Ni-Cr合金钎料激光钎焊金刚石表面金属化 被引量：7

1

作者 李晋禹 张明军 +4 位作者 胡永乐 朱彬 张健 毛聪 刘其城 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期26-31,共6页

为了研究激光钎焊金刚石磨粒表面金属化生成物类别与形成机制,采用第一性原理的密度泛函理论对常见碳化物进行了计算,并采用Ni-Cr合金钎料,借助光纤激光热源对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验,获得了Cr 3C 2和Cr 7C 3两种碳化物的结构和... 为了研究激光钎焊金刚石磨粒表面金属化生成物类别与形成机制,采用第一性原理的密度泛函理论对常见碳化物进行了计算,并采用Ni-Cr合金钎料,借助光纤激光热源对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验,获得了Cr 3C 2和Cr 7C 3两种碳化物的结构和力学性能参量以及金刚石磨粒表面微结构和碳化物种类。结果表明,Cr 3C 2和Cr 7C 3两者都具有金属性,且后者韧性更强;激光钎焊得到的金刚石磨粒与Ni-Cr合金钎料界面冶金反应层厚度约为4μm,金刚石磨粒表面碳化物主要为Cr 3C 2;超声辅助激光钎焊得到的金刚石磨粒表面碳化物为Cr 3C 2和Cr 7C 3,超声波高频振动可以促进界面反应,进而生成含碳量低的Cr 7C 3。此研究结果对激光钎焊金刚石技术的发展具有指导意义。 展开更多

关键词 激光技术 金刚石 激光钎焊 Ni-Cr合金钎料 碳化铬

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光纤激光钎焊金刚石磨粒工艺试验研究 被引量：5

2

作者 朱彬 张明军 +3 位作者 胡永乐 李晋禹 张健 毛聪 《应用激光》 CSCD 北大核心 2019年第5期840-846,共7页

利用新型光纤激光作为热源,在氩气保护下对金刚石磨粒和Ni-Cr合金钎料进行激光钎焊工艺试验。分析了激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响,研究了Ni-Cr合金钎料与金刚石磨粒钎焊界面微结构和生成物。结果表明,激光功率和焊接速度对Ni-Cr... 利用新型光纤激光作为热源,在氩气保护下对金刚石磨粒和Ni-Cr合金钎料进行激光钎焊工艺试验。分析了激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响,研究了Ni-Cr合金钎料与金刚石磨粒钎焊界面微结构和生成物。结果表明,激光功率和焊接速度对Ni-Cr合金钎料熔化程度和金刚石热损伤具有较大影响。激光功率和焊接速度均较小时,焊缝成形一致性差。激光功率和焊接速度均较大时,焊缝外观成形良好而金刚石磨粒底部熔化不充分易脱落。激光功率为700 W^760 W,焊接速度为0.7~1.5 mm/s,离焦量为+18 mm时,可以获得外观成形良好且结合强度高的钎焊缝。Ni-Cr合金钎料与金刚石磨粒之间存在一薄结合界面,厚度约4μm;金刚石磨粒表面存在片状和条状的物质,XRD分析表明为Cr3C2。 展开更多

关键词 光纤激光 激光钎焊 NI-CR合金 金刚石 焊缝成形

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钎焊金刚石工具失效机理及其抑制策略研究进展 被引量：3

3

作者 张健 李鑫 +3 位作者 徐琦 胡永乐 毛聪 张明军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期36-42,共7页

随着《中国制造2025》战略的实施,制造领域对先进工具的加工精度与加工效率要求不断提升。钎焊金刚石工具因金刚石与钎料合金间具有良好的界面结合特性而备受学术与工业界的广泛关注。如何有效增强金刚石与基体间的界面结合强度并同时... 随着《中国制造2025》战略的实施,制造领域对先进工具的加工精度与加工效率要求不断提升。钎焊金刚石工具因金刚石与钎料合金间具有良好的界面结合特性而备受学术与工业界的广泛关注。如何有效增强金刚石与基体间的界面结合强度并同时减少钎焊过程中金刚石的热损伤,是当前钎焊金刚石工具的研究焦点。本文详细阐述了钎焊金刚石的界面结合机理、金刚石热损伤机制以及钎焊金刚石工具失效抑制策略方面的国内外研究进展,并对未来钎焊金刚石工具的研究方向进行了展望,以期为高性能加工工具的设计开发提供参考。 展开更多

