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基于离散元素法的砂轮建模与磨削仿真研究

基于离散元素法的砂轮建模与磨削仿真研究

作者：李灏楠东北大学

学位级别：硕士

在当前所有机械加工方式中,磨削作为一种精加工方式,占有非常重要的地位。但是,由于其具有切削速度高、随机性强、磨粒-工件间相互作用复杂、砂轮-工件接触区材料行为复杂等特点,对磨削的理解一直被认为是加工领域的“黑匣子(black art... 详细信息

在当前所有机械加工方式中,磨削作为一种精加工方式,占有非常重要的地位。但是,由于其具有切削速度高、随机性强、磨粒-工件间相互作用复杂、砂轮-工件接触区材料行为复杂等特点,对磨削的理解一直被认为是加工领域的“黑匣子(black art)”。随着计算机技术的发展,仿真技术被逐渐引入到磨削研究中。其对于强动态过程的强大描述能力,恰好适合用于研究高速、复杂、难以观测的磨削过程。磨削仿真工作一般分为砂轮建模和磨削仿真两步,且都已受到磨削界广泛的研究。但现有砂轮建模方法和磨削仿真方法都是建立在连续体假设基础上的,即认为砂轮是连续体,无气孔、粘结剂等内部结构,并使用以连续体为基本假设的材料行为理论对砂轮进行分析计算。而这与真实砂轮的非连续微观结构不符。为解决上述问题,本文尝试使用一种基于非连续体材料理论的、能够描述砂轮真实物理结构及其材料行为的、介观仿真方法——离散元素法,进行砂轮建模和磨削仿真,并对建立的砂轮模型和磨削仿真结果进行了讨论。为验证模拟结果的正确性,本文还开展了针对砂轮模型和磨削仿真的验证实验。结果发现,使用离散元法进行砂轮建模和磨削仿真,除了能够在取得和实验相类似的结果,验证其进行磨削仿真的可行性、正确性、准确性以外,还能够得到一些其他现有仿真方法无法得到的重要结果(如磨削过程中粘结剂的受力情况),充分的体现了该方法的先进性。将离散元素法引入到磨削研究中,不光从介观尺度上补偿了现有磨削仿真技术的空白、搭建了微观磨削仿真和宏观磨削仿真之间的桥梁、为未来开展跨微、介、宏三观的多尺度磨削仿真奠定了重要基础、对砂轮非连续性微观物理结构描述方面实现了突破,而且可能将在砂轮制备配方设计、砂轮制备工艺设计、砂轮磨损与寿命预测等诸多与微观物理结构相关的磨削研究方面发挥更加重大的作用。本文主要内容如下：(1)将离散元素法引入到磨削仿真中。并结合磨削加工的特点,对仿真过程中使用该理论时遇到的一些问题进行了说明并给出了解决方法。(2)在没有成熟离散元商业软件的背景下,通过使用“C++语言编写自定义功能子函数,并借用EDEM软件图形界面进行前后处理”的方法,展开了磨削离散元模拟的研究。并针对编程过程中的数据存取及更新方式、程序构架等主要问题提出了解决方案。(3)在离散元砂轮建模过程中,基于实验观察,提出了使用截头八面体形状对SiC磨粒进行描述;通过实验测量统计,得到了该形状磨粒的尺寸分布规律;给出了建立平行键等离散元砂轮建模中关键步骤的操作办法;并从三维形貌和微观结构两个方面将建立的离散元砂轮和真实砂轮进行了对比,证明了使用离散元素法开展砂轮建模的正确性、可行性以及准确性。(4)在无前人相关离散元数据的背景下,通过开展无约束压力实验、巴西劈裂实验和三点弯曲实验,对砂轮建模参数进行了标定。为开展离散元砂轮建模和磨削仿真研究奠定了基础。(5)在第2、3、4章研究的基础上,进行了离散元素法磨削仿真。并通过开展验证实验,从加工工件表面质量和磨削力两个大方面,表面粗糙度、三维轮廓、砂轮单位宽度法向磨削力、砂轮单位宽度切向磨削力四个小方面,对实验和仿真结果进行了定量或定性分析,验证了使用离散元素法进行磨削仿真的正确性以及可行性。(6)在证明了离散元磨削仿真的正确性和可行性之后,从磨削与成屑过程、粘结剂受力两个能够体现离散元磨削仿真特点的方面入手,讨论了离散元素法磨削仿真的优势。结果发现：使用离散元素法进行磨削仿真,不仅从介观尺度上补偿了现有磨削仿真技术的空白、为未来开展跨微、介、宏三观的多尺度磨削仿真奠定了重要基础,而且增强了现有方法对砂轮非连续性微观物理结构的描述能力,这可能将在砂轮制备配方设计、砂轮制备工艺设计、砂轮磨损与寿命预测等诸多与微观物理结构相关的磨削研究方面发挥更加重大的作用。从一定程度上体现了使用离散元素法进行磨削仿真的的先进性。

