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3D printing for ultra-precision machining: current status, opportunities, and future perspectives

FRONTIERS OF MECHANICAL ENGINEERING 2024年第4期19卷 23-23页

作者： He, Tao Yip, Wai Sze Yan, Edward Hengzhou Tang, Jiuxing Rehan, Muhammad Teng, Long Wong, Chi Ho Sun, Linhe zhang, Baolong Guo, Feng zhang, shaohe To, Suet Hong Kong Polytech Univ Dept Ind & Syst Engn State Key Lab Ultraprecis Machining Technol Hong Kong Peoples R China Hong Kong Polytech Univ Dept Ind & Syst Engn Hong Kong Peoples R China Hong Kong Univ Sci & Technol Dept Phys Hong Kong Peoples R China Cent South Univ Sch Geosci & Infophys Changsha 410083 Peoples R China

Additive manufacturing, particularly 3D printing, has revolutionized the manufacturing industry by allowing the production of complex and intricate parts at a lower cost and with greater efficiency. However, 3D-printed parts frequently require post-processing or integration with other machining technologies to achieve the desired surface finish, accuracy, and mechanical properties. Ultra-precision machining (UPM) is a potential machining technology that addresses these challenges by enabling high surface quality, accuracy, and repeatability in 3D-printed components. This study provides an overview of the current state of UPM for 3D printing, including the current UPM and 3D printing stages, and the application of UPM to 3D printing. Following the presentation of current stage perspectives, this study presents a detailed discussion of the benefits of combining UPM with 3D printing and the opportunities for leveraging UPM on 3D printing or supporting each other. In particular, future opportunities focus on cutting tools manufactured via 3D printing for UPM, UPM of 3D-printed components for real-world applications, and post-machining of 3D-printed components. Finally, future prospects for integrating the two advanced manufacturing technologies into potential industries are discussed. This study concludes that UPM is a promising technology for 3D-printed components, exhibiting the potential to improve the functionality and performance of 3D-printed products in various applications. It also discusses how UPM and 3D printing can complement each other.

关键词： ultra-precision machining 3D printing additive manufacturing future perspectives start-of-the-art-review METAL-MATRIX COMPOSITES POTENTIAL DIRECTIONS SURFACE GENERATION CURRENT CHALLENGES DEPOSITION FABRICATION TOOL VIBRATION PERFORMANCE TECHNOLOGY

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Advanced reliability analysis of slopes in spatially variable soils using multivariate adaptive regression splines

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Geoscience Frontiers 2019年第2期10卷 671-682页

作者： Leilei Liu shaohe zhang Yung-Ming Cheng Li Liang Department of Civil and Environmental Engineering The Hong Kong Polytechnic University Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring Central South UniversityMinistry of Education School of Geosciences and Info-Physics Central South University School of Civil Engineering Qingdao University of Technology

This study aims to extend the multivariate adaptive regression splines(MARS)-Monte Carlo simulation(MCS) method for reliability analysis of slopes in spatially variable soils. This approach is used to explore the influences of the multiscale spatial variability of soil properties on the probability of failure(P_f) of the slopes. In the proposed approach, the relationship between the factor of safety and the soil strength parameters characterized with spatial variability is approximated by the MARS, with the aid of Karhunen-Loeve expansion. MCS is subsequently performed on the established MARS model to evaluate ***, a nominally homogeneous cohesive-frictional slope and a heterogeneous cohesive slope, which are both characterized with different spatial variabilities, are utilized to illustrate the proposed *** showed that the proposed approach can estimate the P_f of the slopes efficiently in spatially variable soils with sufficient accuracy. Moreover, the approach is relatively robust to the influence of different statistics of soil properties, thereby making it an effective and practical tool for addressing slope reliability problems concerning time-consuming deterministic stability models with low levels of P_***, disregarding the multiscale spatial variability of soil properties can overestimate or underestimate the P_f. Although the difference is small in general, the multiscale spatial variability of the soil properties must still be considered in the reliability analysis of heterogeneous slopes, especially for those highly related to cost effective and accurate designs.