关键词 钎焊金刚石 界面结合机理 热损伤 失效 抑制策略

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Ni-Cr钎料钎焊金刚石界面强化的第一性原理计算与试验研究

4

作者 张健 肖昂 +3 位作者 张澳 刘俊艺 张明军 彭平 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期228-238,共11页

采用第一性原理计算方法,系统研究强碳化物形成元素X(X=Mn、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W)掺杂的Ni-Cr钎料钎焊金刚石界面微观作用行为及机理,并通过钎焊金刚石试验对计算结果进行验证。嵌入能、界面分离功及界面能的计算结果表明,强... 采用第一性原理计算方法,系统研究强碳化物形成元素X(X=Mn、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W)掺杂的Ni-Cr钎料钎焊金刚石界面微观作用行为及机理,并通过钎焊金刚石试验对计算结果进行验证。嵌入能、界面分离功及界面能的计算结果表明,强碳化物形成元素X均倾向于在Ni-Cr钎料与金刚石的界面处偏析,并且不同程度地增强Ni-Cr钎料与金刚石的界面结合强度与稳定性,其中,Hf、Ta、Zr、Nb、W的强化效果尤为明显;电子结构分析表明,强碳化物形成元素X的掺杂可促进Ni-Cr钎料中的Cr原子与金刚石中的C原子成键,有效改善Ni-Cr钎料对金刚石的润湿性,同时还削弱Ni元素对金刚石石墨化的催化作用。基于Nb掺杂Ni-Cr钎料的钎焊金刚石试验表明,Nb掺杂使得Ni-Cr钎料对金刚石的爬升效果更为明显,界面冶金反应更为充分,金刚石表面生成Cr3C2和Cr7C3两种碳化物,界面得到有效强化;同时,Nb掺杂还明显削弱Ni元素对金刚石的石墨化催化作用,进而提高钎焊金刚石试件的加工性能,很好地验证理论计算结果。研究工作为基于材料基因组理念的钎焊金刚石钎料设计开发提供理论依据与参考。 展开更多

关键词 钎焊金刚石 Ni-Cr钎料 界面强化 强碳化物形成元素 第一性原理计算

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考虑路面预瞄信息和参数不确定性的空气悬架半主动控制 被引量：9

5

作者 张志勇 王建波 +1 位作者 胡林 黄彩霞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第23期21-29,共9页

针对带节流阻尼孔和附加气室的车辆空气悬架半主动控制问题,基于鲁棒控制理论,提出了考虑参数不确定性的车辆1/2空气悬架半主动控制策略;基于开关控制方法建立了期望控制力与节流阻尼孔面积的映射关系,实现阻尼力对期望控制力的跟踪;利... 针对带节流阻尼孔和附加气室的车辆空气悬架半主动控制问题,基于鲁棒控制理论,提出了考虑参数不确定性的车辆1/2空气悬架半主动控制策略;基于开关控制方法建立了期望控制力与节流阻尼孔面积的映射关系,实现阻尼力对期望控制力的跟踪;利用前轴车轮的路面信息作为后轴车轮的预瞄信息,建立了含路面预瞄信息的增广系统;开展了考虑路面预瞄信息和参数不确定性的空气悬架半主动控制系统数值仿真。结果表明,提出的控制策略不仅能改善悬架的平顺性,而且对参数不确定性具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 空气悬架 半主动控制 鲁棒控制 参数不确定性 轴距预瞄

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压电执行器改进Bouc-Wen模型及其定位补偿控制研究 被引量：4

6

作者 周民瑞 周振华 +2 位作者 刘鑫 曹太山 李战慧 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期155-164,共10页

