检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2010年第15期46卷 178-184页

作者：计时鸣唐波谭大鹏宫斌袁巧玲潘艳浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310014 浙江工业大学浙江省特种装备制造与先进加工技术重点实验室杭州310014

提出一种基于软性磨粒流的模具结构化表面无工具精密光整加工新方法,通过在被加工的结构化表面附近配置约束模块,使结构化表面成为一条截面几何形状可设计的约束流道的内壁面,利用液固两相软性磨粒流在约束流道内的湍流壁面效应实现对... 详细信息

提出一种基于软性磨粒流的模具结构化表面无工具精密光整加工新方法,通过在被加工的结构化表面附近配置约束模块,使结构化表面成为一条截面几何形状可设计的约束流道的内壁面,利用液固两相软性磨粒流在约束流道内的湍流壁面效应实现对约束流道内壁面的微力微量切削,从而克服光整加工工具难以接触结构化表面的困难,完成对结构化表面的无工具化精密光整加工。基于液固两相流体耦合理论,建立面向结构化表面精密加工的约束流道内液固两相磨粒流动力学模型,利用标准k-ε湍流模型和离散相模型相结合的求解方法,以环形截面约束流道为研究对象,选择不同的约束模块配合参数,对流道内压力/速度分布及湍流动能进行数值分析研究,通过该数值分析方法,可以观察约束流道进口压力、入口与出口截面尺寸的相对变化等工艺参数对湍流形态的影响,为研究软性磨粒流湍流形态调控的基本规律和磨粒流特性提供一种理论工具。

关键词：结构化表面精密光整加工软性磨粒流数值模拟

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结构化表面环境下软磨粒流的流场数值分析

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光学精密工程 2011年第9期19卷 2092-2099页

作者：计时鸣马宝丽谭大鹏浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310032 杭州师范大学钱江学院浙江杭州310012

为了研究模具结构化表面环境下软性磨粒流的流场加工特性,应用单颗动力学模型(SPD)通过数值模拟求解了颗粒在不同形态的湍流场中的运动特性。以U形流道为例,利用N-S方程、湍流的Realizable(k-ε)模型以及压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC... 详细信息

为了研究模具结构化表面环境下软性磨粒流的流场加工特性,应用单颗动力学模型(SPD)通过数值模拟求解了颗粒在不同形态的湍流场中的运动特性。以U形流道为例,利用N-S方程、湍流的Realizable(k-ε)模型以及压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,求解了软性磨粒两相流场中流体的速度、压力等特性参数;接着利用SPD求解多种环境下软性磨粒两相流场中颗粒的速度、轨迹、密度分布等参数。实验结果表明:在流体初始速度为5,10,20m/s 3种情况下,流体初始速度为5m/s时颗粒沉降最为明显;在颗粒直径为0.01,0.05,0.1mm 3种情况下,直径为0.01mm时颗粒沉降较为明显;在水、柴油、机油3种不同黏度的湍流场中,两相软性磨粒流场特性非常接近。结论显示,流体的初始速度和颗粒的粒径使得湍流对颗粒运动特性影响较大,流体的黏性对其影响较小。

关键词：模具抛光结构化表面软磨粒流加工单颗动力学模型数值模拟

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基于VOF的模具结构化表面软性磨粒流数值模拟

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中国机械工程 2011年第3期22卷 334-339页

作者：计时鸣唐波谭大鹏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310014

为了提高模具结构化表面光整加工的表面质量,通过流体体积模型和标准k-ε模型相结合的计算方法,以之字形微型流道为研究对象,对模具微型流道内部的软性磨粒流流场进行数值模拟。结果表明:随着入口流速的提高,管道内的磨粒流的平均速度... 详细信息

为了提高模具结构化表面光整加工的表面质量,通过流体体积模型和标准k-ε模型相结合的计算方法,以之字形微型流道为研究对象,对模具微型流道内部的软性磨粒流流场进行数值模拟。结果表明:随着入口流速的提高,管道内的磨粒流的平均速度也随之增大,有利于近壁区磨粒流与流道壁面的相互作用,从而提高磨粒流的加工效率。同时模具微型流道的形状和结构对磨粒流加工也有重要影响。当微型流道直径为2mm、入口速度为10m/s、湍动能为0.4m2/s2、湍流耗散率为19.8m2/s3时,与其他几组工艺参数相比,微型流道内轴向、切向速度分布及湍动能分布等更加均匀,能够得到较高的加工效率和表面纹理形态。数值模拟结果为深入研究软性磨粒流的基本规律提供了一种理论工具。