关键词： Slope stability Efficient reliability analysis Spatial variability Random field Multivariate adaptive regression splines Monte Carlo simulation

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基于多视角三维激光扫描技术的建筑墙体微小裂缝监测方法

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粉煤灰综合利用 2024年第3期38卷 163-168页

作者：宋小平周卫军张号苏峰格张邵贺中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司陕西西安710054 自然资源部陕西测绘产品质量监督检验站陕西西安710054

常规建筑墙体微小裂缝监测方法忽略了噪声点对裂缝图像像素点分布的影响,导致最终监测精度较低。为此,提出基于多视角三维激光扫描技术的建筑墙体微小裂缝监测方法。采用多视角三维激光扫描技术对墙体裂缝灰度图像进行采集,对图像进行... 详细信息

常规建筑墙体微小裂缝监测方法忽略了噪声点对裂缝图像像素点分布的影响,导致最终监测精度较低。为此,提出基于多视角三维激光扫描技术的建筑墙体微小裂缝监测方法。采用多视角三维激光扫描技术对墙体裂缝灰度图像进行采集,对图像进行滤波处理,以减少噪声点对像素分布的影响并通过求取裂缝点的特征密度值与二值化分离系数,完成图像灰度标定,结合扫描参数临界值,移除非目标区域的点云数据,由此分割裂缝图像的目标区域,以此为依据,对裂缝图像目标区域进行仿射变换并求取裂缝的形心,进而得到裂缝的分布区间,实现墙体微小裂缝的监测。结果表明:将设计的方法应用于建筑墙体微小裂缝监测中,得到的监测值与实际值偏差较小,监测精度较高。

关键词：多视角三维激光扫描技术建筑墙体微小裂缝监测

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安全高效钻探用梯度结构金刚石复合片制备技术研究

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钻探工程 2024年第4期51卷 38-45页

作者：邵众望张绍和荣令龙孔祥旺李俞露有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

在油气钻井、深部地层钻探中,聚晶金刚石钻头有着广泛的应用。聚晶金刚石复合片(PDC)由聚晶金刚石层与硬质合金基体所组成。由于聚晶金刚石层与硬质合金基体的热膨胀系数等性质差异,PDC在烧结冷却后内部会存在巨大的残余应力。为降低PD... 详细信息

在油气钻井、深部地层钻探中,聚晶金刚石钻头有着广泛的应用。聚晶金刚石复合片(PDC)由聚晶金刚石层与硬质合金基体所组成。由于聚晶金刚石层与硬质合金基体的热膨胀系数等性质差异,PDC在烧结冷却后内部会存在巨大的残余应力。为降低PDC内部的残余应力,本文提出了一种梯度结构金刚石复合片的制备技术。通过以熔融沉积成型加烧结的工艺方法,确定了梯度结构金刚石复合片的制备技术路线;对制备出的梯度结构金刚石复合片的微观形貌及残余应力的分布情况特征等进行分析;进行室内钻进试验验证了梯度结构金刚石复合片的钻进性能。结果表明,熔丝制造工艺制备的梯度结构金刚石复合片在聚晶金刚石层和梯度层界面处存在1.4 GPa的压应力,显著提高了层间结合能力,相比常规复合片钻进效率提升约36%且使用寿命更长。

关键词：熔丝制造工艺梯度结构金刚石复合片残余应力拉曼光谱 PDC钻头深部钻探

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SIFT算法在机器视觉轨道交通变形监测中的应用分析

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工程勘察 2024年第6期52卷 52-56页

作者：张邵贺赵晓峰昝海洋肖博侯伟何军中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司西安710054

针对传统人工测量方法不能满足轨道交通结构变形监测精度要求高、实时性要求强等问题,本文提出一种尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)算法,基于该算法可实现机器视觉对轨道交通结构变形实时监测,同时基于MATLA... 详细信息

