超精密磨削YAG晶体的脆塑转变临界深度预测

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作者 敖萌灿 黄金星 +3 位作者 曾毓贤 吴跃勤 康仁科 高尚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-94,共11页

钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表... 钇铝石榴石(YAG)晶体是制造固体激光器的重要材料,超精密磨削是加工YAG晶体等硬脆材料零件的重要方法,研究硬脆材料加工表面的微观变形、脆塑转变机理对超精密磨削加工具有重要的指导作用。为了实现YAG晶体低损伤磨削加工,获得高质量表面,基于弹塑性接触理论和压痕断裂力学,通过分析单磨粒划擦作用下材料表面的变形过程,考虑材料的弹性回复、微观下力学性能的尺寸效应,建立了脆塑转变临界深度的预测模型,并计算得到YAG晶体的脆塑转变临界深度为66.7 nm。在此基础上,通过不同粒度砂轮超精密磨削YAG晶体试验对建立的脆塑转变临界深度预测模型进行验证,并计算不同粒度砂轮在相应工艺条件下的磨粒切深。结果表明,磨粒切深高于脆塑转变临界深度时,YAG晶体磨削表面材料以脆性方式被去除,磨削表面损伤严重;磨粒切深低于脆塑转变临界深度时,磨削表面材料以塑性方式被去除,能够获得高质量磨削表面,加工表面粗糙度达到1 nm。建立的脆塑转变临界深度预测模型能够为YAG晶体的低损伤超精密磨削加工提供理论指导。 展开更多

关键词 超精密磨削 YAG晶体 纳米压痕 纳米划痕 脆塑转变

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选区激光熔化6511SS/GH3536多材料界面特性和力学性能研究

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作者 孙权威 杨文美 +2 位作者 臧文茁 白倩 徐如雪 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期116-125,共10页

目的考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特... 目的考虑不同材料对应的最优工艺参数的差异,研究材料的沉积顺序对多材料界面特性的影响,获得界面无明显缺陷、力学性能良好的多材料部件。方法采用SLM制备6511不锈钢/GH3536高温合金/6511不锈钢多材料试样,研究材料的沉积顺序对界面特性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)观察界面微观结构和元素分布情况。通过显微硬度和拉伸实验表征界面的力学性能。结果采用SLM制备的多材料试样的界面无明显缺陷,表明6511不锈钢(6511SS)和GH3536高温合金具有良好的冶金结合特性。由于6511SS与GH3536的最优工艺参数存在差异,GH3536/6511SS的界面扩散区(480μm)宽于6511SS/GH3536的界面扩散区(330μm)。6511SS/GH3536扩散区的硬度介于6511SS与GH3536之间,而GH35636/6511SS扩散区的硬度小于6511SS和GH3536的硬度。拉伸实验结果表明,多材料试样在GH3536高温合金处断裂,其极限拉伸强度与GH3536高温合金相当,多材料试样的断裂伸长率低于GH3536高温合金试样的断裂伸长率。结论证明了采用SLM制备6511不锈钢和GH3536高温合金多材料零件的可行性,揭示了沉积顺序对界面微观结构和力学性能的影响,可为SLM制造多材料零件提供指导和参考。 展开更多

关键词 多材料 6511不锈钢 GH3536高温合金 选区激光熔化 界面表征

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匀光阵列微结构模具高性能非接触仿形抛光

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作者 郭江 张鹏飞 +5 位作者 杨哲 赵勇 李琳光 景召 张蒙 庞桂兵 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期127-136,共10页

