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Fabrication of extreme wettability surface for controllable droplet manipulation over a wide temperature range

International Journal of Extreme Manufacturing 2022年第4期4卷 246-259页

作者： chengsong shu Qitong Su Minghao Li Zhenbin Wang Shaohui Yin shuai Huang College of Mechanical and Vehicle Engineering Hunan UniversityChangsha 410082People’s Republic of China National Engineering Research Center for High Efficiency Grinding Hunan UniversityChangsha 410082People’s Republic of China

Droplet controllable manipulation over a wide temperature range has promising applications in microelectronic heat dissipation, inkjet printing, and high temperature microfluidic system. However, the fabrication of a platform for controllable droplet manipulation using the methods commonly used in industry remains a tremendously challenge. The popular method of controlling droplets is highly dependent on external energy input and has relatively poor controllability in terms of droplet motion behaviors and manipulation environment, such as distance, velocity, direction and a wide temperature range. Here, we report a facile and industrially applicable method for preparing Al superhydrophobic (S-phobic) surfaces, which enables controlled droplet bouncing, evaporation, and transport over a wide temperature range. Systematic mechanistic studies are also investigated. Extreme wettability surfaces were prepared on Al substrate by a composite process of electrochemical mask etching and micro-milling. To investigate the evaporation process and thermal coupling characteristics, controlled evaporation and controlled bouncing of droplet in a wide temperature range were conducted. Based on the evaporation regulation and bouncing mechanism of droplets on an extreme wettability surface, by using Laplace pressure gradients and temperature gradients, we realized controlled transport of droplets with confluence, split-flow, and gravity-resistant transport over a wide temperature range, offering a potential platform for a series of applications, such as new drug candidates and water collection.

关键词： extreme wettability surface superhydrophobic controlled evaporation controlled bouncing controlled transport

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曲面复眼玻璃透镜模压过程仿真研究

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激光与光电子学进展 2023年第5期60卷 228-235页

作者：李逸群舒成松尹韶辉湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙410082

为了揭示曲面复眼玻璃透镜光学精密模压过程中各个子眼应力分布变化状况,通过建立有限元模型,应用***有限元软件对不同工艺参数下的玻璃透镜模压、保压阶段进行了仿真研究,得到了温度、模压速率、模压力对各子眼应力的影响规律和模压力... 详细信息

为了揭示曲面复眼玻璃透镜光学精密模压过程中各个子眼应力分布变化状况,通过建立有限元模型,应用***有限元软件对不同工艺参数下的玻璃透镜模压、保压阶段进行了仿真研究,得到了温度、模压速率、模压力对各子眼应力的影响规律和模压力、位移曲线。然后,对不同模压方式下应力变化过程进行研究,发现在球形预形体变形量较大的场合,恒速率模压工况会出现随下压量增加导致外力过大、阻碍应力松弛的现象。最后,对保压阶段进行研究,得到了不同保压力对填充效果和子眼应力分布的影响规律。

关键词：光学制造复眼透镜模压成形有限元分析

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巧用电教媒体品味古诗之美

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科教文汇 2012年第32期 90-91页

作者：树成松江苏省建湖县实验小学西校区江苏盐城224700

古诗是我国传统文化中的瑰宝,它以含蓄精炼的语言、深邃优美的意境、丰富诚挚的情感,成为脍炙人口的一种文学体裁。学习古诗不论是对学生的语文能力的培养,还是对其他方面的培养都有积极的意义。如果我们能在古诗教学中恰当地采用电教媒... 详细信息

古诗是我国传统文化中的瑰宝,它以含蓄精炼的语言、深邃优美的意境、丰富诚挚的情感,成为脍炙人口的一种文学体裁。学习古诗不论是对学生的语文能力的培养,还是对其他方面的培养都有积极的意义。如果我们能在古诗教学中恰当地采用电教媒体,不仅有助于激发学生学习的兴趣,还能有效地培养学生的审美情操。

关键词：小学生古诗教学电教媒体语文能力审美情操

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烟秆拔秆破碎机振动特性与刀辊动力学分析

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中国农机化学报 2024年第12期45卷 9-14,29页

作者：杨桃月张大斌舒成松余朝静曹阳贵州开放大学(贵州职业技术学院)航空学院贵阳市550023 贵州大学机械工程学院贵阳市550025 茅台学院贵州遵义564507

拔秆刀辊作为一体式烟秆拔秆破碎机的关键部件,直接决定烟秆的抓取性能。由于作业环境、土壤特性及烟秆特征参数的差异性,致使样机容易发生共振且难以对拔秆刀辊动力性能和功耗进行准确计算。为解决上述问题,提出利用EDEM数值模拟方法... 详细信息