针对传统人工测量方法不能满足轨道交通结构变形监测精度要求高、实时性要求强等问题,本文提出一种尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)算法,基于该算法可实现机器视觉对轨道交通结构变形实时监测,同时基于MATLAB语言构建机器视觉轨道交通变形监测系统,并对该系统监测结果进行精度评估。结果表明,基于SIFT算法构建的机器视觉轨道交通变形监测系统与传统测量结果有较好的一致性,总体精度优于1mm。总之,SIFT算法可较好地匹配特征点信息,能够用于实现机器视觉轨道交通结构变形监测,同时机器视觉轨道交通结构变形监测系统在自动化程度、实时性、成本方面具有显著优势,拥有广阔的应用前景。

关键词：尺度不变特征变换机器视觉轨道交通变形监测精度评估

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基于打滑地层的孕镶金刚石钻头设计

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地球科学（中国地质大学学报） 2016年第5期41卷 895-900页

作者：王佳亮张绍和湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与技术湖南省工程实验室湖南湘潭411201 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

为了提高金刚石钻头在坚硬致密、弱研磨性地层的钻进效率,将弱化胎体耐磨损性能理论与切削齿非光滑设计相结合,制作钻头进行现场试验并对胎体进行扫描电镜分析.研究结果表明:在胎体中添加适当浓度的胎体弱化颗粒,有利于提高钻头的钻速;... 详细信息

为了提高金刚石钻头在坚硬致密、弱研磨性地层的钻进效率,将弱化胎体耐磨损性能理论与切削齿非光滑设计相结合,制作钻头进行现场试验并对胎体进行扫描电镜分析.研究结果表明:在胎体中添加适当浓度的胎体弱化颗粒,有利于提高钻头的钻速;经胎体耐磨性弱化处理的钻头在钻进过程中,弱化颗粒易于从胎体表面脱落,使其表面形成微观非光滑形态,提高了钻头唇面与岩石的单位面积压力,增加了孔底岩粉的研磨能力,促进了胎体中新颗粒金刚石的出刃;弱化颗粒浓度存在一个较优的设计范围,过高或过低都不利于提高钻头的钻进效率和使用寿命.

关键词：胎体耐磨损性弱化金刚石钻头非光滑形态胎体弱化颗粒弱化颗粒浓度工程地质

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新型电镀弱包镶金刚石钻头研制

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金刚石与磨料磨具工程 2007年第1期27卷 31-34页

作者：张绍和陈平中南大学地学与环境工程学院湖南长沙410083

钻进极坚硬地层时钻头打滑的原因是:钻头胎体表面被磨钝的金刚石上端被胎体包裹,下端与岩石形成吻合的面接触,金刚石处于接近二向受力状态,影响金刚石新陈代谢的继续进行;发明专利“一种电镀弱包镶金刚石钻头的制作工艺”利用机械方法... 详细信息

钻进极坚硬地层时钻头打滑的原因是:钻头胎体表面被磨钝的金刚石上端被胎体包裹,下端与岩石形成吻合的面接触,金刚石处于接近二向受力状态,影响金刚石新陈代谢的继续进行;发明专利“一种电镀弱包镶金刚石钻头的制作工艺”利用机械方法在金刚石表面包裹一层弱包镶层,然后利用电沉积方式制成电镀钻头;新型电镀弱包镶钻头工作原理是电镀胎体与金刚石之间具有一层没有粘结特性的弱包镶层,减弱了电镀胎体对金刚石的包镶能力,使钻头在胎体磨损不大的情况下,金刚石就会从电镀胎体中自行脱落下来,实现金刚石的换层。这种新型电镀弱包镶钻头能很好地解决钻进坚硬致密弱研磨性地层的打滑问题。

关键词：金刚石电镀弱包镶钻头

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上市公司“停牌自查”公告效应的实证分析——来自我国A股市场的证据

