光纤端面研磨加工机理研究

给出了研磨光纤时的材料去除机理,选用粒度为微米及亚微米级的金刚石磨料砂纸,在研磨压力为0.48Mpa时,在KE-OFP-12型光纤连接器研磨机上对光纤端面进行了研磨实验.结果表明:光纤研磨加工的材料去除存在脆性断裂、半脆性半延性、延性等3种模式.材料去除模式主要取决于磨料的平均粒度,磨料粒度为3μm时,为脆性断裂到延性研磨的临界转换点.并从理论上对结果进行了分析,光纤以延性模式研磨加工时,光纤表面粗糙度Ra可达到纳米级,其表面看不到任何划痕,而光纤以脆性断裂模式研磨加工时,其表面粗糙度只能达到亚微米级,证明材料以延性模式去除是提高光纤表面质量的有效方法.     

磁性研磨加工

从理论上分析了磁性研磨的加工机理,对导磁材料进行了外圆磁性研磨试验研究,探讨了磁性研磨中各工艺参数对加工效果的影响。     

光纤插头端面加工中材料去除的分析

为了研究光纤端面的现行加工工艺,提出了一种光纤端面材料去除的分析方法。对被加工光纤端面和研抛工具先进行研磨压力的有限元分析,再模拟计算光纤研磨速度,最后分析去除率的材料。结果表明:光纤端面材料去除率的变化周期主要受研磨速度影响;成形初期的研磨去除率分布主要受研磨压力的影响;与平动式光纤研磨机相比,用行星回转式光纤研磨机加工一批单芯光纤和MPO多芯光纤插头时,由研磨速度的差异引起的各纤芯间材料去除率变化的最大值分别为3%和0.32%。本模拟分析方法建模简单,直观,模拟分析结果与生产现状相一致。     

铁磁材料内表面的磁力研磨研究

阐述了磁力研磨的特点、机理。着重分析研究了内圆柱面研磨时的特点。对内圆面的磁力研磨特点进行了分析,着重对铁磁性材料的内圆柱面加工理论进行了研究,推导出了其临界速度公式。     

平面磁力研磨轨迹的研究与分析

利用自行设计的试验装置,改善了磁力刷的研磨轨迹。结果表明:改善磁力刷研磨轨迹后,不仅可以减小表面粗糙度值、提高平面精度,还改善了研磨截面微观形状均匀性。另外,可通过采取理论分析的方法对研磨效果进行预测。     

外圆表面磁性研磨加工的研究

以加工外圆表面为例，分析对影响磁性研磨这一种新的表面光整加工工艺中的和种工艺参数进行佤分析，探求外圆表面磁性研磨加工的最佳工艺参数。     

铁磁材料内表面的磁力研磨研究

阐述了磁力研磨的特点、机理.着重分析研究了内圆柱面研磨时的特点.对内圆面的磁力研磨特点进行了分析,着重对铁磁性材料的内圆柱面加工理论进行了研究,推导出了其临界速度公式.     

光纤连接器端面研磨装置运动分析

分析了一种具有两个自由度的双驱动行星式光纤连接器端面研磨装置的运动原理,并求解出光纤连接器在研磨时相对于研磨盘(研磨砂纸)的运动轨迹。通过引入定义"速比",建立了研磨装置两个独立主动件之间的转速关系。针对光纤连接器研磨中存在的问题,从速比入手,以运动轨迹曲线、研磨运动路程偏差、切削速度、速度周期变换系数为纽带,将研磨运动、研磨工艺以及研磨质量联系起来,得出了一组优化的光纤连接器研磨装置的运动参数。当系杆的转速设定为132 r/min时,根据粗、精研磨不同的工艺要求,其内齿轮的转速应在31~54 r/min调整。此时,速度周期变换系数小于2.2;运动路程偏差小于0.5%;研磨运动轨迹密集而不重复。实验证明了分析结果的正确。     

