给出了振动切削中正确选择振动参数的方法.     

单晶锗微结构的超声振动辅助微切削加工

为解决单晶锗微结构元件超精密金刚石切削加工的技术难题,提出采用超声振动辅助切削技术提高单晶锗的临界未变形切屑厚度,并推导了微结构切削中切屑厚度的理论计算公式. 进行微圆弧金刚石刀具的振动辅助微切削实验,研究临界未变形切屑厚度随振幅的变化规律,分析微槽表面加工质量和切屑形貌等. 分析4.5 μm和10.0 μm深的十字槽、矩形凸台等微结构的加工质量,针对微槽边缘的加工损伤问题,采用“切深递减”同时结合横向进给的工艺方法. 实验结果表明:微槽切削中切削深度的理论计算值存在较大的误差,应选用直接测量法;振动辅助切削的临界未变形切屑厚度随着振幅的增加而增大,最高达到了704 nm,是普通切削深度的5.2倍. 与普通切削相比,振动辅助加工可以在一定程度上降低微槽表面粗糙度. 采用振动辅助微切削技术能够在大切深条件下加工出具有较高表面质量和轮廓精度的微结构,能够有效解决微槽侧面加工损伤问题,微槽表面粗糙度R_a值低至3.09 nm.     

难加工材料小孔振动攻丝试验研究

针对难加工材料小孔攻丝难题,对振动攻丝方法进行了理论分析.由于振动攻丝时丝锥对工件材料的冲击及出现了应力波,使切削区的微裂纹萌生并扩展,塑性变形显著减小,攻丝扭矩大大降低,同时大大提高了系统刚度.试验结果表明:振动攻丝时,只要振幅选择合理,攻丝扭矩随频率的增加而减小,随净切削时间比的增加而增大,且净切削时间比对攻丝扭矩的影响最显著;振动攻丝所得齿形平直、完整、规则,精度好.振动攻丝可以很好地解决钛合金及高温合金等难加工材料小孔攻丝工艺难题.     

奥氏体高锰钢的切削过程与形变强化规律

金属切削过程是切削层金属的塑性变形和断裂过程 .切削过程中 ,金属的形变强化、裂纹形成与长大的知识对理解切屑分离和流出是必要的 .本文应用快速落刀及金相分析方法研究了奥氏体温锰钢 5 0Mn18Cr4切削变形过程中的形变强化和微裂纹形成与扩展规律 .研究表明 ,切削过程中的形变强化规律符合幂函数规律 ;切削刃处切削材料的分离是该局部材料形变强化达到断裂应力的结果 ;奥氏体高锰钢切屑属挤裂型切屑 ;切屑断裂源于剪切带 ;在切屑沿前刀面流出过程中 ,因流速不等而产生的弯矩是导致切屑局部剪切失稳的重要原因     

高速铣削系统切削力动态分析

工件的切削加工与过程动态力学之间存在着必然的内在联系．由于铣削系统中的振动,特别高速铣削加工过程中的振动,在运用KISTLER测力计系统测量切削力时,通常会出现信号失真现象．文章进行了铣削系统的动力学分析,测量了切削过程中工件的振动,估算了工件的惯性力、测力计等效质量和测定的力学数据增量．试验结果表明,高速铣削硬钢构件时的振动,是由较强的冲击、切屑形成机理以及共振所产生,这些因素在分析切削力和切削过程时不容忽视．     

旋转超声加工中磨粒冲击作用的仿真分析

在对单个磨粒进行动力学分析的基础上,定义了评价超声冲击作用大小的量纲一的参数K．采用光滑质点流体动力学(SPH)有限元分析方法,研究了旋转超声加工过程中磨粒的超声冲击作用对材料内部裂纹形成及扩展的影响．仿真结果表明:随着K值的增大,斜向裂纹的倾角减小,扩展深度逐渐降低,磨粒的超声冲击作用是裂纹形成及扩展的主要原因;在切削过程中,随着切削深度的增加,切削力逐渐增大;但是当裂纹产生以后垂向冲击力急剧减小,而横向冲击力变化不大;加工中碎屑的崩碎使磨粒对工件材料具有局部微冲击作用,导致两个方向的切削力都在相对较大范围内波动．     