匀光元件具有优良的光束扩散性能,被广泛应用于投影、照明及成像系统,抛光可有效去除匀光模具表面刀纹从而提升性能,但现有的抛光方法通常难以在保持微结构面形精度的同时提升表面质量。为解决上述问题,提出了一种用于阵列微结构模具的... 匀光元件具有优良的光束扩散性能,被广泛应用于投影、照明及成像系统,抛光可有效去除匀光模具表面刀纹从而提升性能,但现有的抛光方法通常难以在保持微结构面形精度的同时提升表面质量。为解决上述问题,提出了一种用于阵列微结构模具的高性能非接触仿形抛光方法,研究了加工间隙和工具转速对材料去除的影响,分析了模具表面质量及面形变化。最后,通过打光测试表征了不同加工方法与元件性能的关系。结果表明,抛光对匀光元件性能提升作用显著,提出的高性能非接触仿形抛光方法可大幅提高塑件匀光性能。抛光后,模具表面粗糙度由初始的164.2 nm Ra下降至8.1 nm Ra,形状精度误差小于0.8μm,同时刀纹和毛刺被有效去除。塑件匀光亮度提升了40.4%,匀光均匀度提升了67.1%,塑件匀光性能显著提升。提出的非接触仿形抛光方法可以为高性能光学微结构元件的制造提供技术支撑。 展开更多

关键词 匀光元件 阵列微结构模具 非接触仿形抛光 刀纹去除 面形保持

原文传递

扫描速度对激光定向能量沉积Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)梯度陶瓷微观组织及力学性能的影响

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作者 吴东江 于学鑫 +4 位作者 吕伟杰 石晶 由竹琳 马广义 牛方勇 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第16期30-37,共8页

功能梯度陶瓷作为能够兼顾结构和功能的新型陶瓷材料,其材料组成和性能可以根据需要呈现连续的梯度变化,因此在航空航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。激光定向能量沉积技术克服了传统陶瓷制备方法在烧结变形及过渡界面明显的局... 功能梯度陶瓷作为能够兼顾结构和功能的新型陶瓷材料,其材料组成和性能可以根据需要呈现连续的梯度变化,因此在航空航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。激光定向能量沉积技术克服了传统陶瓷制备方法在烧结变形及过渡界面明显的局限性,能够实现功能梯度陶瓷材料性能的区域可控制造。然而采用定工艺参数成形时,功能梯度陶瓷不同组分的性能无法同时达到最佳,因此就扫描速度对Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)梯度陶瓷中各比例复合陶瓷材料的影响规律展开了研究。在确定各比例复合陶瓷优选扫描速度的基础上,实现了Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)梯度陶瓷的变参数优化成形。结果表明,低速扫描条件下(200 mm/min、300 mm/min),α-Al_(2)O_(3)柱状晶定向生长倾向明显,但高ZrO_(2)含量(质量分数)复合陶瓷材料宏观裂纹明显。扫描速度逐渐提高有助于晶粒尺寸减小,但过高的扫描速度(400 mm/min、500 mm/min)导致样件内部ZrO_(2)团聚现象及孔隙缺陷增多。采用变扫描速度成形工艺不仅有效抑制了高ZrO_(2)含量区域的宏观裂纹,而且改善了定参数成形Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)梯度陶瓷结合界面处的裂纹缺陷,优化成形的Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)梯度陶瓷结合界面处抗弯强度提升约21.37%。 展开更多

关键词 激光 增材制造(AM) 功能梯度材料(FGM) 陶瓷 变参数成形

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Al_(2)O_(3)-TiC_(p)复相陶瓷激光定向能量沉积直接增材制造

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作者 吴东江 赵紫渊 +4 位作者 于学鑫 马广义 由竹琳 任冠辉 牛方勇 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1183-1192,共10页

