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超声气体射流辅助飞秒激光刻蚀石英机理与工艺研究

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超声气体射流辅助飞秒激光刻蚀石英机理与工艺研究

作者：何魁魁武汉理工大学

学位级别：硕士

以石英为代表的硬脆电介质材料广泛应用于航空航天、消费电子、武器装备等诸多领域。鉴于飞秒激光在加工此类材料过程中存在重凝、微裂纹等缺陷,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工技术,通过超声与气体射流的耦合将稳态射流转变为脉动射... 详细信息

以石英为代表的硬脆电介质材料广泛应用于航空航天、消费电子、武器装备等诸多领域。鉴于飞秒激光在加工此类材料过程中存在重凝、微裂纹等缺陷,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工技术,通过超声与气体射流的耦合将稳态射流转变为脉动射流,借助气体射流的吹扫作用以及脉动射流的高频冲刷破碎作用带走加工过程中产生的重凝物,减少重凝物在已加工壁面的附着,提高加工效率,改善加工质量。本文的主要研究内容如下:(1)提出一种超声气体射流系统,该系统由夹心式超声换能器与气体射流喷头通过机械固联组成。设计计算了20k Hz、25k Hz、28k Hz三种频率的超声换能器,并利用COMSOL Mutiphysics多物理场仿真软件对三种换能器进行模态分析,设计误差分别为0.62%、7.62%、0.54%,振速比分别可达23.33、64.31、97.10。为了减小超声在喷嘴传播中的能量损失喷嘴内腔设计为直锥形。(2)利用ANSYS Fluent软件结合动网格技术实现超声与气体射流的耦合仿真。首先在无超声条件下对喷嘴尺寸进行优化,其次探究了超声频率和超声振幅对流场结构的影响,结果表明:在超声作用下,低速射流入口条件下出口最大流速可增加5倍左右,随着入口流速的增加出口最大流速增幅逐渐减小,在高速入口条件下出口最大流速增幅也可达2倍左右。超声幅值越大流场脉动性越大,对流场最大速度影响不大;超声频率越大流场最大流速增大并且流场脉动性增强。但在超声作用下射流场的集中性有所减弱。(3)研究有无超声气体射流辅助下飞秒激光刻蚀石英微槽技术,结合湿法刻蚀技术对激光加工后的石英微槽进行后处理。首先研究了单脉冲能量、扫描次数、扫描速度以及离焦量对刻蚀石英微槽的影响,探究了飞秒激光隐形切割技术,裂面区表面粗糙度可达50nm以下;其次研究了超声功率、超声频率以及射流入口压力对刻蚀石英微槽影响,在激光重复频率20k Hz,扫描速度4mm/s,单脉冲能量50μJ,离焦量0μm,单次扫描下石英微槽深宽比从无超声气体射流辅助下的0.81提升至有超声气体射流辅助(气体入口压力0.6MPa,超声频率20k Hz,超声功率300W)的1.23;最后研究了飞秒激光刻蚀结合湿法刻蚀处理石英微槽工艺,研究表明在2%浓度HF刻蚀液作用下可将“V”型槽转变为直壁“U”槽。

关键词：飞秒激光超声气体射流辅助有限元仿真动网格技术石英晶片

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超声射流系统设计及仿真分析

流体机械 2022年第6期50卷 47-53,83页

作者：何魁魁戴玉堂王嘉凯武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070

为了改善超快激光的加工效果,设计了超声气体射流系统。通过超声与射流的耦合可实现声能与射流压力能叠加,增强射流的脉动性,形成脉动射流。以氮气为传递介质,利用FLUENT软件研究了在稳态条件下不同喷头结构的流场分布并对喷头结构进行... 详细信息

为了改善超快激光的加工效果,设计了超声气体射流系统。通过超声与射流的耦合可实现声能与射流压力能叠加,增强射流的脉动性,形成脉动射流。以氮气为传递介质,利用FLUENT软件研究了在稳态条件下不同喷头结构的流场分布并对喷头结构进行优化;在瞬态湍流状态下,运用动网格技术将超声与射流场耦合,仿真分析了超声振动参数对流场分布的影响以及各参数间相互作用规律。仿真结果表明:在超声频率20 kHz、幅值为20μm、进口流速2 mm/s条件下,流场最大流速从4.01 mm/s增至21.19 mm/s,随入口流速增加出口流速增幅逐渐下降,在高速射流入口条件下,出口最大流速也增加近两倍左右。在超声作用下射流脉动性显著增强,但射流流束的集中性会减弱,超声振幅的改变只能对射流场结构产生改变,对射流最大流速几乎无影响,超声频率的增加可提高流场最大流速及其脉动性。

关键词：超声射流 FLUENT仿真动网格技术射流喷嘴超快激光

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飞秒激光刻蚀石英工艺研究

激光与红外 2022年第12期52卷 1768-1773页

作者：何魁魁周广福戴玉堂武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070 歌尔股份有限公司山东潍坊261031