超精密切削切屑形成过程的三维有限元仿真

基于大变形有限元理论,建立了超精密切削的三维有限元模型,利用通用的商业有限元软件实现了超精密切削切屑形成过程的三维仿真．并对正交直角切削和斜角切削切屑的形成过程进行了比较深入的分析研究．结果表明：在同样切削条件下,斜角切削过程中产生的切削热、塑性应变和等效应力小于正交直角切削时产生的切削热、塑性应变和等效应力．     

金属基复合材料SiCp/Al的振动切削特性研究

通过试验研究了普通和超声切削新型颗粒增强金属基复合材料SiCp/Al的切削特性 ,得到了超声振动切削该新材料的切屑形态、切屑变形系数、剪切角和表面残余应力的变化规律 ,研究表明 :金属基复合材料的切削过程不完全是塑性材料的切削过程 ,而是有些类似脆性材料的破坏形式 ,超声振动切削复合材料和振动切削其他塑性材料的规律较为相似 ,但由于材料本身的结构特点 ,形成的切屑仍属于塑性和半塑性的节状切屑 ,此外振动切削的切向残余压应力较普通切削大 ,在试验的切深下 ,残余压应力随切削深度的变化不显著     

金属基复合材料SiCp/Al的振动切削特性研究

通过试验研究了普通和超声切削新型颗粒增强金属基复合材料SiCp/Al的切削特性,得到了超声振动切削该新材料的切屑形态、切屑变形系数、剪切角和表面残余应力的变化规律,研究表明金属基复合材料的切削过程不完全是塑性材料的切削过程,而是有些类似脆性材料的破坏形式,超声振动切削复合材料和振动切削其他塑性材料的规律较为相似,但由于材料本身的结构特点,形成的切屑仍属于塑性和半塑性的节状切屑,此外振动切削的切向残余压应力较普通切削大,在试验的切深下,残余压应力随切削深度的变化不显著.     

切屑状态在线监测的信号特征

通过在大量实验,获取了镗削加工中振动加速度、切削力和切削热信号数据,对于不同切削形态下各种信号的特征进行了深入讨论,并对用于切屑状态分类的各种特征向量的优劣进行了比较与分析．     

陡槽急流冲击波的扰动特性和消减措施

当水流通过泄水建筑物的收缩、扩散和弯道段时,将会产生一系列较强的冲击波.冲击波的产生使得水流的动量横向分布很不均匀,恶化了水流流态,给工程带来不利影响.在分析了陡槽急流冲击波的扰动特性的基础上,提出了几种消减弯道急流冲击波、直槽收缩连接段急流冲击波以及宽浅陡槽急流冲击波的方法.这些措施在实际工程中得到应用已获得了良好的效果.     

Coupling effects of influence factors on probability of corrosion initiation time of reinforced concrete

The coupling model of major influence factors such as environmental relative humidity, load-induced crack and stress state affecting the chloride diffusion process in concrete is discussed. The probability distributions of the critical chloride concentration C _C, the chloride diffusion coefficient D, and the surface chloride concentration C _s were determined based on the collected natural exposure data. And the estimation of probability of corrosion initiation considering the coupling effects of influence factors is presented. It is found that the relative humidity and curing time are the most effective factors affecting the probability of corrosion initiation before and after 10 years of exposure time. At the same exposure time, the influence of load-induced crack and stress state on the probability of corrosion initiation is obvious, in which the effect of crack is the most one.     

基于断裂力学和损伤理论的混凝土开裂模型

依据宏观断裂力学和细观损伤理论,研究混凝土断裂过程区对断裂韧度的影响.在双参数模型的基础上,将细观的损伤本构模型运用于描述宏观断裂过程区的应力分布,并建立改进的混凝土开裂模型.以力学实验为基础,采用ABAQUS分析软件对不同龄期、不同初始裂缝深度的混凝土梁开裂过程进行模拟.数值模拟结果表明,应力强度因子和裂缝尖端位移都随着龄期的增加而增加.但是在同一龄期,初始缝高比对应力强度因子和裂缝尖端位移的影响并不明显.采用改进模型进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好,表明该开裂模型能准确描述混凝土的临界开裂,可以作为评价混凝土开裂与否的理论判据.     

劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区的氯离子传输

研究了不同尺度劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区环境作用下的氯离子浓度分布、氯离子传输以及钢筋锈蚀规律.试验结果表明:劈裂裂缝在制备过程中存在裂缝回复,裂缝宽度应以卸载后位移传感器获得的裂纹宽度值为准.裂缝混凝土氯离子浓度随深度增加而下降,然后在10 mm深度以下形成稳定段.裂缝区域稳定段氯离子浓度随裂缝宽度增加而呈指数函数增加,裂缝周边区域稳定段氯离子浓度则随裂缝宽度增加而线性增加;但与裂缝区域氯离子增加幅度相比,其增加幅度不明显.裂缝宽度大于0.05 mm,30d海洋暴露后混凝土裂缝面氯离子渗透深度近50 mm,沿垂直裂缝面向内平均渗透20 mm左右,钢筋表面锈蚀率快速增加.裂缝混凝土氯离子扩散系数与混凝土抗氯离子扩散能力、裂缝密度(包括裂缝的基体宽度/裂缝宽度)、裂缝对氯离子结合性能密切相关.当裂缝密度小于70时,裂缝混凝土氯离子扩散系数线性增加;距裂缝位置越近,混凝土氯离子扩散系数增加越大;裂缝越宽,其对混凝土影响范围越大.     

水力效应对裂缝边坡稳定性影响的上限分析

为了解决地下水位变化对裂缝边坡稳定性的影响,基于极限分析上限法及强度折减技术,将孔隙水压力以外力的形式参与能耗计算,分析了水力效应对裂缝边坡稳定性影响,重点研究了临界裂缝深度和最不利裂缝位置随地下水位、边坡坡角的变化规律。研究结果表明：地下水位、边坡坡角对最不利裂缝位置及临界裂缝深度的影响显著;当地下水位较低时,最不利裂缝随地下水位的增大逐渐靠近坡顶缘;在裂缝位置已知及裂缝深度、位置均未知的情况下,临界裂缝深度受地下水位的影响呈现出不同的规律性。所得成果为研究复杂条件下的边坡坡顶临界裂缝深度及最不利裂缝位置提供了一种新思路。     

对小径管透照方式的探讨

本文针对小径管采用椭圆成像透照方式的原因和椭圆成像的影响因素进行探讨,对裂纹检出和射线照相质量的影响因素进行研究,并根据标准提出相应的处理方法。     

无线数传芯片性能比较与应用研究

分析了nRF401、CC1020、nRF903三种典型无线数传芯片的功能、应用领域及工作特性,给出了典型应用电路,提出了一种无线数传芯片性能的横向比较方法,通过该方法可以直观地看出不同芯片的性能差异,为系统设计时快速有效的完成无线数传芯片的选型提供有力的数据参考,为整个系统性能的保障和系统设计的顺利完成奠定良好的基础。该方法对其它芯片选型具有良好的借鉴作用。     

SG-DMA模式液晶显示模块的设计

目前液晶显示器(Liquid Crystal Display)广泛应用在各种电子设备中,是人机交换信息必不可少的设备。介绍一种基于ALTERA公司FPGA内嵌Niosii软核嵌入式系统平台,利用SG-DMA和视频同步信号发生器组件来控制液晶显示器的方法。这种控制液晶显示器的方法使液晶显示器的显存和CPU共用1片SDRAM芯片,不但节约1片显存SDRAM芯片,而且省去LCD液晶驱动芯片,即降低功耗和成本,又提高了控制速度,能够应用到各种需要液晶显示的仪器设备中。     

Gas dynamics and heat transfer inside a solid propellant crack during ignition transient

To study the gas dynamic and heat transfer phenomena inside a single isolated longitudinal solid propellant surface crack, two 3-D geometric models with different crack shapes were constructed. Concerning the influence of propagation of jet from the igniter on the flame spreading phenomena in the crack, flow region around the opening of the crack was also included in the above geometric models. A theoretical framework was then adopted to model the conjugate heat transfer in the combustion channel and the crack cavity. Numerical simulation results indicate that the ignition shock wave can spread into the crack cavity. Extremely high overpressure and pressurization rate were observed along the crack front. It is possible that the crack may propagate before the flame front reaches it. An ignited region located at the crack front near to the channel surface in downstream direction was generated long before the flame front reached the crack opening in both models.     

大型卷管机辊子的焊接修复

介绍了大型卷板机主动辊断裂后修复的技术过程及经济性分析，疲劳裂纹形成的原因；辊子材料材质的化学分析；补焊材料材质的确定；焊接 材料的选择；合理的焊接工艺参数的确定；焊前预热及焊后热处理方法；焊后超声波检查及其它检验方法；焊接修复的经济性分析，修复后的卷板机已正常运行，经超声波检验复查，焊缝处无裂纹产生，此种焊接修复方法是可行的。