针对多数迟滞模型无法描述压电陶瓷执行器(piezoelectric actuator,PEA)的非对称、率相关迟滞非线性,提出一种改进Bouc-Wen(improved Bouc-Wen,IBW)模型并基于提出的IBW模型对其补偿控制进行试验研究。首先,基于传统Bouc-Wen(classical ... 针对多数迟滞模型无法描述压电陶瓷执行器(piezoelectric actuator,PEA)的非对称、率相关迟滞非线性,提出一种改进Bouc-Wen(improved Bouc-Wen,IBW)模型并基于提出的IBW模型对其补偿控制进行试验研究。首先,基于传统Bouc-Wen(classical Bouc-Wen,CBW)迟滞模型引入两项非对称项并引入二阶IIR滤波器以精确描述压电陶瓷执行器的迟滞非线性,进一步分析了模型参数值与频率变化规律并修正率相关参数。然后,搭建基于NI CompactRIO测控系统压电陶瓷执行器精密定位试验平台,对提出的IBW模型进行了试验验证并基于IBW模型对其补偿控制进行了试验研究。试验结果表明:IBW模型性能显著优于传统Bouc-Wen模型和增强型Bouc-Wen(enhanced Bouc-Wen,EBW)模型,对于激励频率10~100 Hz多频正弦信号,IBW模型均方根误差相较于CBW模型和EBW模型分别下降了82.07%和62.10%,试验中压电陶瓷执行器实测最大输出位移6.15μm,基于IBW模型所提出复合补偿控制均方根误差为0.039μm,仅为最大输出位移的0.64%,最大跟踪误差仅为0.153μm。若忽略测量噪声,定位误差接近于零,说明所提出的IBW模型及其补偿控制算法有助于实现压电陶瓷执行器的高速、宽频超精密定位及主动振动控制。 展开更多

关键词 压电陶瓷执行器(PEA) 动态非对称迟滞 改进Bouc-Wen(IBW)模型 迟滞补偿控制

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3D打印制备各向异性超疏水功能表面的定向输送性能 被引量：5

7

作者 唐昆 李典雨 +5 位作者 陈紫琳 杜家兵 张明军 毛聪 张健 胡永乐 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期157-166,共10页

目的在光敏树脂基底上制备各向异性超疏水功能表面,实现液滴的定向输送。方法采用光固化逐层成形3D打印法,在样品基底上制备具有不同形状和结构尺寸的超疏水结构阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱分析,对样品的表面形貌与化学成... 目的在光敏树脂基底上制备各向异性超疏水功能表面,实现液滴的定向输送。方法采用光固化逐层成形3D打印法,在样品基底上制备具有不同形状和结构尺寸的超疏水结构阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱分析,对样品的表面形貌与化学成分变化进行表征。采用接触角检测系统、高速摄像机,通过液滴弹跳、各向异性润湿性与定向输送实验,分析与评价不同阵列表面的超疏水性能、各向异性润湿程度以及定向输送行为。结果液滴弹跳实验结果表明,液滴可在正方体及交错长方体阵列表面形成饼状弹跳,且后者超疏水性能最佳。各向异性润湿性实验结果表明,在圆柱体阵列中,各向异性润湿性程度随相邻圆柱体高度差Δh的增大而趋于显著,且Δh=1 mm时,各向异性润湿性最为显著;在长方体阵列中,长方体宽度w1及相邻长方体间距sp1对各向异性润湿性程度均有一定影响,w1=0.3 mm、sp1=1 mm时,各向异性润湿性最为显著。定向输送实验结果表明,Δh=1 mm的圆柱体阵列及w2=0.7 mm、sp2=0.7 mm的长方体阵列的定向输送性能最佳,液滴可按照设计的路线精准流动。结论3D打印所制备的光敏树脂基功能表面的超疏水性能、各向异性润湿程度以及定向输送行为由其表面形貌和结构尺寸所决定,所制备的样品可实现液滴的精准定向输送。 展开更多

关键词 3D打印 各向异性 超疏水 润湿性 定向输送

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TD3算法改进与自动驾驶汽车并道策略学习 被引量：3

8

作者 张志勇 黄大洋 +2 位作者 黄彩霞 胡林 杜荣华 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期224-234,共11页

为提高自动并道策略的综合性能,改进了双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的Q值估计方法和奖励函数。通过马尔科夫决策过程,将车辆并道过程建模为强化学习问题,分析TD3强化学习算法中... 为提高自动并道策略的综合性能,改进了双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)的Q值估计方法和奖励函数。通过马尔科夫决策过程,将车辆并道过程建模为强化学习问题,分析TD3强化学习算法中Q值低估对并道决策的影响。对TD3算法的双评论家目标网络执行蒙特卡洛随机失活,在获得两个Q值估计样本的基础上,提出基于样本方差加权平均的Q值估计方法,提高TD3算法的Q值估计精度。在优先保证完成并道任务的前提下,充分考虑车辆并道过程中的安全性、舒适性和交通效率,建立完备的奖励函数。基于改进的TD3算法和奖励函数,通过BARK模拟器开展自动驾驶汽车并道策略学习和测试。结果表明,提出的改进TD3算法显著提高了Q值估计精度。结合建立的奖励函数,在保证交通效率的同时提高了车辆并道的安全性和乘坐舒适性。 展开更多