Al_(2)O_(3)-TiC_(p)(AT)复相陶瓷材料以其优异的综合力学性能而被广泛用作金属切削刀具材料。针对AT材料传统烧结方法在能耗及周期方面的局限,本工作利用激光定向能量沉积技术开展了AT复相陶瓷材料直接增材制造的研究,系统探讨了不同Ti... Al_(2)O_(3)-TiC_(p)(AT)复相陶瓷材料以其优异的综合力学性能而被广泛用作金属切削刀具材料。针对AT材料传统烧结方法在能耗及周期方面的局限,本工作利用激光定向能量沉积技术开展了AT复相陶瓷材料直接增材制造的研究,系统探讨了不同TiC_(p)比例对复相陶瓷材料微观结构和力学性能的影响。结果表明TiC_(p)颗粒均匀分布在成型样件的基体中,掺杂TiC_(p)细化了Al_(2)O_(3)晶粒。同时,由于TiC_(p)与Al_(2)O_(3)基体的热膨胀失配引起裂纹出现偏转、贯穿颗粒等现象,消耗了裂纹扩展能量,进而有效抑制了AT材料直接增材过程中的裂纹扩展行为。掺杂TiC_(p)颗粒对熔池形成冲击,在一定程度上加快了气体的逸出速率,进而提高了材料的相对密度。但TiC_(p)含量过高将加剧其与Al_(2)O_(3)基体在高温时的化学反应,生成的气体使复合材料中出现较大气孔并降低了材料部分力学性能。TiC_(p)质量分数为30%的复合材料的相对密度达到96.64%、平均显微硬度达到21.07 GPa和断裂韧性达到4.29 MPa·m^(1/2)。 展开更多

关键词 复相陶瓷 增材制造 激光定向能量沉积 微观结构 力学性能

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弹性磨抛轮加工硅片面形预测模型及试验验证

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作者 高尚 任佳伟 +2 位作者 康仁科 张瑜 李天润 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期22-27,46,共7页

目的为分析弹性磨抛轮磨削硅片面形精度变化的影响因素,优化加工参数以获得良好的磨削面形。方法通过建立考虑弹性磨抛轮转速、硅片转速、偏心距等参数的弹性磨抛轮磨粒运动轨迹模型,结合单颗磨粒切削深度,提出了弹性磨抛轮加工硅片的... 目的为分析弹性磨抛轮磨削硅片面形精度变化的影响因素,优化加工参数以获得良好的磨削面形。方法通过建立考虑弹性磨抛轮转速、硅片转速、偏心距等参数的弹性磨抛轮磨粒运动轨迹模型,结合单颗磨粒切削深度,提出了弹性磨抛轮加工硅片的材料去除非均匀性预测方法,建立了基于弹性磨抛轮磨削硅片的面形预测模型,并通过不同转速比下的磨削试验验证了预测模型的准确性。结果面形预测模型仿真出的面形与弹性磨抛轮加工试验后的硅片面形一致,均呈“凸”形,且PV值随转速比的增大而增大。转速比为1时,磨削后硅片面形PV值为0.54μm,仿真模型计算出的PV值为0.49μm,转速比为5时,磨削后硅片面形PV值为2.12μm,仿真模型计算出的PV值为2.38μm。结论磨削试验面形PV值与模型计算面形PV值的预测误差小于13%,建立的面形预测模型能够成功预测硅片的面形规律,可以分析加工参数对硅片面形的影响规律。由面形预测模型分析可知,转速比对硅片面形精度有影响,且随着转速比的增加,硅片面形不断恶化,因此在实际加工中,应选择较小的转速比进行加工,以获得更优的硅片面形精度。 展开更多

关键词 磨抛轮 硅片 面形仿真 磨粒切削深度 去除均匀性 磨削

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聚碳酸酯超低温冷却车削表面形貌试验研究

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作者 包锐 刘阔 +5 位作者 张杰 韩灵生 李建明 左月帅 刘海波 王永青 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期201-207,共7页

针对聚碳酸酯加工时存在的耐热性差、变形、溶胀等问题,分别在干切削、水冷和超低温冷却条件下进行了聚碳酸酯的车削试验,并分析了材料加工表面的形貌,从分子链弛豫时间、银纹产生和脆-韧性转变的角度解释了加工表面形貌的差异。研究发... 针对聚碳酸酯加工时存在的耐热性差、变形、溶胀等问题,分别在干切削、水冷和超低温冷却条件下进行了聚碳酸酯的车削试验,并分析了材料加工表面的形貌,从分子链弛豫时间、银纹产生和脆-韧性转变的角度解释了加工表面形貌的差异。研究发现,聚碳酸酯干切削表面产生大量粗大银纹,水冷切削表面产生大量细密银纹,超低温冷却切削表面银纹较少,因此超低温冷却对提高聚碳酸酯的加工质量具有积极作用。 展开更多