关键词：离散元素法砂轮建模磨削仿真介观尺度仿真

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高性能CBN砂轮陶瓷结合剂研究进展

金刚石与磨料磨具工程 2015年第2期35卷 1-8页

作者：于天彪王学智孙雪李灏楠王宛山东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

目前国内外对陶瓷结合剂CBN砂轮的研究多集中于选择结合剂组分并确定配比的问题上。从介绍陶瓷结合剂的基础体系入手,阐述了结合剂选料配比的基本原理,分别综述了近年来学者们对于添加金属氧化物、金属单质、纳米改性物质三个方面对陶... 详细信息

目前国内外对陶瓷结合剂CBN砂轮的研究多集中于选择结合剂组分并确定配比的问题上。从介绍陶瓷结合剂的基础体系入手,阐述了结合剂选料配比的基本原理,分别综述了近年来学者们对于添加金属氧化物、金属单质、纳米改性物质三个方面对陶瓷结合剂性能影响问题的研究进展,并结合目前最新的制备工艺对陶瓷结合剂制备技术的发展进行了综述。

关键词：陶瓷结合剂金属氧化物金属单质纳米改性物质制备工艺

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陈腐垃圾与原生垃圾的共气化特性

化工进展 2024年

作者：李灏孙昱楠李健陶俊宇程占军颜蓓蓓陈冠益天津市生物质废弃物资源化利用重点实验室/天津市生物油技术工程研究中心天津商业大学机械工程学院天津大学环境科学与工程学院天津市有机废物安全处置与能源利用工程研究中心

垃圾填埋场中陈腐垃圾的过量积累会对周边土壤、地下水和空气造成环境污染。由于陈腐垃圾与原生垃圾组分的相似性，将陈腐垃圾与原生垃圾共气化可能是高效清洁处理陈腐垃圾的一种方法。通过在不同气化温度和掺混比下，探究共气化过程产... 详细信息

垃圾填埋场中陈腐垃圾的过量积累会对周边土壤、地下水和空气造成环境污染。由于陈腐垃圾与原生垃圾组分的相似性，将陈腐垃圾与原生垃圾共气化可能是高效清洁处理陈腐垃圾的一种方法。通过在不同气化温度和掺混比下，探究共气化过程产物分布、合成气组分特点，分析陈腐垃圾与原生垃圾共气化协同效应。通过气化评价指标计算及响应面模拟，对掺混比及气化温度条件进行优化。结果表明，气化温度的升高促进固体残余物分解产气，提高产气率，700～1000℃气化温度下混合物的固体残余物实验值低于单一原料气化线性相加值，证明陈腐垃圾与原生垃圾共气化存在积极的协同作用促进固体焦的转化。合成气组分中H2和CH4高含量说明陈腐垃圾具有良好的气化特性，合成气各组分产率的实验值在900℃和1000℃条件下均大于计算值，说明较高气化温度促进合成气生成。气化评价指标中气体产率和碳转化率随陈腐垃圾掺混比和气化温度的升高增幅明显，在1000℃气化温度条件下，合成气热值和气化效率分别在陈腐垃圾掺混比为60%和80%时达到最大值。通过响应面方法模拟优化实验结果发现，陈腐垃圾在1000℃单一气化可以得到H2、CH4产率最大值(188.44mL/g和104.22mL/g)，但CO产率也达到最大值。陈腐垃圾掺混比在60%～89%范围内，气化温度接近1000℃，混合物共气化的合成气产物中H2、CH4含量较高，且可以获得较高的合成气热值、碳转化率和气化效率。通过本研究为陈腐垃圾与原生垃圾共气化技术研究与应用提供基础。

关键词：陈腐垃圾原生垃圾合成气组分协同效应模拟优化

强磁场环境下含有纳米添加物的陶瓷结合剂CBN砂轮制备技术及其磨削

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机械工程学报 2019年第7期55卷 101-101页

作者：李灏楠于天彪 Dragos Axinte 东北大学

针对我国目前高性能陶瓷CBN砂轮制备方面的落后现状及技术瓶颈,本文尝试将纳米材料技术和强磁场材料制备技术引入到了砂轮制备过程中,并制得了具有特定磨粒取向和致密结合剂结构的纳米陶瓷结合剂CBN砂轮,并通过开展大量针对金属和硬脆... 详细信息