关键词 自动驾驶汽车 强化学习 并道策略 Q值估计

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融合灰色预测和卡尔曼滤波的车辆侧向碰撞预警

9

作者 张志勇 王宇翔 +2 位作者 黄彩霞 吴悠 杜荣华 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期240-250,共11页

车辆碰撞预警是车辆主动安全控制关键技术,常需要利用准确的车辆状态信息进行运动轨迹的高精度预测,再由运动轨迹预测模块判断安全碰撞预警时间内是否存在碰撞风险。为提高碰撞预警精度,建立以恒定转弯率和加速度模型为状态转移方程,平... 车辆碰撞预警是车辆主动安全控制关键技术,常需要利用准确的车辆状态信息进行运动轨迹的高精度预测,再由运动轨迹预测模块判断安全碰撞预警时间内是否存在碰撞风险。为提高碰撞预警精度,建立以恒定转弯率和加速度模型为状态转移方程,平方根容积卡尔曼滤波器为估计算法的状态估计方法,提高目标车相对运动状态的估计精度;提出融合灰色预测的车辆运动轨迹预测方法,通过灰色预测模型对量测变量进行多步预测,再由平方根容积卡尔曼滤波器进行校正,提高目标车相对运动轨迹的预测精度;最后,考虑路面附着系数对安全碰撞预警时间的影响,提出一种车辆侧向碰撞预警方法。数字仿真结果表明,在不同路面附着条件下,提出的车辆侧向碰撞预警方法都准确预测车辆的碰撞时间,提前的预警时间大于安全碰撞预警时间,确保驾驶员或主动避障控制系统能及时操控车辆,提高车辆行驶的安全性。 展开更多

关键词 碰撞预警 轨迹预测 状态估计 灰色预测 卡尔曼滤波

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聚合物微针阵列热压印成型仿真与试验研究

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作者 成钢 唐昆 +4 位作者 刘冠中 刘子聪 袁剑平 胡永乐 毛聪 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第2期68-76,共9页

【目的】针对聚合物微针阵列热压印成型过程中充型不完整、脱模后继续变形和应力集中等问题,将成型仿真与试验相结合,探究热压印成型参数对残余应力与平均填充深度的影响,以满足高精度批量制造聚合物微针阵列的需求。【方法】在聚合物... 【目的】针对聚合物微针阵列热压印成型过程中充型不完整、脱模后继续变形和应力集中等问题,将成型仿真与试验相结合,探究热压印成型参数对残余应力与平均填充深度的影响,以满足高精度批量制造聚合物微针阵列的需求。【方法】在聚合物材料热-机械性能研究的基础上,建立微针阵列的有限元模型,分析热压印温度、热压印速率和下压量等成型参数对残余应力及其分布的影响,进行热压印成型试验,探讨相关成型参数对微针成型的影响,对比分析了平均填充深度仿真与试验值。【结果】随热压印温度的升高,最大成型应力呈先降后升的趋势;随热压印速率与下压量的增加,最大成型应力均呈增大的趋势;除热压印温度高于125℃之外,平均填充深度的仿真值与试验值变化趋势一致,且仿真值均高于试验值。此外,还获得了适用于聚苯乙烯微针阵列的最佳热压印参数,即热压印温度125℃、热压印速率10μm/s、下压量2.6 mm。【结论】在一定温度范围内,该数值仿真结果具有较高的指导意义,聚苯乙烯微针阵列结构的残余应力与平均填充深度具有较为敏感的温度与时间相关性。 展开更多