关键词 聚碳酸酯 超低温冷却切削 银纹 加工表面形貌

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氧化镓单晶的磨削材料去除机理和损伤演化研究

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作者 杨鑫 康仁科 +2 位作者 任佳伟 李天润 高尚 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期10-19,共10页

为了探究氧化镓单晶在磨削过程中材料去除机理和亚表面损伤演化规律,通过变切深纳米划痕试验模拟单颗磨粒去除材料的过程来探究磨削过程中的材料去除机理,使用粒度分别为SD600、SD1500和SD5000的金刚石砂轮对氧化镓单晶进行磨削试验,分... 为了探究氧化镓单晶在磨削过程中材料去除机理和亚表面损伤演化规律,通过变切深纳米划痕试验模拟单颗磨粒去除材料的过程来探究磨削过程中的材料去除机理,使用粒度分别为SD600、SD1500和SD5000的金刚石砂轮对氧化镓单晶进行磨削试验,分析磨削表面形貌和亚表面的损伤演化规律.使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜作为主要表征手段,采用有限元法分析划痕过程中的应力分布.研究结果表明,氧化镓单晶在材料去除过程中沿不同晶向扩展的交错滑移带可能导致不规则的破碎坑,取向裂纹受到(-3-10)滑移面的严重影响.随着砂轮粒径的减小,磨削表面形貌表现为破碎坑和取向裂纹主导的脆性表面逐渐演化为完全塑性表面. 展开更多

关键词 半导体材料 磨削 氧化镓单晶 纳米划痕 亚表面损伤

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硅片磨床伺服进给系统仿真模型与分析

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作者 张逸民 朱祥龙 +3 位作者 董志刚 康仁科 徐嘉慧 张津豪 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第4期102-104,109,共4页

在硅片磨削时,硅片加工质量与硅片磨床的进给系统性能密切相关。为了提升硅片磨床进给系统的精度和稳定性,提出了采用上位机、运动控制卡、伺服驱动器、位置传感器进行闭环控制进给的技术方案。研究了伺服系统和机械系统两者之间的相互... 在硅片磨削时,硅片加工质量与硅片磨床的进给系统性能密切相关。为了提升硅片磨床进给系统的精度和稳定性,提出了采用上位机、运动控制卡、伺服驱动器、位置传感器进行闭环控制进给的技术方案。研究了伺服系统和机械系统两者之间的相互耦合关系,建立了动力学模型,搭建了基于PID控制的三闭环控制系统,采用MATLAB中Simulink模块对进给系统进行仿真分析。仿真结果表明,磨床进给系统速度波动量在1%以下满足硅片磨削对进给精度的要求。 展开更多

关键词 硅片磨床 伺服进给系统 三闭环控制 动力学模型

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大型液体火箭喷管冷却通道机器人自动去毛刺系统

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作者 刘晓宇 千登 +3 位作者 王锦鑫 薄其乐 刘海波 王永青 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第1期67-71,共5页

针对液体火箭发动机喷管冷却通道铣槽毛刺难去除的问题,设计并开发了一套喷管冷却通道机器人自动去毛刺系统。构建了异构系统协同控制体系架构,设计了数据与指令信号可靠传递的接口函数,解决了工业机器人与数控机床的运动协调问题。基... 针对液体火箭发动机喷管冷却通道铣槽毛刺难去除的问题,设计并开发了一套喷管冷却通道机器人自动去毛刺系统。构建了异构系统协同控制体系架构,设计了数据与指令信号可靠传递的接口函数,解决了工业机器人与数控机床的运动协调问题。基于李群李代数理论,建立了火箭喷管去毛刺系统的运动学模型,推导了喷管在机测量数据与去毛刺执行器位姿间的数学关系。使用喷管外廓在机测量数据进行机器人轨迹规划,满足复杂曲面微量去除的机器人轨迹规划要求。通过对某型号喷管进行去毛刺实验并进行打磨前后的关键尺寸测量,表明该系统满足液体火箭发动机喷管冷却通道自动去毛刺的需求。 展开更多

