检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2024年第12期35卷 2203-2210页

作者：张庆正姜晨高睿蒋金鑫上海理工大学机械工程学院上海200093 香港理工大学工业及系统工程系超精密加工技术国家重点实验室香港999077

为有效提高砷化镓(GaAs)基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量,开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验.建立GaAs划片过程的有限元仿真模型,根据不同划片工艺,研究划片载荷及应力分布情况;开展解理工艺验证实验,分析解理... 详细信息

为有效提高砷化镓(GaAs)基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量,开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验.建立GaAs划片过程的有限元仿真模型,根据不同划片工艺,研究划片载荷及应力分布情况;开展解理工艺验证实验,分析解理面形貌特征,对划片工艺进行验证.研究结果表明,优化后的工艺方法(即由内向外点划片)可有效降低划片过程材料表面损伤程度,减少脆性断裂现象,实验结果与仿真结果具有较高的一致性.

关键词：半导体激光器谐振腔面砷化镓解理加工有限元分析

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基于振动特性的高速开关阀动态特性测试研究

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机械工程学报 2025年第6期61卷 331-339页

作者：钟麒贾体伟徐恩光余诚杨华勇李研彪浙江工业大学机械工程学院杭州310023 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310023

高速开关阀是数字液压系统的核心控制元件,动态特性是衡量高速开关阀性能的重要指标,也是确保数字液压系统控制精度的关键。然而,由于高速开关阀结构紧凑、体积小等原因,传统的位移检测方法难以直接获取其动态性能,使得高速开关阀动态... 详细信息

高速开关阀是数字液压系统的核心控制元件,动态特性是衡量高速开关阀性能的重要指标,也是确保数字液压系统控制精度的关键。然而,由于高速开关阀结构紧凑、体积小等原因,传统的位移检测方法难以直接获取其动态性能,使得高速开关阀动态性能精准评估成为数字液压领域的一大难点。提出基于振动特性的高速开关阀动态性能检测方法,建立开关阀动态启闭过程中的阀体振动模型,揭示出阀体振动规律,得到阀体振动特性与阀芯运动起止状态的映射关系,实现高速开关阀动态性能的实时检测。为体现基于振动检测高速开关阀动态特性方法的优越性,分别测试三电压、四电压方法驱动下高速开关阀的动态特性,并使用激光位移传感器方法进行比较和验证。试验结果表明,提出的检测方法能够在不改变高速开关阀内部结构和不破坏其原有动态特性的情况下,精准获取高速开关阀的动态启闭时间,相较于现有的测试方法,具有可靠性强、实时性高、经济实惠等优势。

关键词：高速开关阀数字液压动态性能振动特性

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三自由度压电偏摆台耦合迟滞模型建模与逆补偿

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光学精密工程 2023年第20期31卷 2964-2974页

作者：司马津甫赖磊捷李朋志方宇朱利民上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 格鲁斯特大学计算与工程学院英国切尔滕纳姆GL502RH 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为了解决三自由度压电驱动纳米偏摆台中的多轴耦合与迟滞问题,设计了一种可以同时表征多个压电驱动器间耦合效应及其自身迟滞效应的耦合迟滞模型,并利用其逆模型进行前馈补偿以提升平台的定位和轨迹跟踪精度。首先,搭建了三自由度压电... 详细信息

为了解决三自由度压电驱动纳米偏摆台中的多轴耦合与迟滞问题,设计了一种可以同时表征多个压电驱动器间耦合效应及其自身迟滞效应的耦合迟滞模型,并利用其逆模型进行前馈补偿以提升平台的定位和轨迹跟踪精度。首先,搭建了三自由度压电驱动偏摆台的控制系统并建立其运动学模型,将末端平台三自由度运动转化为三个压电驱动器的输出。然后,建立基于Prandtl-Ishlinskii模型的耦合迟滞模型,并对该模型及其逆模型的参数进行辨识。最后,通过开环逆模型前馈补偿来验证模型的有效性,并利用结合逆模型前馈和反馈的复合控制方法进行轨迹跟踪控制。实验结果表明:逆模型开环前馈补偿使三个压电驱动器间最大耦合位移均降低了70%以上,证明了所建立耦合迟滞模型的有效性,结合闭环反馈的复合控制方法对空间轨迹进行跟踪的最大均方根误差仅为0.06 mrad和0.42μm,相比单纯闭环反馈分别减少了72%和87.5%,最大误差也减少了76%以上,有效消除了平台中耦合迟滞的影响,提高了平台的定位精度。