关键词：流体体积模型结构化表面软性磨粒流数值模拟

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结构化表面拓扑磨削砂轮设计中的若干问题研究

结构化表面拓扑磨削砂轮设计中的若干问题研究

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作者：汪宇晨沈阳理工大学

学位级别：硕士

结构化表面能够有效降低零件表面的流体拖曳摩擦阻力,从而改善零件在流体中的运动性能。为获得特定的结构化表面,研究者们主要采用了压印、化学蚀刻、激光等加工方法,但这些加工方法在大量生产时出现若干问题。超硬磨料加工是解决以上... 详细信息

结构化表面能够有效降低零件表面的流体拖曳摩擦阻力,从而改善零件在流体中的运动性能。为获得特定的结构化表面,研究者们主要采用了压印、化学蚀刻、激光等加工方法,但这些加工方法在大量生产时出现若干问题。超硬磨料加工是解决以上问题的有效方法之一,但磨削加工主要依赖于表面具有特定表面结构的结构化砂轮,所以如何设计并制造具有特定结构的结构化砂轮是解决上述问题的关键。本文对现有的结构化表面拓扑特征进行研究,分析其拓扑属性,通过提取的特征参数进行砂轮设计。首先建立三种磨粒簇排布砂轮的几何模型与数学模型,然后通过坐标变换来建立结构化砂轮磨削的运动方程,研究结构化表面与砂轮磨削运动间的关系,根据运动学方程推导结构化表面的边界条件,结合提取的特征参数反推出砂轮的排布间距,设计出砂轮表面结构,如表面排布特征设计和每个单元特征设计,最终设计出结构化砂轮。利用MATLAB仿真了三种砂轮磨削的平面工件表面并验证了凹坑、凸台和沟槽结构化表面形成规律并讨论了磨粒簇形状、砂轮转速、工件进给速度、磨削深度等对工件表面形貌的影响,讨论并分析了不同参数下工件结构化表面的形貌特征,得到相应的结构化表面和相应的变化规律,最后设计磨削实验,用砂轮磨削平面工件并用相应仪器观察测量工件表面形貌,验证仿真实验结果的正确性。实验结果表明:根据提取的拓扑特征设计并制备出的结构化砂轮可以加工出的凹坑、凸台和沟槽型结构化表面;实验采用了球冠型、矩形和锥台形的磨粒簇,最终得到三种不同截面形状的结构化表面。砂轮转速不变时,工件进给速度越低,工件表面横向凹坑数目越多,凹坑间横向间距越小,当进给速度降低到一定数值时,凹坑连在一起形成沟槽表面。磨削深度越大,凹坑的长宽深也随之增大。错位排布和叶序排布的结构化砂轮上的磨粒簇的轴向间距越小,凹坑间的轴向间距就会越小,通过选择合适的磨削参数,可以获得凸台表面。

关键词：磨削砂轮结构化表面磨粒簇

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绕丝结构砂轮磨削沟槽结构化表面

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金刚石与磨料磨具工程 2021年第3期41卷 33-39页

作者：唐成志吕玉山李兴山蒋坤良齐永超沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159

为磨削出微沟槽结构化表面,设计一种将金刚石丝锯紧密缠绕在基体上的新型砂轮,提出相应的结构砂轮平面磨削沟槽结构的方法。首先,建立砂轮几何模型与数学模型并得出磨粒运动轨迹方程;其次,理论分析磨削沟槽表面的创成机理及磨削参数对... 详细信息

为磨削出微沟槽结构化表面,设计一种将金刚石丝锯紧密缠绕在基体上的新型砂轮,提出相应的结构砂轮平面磨削沟槽结构的方法。首先,建立砂轮几何模型与数学模型并得出磨粒运动轨迹方程;其次,理论分析磨削沟槽表面的创成机理及磨削参数对沟槽形貌的影响;最后,通过仿真和实验验证新型砂轮磨削沟槽结构的可行性和不同磨削参数下的沟槽结构形态。研究结果表明:绕丝结构化砂轮可以平面磨削出结构化沟槽表面,且改变磨削用量能磨出不同尺寸的参数与排布的沟槽结构。

关键词：磨削结构化表面结构化砂轮沟槽表面金刚石丝锯

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激光辐照熔石英结构化表面热力学数值研究

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激光杂志 2022年第9期43卷 26-31页

作者：李媛苏俊宏徐均琪杨国梁西安工业大学光电工程学院西安710021

为进一步提升结构化表面光学元件的抗激光损伤性能,采用有限元分析法建立了1064 nm脉冲激光辐照熔石英周期性多孔表面的数值分析模型,计算了不同脉冲及结构参数,周期性表面温度场分布和热致应力场分布,研究了熔融相变前激光辐照的热力... 详细信息