关键词 喷管冷却通道 机器人去毛刺 系统开发 轨迹规划

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触发式测头在机标定方法研究

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作者 李禾 贺永海 +1 位作者 袭萌萌 刘海波 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第1期34-36,42,共4页

触发式测头是触发式在机测量系统的重要组成部分,对测头进行有效标定可以提高在机测量精度。触发式测头在机标定包括测头预行程误差标定和测头空间位置标定,为剥离测量系统空间误差,基于齐次坐标变换建立测量系统空间误差模型,在此基础... 触发式测头是触发式在机测量系统的重要组成部分,对测头进行有效标定可以提高在机测量精度。触发式测头在机标定包括测头预行程误差标定和测头空间位置标定,为剥离测量系统空间误差,基于齐次坐标变换建立测量系统空间误差模型,在此基础上提出了利用标准球进行标定的触发式测头预行程误差标定方法和测头空间位置标定方法。对基于金刚石车床的触发式在机测量系统进行测头标定,利用在机测量系统对平面、柱面与球面特征进行在机测量,测量结果验证了标定方法的有效性。 展开更多

关键词 金刚石车床 在机测量 触发式测头 标定方法

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电弧增材制造2024铝合金的微观组织与力学性能 被引量：1

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作者 吴东江 刘德华 +3 位作者 张子傲 张逸伦 牛方勇 马广义 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期767-776,共10页

采用电弧增材制造工艺制备了三元Al-Cu-Mg(2024)铝合金成形试样,并对试样的晶粒形貌、物相组成、元素分布与力学性能进行研究。结果表明,2024铝合金成形试样宏观上表现出层状特征,单一沉积层可以分为层间区域与层中区域2部分,晶粒形貌... 采用电弧增材制造工艺制备了三元Al-Cu-Mg(2024)铝合金成形试样,并对试样的晶粒形貌、物相组成、元素分布与力学性能进行研究。结果表明,2024铝合金成形试样宏观上表现出层状特征,单一沉积层可以分为层间区域与层中区域2部分,晶粒形貌由层中区域的等轴晶转变为层间区域的柱状晶;成形试样微观组织主要包括α-Al、θ-Al_(2)Cu与S-Al_(2)CuMg相;由于增材制造非平衡凝固过程,成形试样出现元素偏析,层中区域Mg元素在Al基体中均匀分布;电弧重熔作用下,层间区域元素偏析严重,Cu元素以共晶组织的形式在晶界偏析,Mg元素出现局部富集;成形试样的平均抗拉强度、屈服强度与断后伸长率分别为(323.5±6.6)MPa、(178.7±6.2)MPa和(9.03±0.67)%,高于铸造退火态2024铝合金的力学性能;由于微观组织的不同,层中区域与层间区域出现不同的裂纹扩展行为,层间区域裂纹沿着共晶组织分布路径扩展,表现为沿晶断裂,层中区域裂纹扩展模式变为穿晶断裂。 展开更多

关键词 AL-CU-MG合金 电弧增材制造 显微组织 力学性能

原文传递

SiC微粒辅助掩膜电解加工金属微孔阵列结构的研究 被引量：1

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作者 杜立群 郑昆明 +2 位作者 于明新 程浩浩 王舒萱 《电镀与涂饰》 CAS 北大核心 2023年第7期47-54,共8页