关键词：压电偏摆台压电驱动器耦合迟滞模型逆补偿跟踪控制

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力流变抛光技术

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机械工程学报 2022年第15期58卷 21-30页

作者：袁巨龙王金虎吕冰海王旭杭伟浙江工业大学超精密加工研究中心杭州310023

针对高质量复杂曲面抛光效率低下的难题,提出了力流变抛光技术,通过调控非牛顿流体抛光液在剪切应力作用下的非线性流变特性以及抛光液流场参数,调节抛光液与被抛光表面间的剪切应力,在被抛光表面形成柔性把持磨粒的流变层实现材料去除... 详细信息

针对高质量复杂曲面抛光效率低下的难题,提出了力流变抛光技术,通过调控非牛顿流体抛光液在剪切应力作用下的非线性流变特性以及抛光液流场参数,调节抛光液与被抛光表面间的剪切应力,在被抛光表面形成柔性把持磨粒的流变层实现材料去除。实验研究了力流变抛光技术的工艺特点,结果表明抛光速度、磨料浓度越高,材料去除率越高,抛光表面粗糙度也越小,但抛光液质量分数一定时,抛光表面质量受磨料粒度的影响较弱,且材料去除率随磨粒粒径增大而减小。对石英半球谐振子、硬质合金螺纹梳刀、钽酸锂基片力流变抛光的结果表明,在不需外加辅助物理场条件下,能够实现金属、玻璃、硬质合金、晶体等材料的平面、回转面及复杂曲面的高效超精密抛光,其具有广阔的应用前景。

关键词：力流变非牛顿流体剪切应力抛光

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全簧片式空间大行程并联柔性微定位平台及其轨迹控制

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光学精密工程 2023年第18期31卷 2675-2686页

作者：陈云壮赖磊捷李朋志朱利民上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海松江201620 格鲁斯特大学计算与工程学院英国切尔滕纳姆GL502RH 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题,提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先,介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构... 详细信息

为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题,提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先,介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构和变形原理。接着,以空间三自由度为例,推导了动平台的运动学方程,建立了机构的输入刚度模型,并基于柔度矩阵法对柔性球铰进行了柔度建模和设计,从而确定了微定位平台的参数。此外,分别对三自由度方向进行了系统动力学模型辨识,并基于模型设计了一种相位超前PI反馈控制结合滑模前馈控制的复合控制器。最后,搭建了平台实验系统来验证其轨迹跟踪性能。实验结果表明:与经典的PID控制相比,该复合控制方法能够使得轨迹跟踪性能提高95%以上,加入的滑模前馈也能够有效消除单纯反馈控制产生的相位滞后。并且,所提出的多自由度微定位平台能够实现±3.23 mm×±21.50 mrad×±20.30 mrad的运动范围,具有行程大、稳定性好和精度高等特点,可以用于许多需要大行程高精度的空间定位场合。

关键词：并联柔性机构音圈电机大行程簧片型柔性球铰相位超前PI控制滑模控制

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对接圆柱壳结构模态特性分析

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动力学与控制学报 2022年第4期20卷 48-54页

作者：李旭龙张忠魏莎丁虎陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京100076 上海市应用数学和力学研究所上海200072

对接圆柱壳结构在航空航天、船舶、土木和机械等工程领域得到广泛应用,对其模态特性的分析是研究其动力学特性的重要方向.本文简要介绍了模态分析技术和最小二乘复频域法(PolyMAX)的基本原理,并对对接圆柱壳结构进行了计算模态分析和实... 详细信息