拔秆刀辊作为一体式烟秆拔秆破碎机的关键部件,直接决定烟秆的抓取性能。由于作业环境、土壤特性及烟秆特征参数的差异性,致使样机容易发生共振且难以对拔秆刀辊动力性能和功耗进行准确计算。为解决上述问题,提出利用EDEM数值模拟方法计算拔秆刀辊的作业功耗。首先构建拔秆刀辊旋耕刀、拔秆横刀工作阻力的数学模型来分析刀辊的运动轨迹和功耗,再利用EDEM仿真计算刀辊切削烟垄的阻力、扭矩和功耗,最后开展整机振动测试研究,验证样机的振动特性及可靠性。结果表明,EDEM仿真的刀辊切削烟垄平均功耗为3.02 kW,与理论计算值比较其误差为5.63%;整机的振动幅值在83.894 Hz或其倍频处达到峰值,避开激励频率和一阶固有频率区间,样机不会发生共振,具有良好的可靠性。

关键词：烟秆拔秆破碎机拔秆刀辊动力学振动特性

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烟秆拔秆破碎机机架轻量化设计与随机振动疲劳分析

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中国农机化学报 2021年第5期42卷 100-106页

作者：杨桃月顾苑婷舒成松曹阳张大斌贵州职业技术学院机电与能源工程学院贵阳市550023 毕节职业技术学院贵州毕节551700 贵州大学机械工程学院贵阳市550025

为优化自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机质量及作业功耗,探究随机振动对整机疲劳寿命的影响,采用基于遗传算法的多目标优化、振动试验和基于功率谱密度(PSD)的随机振动疲劳计算等方法对机架进行轻量化设计和疲劳寿命分析。首先通过振动... 详细信息

为优化自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机质量及作业功耗,探究随机振动对整机疲劳寿命的影响,采用基于遗传算法的多目标优化、振动试验和基于功率谱密度(PSD)的随机振动疲劳计算等方法对机架进行轻量化设计和疲劳寿命分析。首先通过振动试验获得典型测点的加速度功率谱密度,再将其作为随机振动载荷添加到有限元中进行随机振动响应分析,最后计算出该载荷机架的疲劳寿命。结果表明,优化后使机架的在保证结构强度的基础上质量减轻19.6%,当随机振动频率为47.814 Hz时,机架的功率密度谱最大响应值为6.66e-7 m~2/Hz,随机振动载荷下烟秆拔秆破碎机的振动疲劳寿命约为3.65年。

关键词：烟秆拔秆破碎机轻量化设计功率谱密度振动试验疲劳寿命

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一体式烟秆拔秆破碎机振动测试与分析

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农机化研究 2019年第9期41卷 163-170页

作者：舒成松张大斌张元常许盛曹阳贵州大学机械工程学院贵阳550025

自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机存在振动较大、噪音严重、工作质量及可靠性不能令人满意等问题,要解决该问题首先需研究机器系统的振动影响因素。为此,采用DH5925动态信号测试系统对怠速和满油门条件下拖拉机发动机空载、整机空载及田... 详细信息

自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机存在振动较大、噪音严重、工作质量及可靠性不能令人满意等问题,要解决该问题首先需研究机器系统的振动影响因素。为此,采用DH5925动态信号测试系统对怠速和满油门条件下拖拉机发动机空载、整机空载及田间拔秆实载作业的5种工况下该机的8个测点处的振动进行了测试与分析,得到相应的振动时域特性和频谱特性分布规律,以寻找主要因素。试验结果表明:整机在全油门空载工况下由发动机引起的振动频率为153. 23Hz,破碎机、对辊传输结构、拔秆刀辊引起的激振频率分别为48. 34、27. 5、4.88 Hz,且田间拔秆作业时整机各测点的振动幅度达到2. 65、3. 05、2. 42、2. 99、2. 73、2. 5、2. 81、2. 13 m/s2,相比空载下振动幅度明显增大,这表明拖拉机发动机不平衡燃烧力矩及二阶不平衡惯性力、拔秆刀辊、对辊传输机构及破碎机的回转运动是拔秆破碎机振动的主要原因。对振源部件与机架连接处的减振结构优化,可为降低该机振动的整机结构优化和二代样机设计提供依据。

关键词：一体式烟秆拔秆破碎机振动测试与分析空载

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一体式烟秆拔秆破碎机工作参数优化与试验

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农机化研究 2019年第6期41卷 162-168页

作者：张大斌舒成松余朝静刘维岗曹阳贵州大学机械工程学院贵阳550025 贵州科尔达客机电设备有限公司贵阳550003

针对现有烟秆拔秆设备拔秆效率较低、结构功能单一等问题,研制了一种能实现烟秆拔起、抓取、输送、清理及破碎等作业功能的一体式烟秆拔秆破碎机。为得到该机具的最优工作参数组合,选取了机组行进速度、刀辊转速和对辊转速3个因素进行... 详细信息