为了探究石英晶体飞秒激光刻蚀工艺,本文使用波长为1030 nm、重复频率20 kHz、脉冲宽度290 fs的飞秒激光系统研究了飞秒激光参数、定焦点与变焦点扫描以及飞秒激光裂片技术对刻蚀石英材料的影响。首先研究了飞秒激光扫描次数、扫描速度... 详细信息

为了探究石英晶体飞秒激光刻蚀工艺,本文使用波长为1030 nm、重复频率20 kHz、脉冲宽度290 fs的飞秒激光系统研究了飞秒激光参数、定焦点与变焦点扫描以及飞秒激光裂片技术对刻蚀石英材料的影响。首先研究了飞秒激光扫描次数、扫描速度及离焦量对刻蚀石英微槽的影响规律。其次对比分析了定焦点扫描与变焦点扫描对微槽形貌的影响,最后研究了飞秒激光裂片石英材料技术。研究表明,在激光单脉冲能量为60μJ,扫描速度4 mm/s,扫描次数为50条件下获得槽宽为32μm,深宽比达2.2的石英微槽;相较于定焦点扫描,变焦点扫描时微槽侧壁趋近于直壁状态,微槽壁面角从56°降低至34°;当扫描次数增加到一定程度时会在微槽底部诱导裂纹的产生,微裂纹进一步扩展形成切面,裂纹扩展区切面质量明显高于飞秒激光烧蚀区。

关键词：飞秒激光微加工工艺石英晶片飞秒激光裂片变焦点扫描

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历史虚无主义的表征、根源及防范化解研究

新疆师范大学学报（哲学社会科学版） 2025年第2期46卷 152-158页

作者：赵军魁甘肃政法大学马克思主义学院甘肃兰州730070 甘肃政法大学思想政治教育研究中心甘肃兰州730070

历史虚无主义以误导性的历史观及价值取向对历史理解和民族文化自信构成消解与威胁。文本坚持历史唯物主义和大历史观,深入探讨历史虚无主义的表征、根源及其对社会文化的危害,并提出相应的防范化解策略。通过加强历史教育与研究、坚持... 详细信息

历史虚无主义以误导性的历史观及价值取向对历史理解和民族文化自信构成消解与威胁。文本坚持历史唯物主义和大历史观,深入探讨历史虚无主义的表征、根源及其对社会文化的危害,并提出相应的防范化解策略。通过加强历史教育与研究、坚持文化传承与创新、抓好媒体监管与引导、重视国际交流与合作等途径有效防范化解历史虚无主义,以正确的理论和舆论引领社会思潮,筑牢全国各族人民共同思想政治基础,增强道路自信、理论自信、制度自信和文化自信。

关键词：历史虚无主义表现形态根源与危害应对策略

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多无人机协同规划研究综述

计算机工程与应用 2025年第1期61卷 42-58页

作者：宁聪范菁孙书魁云南民族大学电气信息工程学院昆明650500 云南民族大学云南省高校信息与通信安全灾备重点实验室昆明650500 云南民族大学云南省无人自主系统重点实验室昆明650500

无人机在各行各业中发挥重要作用,多无人机之间的合作已成为研究热点。针对任务分配与路径规划两个核心问题,整理和分析了多无人机协同规划两个关键问题之间的复杂性,以及子问题间的信息耦合因素,并重点探讨了解耦策略;从数学模型方面... 详细信息

无人机在各行各业中发挥重要作用,多无人机之间的合作已成为研究热点。针对任务分配与路径规划两个核心问题,整理和分析了多无人机协同规划两个关键问题之间的复杂性,以及子问题间的信息耦合因素,并重点探讨了解耦策略;从数学模型方面对多无人机协同规划问题的通用模型进行描述,整理归纳出常见环境建模方法和多目标优化求解的约束条件;综述了基于集中式控制和分布式控制的任务规划方法,以及启发式算法在多无人机协同规划中的应用和研究进展,并重点介绍了多无人机协同规划问题面临实时性要求下的协同规划方法;结合典型研究,讨论了多无人机协同规划问题的未来研究方法与挑战,展望多无人机协同规划的发展。

关键词：无人机解耦策略智能算法任务分配路径规划

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用于油液金属磨粒检测的三线圈传感器设计

机械工程学报 2025年

作者：谢雨财胡书魁白晨朝史皓天张洪朋大连海事大学轮机工程学院南京理工大学安全科学与工程学院

当机械系统工作时，由于各机械单元相互作用，其内部会产生不同程度的磨损，生成的磨粒会随油液四处流动，若不及时检测则会加剧磨损进程，影响整个机械系统的使用寿命。油液中的金属磨粒蕴含着丰富的摩擦学信息，其材质和粒径对判断机... 详细信息