对接圆柱壳结构在航空航天、船舶、土木和机械等工程领域得到广泛应用,对其模态特性的分析是研究其动力学特性的重要方向.本文简要介绍了模态分析技术和最小二乘复频域法(PolyMAX)的基本原理,并对对接圆柱壳结构进行了计算模态分析和实验模态分析.实验模态分析过程中,针对自由边界的实验实现、分析结果的正确性进行了讨论,并将实验结果与计算模态分析结果进行对比,对比结果表明:对接圆柱壳结构具有圆柱壳结构一般振动特性的同时,由于对接形式的存在出现了以法兰面为分界的非对称振动。

关键词：对接圆柱壳结构模态特性有限元分析实验模态分析最小二乘复频域法

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碳纤维复合材料薄壁曲面构件纤维铺放方法研究

碳纤维复合材料薄壁曲面构件纤维铺放方法研究

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作者：陆九如东华大学

学位级别：博士

碳纤维复合材料薄壁曲面构件具有材料密度低、结构强度和刚度高等突出优点,已成为航空航天装备的重要组成部件。自动纤维铺放(Automatic Fiber Placement,AFP)是一种先进的复合材料成型技术,为复合材料薄壁曲面构件结构设计与应用提供... 详细信息

碳纤维复合材料薄壁曲面构件具有材料密度低、结构强度和刚度高等突出优点,已成为航空航天装备的重要组成部件。自动纤维铺放(Automatic Fiber Placement,AFP)是一种先进的复合材料成型技术,为复合材料薄壁曲面构件结构设计与应用提供了重要的制造基础。本文针对复合材料薄壁曲面构件高性能低缺陷结构设计和柔性纤维铺放制造的迫切需求,围绕曲面柔性纤维铺放工艺,开展了考虑制造缺陷约束的变角度纤维路径构造、复合材料力学性能数值仿真和优化、曲面柔性纤维铺放装置设计和搭建及铺放工艺实验研究,实现了复合材料薄壁曲面构件的力学性能调控和低缺陷铺放制造。本文的主要研究内容如下:(1)基于制造缺陷约束的变角度路径规划方法研究针对纤维铺放过程中存在的制造缺陷较多的问题,提出了一种基于纤维连续性和空隙堆叠缺陷约束的回转曲面纤维路径规划方法。以等厚椭圆回转薄壳为研究对象,建立了椭圆等距偏移回转曲面及其曲线的数学描述。根据工艺缺陷约束构造出了满足曲面纤维满铺的纤维基准路径方程,采用纤维束数量对复杂变角度纤维路径进行参数化描述。研究了偏移距离、纤维束宽度和纤维束数量对纤维角度分布和纤维路径两种曲率的影响,发现改变纤维束数量能够对曲面纤维角度分布进行有效调控。通过计算纤维束等距偏移曲线,得到了纤维束的两条轮廓曲线,采用旋转阵列和首尾连接的方法,实现了基准路径的曲面密化,降低纤维束裁剪与重送次数。根据相邻纤维束轮廓线的位置关系,研究了空隙与堆叠缺陷的尺寸分布规律,发现缺陷尺寸远小于纤维束宽度。研究结果表明本文提出的考虑工艺的纤维路径规划方法,能够保持较好纤维路径连续性,显著降低空隙和堆叠缺陷尺寸,实现回转曲面纤维束的均匀紧密覆盖。(2)复合材料薄壁曲面构件力学性能研究针对复合材料构件力学性能数值分析中存在的参数化建模与铺层参数配置困难等问题,提出了一种基于ABAQUS复合材料有限元仿真模块二次开发的复合材料力学性能数值分析方法,实现了基于空隙与堆叠缺陷约束路径的复合材料椭圆回转薄壳力学性能的高效参数化仿真分析。研究了几何参数与边界条件对外部静压作用下椭圆回转薄壳抗屈曲性能的影响,得到了不同组合结构参数条件下的最优临界屈曲系数和最优纤维束数量。进一步地,研究了几何参数与纤维束数量对椭圆回转薄壳的屈曲模态和屈曲失效形式影响。最后,还研究了内部静压作用下椭圆回转薄壳静力响应特性,分析了结构应力及失效系数分布规律。研究结果表明,纤维束数量对结构力学性能有着显著的影响,通过改变纤维束数量能够实现椭圆回转薄壳力学性能的有效调控。(3)基于代理模型的复合材料结构优化设计针对复合材料结构性能优化设计中存在的参数变量多和遍历仿真计算量大的问题,提出了基于代理模型和启发式优化算法的优化设计方法。以半轴比和纤维束数量为设计变量,采用拉丁超立方设计方法,得到了初始仿真试验样本,根据仿真试验结果构造了以椭圆回转薄壳临界屈曲系数为响应值的初始Kriging模型,并采用相关系数对模型的预测精度进行评价。运用均方差加点准则和遗传算法对初始Kriging模型进行代理优化,得到了优化代理模型及对应的优化试验设计方案,实现了椭圆回转薄壳临界屈曲系数的高精度高效率的建模、分析和优化。进一步地,根据优化的试验设计方案,设计了双交叉铺层壳的铺层序列优化仿真试验,建立了关于铺层序列优化的Kriging模型,对比了不同交叉铺层结构和相同铺层结构的仿真结果,研究发现铺层序列优化能够显著提高椭圆回转薄壳的抗屈曲性能。(4)复合材料柔性纤维铺放装置与实验研究针对复合材料薄壁曲面构件在纤维铺放成型中存在的工艺流程复杂、制件几何外形与纤维路径设计约束条件多,以及材料利用率低等不足,提出了一种基于热塑性预浸丝熔融沉积工艺的柔性曲面纤维铺放成型方法,设计并搭建了基于机器人的双喷头纤维铺放装置和预浸纤维束制备装置。开展了不同关键工艺参数的纤维铺放实验,研究了喷头温度、纤维束挤出速度和喷头高度对纤维铺放质量的影响,根据纤维束内部纤维丝的形态分布和损伤情况确定合适的工艺参数范围。通过响应面法探究了工艺参数对成型试件面内剪切强度的映射关系,得到了最优面内剪切强度对应的工艺参数组合。最后,根据优化工艺参数,开展了预浸纤维束曲面铺放实验,实现了不同几何参数的复合材料椭圆回转薄壳铺放制造。上述内容为复合材料薄壁曲面构件柔性纤维铺放制造研究提供参考,并为相关应用提供了理论依据和技术基础。

