激光增材制造Ti6Al4V点阵结构的抗压吸能特性

人体骨骼受到碰撞后的断裂过程伴随着能量吸收,多孔骨植入体的设计需考虑结构的抗压吸能特性。在空间尺寸（20 mm×20 mm×30 mm）内,通过拓扑优化设计和激光增材制造技术制备不同胞元尺寸和相对密度的Ti6Al4V点阵结构,采用熔池监控、单向压缩实验和有限元仿真方法,探究了点阵结构的表面质量、断裂形变规律和吸能特性。结果表明,点阵结构的结构参数受熔池温度场和粉末支持力的影响;点阵结构的抗压行为遵循弹脆性变化规律,断裂带与制造方向呈45°;点阵结构的断裂机制为韧性断裂,裂纹沿内部微孔洞分布方向扩展;能量吸收能力随着相对密度增大呈递增趋势,随着胞元尺寸增大呈递减趋势;能量吸收效率随着相对密度增大呈递减趋势,随着胞元尺寸增大呈递增趋势。     

渐开线花键副齿廓修形研究

基于有限元法对渐开线花键副齿廓修形进行了分析,研究了修鼓量与修鼓位置参数对花键副齿面接触压力分布的影响,并考虑了修鼓对花键副角向不对中的作用。研究结果表明:鼓形花键副齿面接触压力与接触长度均随着扭矩的增大而增大;花键副最大接触压力随着修鼓量和修鼓位置参数的增大均先减小后增大,使花键副最大接触压力最小的最优修鼓量随角向不对中量的增大而增大;适当的齿廓修鼓可以有效地减小花键副在角向不对中情况下齿面的最大接触压力和应力集中现象,改善齿面接触压力分布,减轻角向不对中带来的不良影响。     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

基于虚拟仪器技术的多功能摩擦磨损试验机的研制

摩擦磨损试验机是摩擦学研究必不可少的重要试验工具,但目前大多摩擦磨损试验机功能简单、工况参数不可控或可控性不好。阐述多功能摩擦磨损试验机的研制和其主要功能特点。试验机采用交流伺服技术直接驱动,速度闭环可控;静载荷通过压缩加载弹簧实现,使用可控激振器进行动载荷加载,加载操作简单易控;由润滑油泵控制润滑液的添加。这些参数由计算机实现自动控制,能很好地模拟实际工况。测控系统软件在虚拟仪器技术基础上采用Lab-VIEW平台开发,实现对数据的自动实时采集、处理和结果显示等功能。试验证明该试验机能很好地模拟实际工况,满足多种摩擦学研究需要。     

圆柱齿超环面行星蜗杆传动的压力角

运用空间啮合理论建立圆柱齿超环面行星蜗杆传动的啮合方程,给出行星轮和内齿圈压力角的计算公式,并分析各压力角的影响因素.采用4因素3水平的正交表,进行方案设计,得到机构压力角的主要影响因素和变化规律.行星轮和内齿圈压力角随行星轮转角改变而改变,行星轮压力角受行星轮半径的影响最大,而内齿圈压力角则受传动比的影响最大,滚子半径对两压力角影响均为最小.行星轮压力角和超环面内齿圈压力角的最大值一般发生在啮合过程的中点.选择合理的参数就可以使机构的压力角达到理想水平,从而使机构的效率达到最大.为完善超环面行星蜗杆传动的设计与制造提供理论依据.     

基于误差建模的弧面凸轮机构运动精度影响因素的分析与研究

分析影响弧面凸轮机构运动精度的几种误差因素,建立了含误差的弧面凸轮机构啮合的数学模型。采用微分精度分析法求得各误差因素对弧面凸轮机构运动精度的影响系数表达式,通过实例分析了各运动精度影响系数随弧面凸轮转角的变化规律。分析表明:各误差因素对弧面凸轮机构运动精度的影响相同,滚子半径误差对其运动精度的影响最大,轴交角误差对其运动精度的影响最小,啮合点位置对其运动精度的影响最不稳定,各影响系数与弧面凸轮机构基本结构尺寸因素相关。     

非规则泥沙颗粒流动堆积过程中接触模型参数研究

采用离散元法研究颗粒的流动与堆积过程时,物性参数和接触参数的选择是否合理直接影响着模拟结果的准确性。对于非规则颗粒而言,这些参数的选取尤为重要。以非规则泥沙颗粒为例,根据其形状和大小的不同建立了四种颗粒模型。设计了一系列试验来标定泥沙颗粒的密度、恢复系数、静摩擦系数、内摩擦系数,并通过试验与模拟相结合的方法标定了颗粒间滚动摩擦系数。通过试验和离散元仿真的手段对比了顶层泥沙在V型箱和L型箱中的流动过程,结果表明试验与仿真得到的运动轨迹吻合,验证了所采用的测定物料参数和接触参数方法的可行性和参数选择的合理性。     

1,4-双(二硫代甲酸乙酸酯基)哌嗪衍生物的合成与摩擦学性能研究

合成了5种新型无灰无磷环境友好润滑油添加剂1,4-双(二硫代甲酸乙酸酯基)哌嗪衍生物,采用1H NMR、13C NMR、IR、UV-vis、MS和元素分析对其结构进行了表征,在热重分析仪上考察了其热稳定性能,并利用四球摩擦磨损试验机考察了其在液体石蜡中的极压性能和抗磨性能.结果表明,此类添加剂有较高的热稳定性和很好的承载能力,可以明显改善液体石蜡的抗磨性能.     

基于离散元法的锥形筒仓中颗粒流体的数学模拟

采用离散元法对ABS塑料球在筒仓内的流动进行数值模拟,并测定了ABS球的回弹及休止角等微观物性参数,验证了离散元模型中颗粒接触参数的正确性. 基于正交实验法考察了锥形改流体参数对料流的影响,分析了仓壁压力分布规律. 结果表明,锥形改流体参数对物料流型的影响顺序为锥形改流体倾角>锥形改流体距卸料口的高度>锥形改流体高度;锥形改流体倾角<120o时中心流无法转变为整体流. 添加合适的改流体后仓壁所受最大压力减小为原来的一半,最大压力位置上移.     

陶瓷材料预压应力加工的力学模型

基于弹性力学和压痕断裂力学,建立了陶瓷材料预压应力下的加工力学模型,分析了预压应力及载荷比对材料内部第一主应力及最大剪应力的影响.随着预压应力的增大,第一主应力由拉应力逐步转变为压应力,最大剪应力先减小而后随之增大.若施加合适的预压应力,则能降低材料内部的最大剪应力,改变材料内部裂纹的扩展方向,从而有效降低陶瓷加工过程中的损伤.随着载荷比增大,第一主应力在压头后方迅速变为拉应力,最大剪应力也随之增大,但压头正下方的应力状态不受载荷比的影响.最后对碳化硅陶瓷进行预压应力划痕实验,验证了上述分析结果,进一步表明陶瓷材料预压应力加工是可行的.