为进一步提升结构化表面光学元件的抗激光损伤性能,采用有限元分析法建立了1064 nm脉冲激光辐照熔石英周期性多孔表面的数值分析模型,计算了不同脉冲及结构参数,周期性表面温度场分布和热致应力场分布,研究了熔融相变前激光辐照的热力学过程。研究结果表明:多孔周期性结构表面的最大热致应力与其最大温度不存在依赖关系,熔石英周期性结构表面的激光损伤性能不仅与激光的脉宽有关,还与自身的结构参数有关。兼顾特定的光学特性,通过优化结构参数可以调控周期性结构表面光学元件的热场分布及热致应力场分布,从而进一步提升这类光学元件的抗激光损伤能力。

关键词：热力学热效应激光辐照结构化表面有限元法

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导轨结构化表面的拓扑磨削的仿真研究

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机床与液压 2024年第16期52卷 152-157页

作者：胡深荣李兴山吕玉山刘崎尚钊潼沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110159

为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建... 详细信息

为磨削出机床滑动导轨结构化表面,依据刮研导轨表面的技术要求,提出方形、菱形和月牙形3种导轨花纹;依据25 mm×25 mm导轨表面上的高点个数和面积占比的限定,设计出机床滑动导轨的结构化表面;根据磨削导轨结构化表面的创成条件,建立结构化表面与结构化砂轮间的拓扑映射矩阵,设计相应的结构化砂轮;通过MATLAB进行磨削运动学仿真获得磨削参数对表面形貌的影响规律。研究结果表明:合理选取砂轮转速、工件进给速度和磨削深度等参数,采用拓扑磨削的方法可以在工件表面磨削出满足导轨表面要求的结构化表面;随着磨削深度的增大,导轨花纹长度与宽度增大,高点所占面积比减少。

关键词：导轨花纹结构化表面拓扑磨削结构化砂轮

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面向模具结构化表面光整加工的磨粒流湍流调控及加工机理研究

面向模具结构化表面光整加工的磨粒流湍流调控及加工机理研究

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作者：孙树峰浙江工业大学

学位级别：博士

针对模具零件上的微小孔、槽、棱柱、棱锥等结构化表面光整加工技术难题,传统光整加工方法存在很多缺陷很难用于微小结构化表面的光整加工,本文提出采用约束模块调控液-固两相“软性”磨粒流对模具微小结构化表面进行光整加工新方法,通... 详细信息

针对模具零件上的微小孔、槽、棱柱、棱锥等结构化表面光整加工技术难题,传统光整加工方法存在很多缺陷很难用于微小结构化表面的光整加工,本文提出采用约束模块调控液-固两相“软性”磨粒流对模具微小结构化表面进行光整加工新方法,通过理论研究、加工模拟仿真和加工试验研究等途径,验证了该方法的可行性和有效性,达到了利用约束模块对磨粒流进行湍流调控实现模具结构化表面光整加工的目的。具体研究摘要如下：本文的研究内容来源于导师主持的国家自然科学基金面上项目和浙江省自然科学基金重点项目,在分析课题研究背景和意义基础上,综合叙述了国内外磨粒流光整加工方法和湍流理论的研究现状及发展趋势,提出本文的研究内容和拟采用的主要方法。通过分析固体磨粒在液体中的受力情况和磨粒流在近壁区的流动特性,揭示了“软性”磨粒流的加工机理：微细固体磨粒与液体混合形成“软性”(低粘度)磨粒流,磨粒流中的微细磨粒对流道粗糙壁面进行撞击和刮削,粗糙壁面在磨粒长时间微力微量切削作用下逐渐被整平,从而达到光整加工提高表面粗糙度的目的。由于“软性”磨粒流的有效光整加工是在湍流状态下进行的,因此介绍了几种充分发展的湍流模型(标准k-ε模型、RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型)。对于近壁区和低雷诺数流动,可采用壁面函数法和低雷诺数k-ε模型处理。为了实现“软性”磨粒流的湍流调控,根据结构化表面的结构形状设计约束模块构建磨粒流流道,研究约束模块设计和磨粒流流道构建需要注意的问题,要获得充分发展的湍流,雷诺数必须满足Re≥8000,另外还要考虑磨粒不淤临界速度。设计了一些典型的结构化表面和约束模块设计构建了磨粒流流道。提出广义约束模块的概念和“软性”磨粒流辅助EDM/ECM复合加工微细结构化表面新方法。基于不同结构类型的结构化表面和约束模块构建磨粒流流道,对流道中的磨粒流进行模拟仿真。通过Gambit前处理器对磨粒流模型进行网格划分,利用Fluent软件对磨粒流流动进行仿真研究,分析磨粒流的动压力、湍动能、速度和壁面切应力等分布情况,通过软件仿真验证约束模块调控磨粒流流动的可行性,以期达到提高“软性”磨粒流光整加工质量的目的。为了进行“软性”磨粒流光整加工试验研究,搭建了“软性”磨粒流光整加工试验平台,配置了最佳组分的“软性”磨粒流,进行了约束模块调控下的“软性”磨粒流光整加工试验和“软性”磨粒流辅助EDM/ECM复合加工试验研究,证明了基于“软性”磨粒流的微细结构化表面光整加工的可行性和有效性。

