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脉冲进给系统的高平稳运动控制

机械工程学报 2011年第3期47卷 116-123页

作者：何均游有鹏王化明朱剑英南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016

数控系统插补产生的驱动脉冲序列特性直接影响到脉冲进给系统的运动平稳性。通过理论分析、建模仿真和试验验证系统研究脉冲进给系统的运动平稳性问题及其控制对策。在建立插补输出模型的基础上,从时域和频域剖析了其平稳性问题的本质;... 详细信息

数控系统插补产生的驱动脉冲序列特性直接影响到脉冲进给系统的运动平稳性。通过理论分析、建模仿真和试验验证系统研究脉冲进给系统的运动平稳性问题及其控制对策。在建立插补输出模型的基础上,从时域和频域剖析了其平稳性问题的本质;根据所揭示的精度、效率和平稳性之间的制约关系给出传统模式下实现平稳运动控制的途径;并从改变插补周期及多轴联动方式入手,突破传统数控的插补控制模式,提出全新的高平稳运动控制方案——随机周期独立轴自适应插补控制。大量的时域和频域仿真及实际加工试验验证所提算法的有效性。为改善数控设备的运动平稳性提供了理论依据和全新途径。

关键词：数控系统插补周期运动控制脉冲进给系统

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介电型EAP驱动的转动关节研究

压电与声光 2012年第4期34卷 541-544页

作者：杨斌王化明吴孟南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016

基于介电型电活性聚合物(EAP)的优点,设计、实现了该材料驱动的转动关节。根据介电型EAP的变形原理设计、制作了圆柱形驱动器,其输出最大位移约为11mm,伸长应变达到33.8%,并对输出力-位移特性进行测试。基于该型驱动器实现了转动关节,... 详细信息

基于介电型电活性聚合物(EAP)的优点,设计、实现了该材料驱动的转动关节。根据介电型EAP的变形原理设计、制作了圆柱形驱动器,其输出最大位移约为11mm,伸长应变达到33.8%,并对输出力-位移特性进行测试。基于该型驱动器实现了转动关节,转角约为±13°,堵转力矩为19.6mN.m,将转动关节应用于爬行机器人,并对试验结果进行分析。

关键词：介电型电活性聚合物驱动器转动关节爬行机器人

一种介电型电活性聚合物材料的非线性超弹性模型

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机械工程学报 2016年第14期52卷 73-78页

作者：罗华安王化明朱银龙南京信息职业技术学院机电学院南京210023 南京航空航天大学机电学院南京210016 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

介电型电活性聚合物(Electroactive polymer,EAP)材料的应力应变本构模型是进行EAP驱动器设计和优化的基础。提出一种由非线性弹簧组成的、具有空间网状结构的EAP膜超弹性模型,基于能量法推导出其应力变形关系式,并揭示该模型与Ogden模... 详细信息

介电型电活性聚合物(Electroactive polymer,EAP)材料的应力应变本构模型是进行EAP驱动器设计和优化的基础。提出一种由非线性弹簧组成的、具有空间网状结构的EAP膜超弹性模型,基于能量法推导出其应力变形关系式,并揭示该模型与Ogden模型之间的关系。采用单轴、等双轴拉伸试验分别对相关模型参数进行拟合,利用该结果对等双轴、单轴拉伸的受力进行预测和对比分析。根据不同条件拟合出的材料参数进行试验预测时,其结果与实际值存在一定差异,提出对单轴、等双轴拉伸试验数据进行综合拟合的方法。采用综合拟合方法后模型分析精度得到很大提高。分析结果表明,3参数的非线性超弹性模型能较准确描述两种试验条件下的EAP膜应力变形关系,模型参数的拟合数据宜选与其工作条件相近的试验方法获取。