针对掩膜电解加工(TMECM)金属微孔阵列结构存在定域性差、微孔孔径的加工精度及刻蚀深度难以满足要求的问题,提出了SiC微粒辅助掩膜电解加工(PA-TMECM)的方法。研究了SiC微粒直径、质量浓度及电解液流量对304不锈钢表面微孔阵列结构加... 针对掩膜电解加工(TMECM)金属微孔阵列结构存在定域性差、微孔孔径的加工精度及刻蚀深度难以满足要求的问题,提出了SiC微粒辅助掩膜电解加工(PA-TMECM)的方法。研究了SiC微粒直径、质量浓度及电解液流量对304不锈钢表面微孔阵列结构加工效果的影响,探讨了微粒辅助掩膜电解加工的作用机制。实验结果表明:当SiC微粒质量浓度为6 g/L、直径为40μm、电解液流量为3000 mL/min时,加工定域性最佳,蚀刻因子为3.52。在微粒辅助掩膜电解加工过程中,微粒通过持续、高频的冲击作用有效去除了阳极表面的电解产物,增大了微孔刻蚀深度,限制了侧向刻蚀,最终提高了掩膜电解加工的定域性。 展开更多

关键词 奥氏体不锈钢 掩膜电解加工 碳化硅微粒 微孔阵列结构 定域性 蚀刻因子

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悬丝摆式加速度计底座组件自动装配与焊接控制

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作者 任同群 桑永胜 +2 位作者 曹润嘏 吴晗 王晓东 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期2395-2405,共11页

悬丝摆式加速度计具有小型化、大量程和抗冲击的特点,在航空航天领域得到广泛的应用。其底座与摆组件的精密装配,目前仍以人工装配为主,具有装配精度差、悬丝张紧力不易控制,人工焊接时焊接参数难以保证、焊点质量不佳等问题,导致产品... 悬丝摆式加速度计具有小型化、大量程和抗冲击的特点,在航空航天领域得到广泛的应用。其底座与摆组件的精密装配,目前仍以人工装配为主,具有装配精度差、悬丝张紧力不易控制,人工焊接时焊接参数难以保证、焊点质量不佳等问题,导致产品的良品率较低。为此,研发了一套悬丝摆式加速度计底座组件自动装配与焊接设备。根据零件特点与装配环境,采用视觉与力觉反馈控制,实现底座与摆组件位姿和悬丝张紧力的自动调整。基于C++语言,开发了分层架构的控制软件。设计温度反馈控制的焊接工艺流程与焊接策略,并通过有限元仿真与焊接实验进行验证。实验结果表明:该设备可实现自动装配与焊接功能,底座组件的装配精度与焊接质量符合技术指标要求,提高了产品质量。 展开更多

关键词 加速度计底座组件 视觉与力觉反馈 分层架构软件 温度反馈 自动装配与焊接

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微惯性开关制作过程中界面结合强度研究

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作者 杜立群 孔德健 +2 位作者 王帅 蔡小可 郭柄江 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1464-1474,共11页

在利用微电铸工艺制作惯性开关的过程中,经常会出现由于界面结合强度低而引起的铸层翘起问题。微电铸层与基板的界面结合强度低会降低微开关的制作成品率、延长制作周期、增加制作成本。针对这一问题,本文从界面钝化膜的角度,采用了“... 在利用微电铸工艺制作惯性开关的过程中,经常会出现由于界面结合强度低而引起的铸层翘起问题。微电铸层与基板的界面结合强度低会降低微开关的制作成品率、延长制作周期、增加制作成本。针对这一问题,本文从界面钝化膜的角度,采用了“电解活化去除钝化膜”和“引入Cu过渡层”的方法。为探究钝化膜对界面结合强度的影响,通过Materials Studio软件对不同钝化膜去除率模型的界面结合能进行仿真计算,计算结果表明钝化膜去除率越高越有利于界面结合强度的提高,在完全去除钝化膜后界面结合强度提高了197%;为探究过渡金属对界面结合强度的影响,分别以Cu,Cr,Ti作为过渡层,与不锈钢基板和镍铸层建立结合层体系,计算体系的结合能,计算结果表明Cu与基板、Cu与铸层的结合能最高,与未引入过渡金属相比,引入Cu后界面结合强度提高了81%。在仿真研究结果的基础上,开展了电解活化实验,通过电解活化法去除了基板表面的钝化膜,实验结果表明:电解活化区域铸层的界面结合强度明显高于未活化区域铸层的界面结合强度;同时开展了铜过渡层实验,对比了有无Cu过渡层的界面结合强度,实验结果表明:引入Cu后,铸层的界面结合强度明显提高。在上述仿真和实验结果的基础上,制作出尺寸为23 mm×20 mm、总高度为900μm的微惯性开关。 展开更多