关键词 聚合物 微针阵列 热压印 有限元仿真 填充深度

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42CrMo钢精密切削的刀具磨损量预测研究

11

作者 成钢 唐昆 +4 位作者 刘庞中 刘子聪 袁剑平 胡永乐 毛聪 《工具技术》 北大核心 2024年第3期138-143,共6页

针对42CrMo钢精密切削刀具磨损量预测研究小样本、非线性的特点,将量子粒子群算法(QPSO)、卷积神经网络(CNN)及长短期神经网络(LSTM)相结合,构建了QPSO-CNN-LSTM组合预测模型。采用QPSO算法对CNN-LSTM模型的隐藏层单元数、学习率、卷积... 针对42CrMo钢精密切削刀具磨损量预测研究小样本、非线性的特点,将量子粒子群算法(QPSO)、卷积神经网络(CNN)及长短期神经网络(LSTM)相结合,构建了QPSO-CNN-LSTM组合预测模型。采用QPSO算法对CNN-LSTM模型的隐藏层单元数、学习率、卷积核等进行优化,结合CNN网络特征提取能力强、LSTM网络具备记忆能力的特点,对实际加工实验的刀具磨损量进行预测,并通过误差评价指标分析,与CNN、LSTM、BP等单一模型以及PSO-GRNN组合模型进行预测效果对比研究。研究结果表明,本文构建的组合预测模型相对于单一预测模型,其预测值与真实值吻合程度更高;相对于PSO-GRNN组合模型,三种误差评价指标的误差值至少降低了27%,其泛化性和稳定性较好,预测精度与非线性拟合能力更强。 展开更多

关键词 刀具磨损量 组合预测模型 量子粒子群算法优化 卷积神经网络 长短期神经网络

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基于快速Kurtogram算法的中间介质随机共振信号特性分析 被引量：2

12

作者 王向红 谢红 赵淑慧 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第1期104-111,共8页

【目的】探讨机械关键部位缺陷信号在经过界面结构时易受中间介质的影响而难以准确识别的问题。【方法】以界面结构间常见的水和机油作为中间介质,结合随机共振理论和Kurtogram算法对不同中间介质与信号传输特性之间的关系进行深入研究... 【目的】探讨机械关键部位缺陷信号在经过界面结构时易受中间介质的影响而难以准确识别的问题。【方法】以界面结构间常见的水和机油作为中间介质,结合随机共振理论和Kurtogram算法对不同中间介质与信号传输特性之间的关系进行深入研究。【结果】当中间介质的面积增加时,信号的能量相对衰减率呈先减小后稳定的趋势,且与机油相比,通过水的信号的能量衰减速度更快。【结论】对通过不同介质的信号进行了随机共振和快速Kurtogram算法的处理,将处理结果与原始信号对比,发现该方法能有效提高信号特征参数的可辨度;另外,能量相对衰减率能有效表征通过不同中间介质的信号在信号集中频率区域内的变化规律。 展开更多

关键词 界面结构 中间介质 随机共振 快速Kurtogram算法 能量相对衰减率

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重载矿车用锂离子电池包随机振动可靠性研究 被引量：2

13

作者 张明军 李睿鑫 段维 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2023年第4期178-181,共4页

为了评价重载矿车用锂离子电池包的振动可靠性,采用有限元软件ANSYS对某重载矿车用锂离子电池包进行了模态仿真分析以及随机振动仿真计算,并对电池包进行了随机振动试验。结果表明,电池包结构第1阶模态频率为33.85 Hz(对应电池包结构的... 为了评价重载矿车用锂离子电池包的振动可靠性,采用有限元软件ANSYS对某重载矿车用锂离子电池包进行了模态仿真分析以及随机振动仿真计算,并对电池包进行了随机振动试验。结果表明,电池包结构第1阶模态频率为33.85 Hz(对应电池包结构的上盖),大于车架传递的外激励频率(30 Hz),可以避开低阶频率共振,提高结构振动可靠性;电池包箱体加强筋、下箱体、上盖和电池安装支架等关键零部件的随机振动计算应力均小于材料屈服强度,电池包结构件满足强度可靠性要求;电池包总成结构件在随机振动试验中均未出现永久变形、损伤等现象,验证了仿真计算结果的可靠性。 展开更多

关键词 模态分析 随机振动 有限元模拟分析 电池包

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非球面磷酸盐玻璃镜片精密热压仿真与实验 被引量：2

14

作者 唐昆 乐江南 +4 位作者 胡永乐 毛聪 罗红 余剑武 成钢 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第4期19-31,共13页