关键词：电活性聚合物非线性超弹性模型

激光增材制造05Cr15Ni5Cu4Nb沉淀硬化不锈钢的热处理工艺

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中国激光 2017年第6期44卷 149-156页

作者：刘正武程序李佳王华明北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

采用激光增材制造技术制备了05Cr15Ni5Cu4Nb沉淀硬化不锈钢板件,分析了沉积态、调整态、固溶态组织经时效热处理后的显微组织、析出相及力学性能,并优化了热处理工艺。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的柱状晶组成,柱状晶内包含多个... 详细信息

采用激光增材制造技术制备了05Cr15Ni5Cu4Nb沉淀硬化不锈钢板件,分析了沉积态、调整态、固溶态组织经时效热处理后的显微组织、析出相及力学性能,并优化了热处理工艺。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的柱状晶组成,柱状晶内包含多个胞状枝晶,枝晶间存在残余铁素体,沉积态组织抗拉强度为1128.5 MPa。经时效热处理后,残余铁素体消除,马氏体板条中弥散分布NbC颗粒和大量纳米级ε-Cu相。与沉积态组织相比,时效态组织的显微硬度和拉伸强度均有大幅提高,直接时效态和固溶时效态组织的塑性稍有降低,但抗拉强度分别达1440 MPa和1367MPa;调整时效态组织可获得良好的强韧性配比,延伸率与抗拉强度分别为16%和1164.5MPa。

关键词：激光技术激光增材制造 05Cr15Ni5Cu4Nb 显微组织力学性能

介电型电活性聚合物圆柱形驱动器结构参数分析

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农业机械学报 2016年第4期47卷 355-363页

作者：罗华安王化明朱银龙南京信息职业技术学院机电学院南京210023 南京航空航天大学机电学院南京210016 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

介电型电活性聚合物圆柱形驱动器结构简单,能输出较大的位移和力,对其结构参数进行分析是优化设计及合理使用驱动器的基础。通过建立圆柱形驱动器的几何模型分析了驱动器轴向伸长及径厚比对各层膜厚度变化的影响;基于圆柱形驱动器失效... 详细信息

介电型电活性聚合物圆柱形驱动器结构简单,能输出较大的位移和力,对其结构参数进行分析是优化设计及合理使用驱动器的基础。通过建立圆柱形驱动器的几何模型分析了驱动器轴向伸长及径厚比对各层膜厚度变化的影响;基于圆柱形驱动器失效模式分析,揭示了结构参数(驱动器膜的预拉伸、卷绕层数、弹簧参数等)对驱动器输出性能的影响。结果表明,驱动器伸长时,小径厚比及较多驱动器膜卷绕层数会使各层膜厚度变化差异显著;基于圆柱形驱动器结构特点,驱动器膜的电击穿、弹簧驱动'失力'及其最大压缩极限变形等失效模式是影响其许用工作范围的主要因素;增加驱动器膜的预拉伸且使其周向延伸率略大于轴向,可获得较佳的综合输出性能;由于层间压力的影响,单独、过多地增加层数对输出性能的提高效果不明显;减小弹簧刚度与长度均能提高驱动器轴向伸长率,但其轴向输出位移量却产生不同变化,同时要注意避免驱动器计算力差超过弹簧预压缩力的情况。

关键词：介电型电活性聚合物圆柱形驱动器结构参数失效模式

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介电型电活性聚合物能量收集方法研究

农业机械学报 2015年第9期46卷 362-367页

作者：朱银龙王化明周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京航空航天大学机电学院南京210016

介电型电活性聚合物(DEAP)作为一种新型智能材料,与风力、水力相结合,可作为一种新的能量收集方法。研究DEAP能量收集的可行性,讨论了DEAP的发电机理和工作过程。根据换能器工作状态的形变过程,利用弹性大变形理论建立了DEAP换能器的数... 详细信息