关键词 微惯性开关 微电铸 界面结合强度 分子动力学 电解活化

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压电力传感器中晶轴偏转产生的维间耦合研究

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作者 张军 王郁赫 +2 位作者 任宗金 李新阳 滕玄德 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期614-618,共5页

针对压电式石英力传感器的维间耦合现象,从敏感材料测量原理出发开展研究。结合优化算法,以控制维间耦合为目标,建立了石英晶轴偏转与传感器维间耦合的公式关系,计算了石英晶轴偏转角度的容差范围,并通过有限元仿真验证了公式精度。结... 针对压电式石英力传感器的维间耦合现象,从敏感材料测量原理出发开展研究。结合优化算法,以控制维间耦合为目标,建立了石英晶轴偏转与传感器维间耦合的公式关系,计算了石英晶轴偏转角度的容差范围,并通过有限元仿真验证了公式精度。结果表明,晶轴偏转对传感器维间耦合影响较大,建立的公式在一定范围内可较高精度地计算维间耦合输出,为高精度压电传感器的研究提供了参考。 展开更多

关键词 压电力传感器 测量精度 有限元仿真 维间耦合 晶轴偏转

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三轴正交组合线圈结构参数优化设计

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作者 赵子豪 张永顺 +1 位作者 郭小熙 董海 《机械与电子》 2023年第11期3-9,共7页

为克服现有电磁驱动球型关节各自由度间电磁耦合和力学耦合关系复杂及建模困难等难题,提出一种新型电磁变刚度球型手腕,通过万向节输出端所构成随动机构内置的径向磁化永磁体,在三轴正交组合线圈生成的空间万向旋转磁场同轴随动磁矩直... 为克服现有电磁驱动球型关节各自由度间电磁耦合和力学耦合关系复杂及建模困难等难题,提出一种新型电磁变刚度球型手腕,通过万向节输出端所构成随动机构内置的径向磁化永磁体,在三轴正交组合线圈生成的空间万向旋转磁场同轴随动磁矩直接驱动下可实现侧摆、俯仰二自由度转动。针对电磁变刚度球型手腕对高集成度和高能量输出密度的实际需求,采用2组鞍形线圈和1组亥姆霍兹线圈的正交组合线圈驱动方案,建立线圈内部的磁场模型和球型手腕输出力矩模型,通过遗传算法对三轴正交组合线圈进行结构设计和参数优化。仿真结果表明,对比三轴亥姆霍兹线圈,优化后三轴正交组合线圈磁场均匀度更高,具有更高能量输出密度,结构紧凑,更满足球型手腕的需求。 展开更多

关键词 三轴正交组合线圈 磁场建模 优化设计 球型手腕 磁场均匀性

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冰云对天空偏振模式的影响

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作者 崔岩 李得先 +2 位作者 周野 陈宇茜 尚子一 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期311-322,共12页