当机械系统工作时，由于各机械单元相互作用，其内部会产生不同程度的磨损，生成的磨粒会随油液四处流动，若不及时检测则会加剧磨损进程，影响整个机械系统的使用寿命。油液中的金属磨粒蕴含着丰富的摩擦学信息，其材质和粒径对判断机械设备运行状态具有重要的参考价值。为了实现油液中金属磨粒的区分检测，设计了一种兼具通量和检测精度的三线圈传感器，该传感器的激励信号和数据采集均采用集成的数字锁相板卡，具有较高的集成度。分别从外形封装、磁场仿真和试验验证三个方面进行传感器设计和性能测试，仿真得到的颗粒曲线与试验结果一致。对不同粒径的铁颗粒和铜颗粒进行了测试，并通过理论计算得到该传感器可以实现最小23μm的铁颗粒和50μm的铜颗粒检测。这种三线圈传感器为便携式磨粒检测设备的开发提供了新思路。

关键词：三线圈传感器油液检测电感检测磨粒区分锁相放大

体育教学与教师专业发展研究——基于中小学体育课“大循环教学”的思考

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冰雪体育创新研究 2025年第1期 114-118页

作者：吴忠燕王传魁福建师范大学附属中学

教师专业发展是现代教育发展的方向和基本要求。“大循环教学”是现代创新教学模式的一种有益尝试，是基于我国现代教育制度的客观实际和教师专业发展的客观需求。该文运用文献资料法、综合分析法、逻辑演绎推理等对“大循环教学”“教... 详细信息

教师专业发展是现代教育发展的方向和基本要求。“大循环教学”是现代创新教学模式的一种有益尝试，是基于我国现代教育制度的客观实际和教师专业发展的客观需求。该文运用文献资料法、综合分析法、逻辑演绎推理等对“大循环教学”“教师专业发展”进行了基本理论阐释和可行性、必要性分析。研究认为，体育教师专业发展依托“大循环教学”模式的运用，基于新时代中小学体育教学的《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》对学生达成“系统掌握1-2项体育运动”的要求，“大循环教学”模式的运用实现了“提质增效”，既提高了义务教育阶段学生技术动作学习和掌握的效率，也促进了年轻教师的职称晋升、专业发展。

关键词：大循环教学中考体育抽选考选项教师专业发展

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基于组合赋权和GIS的雪崩灾害危险性评估

科学技术创新 2025年第1期 25-28页

作者：朱留魁刘健新疆农业大学新疆乌鲁木齐新疆交通科学研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐

采用组合赋权与地理信息系统(GIS)技术,对雪崩灾害的危险性进行了全面评估。首先,通过文献调研和实地考察,确定影响雪崩灾害发生的关键因素,包括气候、地形条件、以及其他相关因素;采用AHP和熵权法进行组合赋权确定综合权重,以反映各因... 详细信息

采用组合赋权与地理信息系统(GIS)技术,对雪崩灾害的危险性进行了全面评估。首先,通过文献调研和实地考察,确定影响雪崩灾害发生的关键因素,包括气候、地形条件、以及其他相关因素;采用AHP和熵权法进行组合赋权确定综合权重,以反映各因素对雪崩灾害的不同影响程度;此外,利用GIS技术对综合权重进行空间分析和可视化表达,构建雪崩灾害危险性分布图。综合运用组合赋权和GIS技术,对禾木乡道X852线的雪崩灾害危险性进行有效评估。

关键词： AHP 熵权法组合赋权 GIS 雪害评估

有限差分法在大型风电叶片静力测试中的应用与研究

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复合材料科学与工程 2025年

作者：方思明庄雷周晓亮孔魁徐利强张定好李亚龙运达能源科技集团股份有限公司

为更快速、方便地设计风电叶片全尺寸静力加载方案，本文提出一种基于有限差分法进行迭代计算的静力配载方法。首先，将叶片简化成变截面的悬臂梁模型；其次，基于悬臂梁的挠曲线近似微分方程，采用有限差分法根据叶片几何外形而修正的... 详细信息

为更快速、方便地设计风电叶片全尺寸静力加载方案，本文提出一种基于有限差分法进行迭代计算的静力配载方法。首先，将叶片简化成变截面的悬臂梁模型；其次，基于悬臂梁的挠曲线近似微分方程，采用有限差分法根据叶片几何外形而修正的截面弯矩进行迭代计算，得到叶片的最终变形；然后，基于叶片最终几何外形进行静力方案的配载设计。最后，将该方法运用于百米级叶片的静力测试，并与ANSYS软件的计算结果和实际测试结果进行对比分析，验证方法的有效性。该方法能够快速计算叶片变形，进而迭代静力加载方案，提高静力测试加载方案的设计效率。

关键词：风电叶片静力测试有限差分法复合材料加载方案