关键词：薄壁曲面构件变角度纤维路径力学性能优化 Kriging模型曲面纤维铺放

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基于小波核扩散与双阶段SVM的轴承复合故障分类方法

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仪器仪表学报 2023年第10期44卷 179-188页

作者：陈赛赛杨晨曦陈超贺长波樊薇江苏大学机械工程学院镇江212013 安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

轴承复合故障分类中存在故障特征强线性不可分及故障数据标签不足问题,严重影响分类精度。为此,提出基于双阶段支持向量机(SVM)与小波核扩散的轴承复合故障分类方法。针对故障特征强线性不可分,使用小波核函数对其进行高维空间映射,并... 详细信息

轴承复合故障分类中存在故障特征强线性不可分及故障数据标签不足问题,严重影响分类精度。为此,提出基于双阶段支持向量机(SVM)与小波核扩散的轴承复合故障分类方法。针对故障特征强线性不可分,使用小波核函数对其进行高维空间映射,并利用极大重叠离散小波包变换获取信号在不同频带上的能量分布作为故障特征;针对故障数据标签不足,提出增量式核空间标签扩散的双阶段SVM分类模型,在小波核空间核差异距离基础上,利用增量式核空间标签扩散对训练样本的近邻样本、粗分阶段边界样本进行扩充,并在细分阶段依据扩充后的样本完成模型训练。3组轴承复合故障数据验证了所提方法的有效性,实验研究表明,在单类训练样本为5的条件下,所提方法比SVM分类准确率平均提升7.5%,并优于其他流行算法。

关键词：轴承复合故障分类 TWD-SVM 增量式核空间标签扩散核差异距离半监督学习

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超精密大行程麦克斯韦磁阻驱动器磁场建模与推力分析

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工程设计学报 2022年第6期29卷 748-756页

作者：张旭赖磊捷朱利民上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心上海201620 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