介电型电活性聚合物(DEAP)作为一种新型智能材料,与风力、水力相结合,可作为一种新的能量收集方法。研究DEAP能量收集的可行性,讨论了DEAP的发电机理和工作过程。根据换能器工作状态的形变过程,利用弹性大变形理论建立了DEAP换能器的数学模型,通过对模型的求解计算出换能器推程、回程的力-位移曲线。据此,得出DEAP换能单元工作过程输入的机械能、发电量和相应能量转换效率。提出了一种多换能器集成使用以提高系统发电效率的方法。理论分析和试验数据表明:初始电压和拉伸位移是影响发电量、能量转换效率的关键因素。随着多换能单元的应用,系统的总效率可提高到28%以上。同时,外界输入扭矩的数值波动越来越小。

关键词：介电型电活性聚合物换能器发电特性能量转换

不同工艺条件对激光熔化多道沉积DD5单晶高温合金杂晶的影响

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中国激光 2017年第6期44卷 142-148页

作者：刘小欣程序王华明李佳北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

研究了基材热处理态和激光扫描速率对多道沉积DD5单晶高温合金沉积道内的杂晶(SGs)形核位置及数量的影响,探讨了不同条件下杂晶的形成机理。结果表明,当激光扫描速由5mm/s增大到20mm/s时,沉积道顶部的柱状晶-等轴晶转变(CET)导致杂晶数... 详细信息

研究了基材热处理态和激光扫描速率对多道沉积DD5单晶高温合金沉积道内的杂晶(SGs)形核位置及数量的影响,探讨了不同条件下杂晶的形成机理。结果表明,当激光扫描速由5mm/s增大到20mm/s时,沉积道顶部的柱状晶-等轴晶转变(CET)导致杂晶数目减少;采用固溶方式处理基材时,沉积道底部杂晶的尺寸和数量较铸态基材的明显减小;沉积道之间的相互搭接不会产生新的杂晶;当采用固溶态基材、激光扫描速率为20mm/s时,基本可以得到无杂晶的多沉积道搭接界面。

关键词：激光技术激光熔化沉积单晶高温合金杂晶形成多道沉积显微组织

TC17钛合金构件激光直接成形固态相变行为及显微组织

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稀有金属材料与工程 2013年第4期42卷 724-729页

作者：孙晓敏刘栋汤海波王华明北京航空航天大学大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心北京100191

采用激光熔化沉积技术直接成形TC17钛合金构件,利用OM、SEM以及XRD分析其显微组织特征,并重点研究了其在激光短时循环加热冷却作用下的固态相变行为及显微组织演化特点。结果表明,激光熔化沉积TC17钛合金具有定向外延生长的＂指节＂状... 详细信息

采用激光熔化沉积技术直接成形TC17钛合金构件,利用OM、SEM以及XRD分析其显微组织特征,并重点研究了其在激光短时循环加热冷却作用下的固态相变行为及显微组织演化特点。结果表明,激光熔化沉积TC17钛合金具有定向外延生长的＂指节＂状晶粒和少量等轴晶交替排列的凝固组织,其显微组织是由不规则片状初生α相和细小网篮状β转变组织组成的超细特殊双态组织。最后约12个沉积层内由于热循环历史不同,使得不同沉积层固态相变显微组织不同：顶部4个沉积层内显微组织为相变点以上快速冷却形成的细针状马氏体,第N-4~N-6层由细针状马氏体和马氏体分解形成的少量不规则片状初生α相组成,第N-7~N-11层内逐渐形成特殊双态组织。

关键词： TC17钛合金激光熔化沉积固态相变显微组织

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聚焦式液弹隔振系统的传递特性分析

南京航空航天大学学报 2015年第2期47卷 275-278页

作者：雷少保张勇王华明南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

为降低机身振动水平,提出了一种能够高效隔离旋翼振动载荷的聚焦式液弹隔振系统。通过对液弹隔振器和聚焦式隔振系统进行建模,分析了聚焦式液弹隔振系统的传递特性。通过建模计算,讨论了阻尼、安装角及惯性液体质量对隔振效率的影响。

关键词：直升机液弹隔振器聚焦式隔振传递特性