【目的】将精密热压成型的仿真与实验相结合,探究非球面磷酸盐玻璃镜片的热压工艺参数对镜片残余应力、成型质量及光学性能的影响,以满足其高精度批量制造的需求。【方法】首先,在玻璃材料热黏弹性、结构松弛特性及热传递分析的基础上,... 【目的】将精密热压成型的仿真与实验相结合,探究非球面磷酸盐玻璃镜片的热压工艺参数对镜片残余应力、成型质量及光学性能的影响,以满足其高精度批量制造的需求。【方法】首先,在玻璃材料热黏弹性、结构松弛特性及热传递分析的基础上,获得磷酸盐玻璃热力学性能的相关参数值;接着,建立镜片热压成型的有限元模型,分析热压温度、加压载荷、退火速率等工艺参数对成型镜片残余应力及其分布的影响;最后,开展非球面磷酸盐玻璃镜片的精密热压成型实验,探讨上述工艺参数对镜片成型质量(轮廓偏移量、形状精度及表面粗糙度)与镜片中心区域光学性能(折射率、反射率、透过率)的影响规律,并获得优化的成型工艺参数。【结果】提高热压温度,减小加压载荷及降低退火速率均有利于降低镜片的残余应力,最佳热压温度为560℃,最佳加压载荷为1.1 MPa,最佳退火速率为0.125℃/s;在优化的工艺参数下,两种非球面磷酸盐玻璃镜片的形状精度分别为406.3、829.6 nm,表面粗糙度分别为14.5、15.4 nm,最大轮廓偏移量分别为38.2、75.2 nm,且在400~900 nm检测波长内,透过率均大于86%。【结论】采用仿真分析与实验分析相结合的方法,能较好地探究相应工艺参数对成型规律的影响并起到优化加工条件的作用,优化参数下的成型镜片能满足镜片精度和光学性能的要求。 展开更多

关键词 非球面 磷酸盐 热压成型 有限元仿真 成型质量

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不同退火温度下a-C:Si涂层的热稳定性研究 被引量：2

15

作者 唐昆 张家豪 +5 位作者 李典雨 谭可成 张明军 毛聪 张健 胡永乐 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期244-252,共9页

目的在碳化硅基底上制备a-C:Si涂层,通过分析涂层在不同退火温度下的热稳定性机制,拓宽其在高温领域的应用。方法采用非平衡磁控溅射法在碳化硅表面沉积a-C:Si涂层,并进行不同温度的退火热处理,通过XPS、SEM、拉曼光谱对涂层进行表征与... 目的在碳化硅基底上制备a-C:Si涂层,通过分析涂层在不同退火温度下的热稳定性机制,拓宽其在高温领域的应用。方法采用非平衡磁控溅射法在碳化硅表面沉积a-C:Si涂层,并进行不同温度的退火热处理,通过XPS、SEM、拉曼光谱对涂层进行表征与分析。利用分子动力学对a-C:Si涂层退火过程进行仿真,从涂层与原子结构、原子径向分布函数、配位数、键长及键角等多方面对涂层石墨化行为进行分析。通过仿真与实验数据的交叉分析,探究a-C:Si涂层热稳定性机制。结果a-C:Si涂层主要由C、Si元素组成,且碳原子之间主要形成sp2和sp3两种杂化键,其中sp3键居多,随退火温度的上升,其相对含量下降。a-C:Si涂层的拉曼光谱在400~500℃时出现明显的D峰,ID/IG积分强度比和G峰峰值具有相似的变化趋势。退火温度升高时,涂层中键长较长的sp3-sp3键最先开始向sp2-sp2转化,随着退火温度的升高,键长较短的sp3-sp3键才开始变化。石墨化过程中,sp3-sp3键转化率最大,Si与C形成高热稳定性的Si—C键。结论退火处理对a-C:Si涂层的热稳定性有重要影响,退火温度为400℃时,a-C:Si涂层开始发生石墨化转变。Si元素能稳定原子结构,与Si成键的C-sp3杂化原子具有更高的热稳定性,降低了石墨化的速率。 展开更多

关键词 退火温度 磁控溅射 a-C:Si涂层 热稳定性 sp3-sp3键转化 分子动力学

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小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验 被引量：1

16

作者 唐昆 李典雨 +4 位作者 舒勇 朱勇建 王宇 张明军 毛聪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期199-210,共12页