针对现有烟秆拔秆设备拔秆效率较低、结构功能单一等问题,研制了一种能实现烟秆拔起、抓取、输送、清理及破碎等作业功能的一体式烟秆拔秆破碎机。为得到该机具的最优工作参数组合,选取了机组行进速度、刀辊转速和对辊转速3个因素进行单因素试验和Box—Behnken中心组合响应面优化试验,建立漏秆率和破碎粒径合格率为响应指标的数学模型,分析各影响因素对评价指标的响应规律。优化结果表明:机具最优工作参数组合为行走速度0.37m/s、刀辊转速140r/min、对辊转速551r/min,此时烟秆漏秆率为4%,破碎粒径合格率为9 3.8%。该研究结果可为样机拔秆破碎作业时工作参数的选取及机械传动式二代样机的传动比设计提供依据。

关键词：一体式烟秆拔秆破碎机工作参数优化单因素试验响应面试验

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烟秆拔秆粉碎机的改进设计与刀辊功耗仿真

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农机化研究 2020年第3期42卷 61-69页

作者：张大斌舒成松余朝静刘维岗曹阳韦建玉贵州大学机械工程学院贵阳550025 广西中烟工业有限责任公司南宁530001

针对自行研制的一体式烟秆拔秆粉碎机田间试验时存在整机振动较大、功耗较高、机组高速行进时对辊传输机构传输不流畅等问题,对该机的拔秆刀辊参数、粉碎机结构、输送机构和传动系统进行了改进设计。首先,确定了最优双螺旋排列下拔秆刀... 详细信息

针对自行研制的一体式烟秆拔秆粉碎机田间试验时存在整机振动较大、功耗较高、机组高速行进时对辊传输机构传输不流畅等问题,对该机的拔秆刀辊参数、粉碎机结构、输送机构和传动系统进行了改进设计。首先,确定了最优双螺旋排列下拔秆刀辊的弯刀参数为:回转半径R=240mm,正切部弯折半径r=35mm,工作幅宽b=35mm,转速为110r/min。其次,将粉碎机设计为轮盘式结构并居中布置,可一次性完成多根烟秆的粉碎,且消除上一代机具中捶片式粉碎机由于偏心布置造成的振动较大的问题,同时设计了由夹持喂入对辊、链网输送机和喂料口对辊组成的传输机构,可实现多根烟秆的同时传输,输送性能好,并采用机械传动代替原来的液压传动,简化样机结构及操作复杂性。最后,利用EDEM对拔秆刀辊进行切削烟垄的功耗仿真分析,结果表明:刀辊稳定切削烟垄时的作业平均功耗为3.02kW,与通过旋耕机经验公式得到的推导值误差为5.63%,验证了拔秆刀辊设计的合理性。改进设计后的整机结构更紧凑,适应性和作业性能更好。

关键词：烟秆拔秆粉碎机改进设计功耗仿真

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烟秆拔秆破碎机机架轻量化设计与动静态特性分析

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现代制造工程 2019年第6期 55-61,67页

作者：舒成松张大斌张云飞刘维岗曹阳贵州大学机械工程学院

研制了一种具有烟秆拔秆、输送和破碎抛送等功能的一体式烟秆拔秆破碎机,其机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量并分析其振动特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型,进行静应力分析及模态分析。在有限元分... 详细信息

研制了一种具有烟秆拔秆、输送和破碎抛送等功能的一体式烟秆拔秆破碎机,其机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量并分析其振动特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型,进行静应力分析及模态分析。在有限元分析基础上,采用拓扑优化和多目标优化的两级优化方案对机架进行轻量化设计,根据优化结果进行机架结构改进、样机加工和开展相应的振动特性验证试验。结果表明:优化后机架最大应力下降34. 22%,质量下降13. 09%;同时,优化后机架功率谱振幅峰值基频为11. 719 Hz,烟秆拔秆破碎机各部件工作时转速的激振频率均低于16. 33 Hz,远低于机架的一阶固有频率27. 591 Hz,机架不会发生共振,轻量化设计后的机架结构具有良好的可靠性。

关键词：拔秆破碎机拓扑优化多目标优化振动特性

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改进型烟秆拔秆粉碎机机架轻量化设计

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农机化研究 2021年第5期43卷 109-115页

作者：余朝静张大斌舒成松曹阳钟音亮张成龙茅台学院贵州遵义564507 贵州大学机械工程学院贵阳550025

研制了一种集烟秆拔秆、输送、粉碎和收集作业为一体的改进型烟秆拔秆粉碎机,且机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量和分析其动态特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型并进行静应力分析。在有限元分析的... 详细信息

研制了一种集烟秆拔秆、输送、粉碎和收集作业为一体的改进型烟秆拔秆粉碎机,且机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量和分析其动态特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型并进行静应力分析。在有限元分析的基础上,采用拓扑优化和基于遗传算法的多目标优化方法对机架进行轻量化设计,并以机架轻量化设计后的参数进行样机试制和机架振动验证试验。结果表明:优化后机架质量减轻了18%,样机的振动幅值谱在83.894Hz或其倍频处达到峰值,且激振频率远低于样机1阶固有频率,轻量化设计后的样机不会发生共振,改进型烟秆拔秆粉碎机机架的轻量化设计结果合理。

关键词：烟秆拔秆粉碎机拓扑优化多目标优化动态特性分析

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