关键词： “软性”磨粒流结构化表面约束模块湍流复合加工

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叶序排布砂轮磨削微结构化表面的仿真研究

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组合机床与自动化加工技术 2020年第9期 130-133,138页

作者：陶思远吕玉山汪宇晨宋征沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159 辽宁电力中心医院沈阳110015

结构化表面在减小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了一定的作用,能够有效地改善零件的机械性能。文章从仿生学中的叶序排布理论出发,设计了磨粒叶序排布超硬材料砂轮。利用不同形状磨粒叶序排布砂轮对平面形成结构... 详细信息

结构化表面在减小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了一定的作用,能够有效地改善零件的机械性能。文章从仿生学中的叶序排布理论出发,设计了磨粒叶序排布超硬材料砂轮。利用不同形状磨粒叶序排布砂轮对平面形成结构化表面进行磨削,建立了砂轮磨削的运动轨迹方程,并应用MATLAB软件对磨削过程进行运动学仿真。仿真结果表明:不同形状磨粒的砂轮均可以实现凹坑、沟槽、凸台等结构化表面,且通过恰当的选择磨削用量和砂轮磨料的排布参数,可以获得不同形态的结构化表面。

关键词：超硬磨料砂轮结构化表面叶序排布仿真

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仿生结构化表面阻力性能研究

仿生结构化表面阻力性能研究

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作者：王绍敏武汉理工大学

学位级别：硕士

大自然中的许多生物历经亿万年优胜劣汰、自然选择和自身的不断进化,使其拥有具备防粘脱附、减阻等功能的非光滑表面结构。本文以自然界中具有这些功能的动物和植物非光滑表面形态为原型、结合自身经历,设计出一种凸包形式的结构化单元... 详细信息

大自然中的许多生物历经亿万年优胜劣汰、自然选择和自身的不断进化,使其拥有具备防粘脱附、减阻等功能的非光滑表面结构。本文以自然界中具有这些功能的动物和植物非光滑表面形态为原型、结合自身经历,设计出一种凸包形式的结构化单元体,将其运用于以水为介质的光滑表面上,命名为仿生结构化表面。估算结构化单元体的高度H,对模型尺寸和计算域进行了合理设计,以六面体结构化网格和六面体非结构化网格对计算域进行了空间离散,对近壁区域采用边界层网格加密。采用SST κ-ω湍流模型使RANS方程封闭,用一阶迎风格式和SIMPLE算法保证计算精度和稳定性。运用CFD计算软件Fluent对光滑平板模型进行了计算,计算结果与经验公式之间误差微小证明了思路的正确性。运用CFD计算软件,用数值方法计算出五种单元体尺寸、两种排列方式、一种排列间距和五个Re数下的仿生结构化表面在液——固界面系统中的各阻力系数。印证其相对于光滑表面具备减小摩擦阻力的能力,对数值模拟结果进行了分析,得出结论为：1.仿生结构化表面能有效减小摩擦阻力。2.菱形交错排列的减阻效果比队列排列的效果好。3.菱形交错排列的五个模型中m2的减阻率最高,为4.35%,ml其次约为4.2%,因此单元体高度H一定时直径D小的减阻效果好；在D/H值一定的情况下,随着H的变小减阻效果逐渐减小；4.在队列排列下,单元体高度H对减阻效果的影响较大,而对直径高度比D/H不敏感;5.在不同Re数下十种模型的减阻趋势接近,均在Re数约为4.0×106时出现最大减阻率。5.各模型和光滑平板模型相比虽然减小了摩擦阻力,但是压差阻力增加较多,最终导致总阻力是增大的。对模型表面剪应力、速度、湍流统计量及涡量等物理量进行了对比分析,得出仿生结构化表面减阻机理：1.结构化单元体之间形成的低速流带使高速流与壁面隔离开来,形成液——液接触进而减小速度梯度实现减阻；并且单元体下游存在回流,进一步降低了低速流的速度,使该处的壁面剪应力最低。2.增加壁面的边界层厚度,减小了速度梯度,并且结构化单元体对边界层进行了有效地控制或修正而减阻。3.减少了因为涡线被拉伸和拉细而生小尺度涡的数量,限制涡量增大,致使能量耗散减少而减阻。

关键词：仿生结构化表面摩擦阻力减阻

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