为提高小口径非球面硫系玻璃镜片热压成型质量,避免成型缺陷,通过热压过程的有限元分析,提出了一种新的非等温热压成型法。在上模仁和上加热板之间设置加热间隙,对上、下加热板设置不同的加热温度,以实现玻璃预形体的非等温加热。首先,... 为提高小口径非球面硫系玻璃镜片热压成型质量,避免成型缺陷,通过热压过程的有限元分析,提出了一种新的非等温热压成型法。在上模仁和上加热板之间设置加热间隙,对上、下加热板设置不同的加热温度,以实现玻璃预形体的非等温加热。首先,根据硫系玻璃高温粘弹性本构模型和热传递模型,结合相关参数建立了镜片热压过程的有限元模型;接着,采用所建立的模型,分析了非等温温差对玻璃预形体内部的温度分布、成型镜片最大残余应力分布及轮廓偏移量的影响,以确定最佳的温差值;最后,进行了镜片的非等温热压成型实验,并将仿真和实验结果进行了对比研究,以验证仿真模型和结果的有效性。仿真与实验结果均表明,最佳的非等温温差值为10℃。该条件下,仿真获得的玻璃预形体内部温度差仅为2.6℃,成型镜片最大残余应力可减至3.375MPa,成型镜片ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为0.562μm和0.615μm;实验获得的成型镜片ASP1和ASP2的PV值分别为118.2、194.0nm,Ra值分别为17.0、37.8nm,轮廓偏移量最大值分别为0.583、0.644μm,均满足精度要求。仿真与实验结果具有较好的一致性,采用合理的温差值进行镜片的非等温热压成型,可有效降低玻璃预形体内部温度差及成型镜片最大残余应力,避免粘连、气泡等成型缺陷,提高成型镜片的精度。 展开更多

关键词 小口径 硫系玻璃 非球面 热压成型 非等温

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磨削白层特性及其与声发射信号的相关性

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作者 毛聪 孙鹏程 +6 位作者 唐伟东 张明军 罗源嫱 胡永乐 张德嘉 唐昆 管付如 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期349-359,共11页

磨削白层严重影响零件的服役性能和寿命。为了研究磨削白层的物理本质,揭示磨削白层特性与声发射信号频谱幅值的相互关联,开展了淬硬GCr15轴承钢磨削实验,观测了磨削白层特性,揭示了磨削机械挤压和磨削热的耦合作用下声发射信号频谱规... 磨削白层严重影响零件的服役性能和寿命。为了研究磨削白层的物理本质,揭示磨削白层特性与声发射信号频谱幅值的相互关联,开展了淬硬GCr15轴承钢磨削实验,观测了磨削白层特性,揭示了磨削机械挤压和磨削热的耦合作用下声发射信号频谱规律。研究表明,白层组织更加致密,耐腐蚀性更强,显微硬度高于暗层与基体组织;磨削白层受到磨削温度与塑性形变的协同影响,当磨削温度低于工件材料名义相变温度时,在剧烈的塑性变形诱导下,磨削表面也会出现白层,当磨削温度超过名义相变温度时,白层厚度会突增;磨削时声发射信号受机械挤压应力和热应力效应协同影响,低频段幅值主要取决于机械挤压应力,高频段幅值主要受热应力效应影响,当磨削温度超过名义相变温度时,工件材料分/原子内能显著增大,进而产生无序高频振动,从而高频段幅值急剧增大。揭示了声发射信号高频段幅值与白层厚度之间关联关系,磨削过程中根据高频段幅值是否出现突变,可以判断磨削表面和亚表面是否出现相变及产生厚的白层。为白层厚度可控的磨削提供了在线监测方法。 展开更多

关键词 磨削 白层 声发射 频谱幅值 微观组织

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小口径双非球面硫系玻璃镜片精密热压成形模具制造 被引量：1

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作者 唐昆 舒勇 +5 位作者 李典雨 孔明慧 罗红 余剑武 张明军 毛聪 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期217-225,共9页