为了克服大行程麦克斯韦磁阻驱动器在大气隙下漏磁大幅增加、气隙区磁场分布不均匀且非线性强烈等现象导致的磁场和推力解析模型精度较低等问题,利用考虑综合高斯函数的加权漏磁系数的磁路建模方法,改进了磁阻驱动器的三维漏磁分布计算... 详细信息

为了克服大行程麦克斯韦磁阻驱动器在大气隙下漏磁大幅增加、气隙区磁场分布不均匀且非线性强烈等现象导致的磁场和推力解析模型精度较低等问题,利用考虑综合高斯函数的加权漏磁系数的磁路建模方法,改进了磁阻驱动器的三维漏磁分布计算方式,并得到了可准确描述其推力与输入电流函数关系的解析模型,从而为该类驱动器的设计及控制提供重要依据。首先,建立了大行程麦克斯韦磁阻驱动器考虑漏磁前后的工作磁路,分析了永磁偏置磁路的作用及使用永磁偏置结构后仍具有非线性的原因,并利用安培环路定律和磁路的欧姆定律以及磁场的可叠加性,建立了该磁阻驱动器的推力解析模型。然后,为了优化解析模型,提出了基于高斯曲线的加权漏磁系数计算方法,同时利用有限元仿真软件对大行程麦克斯韦磁阻驱动器的三维磁场分布及漏磁系数进行了分析计算,得到了考虑加权漏磁系数的推力解析模型。最后,搭建了大行程麦克斯韦磁阻驱动器推力测试系统,并通过对比优化前后解析模型计算推力与仿真推力和实测推力,验证了解析模型的准确性。结果表明,优化后解析模型的均方根误差仅为优化前的11.1%,其精度得到有效提升;同时,优化后解析模型计算推力与实测推力之间的均方根误差小于0.6 N,精度较高。研究结果对高端微纳制造装备与测量仪器中新型超精密驱动部件的设计有一定意义和参考价值。

关键词：超精密麦克斯韦磁阻驱动器大行程三维磁场仿真漏磁系数

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低温CO_(2)辅助PCD刀具硬车削轴承套圈的装置及试验研究

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表面技术 2023年第2期52卷 307-316页

作者：赵香港郝秀清章梓航安庆龙孙贺龙李亮陈明何宁南京航空航天大学南京210016 上海交通大学上海200240

目的降低PCD刀具硬车削轴承套圈时的刀具磨损。方法采用低温二氧化碳内冷辅助PCD刀具切削来抑制刀具磨损。搭建低温二氧化碳冷却装置,开展液态二氧化碳的冷却试验,分析二氧化碳的冷却规律;开展低温切削试验,通过人工热电偶测温法对参考... 详细信息

目的降低PCD刀具硬车削轴承套圈时的刀具磨损。方法采用低温二氧化碳内冷辅助PCD刀具切削来抑制刀具磨损。搭建低温二氧化碳冷却装置,开展液态二氧化碳的冷却试验,分析二氧化碳的冷却规律;开展低温切削试验,通过人工热电偶测温法对参考切削温度进行测量,并且研究不同入口压强参数下轴承套圈的表面粗糙度和刀具磨损变化情况,验证低温二氧化碳冷却辅助PCD切削轴承套圈的有效性。结果二氧化碳在恒定压力(1.2 MPa)下的冷却规律可以分成起始、稳定、失效3个阶段,稳定阶段的流量大小为1000g/min,冷却温度可以保持在-59℃不变。二氧化碳在不同入口压力(0.8~1.4MPa)下冷却时,入口压力越小,冷却温度越低。在不同入口压力(0.8~1.4 MPa)下进行低温切削,0.8、1、1.2、1.4 MPa时的最大参考切削温度分别为-41、-28、-30、-28℃,加工表面的粗糙度值分别为0.071、0.074、0.109、0.129μm,后刀面最大磨损量分别为176.58、171.67、270.26、261.17μm。结论入口压力为0.8 MPa和1 MPa时,二氧化碳冷却效果较好,无论是参考切削温度,还是加工表面的粗糙度值和刀具磨损都处于较低水平,低温冷却辅助PCD刀具硬车削轴承套圈时可有效降低刀具磨损。

关键词：轴承套圈 PCD刀具低温冷却装置低温加工

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