不同冰云条件对以偏振模式为导航信息源的偏振导航影响较大,为探究冰云大气相关参数(冰晶粒子形状、有效半径、冰水含量以及光学厚度等)对天空偏振模式的影响,建立了基于蒙特卡罗法的矢量传输模型,利用libRadtran模拟了实际冰云大气辐... 不同冰云条件对以偏振模式为导航信息源的偏振导航影响较大,为探究冰云大气相关参数(冰晶粒子形状、有效半径、冰水含量以及光学厚度等)对天空偏振模式的影响,建立了基于蒙特卡罗法的矢量传输模型,利用libRadtran模拟了实际冰云大气辐射传输过程,分析了不同冰云大气相关参数对天空偏振模式的影响,并通过图像式测试系统,实地测试了大连地区10组实际大气条件下天空偏振模式随冰云大气相关参数的变化情况。结果表明:冰晶粒子形状对冰云大气偏振度影响较大,对冰云大气偏振方位角影响较小。并且冰云大气偏振度随有效半径的增大而增大,随光学厚度和冰水含量的增大而减小,后逐渐趋于稳定的状态。在不同日期同一时刻下,大连地区实际冰云大气偏振度变化规律与仿真基本一致,验证了本文方法的有效性,为偏振导航的在实际冰云大气条件下的工程应用提供了理论支撑。 展开更多

关键词 大气光学 偏振模式 libRadtran 冰云 大气散射

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不同作用点下压电测力仪灵敏度规律及其预测

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作者 张军 甄田甜 +2 位作者 蔡佳乐 李孟曈 刘禹廷 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期2656-2663,共8页

为了测量作用位置可变的大量程矢量力,设计了多点支撑式压电测力仪。对不同作用点下测力仪的灵敏度差异性进行分析和预测,以实现精准测量变作用位置的大量程矢量力的目标。对造成测力仪不同测试位置的灵敏度差异的影响因素进行分析,得... 为了测量作用位置可变的大量程矢量力,设计了多点支撑式压电测力仪。对不同作用点下测力仪的灵敏度差异性进行分析和预测,以实现精准测量变作用位置的大量程矢量力的目标。对造成测力仪不同测试位置的灵敏度差异的影响因素进行分析,得到测力仪工作面域内不同作用点下的灵敏度与测力单元力电转换系数之间的关系。进行三向变加载点标定实验,获得不同作用点下测力仪的灵敏度实验值。建立LS-SVM预测模型,利用变加载点实验结果对模型进行训练。验证实验表明,该模型预测的不同作用点下的测力仪灵敏度值与真实值的偏差小于3%。采用LS-SVM模型对不同作用点下的多点支撑式压电测力仪灵敏度进行预测具有快速、可靠和高精度的特点,该方法用于定量分析复杂关系量是有效的。 展开更多

关键词 压电测力仪 灵敏度 力电转换 LS-SVM模型

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基于深度学习的挖掘机工作阶段的分类与识别

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作者 刘伟嵬 邓剑洋 +1 位作者 张靖文 牛东东 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1464-1473,1489,共11页

为实现对挖掘机作业循环各工作阶段的自动识别,采用以执行机构先导压力、主泵压力和功率为识别对象的智能识别方法.根据执行机构先导压力的变化划分工作阶段,并用主泵压力和功率验证.以各工作阶段起始特征波形作为其起始标志,以时间窗... 为实现对挖掘机作业循环各工作阶段的自动识别,采用以执行机构先导压力、主泵压力和功率为识别对象的智能识别方法.根据执行机构先导压力的变化划分工作阶段,并用主泵压力和功率验证.以各工作阶段起始特征波形作为其起始标志,以时间窗滑移方式提取起始特征并确定最佳时间窗宽度,采用深度学习的方法识别各标志.对比了深度学习中分类识别领域应用广泛的ResNet和LSTM的识别效果,发现LSTM的识别效果更好,对测试集的识别准确率最高可达到99.75%.采用LSTM对测试数据进行识别,识别正确率仅有82.54%,说明存在误识别.提出以挖掘机工作阶段的逻辑顺序和设定主泵功率阈值作为校正依据对误识别进行校正,识别正确率可提升至99.72%.结果表明,该方法识别准确率高,可有效识别作业循环各工作阶段. 展开更多

关键词 液压挖掘机 工作阶段 残差神经网络(ResNet) 长短期记忆(LSTM)神经网络 智能校正系统

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