将小口径双非球面硫系玻璃镜片精密热压成形过程的有限元分析与模具非球面轮廓预测及补偿相结合,提高热压成形模具的制备效率与精度,满足该类镜片高精度批量制造的需求。根据硫系玻璃热压过程中的热传递、黏弹性、应力松弛行为与结构松... 将小口径双非球面硫系玻璃镜片精密热压成形过程的有限元分析与模具非球面轮廓预测及补偿相结合,提高热压成形模具的制备效率与精度,满足该类镜片高精度批量制造的需求。根据硫系玻璃热压过程中的热传递、黏弹性、应力松弛行为与结构松弛特性的分析,获得玻璃高温热力学性能参数,建立镜片热压成形的有限元模型;对仿真获得的镜片非球面轮廓曲线进行RBF函数拟合,并据此对模具模腔的轮廓偏移进行补偿;基于补偿后的模具非球面参数,对成形模具进行超精密加工与检测;采用所制备的精密成形模具,在多工位热压成形机床上压制小口径双非球面硫系玻璃镜片,并对成形镜片的检测数据进行相关分析。研究结果表明:经三次补偿后,镜片非球面ASP1与ASP2的轮廓偏移量h仿真值均小于0.25μm;加工后模具上、下模腔的非球面ASP1与ASP2的粗糙度RMS值分别为3.5 nm、5.6 nm,形状精度PV值分别为31.5 nm、50.4 nm;实验所压制的成形镜片,其非球面ASP1、ASP2的检测数据基本满足PV值不大于0.2μm、Ra≤0.04μm以及h≤1μm的精度要求。 展开更多

关键词 非球面硫系玻璃镜片 精密热压成形 模具制造 有限元辅助 轮廓偏移补偿

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叠加阀片式减振器建模与结构参数优化

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作者 黄彩霞 伍新 +2 位作者 舒雄 王建德 吴晨曦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期121-129,共9页

减振器是悬架的重要部件,其阻尼特性直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性。如何确定最佳阻尼特性曲线,进而反求出减振器的结构参数,是悬架设计的关键技术。以客车前悬架的叠加阀片式减振器为例,基于阻尼力产生机理建立其物理模型,并通过... 减振器是悬架的重要部件,其阻尼特性直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性。如何确定最佳阻尼特性曲线,进而反求出减振器的结构参数,是悬架设计的关键技术。以客车前悬架的叠加阀片式减振器为例,基于阻尼力产生机理建立其物理模型,并通过减振器阻尼特性试验验证该模型的精度。在建立空气悬架客车动力学模型基础上,以操纵稳定性为约束,平顺性为优化目标,获得减振器的最优阻尼特性曲线。分析结构参数对阻尼特性的敏感性,以最优阻尼特性曲线为目标,开展叠加阀片式减振器的物理模型参数优化,反求得到减振器的结构参数。最后根据反求的减振器结构参数加工了产品原型。减振器阻尼特性试验结果表明,优化后的减振器结构参数能可靠获得目标阻尼特性。 展开更多

关键词 参数优化 阻尼特性 减振器 叠加阀片 结构参数

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单晶GaN纳米力学性能与切削特性试验研究

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作者 唐昆 梁杰 +2 位作者 张先源 欧旺平 张墨客 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第6期119-127,共9页

【目的】研究单晶GaN微纳米量级下的力学性能与切削特性,为微纳制造提供理论基础和数据支撑,也为半导体硬脆材料的超精密加工提供技术依据。【方法】通过纳米压入和变载、恒载纳米刻划试验,研究单晶GaN的纳米力学性能,分析其在变载纳米... 【目的】研究单晶GaN微纳米量级下的力学性能与切削特性,为微纳制造提供理论基础和数据支撑,也为半导体硬脆材料的超精密加工提供技术依据。【方法】通过纳米压入和变载、恒载纳米刻划试验,研究单晶GaN的纳米力学性能,分析其在变载纳米刻划过程中的材料去除机制,探讨恒载刻划参数对材料表面切削特性的影响。【结果】单晶GaN的硬度和弹性模量的均值分别为6.06、92.90 GPa,弹性回复率和弹性能回复率均随压入载荷的增加而降低;材料弹塑性转变与脆塑性转变的临界载荷分别约为390、1 200 mN;切削力与摩擦系数均随刻划速度、法向载荷的增加而增大。【结论】在390~1 200 mN法向载荷加载范围内,单晶GaN能够被塑性域去除,减少刻划过程中的脆性断裂损伤,提高加工表面的质量。 展开更多

关键词 单晶GaN 纳米压入 纳米刻划 力学性能 切削特性

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