光子晶体光纤端面研磨损伤的分析

对光子晶体光纤的端面研磨过程进行研究,讨论了光子晶体光纤端面研磨损伤的特点。针对光子晶体光纤的结构特点,应用有限元法建立了数值仿真模型。通过单一磨粒切削孔壁的仿真实验,分析了不同切削深度下裂纹损伤的产生情况以及不同磨粒直径对光纤孔壁结构造成的损伤。最后通过实际研磨实验验证了分析结果。结果表明:有限元法能够很好地模拟光子晶体光纤的端面研磨过程;研磨过程中,相对于非孔洞区域,孔壁边缘更容易出现损伤,呈现出沿圆周分布的崩塌区域;边缘崩塌区域尺寸随磨粒直径的增加而增加。实验用光子晶体光纤孔壁边缘无崩塌的最大切削深度低于普通光纤脆塑转变的临界切削深度,使用0.02μm的砂纸进行抛光可以有效地避免对光子晶体光纤孔壁造成损伤。     

散料研磨工艺对工件表面质量及材料去除率的影响

通过实验探讨了散料研磨过程中磨料种类、磨料粒度和研磨剂装入量等工艺参数对工件表面质量和材料去除率的影响.实验结果表明,随磨料粒度的增大,工件表面粗糙度值、残余应力和材料去除率增大;采用相同粒度磨料研磨,磨料的硬度越高,工件表面残余应力和材料去除率越大.硬度高、脆性大的磨料,可有效减小研磨表面粗糙度值;随研磨剂装入量的增大,表面残余应力减小.对工件表面粗糙度和材料去除率而言,研磨剂装入量有一最佳值,装入量过小或过大,均会降低工件表面质量和研磨效率.     

磨合表面形貌变化的分形表征

用结构函数法计算磨损表面轮廓的分形维数和尺度系数。研究表明 :分形维数或尺度系数不能实现表面的唯一性表征。因此 ,把分形维数和尺度系数相结合 ,提出一个新的分形参数———特征粗糙度 ,给出了其定义和计算表达式 ,并在推进式试验机上进行摩擦磨损试验 ,对试件表面某一位置在不同磨合阶段的形貌进行精确复位测量 ,用特征粗糙度表征形貌的变化。表征结果表明 :特征粗糙度对反映磨合表面形貌的变化不但表现出很好的灵敏性 ,而且比分形维数更具有规律性。     

用飞切法加工光学晶体平面镜

从单晶锗光学晶体结构入手,深入分析了光学晶体材料切屑切除与晶体结构方位的关系,确定了材料产生剪切滑移的最佳晶向,据此提出了在这些晶向上对单晶锗进行飞切加工的新工艺,从而有效地消除了已加工表面断裂破坏区,获得了表面粗糙度0.007～0.009μm均匀一致的光滑表面.     

微晶玻璃低温抛光表面微观形貌的研究

揭示了微晶玻璃的内部微观结构、其组成成分的结晶相和玻璃相、晶粒尺寸的测定，重点分析了超精密低温抛光后微晶玻璃的表面形貌和表现出来的微观表面缺陷。     

ENHANCEMENT OF SURFACE QUALITY AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES USING BALL BURNISHING PROCESS

Surface treatment is an important aspect of all manufacturing processes to impart specific physical, mechanical and tribological properties. Burnishing process is a post-machining operation in which the surface of the workpiece is compressed by the application of a ball or roller to produce a smooth and work-hardened surface by plastic deformation of surface irregularities. In the present study, simple and inexpensive burnishing tools, with interchangeable adapter for ball and roller were designed and fabricated to meet the requirements of the present study. Then, ball burnishing processes were carried out on aluminium 6061 under different parameters and different burnishing orientations to investigate the role of burnishing speed, burnishing force and burnishing tool dimension on the surface qualities and tribological properties. The results showed that burnishing speed of 330 rpm and burnishing force of 160 N produce optimum results. Meanwhile, a decrease in the burnishing ball diameter leads to a considerable improvement in the surface roughness up to 75%. On the other hand, parallel burnishing orientation exhibits lower friction coefficient compared to cross burnishing orientation. Furthermore, ball burnishing process is capable of improving friction coefficient by 48% reduction and weight loss by 60–80% reduction of burnished surface of Aluminum 6061. These findings are further supplemented by the surface features as seen in SEM photomicrographs.     

