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超声椭圆振动切削闪耀光栅的三维形貌建模及控制方法

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机械工程学报 2023年第17期59卷 291-299页

作者：杨洋林日雄杜建军哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院深圳518055

针对超声椭圆振动切削纳米级闪耀光栅工艺中光栅三维形貌难以精准预测及控制的技术难题,提出囊括合成切削轨迹、刀具三维几何特征及工件材料属性的光栅三维形貌迭代更新预测方法,并综合考虑最小切削厚度效应及后刀面与已加工表面间强犁... 详细信息

针对超声椭圆振动切削纳米级闪耀光栅工艺中光栅三维形貌难以精准预测及控制的技术难题,提出囊括合成切削轨迹、刀具三维几何特征及工件材料属性的光栅三维形貌迭代更新预测方法,并综合考虑最小切削厚度效应及后刀面与已加工表面间强犁压相互作用对其的影响规律。以间距为1μm,闪耀角为12°,高度为106nm的理想光栅三维形貌为例,实现了基于上述方法设定相应工艺参数组合的光栅三维形貌确定性加工。试验结果显示光栅间距,闪耀角及高度的加工误差分别为1.1%,4.1%,15.0%,表明了所提出光栅三维形貌控制方法的可行性与准确性,并讨论了进一步提高加工精度的技术路径。此外,展示了累计切削行程超过10米后刀具切削刃区域无明显磨损,所加工光栅质量也并未随切削行程增加而出现恶化。

关键词：闪耀光栅超声椭圆振动切削三维形貌超精密加工微纳结构

基于多频相移的相位偏折测量透明物体表面三维形貌

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 201-214页

作者：宿朝阳王张颖倪育博高楠孟召宗杨泽青张国锋尹伟赵洪伟张宗华河北工业大学机械工程学院天津300401 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300401 河北工业大学电气工程学院天津300401 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065

光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行... 详细信息

光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用。透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行有效的三维测量。为解决该问题,文中提出一种基于多频相移的相位偏折法测量透明物体的表面三维形貌。首先,显示屏显示多种不同频率与多步相移结合的正弦条纹,从另外一个角度相机采集物体表面反射的混合条纹。然后,利用最小二乘法迭代将混合条纹进行分离,得到上下表面折叠相位并展开。接着,通过梯度标定确定相位与梯度的关系,根据梯度积分恢复透明物体表面的三维形貌。最后,实验证明所提方法能够有效实现混合条纹的分离,实测透明玻璃板上表面的平均误差从32.4μm减少到5.1μm,结果验证了混合条纹分离方法的有效性,提升了透明物体表面三维形貌测量精度。与已有方法相比,文中方法可以有效避免初始相位值偏差较大带来的影响,缩短计算时间,适用于不同形状透明物体表面三维形貌的测量。

关键词：相位偏折测量术透明物体多频相移三维形貌

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变截面涡旋齿三维形貌分析与功率谱密度表征

振动．测试与诊断 2022年第2期42卷 322-327,409,410页

作者：刘涛李银萍孙永吉兰州理工大学机电工程学院兰州730050 金川集团股份有限公司金昌737103 兰州工业学院创新创业学院兰州730050

为了量化表征变截面涡旋齿形貌的变化规律并提取特征信息,以45#钢和硬铝7075材料进行了3段基圆渐开线变截面涡旋铣削加工实验,用TalysurfCLI 1000形貌仪测量了涡旋齿三维形貌和表面粗糙度,对形貌图像进行了分析和比较,运用一维和二维功... 详细信息

为了量化表征变截面涡旋齿形貌的变化规律并提取特征信息,以45#钢和硬铝7075材料进行了3段基圆渐开线变截面涡旋铣削加工实验,用TalysurfCLI 1000形貌仪测量了涡旋齿三维形貌和表面粗糙度,对形貌图像进行了分析和比较,运用一维和二维功率谱密度方法量化表征了涡旋齿形貌的频率‑空间分布信息。形貌分析表明:45#钢试样涡旋齿形貌变化趋势接近走刀痕迹,呈现较强的规律性;45#钢涡旋齿试样表面形貌变化高度大于硬铝7075,且形貌的变化与型线位置无明显联系。二维功率谱密度分析表明,涡旋齿形貌呈各向异性特征,x方向空间频率0~0.02μm^(-1)是影响涡旋齿形貌的主导频率,涡旋齿主要缺陷存在于空间波长50μm内。一维功率谱密度表征解析了涡旋齿试样粗糙度相近、但表面形貌和粗糙度差异性明显的现象。实现了涡旋齿形貌不同层次特征的定量表征和信息提取。