针对我国目前高性能陶瓷CBN砂轮制备方面的落后现状及技术瓶颈,本文尝试将纳米材料技术和强磁场材料制备技术引入到了砂轮制备过程中,并制得了具有特定磨粒取向和致密结合剂结构的纳米陶瓷结合剂CBN砂轮,并通过开展大量针对金属和硬脆材料的磨削试验比较了强磁场砂轮和普通陶瓷结合剂CBN砂轮的磨削性能。具体内容包括以下几点。(1)将多种纳米材料添加至传统结合剂配方中,并通过开展正交试验优化了纳米陶瓷结合剂的组分配方和各组分占比,制得了烧结工艺性和机械性能均优于传统陶瓷结合剂的纳米陶瓷结合剂。

关键词：陶瓷结合剂CBN砂轮材料制备技术纳米材料技术磨削性能强磁场纳米陶瓷结合剂添加物陶瓷CBN砂轮

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网络广告屏蔽行为法律规制研究

网络广告屏蔽行为法律规制研究

作者：李灏铭内蒙古财经大学

学位级别：硕士

网络广告屏蔽行为作为一种新型不正当竞争行为,《反不正当竞争法》修订前,对该行为通常采用一般条款的诚实信用原则与商业道德认定其不正当性,但一般条款的适用使得在评价网络广告屏蔽行为过程中缺乏统一的标准,导致法院在审理过程中可... 详细信息

网络广告屏蔽行为作为一种新型不正当竞争行为,《反不正当竞争法》修订前,对该行为通常采用一般条款的诚实信用原则与商业道德认定其不正当性,但一般条款的适用使得在评价网络广告屏蔽行为过程中缺乏统一的标准,导致法院在审理过程中可能出现利益失衡的现象,修订后新增的第十二条“互联网专条”仍未能明确提供法律指引。放眼国外,美德两国的司法实践与中国存在不同的认定方式。美德两国在司法实践中着重保护消费者利益的同时保证竞争者在市场中有序竞争,尽可能让市场调节竞争关系。国内重点保护视频网站的经营者的利益,并保护其商业模式,容易忽视市场竞争中消费者的自主选择权以及屏蔽软件提供者的技术创新。本文尝试在现有法律规定及裁判标准的基础之上,吸收借鉴美德两国判定标准,细化完善我国相关法律规定,健全执法主体专门性专业化规定,转化固有的裁判思路对所涉各方利益进行综合考量,以期推动我国相关立法的发展完善,为司法裁判中判定相关问题提供更为衡平的规制路径,共分为以下四章进行论述:第一章:绪论。本章从该选题的选题背景以及对实际工作的指导意义入手,通过国内外对该问题的研究现状及相关案例分析,寻求当下该选题的研究重点及焦点问题,找到本选题研究的创新之点。第二章:网络广告屏蔽行为概述。本章通过对网络广告屏蔽行为进行概念界定、特征描述以及行为方式介绍,接着对相关文献的阅读以及案例的查找分析厘清网络广告屏蔽行为的认定标准,为问题的提出及解决对策分析奠定基础。第三章:网络广告屏蔽行为法律规制存在的问题。根据网络广告屏蔽行为法律规制实践,认为网络广告屏蔽行为法律规制存在依据不明晰、执法主体专门性专业化规定有欠缺、对所涉各方利益考量不周全三个现实法律问题,提出网络广告屏蔽行为的法律规制困境。第四章:网络广告屏蔽行为法律规制改善举措。根据第三章提出的法律规制存在的问题,针对性提出相应的解决措施,即适当限缩一般条款的适用范围、对互联网专条加以细化完善,执法主体方面设立专门的行政执法机构、强化对行政执法人员的专业性要求,衡平考量所涉各方利益,对经营者、消费者以及公共利益予以衡平考量,以期助力完善我国网络广告屏蔽行为的判定标准,维护互联网行业的公平竞争秩序。

关键词：网络广告屏蔽行为法律规制互联网专条利益衡平

如何让要素在城乡间双向“动起来”?——基于传统中国向近代中国转变的历史经验

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学习与实践 2024年第2期 82-90,F0002页

作者：孙圣民李灏桢中国人民大学经济学院北京100872

城乡关系事关经济增长和社会稳定,始终是国家发展的重要议题。构建和谐的城乡关系是实现中国式现代化的必由之路,而保障要素在城乡间的互相流通又是建设和谐城乡关系、推动城乡高质量发展的题中之义。城乡间流通的要素以人才、资金、商... 详细信息

城乡关系事关经济增长和社会稳定,始终是国家发展的重要议题。构建和谐的城乡关系是实现中国式现代化的必由之路,而保障要素在城乡间的互相流通又是建设和谐城乡关系、推动城乡高质量发展的题中之义。城乡间流通的要素以人才、资金、商品为主要内容。传统中国向近代中国转变的历史事实表明,科举取士、儒家文化分别是人才流通的制度支撑和主观动机,土地是资金流通的价值支撑,产业地位则是商品平等交换的坚实基础。基于此,从优化理念、完善制度、培育文化、打造产业等方面着手,更好地保障人、财、物等因素在城乡间双向“动起来”,从而维系和谐的城乡关系。