RESEARCH PROGRESS OF THE OPTICAL FIBER SENSORS IN PROCESS TOMOGRAPHY

Optical fiber sensors have been applied for process tomography of gas/liquid and gas/solid two-phase flow systems, such as hydraulic flow rig, pneumatic conveying, fluidized beds, and flame combustion. Optical fiber process tomography has the general characteristics of non-invasiveness, high accuracy, and security. For optical fiber image reconstruction of rate and accuracy, a large number of scholars have been active in this area in recent years. This article systematically and thoroughly describes optical fiber sensors in process tomography applications, for instance, hardware components, optical structure, and the reconstruction algorithm. With the research going on, the technology of optical fiber sensors will be more significant in process tomography and other fields.     

DISTRIBUTED OPTICAL FIBER SENSOR FOR LONG-DISTANCE OIL PIPELINE HEALTH

A fully distributed optical fiber sensor (DOFS) for monitoring long-distance oil pipeline health is proposed based on optical time domain reflectometry (OTDR). A smart and sensitive optical fiber cable is installed along the pipeline acting as a sensor. The experiments show that the cable swells when exposed to oil and induced additional bending losses inside the fiber, and the optical attenuation of the fiber coated by a thin skin with periodical hardness is sensitive to deformation and vibration caused by oil leakage, tampering, or mechanical impact. The region where the additional attenuation occurred is detected and located by DOFS based on OTDR, the types of pipeline accidents are identified according to the characteristics of transmitted optical power received by an optical power meter. Another prototype of DOFS based on a forward traveling frequency-modulated continuous-wave (FMCW) is also proposed to monitor pipeline. The advantages and disadvantages of DOFSs based on OTDR and FMCW are discussed. The experiments show that DOFSs are capable of detecting and locating distant oil pipeline leakages and damages in real time with an estimated precision of ten meters over tens of kilometers.     

规则形貌作用下非牛顿流体润滑的数值分析

利用Navier-Stockes方程和有限体积法,求解斜面滑块润滑模型的承载力和摩擦力,研究形貌高度较大时,表面形貌影响下非牛顿介质的润滑效果,获得用传统的包含表面形貌统计模型的雷诺方程方法难以获得的流场的细节信息。数值结果显示：在规则横向条纹形貌的作用下,形貌突变处出现压力突变;当形貌高度大于1%油膜厚度时才对润滑结果有较大影响,承载力和压差阻力随形貌高度的增加而增加,摩擦阻力随之下降,总阻力基本保持不变;当形貌高度大于油膜厚度的10% 时,摩擦阻力随之上升,总阻力迅速增加。非牛顿介质幂律模型参数对润滑结果的影响远大于形貌参数的影响,但其并不影响承载力等结果随形貌高度变化的趋势,选择合适的润滑材料参数是改善润滑的关键因素。     

带钢冷轧机工作辊表面粗糙度实测研究

通过大量跟踪实测工作辊和带钢表面粗糙度,深入分析了带钢表面粗糙度的影响因素和变化规律,运用逐步回归法建立了冷轧带钢表面粗糙度预测数学模型和转印率模型,进而建立了轧辊表面粗糙度衰减规律模型。这些模型可以用于生产中预测轧后带钢表面粗糙度、合理安排带钢轧制顺序、决定工作辊下机时间和修正轧制力计算模型。     

表面粗糙度提取的小波频谱法

提出了表面粗糙度的提取新方法。用小波分析方法确定２维轮廓粗糙度评定基准线和３维表面粗糙度评定基准面,能精确地把表面粗糙度与表面其他成分分离,从而提取表面粗糙度。与传统表面粗糙度提取方法比较,此方法评定精度高,实现方便。     

减小表面粗糙度测量高斯滤波幅度偏差

提出了一种减小表面粗糙度测量用的高斯滤波器幅度传输特性偏差的新方法。根据中心极限定理,可以构造出不同的高斯逼近滤波器。用多级一阶巴特沃思滤波器和多级移动平均滤波器分别去逼近高斯滤波器时,两者的幅度偏差方向相反、极值位置相近,所以这两种方法的线性组合可以大大减小偏差。用这两种不同逼近滤波器的并联方法构成的一个简单的线性组合滤波器,去逼近高斯滤波器的幅度传输特性,其幅度传输特性的最大偏差只有0．11％。这种新的逼近方法,算法简单、精度高,实现了表面测量高斯滤波处理的高精度和高效率的高度统一。