关键词：变截面涡旋齿三维形貌功率谱密度表面粗糙度

基于节理面三维形貌的岩石节理抗剪强度计算模型

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岩土力学 2020年第10期41卷 3355-3364页

作者：金磊磊魏玉峰黄鑫魏婕地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059

JRC-JCS模型在岩土工程领域被广泛应用,但也存在一定缺陷:其一,粗糙度系数(JRC)的二维性不能综合表征节理表面形貌的各向异性;其二,抗压强度系数(JCS)不能全面反映材料属性对节理剪切力学行为的影响。借助三维激光扫描和3D打印技术,浇... 详细信息

JRC-JCS模型在岩土工程领域被广泛应用,但也存在一定缺陷:其一,粗糙度系数(JRC)的二维性不能综合表征节理表面形貌的各向异性;其二,抗压强度系数(JCS)不能全面反映材料属性对节理剪切力学行为的影响。借助三维激光扫描和3D打印技术,浇筑具有自然节理形貌的人工节理试样,对其进行常法向应力下的剪切试验。将试验结果和理论推导相结合,建立了含有三维形貌参数和抗拉强度参数的抗剪强度模型。通过室内试验以及模型对比,分析了法向应力和三维形貌特征对岩石节理的抗剪强度以及剪胀角的影响。结果表明,节理剪切是以张拉为主导的破坏模式,而不是单纯的压缩破坏。不同的三维形貌特征会得到不同的初始剪胀角。随着法向应力的增大,峰值剪胀角减小,通过研究剪胀效应中峰值剪胀角的变化规律,可用于计算岩石节理的抗剪强度。

关键词：节理抗剪强度 Barton模型三维形貌剪胀效应

考虑三维形貌参数的结构面峰值剪切强度预测新模型

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第11期42卷 1609-1617页

作者：王述红尹宏张泽魏崴东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为进一步修正Grasselli结构面三维形貌参数系统,获得一个能够反映结构面剪切机理的预测模型.深度分析视倾角和分布参数,提出单值分布函数A*θ*,并将其作为权重函数参与平均视倾角的计算;定义相对分布参数C*,揭示了分布参数对结构面抵抗... 详细信息

为进一步修正Grasselli结构面三维形貌参数系统,获得一个能够反映结构面剪切机理的预测模型.深度分析视倾角和分布参数,提出单值分布函数A*θ*,并将其作为权重函数参与平均视倾角的计算;定义相对分布参数C*,揭示了分布参数对结构面抵抗剪切的控制作用;最后,提出一个新的峰值剪切强度预测模型,利用国内外学者发表的50组数据验证,新模型相较于Grasselli系模型的预测精度最佳.另外,定义了分布参数C的物理和数学边界,从理论上解释了实验值不小于1的现象,总结了视倾角的分布规律和初始剪胀角的构成,将Grasselli系模型从理论上划归至统一形式.新的预测模型参数更为简洁,物理意义和数学定义明晰,同时能够较好地揭示结构面的剪切机理.

关键词：岩石力学结构面三维形貌峰值剪切强度分布参数

恒定大载荷划痕试验下紫铜的三维形貌及划痕硬度分析

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摩擦学学报 2021年第4期41卷 467-473页

作者：刘明李国翔周超高诚辉福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

采用圆锥形压头对紫铜进行划痕试验,并通过三维表面形貌仪获取划痕的三维形貌,研究正压力的变化对划痕沟槽所产生的影响.结果表明:正压力的增大,使得划痕宽度和深度均线性增加,当正压力较大时,位错墙的形成使划痕深度出现周期性的波动,... 详细信息

采用圆锥形压头对紫铜进行划痕试验,并通过三维表面形貌仪获取划痕的三维形貌,研究正压力的变化对划痕沟槽所产生的影响.结果表明:正压力的增大,使得划痕宽度和深度均线性增加,当正压力较大时,位错墙的形成使划痕深度出现周期性的波动,同时压头划刻过程伴有划痕两侧和前端的材料堆积现象,前端堆积高度和厚度、两侧堆积高度和宽度随着正压力的增加而线性增大.通过"切削与塑性比"说明了压头对紫铜的刻划存在微犁耕和微切削两种变形机制,并且微切削机制在划刻过程中占主导地位.磨损率随着载荷增加而线性增大,但划痕硬度不随载荷的变化而改变,约为0.77 GPa.