关键词：城乡要素流动人才制度文化培育特色产业

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吸气式多级电流体推进器性能研究

推进技术 2024年第3期45卷 60-72页

作者：王春岩黄护林李灏王彦利程翔宇南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 南京航空航天大学航天进入减速与着陆技术实验室江苏南京211106 中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥231603

吸气式电流体动力(Electrohydrodynamic,EHD)推进器通过多级加速的方式可以有效提高推力,缓解航空器在空间环境下燃料不足的问题。为了探索不同参数下推进器的性能变化规律,分别研究了海拔、电压、电极间距和推进器级数等对电流体推进... 详细信息

吸气式电流体动力(Electrohydrodynamic,EHD)推进器通过多级加速的方式可以有效提高推力,缓解航空器在空间环境下燃料不足的问题。为了探索不同参数下推进器的性能变化规律,分别研究了海拔、电压、电极间距和推进器级数等对电流体推进器的影响,通过求解电流体力学基本方程获得了放电、流动及推进特性相关的数据。研究发现,推进器在海拔0~20 km存在较大的性能差异,当海拔增大时,电极可施加的极限电压明显减小,电流及空气流速均有不同程度的降低。单级加速腔在海拔0 km处产生的最大推力是海拔20 km处的18.4倍,对应的推功比是海拔20 km处的3.1倍。多级推进器的推进性能并不等同于多个单级加速腔的代数相加,其前后两级电极的相互干扰会导致电场强度和电荷密度均发生变化,产生的反向电场将阻碍气体的流动。当推进器级数由1提升至5时,总推力由1.7 mN提升至6.53 mN,增大3.84倍;而推功比由0.94 N/kW降至0.58 N/kW,减小61.7%。

关键词：电推进 EHD多级推进器电晕放电离子风推功比

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素质拓展训练在中学体育教学中的应用分析

体育视野 2024年第11期 131-133页

作者：李灏环县第五中学

素质拓展训练在中学体育教学中的应用有利于落实立德树人这一根本任务,提高中学生的体育核心素养。为提高中学体育教学的质量,阐述了素质拓展训练的内涵及特点,分析了素质拓展训练在中学体育教学中的应用价值和优势,结合体育教学实践,... 详细信息

素质拓展训练在中学体育教学中的应用有利于落实立德树人这一根本任务,提高中学生的体育核心素养。为提高中学体育教学的质量,阐述了素质拓展训练的内涵及特点,分析了素质拓展训练在中学体育教学中的应用价值和优势,结合体育教学实践,提出了素质拓展训练在中学体育教学中的应用策略。

关键词：素质拓展训练体育教学中学

激光脉冲啁啾影响双色激光场诱导气体产生太赫兹辐射特性的理论研究

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物理学报 2024年第6期73卷 140-150页

作者：李翰楠彭滟上海理工大学太赫兹技术创新研究院上海市现代光学系统重点实验室光学仪器与系统教育部工程中心太赫兹光谱与影像技术协同创新中心上海200093

随着太赫兹波研究的深入,研究者们对可调控太赫兹源的需求不断增加.如何获取可调控的太赫兹波一直是太赫兹科学领域的研究热点和关键问题之一.本文通过建立双色激光诱导气体电离光丝产生太赫兹波及其后续传播过程的三维理论模型,详细研... 详细信息

随着太赫兹波研究的深入,研究者们对可调控太赫兹源的需求不断增加.如何获取可调控的太赫兹波一直是太赫兹科学领域的研究热点和关键问题之一.本文通过建立双色激光诱导气体电离光丝产生太赫兹波及其后续传播过程的三维理论模型,详细研究了双色泵浦激光的啁啾参数对飞秒激光场辐射产生太赫兹波的影响.研究结果表明,在激光脉宽为飞秒量级时,以40 fs的情况为例,当啁啾参数在与激光脉宽处于相同的飞秒量级尺度上时,其对太赫兹波的振幅与频谱都产生显著影响.在双色飞秒激光场中,基频波和倍频波的啁啾各自起到不同的作用:基频波的啁啾主要影响太赫兹波的时域波形,而倍频波的啁啾则决定了太赫兹辐射的振幅大小、中心频率与频谱宽度.研究表明,激光啁啾作为一种可控的参数,对所辐射的太赫兹波属性具有多重调制效果,且相关啁啾的作用规律随双色激光的初始相位也呈现规律性变化.这些结果为研究太赫兹辐射的产生与调控提供了新的思路与依据.

关键词：太赫兹辐射双色激光脉冲啁啾调控