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投资研究 2020年第12期39卷 64-83页

作者：张绍合广州商学院经济学院

本文以179家上市公司为样本,基于上市公司“停牌自查”公告时点,采用事件研究法,区分正常打压、持续打压与集体打压3种情形,实证分析了上市公司“停牌自查”公告对个股及对应市场的相关影响。实证结果表明:“停牌自查”公告能有效抑制... 详细信息

本文以179家上市公司为样本,基于上市公司“停牌自查”公告时点,采用事件研究法,区分正常打压、持续打压与集体打压3种情形,实证分析了上市公司“停牌自查”公告对个股及对应市场的相关影响。实证结果表明:“停牌自查”公告能有效抑制样本股价上涨,影响大且具有较长时效;在设定的时间窗口内样本股价的振幅均值呈U型,样本股票的日均换手率均值呈倒U型;公告加剧了样本复牌日股价的波动与交投;持续打压相对于正常打压对个股的影响大。“停牌自查”公告对对应市场的涨幅、振幅影响相对较小,且时效较短;公告能有效抑制市场的交投与投资者追涨意愿;集体打压相对于正常打压、持续打压对市场的影响大。上述结论为监管上市公司“停牌自查”公告行为及其影响,投资者参与该类股票与市场交易提供了决策依据。

关键词：停牌自查实证分析时间窗口交投追涨意愿

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金刚石锯片锋利性试验研究

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粉末冶金技术 2006年第2期24卷 110-113页

作者：张绍和刘志环肖尊群中南大学地学与环境工程学院长沙410083

通过室内锯切试验,对三种不同粒度、浓度的金刚石锯片在切割大理石时的锋利性能进行了比较,列出了锯切得到的数据结果;并通过理论计算与分析得出结论:当金刚石粒径不变时,适当减少金刚石浓度,锯片锋利性得到提高;当金刚石浓度不变时,适... 详细信息

通过室内锯切试验,对三种不同粒度、浓度的金刚石锯片在切割大理石时的锋利性能进行了比较,列出了锯切得到的数据结果;并通过理论计算与分析得出结论:当金刚石粒径不变时,适当减少金刚石浓度,锯片锋利性得到提高;当金刚石浓度不变时,适当增大金刚石粒度,锯片锋利性也能得到提高。同时,推导出了锯片金刚石参数设计中必须遵循的相邻两颗金刚石之间的最大间距原则。

关键词：金刚石锯片锋利度浓度粒度

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小口径水力双循环双壁钻具设计与应用

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第1期45卷 186-192页

作者：吴晶晶张绍和施莉中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 江西有色工程有限公司江西南昌330025

针对矿山坑道钻探中遇到松散、裂隙、节理发育的岩层或溶洞以及不含水的砂砾、卵石、漂石层时冲洗液大量漏失的问题,设计一套适用于坑道钻探的小口径水力双循环双壁钻具,拟解决坑道钻探中冲洗液漏失等问题。钻具中冲洗液从弯管进入内外... 详细信息

针对矿山坑道钻探中遇到松散、裂隙、节理发育的岩层或溶洞以及不含水的砂砾、卵石、漂石层时冲洗液大量漏失的问题,设计一套适用于坑道钻探的小口径水力双循环双壁钻具,拟解决坑道钻探中冲洗液漏失等问题。钻具中冲洗液从弯管进入内外管之间的环状通道到达孔底钻头处,20%冲洗液进入外管与孔壁之间的环状通道,起润滑孔壁、冷却钻头的作用;80%冲洗液进入内管,携带岩心返出孔外,减少冲洗液与地层接触量,从而改善冲洗液漏失问题。现场试验结果显示:岩心正常返出孔外,从钻具内管返出的冲洗液量约占泵送的总冲洗液量的80%。该套水力双循环双壁钻具能够解决坑道钻探中冲洗液漏失的问题,保证连续取芯的顺利进行。

关键词：坑道钻探双循环钻进双壁钻具冲洗液漏失

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