关键词：紫铜三维形貌恒定大载荷切削与塑性比变形机制划痕硬度

Hi-B钢二次再结晶退火中异常长大Goss取向晶粒的三维形貌表征

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金属学报 2018年第6期54卷 877-885页

作者：鲍思前刘兵兵赵刚徐洋柯珊珊胡晓刘磊武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

利用定量逐层研磨和计算机辅助重建及可视化技术,并结合电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了Hi-B钢二次再结晶退火中异常长大Goss取向晶粒的三维形貌,并探讨了其长大规律和特征。研究表明,在三维尺度上,异常长大Goss取向晶粒呈现"饼形"晶... 详细信息

利用定量逐层研磨和计算机辅助重建及可视化技术,并结合电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了Hi-B钢二次再结晶退火中异常长大Goss取向晶粒的三维形貌,并探讨了其长大规律和特征。研究表明,在三维尺度上,异常长大Goss取向晶粒呈现"饼形"晶粒形貌,异常长大过程中遵循"饼形"长大规律,即处在次表层的二次再结晶晶核在中间层快速长大取得尺寸优势后,反向沿厚度方向长大到样品表面,并在表面能的作用下继续沿板面方向异常长大,最终使得在板面方向的尺寸远大于厚度方向的尺寸;在Goss取向晶粒异常长大过程中,一些基体大尺寸晶粒由于尺寸优势会阻挡Goss取向晶粒长大,从而暂时保留在晶粒内部形成"岛状"晶粒。而在长大前沿,由于基体晶粒尺寸的不均匀性,特别是遇到一些大尺寸晶粒无法在短期内被吞噬掉,或者是2个异常长大的Goss取向晶粒相遇后造成某些方向长大停止,而一些基体晶粒被包裹进来成为"岛状"或"半岛状"晶粒,还有可能是不同取向晶粒晶界迁移率存在明显的差异性等方面的影响,使得Goss取向晶粒在某些方向长大受阻,从而表现出晶界前沿参差不齐,长大呈现典型的各向异性特征。

关键词： Hi-B钢二次再结晶 Goss取向晶粒三维形貌 EBSD

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柴油机碳烟颗粒三维形貌特征的研究

燃烧科学与技术 2020年第5期26卷 444-451页

作者：陈梦园庄远邱亮贺泳迪闫方超卫将军宋金瓯天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 合肥工业大学能源工程系合肥230009

采用微孔均匀沉积冲击器(MOUDI)颗粒采样仪从ZS195单缸发动机尾气中采样,并用软X射线显微成像和软X射线三维重建技术从不同角度观察颗粒的形貌,用Amira获得不同工况、不同粒径级下颗粒的三维形貌和形态学参数,通过比较不同负荷工况和不... 详细信息

采用微孔均匀沉积冲击器(MOUDI)颗粒采样仪从ZS195单缸发动机尾气中采样,并用软X射线显微成像和软X射线三维重建技术从不同角度观察颗粒的形貌,用Amira获得不同工况、不同粒径级下颗粒的三维形貌和形态学参数,通过比较不同负荷工况和不同粒径级下颗粒的形态学参数,如分形维数、单位体积的表面积等,分析了不同工况和粒径级下这些形态学参数的差别.

关键词：碳烟颗粒软X射线三维形貌形态学参数柴油机

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基于三维形貌的废旧沥青混合料结团量化表征

公路 2023年第11期68卷 1-7页

作者：唐伟李宁于新王一飞洪杨河海大学土木与交通学院南京市210098 长沙理工大学交通运输工程学院长沙市410114 江苏现代路桥有限责任公司南京市210016

废旧沥青混合料(RAP)的结团是影响再生混合料配合比设计及性能的关键因素之一。为了研究RAP的结团特性,针对不同粒径的RAP料,通过抽提筛分试验分析结团RAP的颗粒组成并提出结团程度的量化指标,然后采用3D扫描仪分析了结团的三维形貌特征... 详细信息

废旧沥青混合料(RAP)的结团是影响再生混合料配合比设计及性能的关键因素之一。为了研究RAP的结团特性,针对不同粒径的RAP料,通过抽提筛分试验分析结团RAP的颗粒组成并提出结团程度的量化指标,然后采用3D扫描仪分析了结团的三维形貌特征,同时研究了精细化分离预处理方式对RAP结团的影响。结果表明:某一粒径RAP的结团主要由下一粒径的集料团聚而成;结团率随粒径的减小先降低后增加,粒径4.75~9.5 mm的RAP结团率最低;利用形状因子和椭球度可以定量表征RAP的结团程度,形状因子和椭球度越小,RAP的结团率越大;精细化分离使粗RAP(>4.75 mm)的结团率降低20%,但对细RAP的改善效果不明显。

关键词：废旧沥青混合料结团特性三维形貌抽提筛分精细化分离