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工艺参数对浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光蓝宝石晶片的影响

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表面技术 2024年第18期53卷 144-155页

作者：黄展亮柏显亭潘继生阎秋生广东工业大学机电工程学院广州510006

目的为了实现蓝宝石晶片的高效超光滑表面加工,提出浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光方法,研究该方法对蓝宝石晶片的加工适应性。方法搭建了浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光系统,通过单因素实验探究接入电压、工件及抛光盘转速、偏... 详细信息

目的为了实现蓝宝石晶片的高效超光滑表面加工,提出浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光方法,研究该方法对蓝宝石晶片的加工适应性。方法搭建了浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光系统,通过单因素实验探究接入电压、工件及抛光盘转速、偏摆移动速度、抛光时间及抛光垫类型对蓝宝石晶片的加工效果,并深入分析负介电泳效应对CMP加工过程的影响。结果直流介电泳辅助CMP方法可以显著提高蓝宝石晶片的抛光效果,在2000V的接入电压下,化学机械抛光的材料去除率MRR提高了99.97%,达到了7.53nm/min,表面粗糙度Ra降低至2.51nm,工件表面划痕数量明显减少。工件及抛光盘转速、偏摆移动速度的提升都会使抛光MRR和Ra先升后降,带槽的抛光垫对介电泳效应控制磨料起促进作用。各个因素的影响对提高有效磨料数起交互作用,负介电泳效应促使磨料聚集在抛光垫表面,而工件与抛光垫的相对运动促使磨料更新循环。结论采用接入电压2000 V、工件及抛光盘转速80 r/min、偏摆速度60 r/min,在精抛垫下抛光蓝宝石晶片90 min,可以获得表面粗糙度Ra为0.953 nm的光滑表面。

关键词：介电泳效应化学机械抛光蓝宝石晶片工艺参数抛光垫有效磨料数加工效果

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超声表面滚压工艺影响镍基690合金冲-切磨损行为的研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 985-995页

作者：尹美贵张磊尹海燕温州大学机电工程学院浙江温州325035

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切... 详细信息

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切变量下其磨损界面的动态响应行为与损伤机理.得出了USRP工艺可有效降低磨损界面的摩擦力和摩擦系数,降低冲切能耗,进而减少材料的磨损程度,此外,冲击或切向滑动速度的增加均会导致磨损界面所受冲击力和摩擦力的增大,并降低动能吸收率.

关键词：镍基690合金超声表面滚压冲-切磨损损伤机理

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基于颗粒缩放理论的沙棘茶毫离散元参数标定

干旱地区农业研究 2024年第2期42卷 284-292页

作者：王清泽杨梅向金田张强林张文洁李旭杰胡靖明甘肃农业大学机电工程学院甘肃兰州730070

为解决沙棘叶茶茶毫离散元仿真中缺乏准确接触参数的问题,利用物理和仿真休止角堆积试验标定茶毫接触参数;将茶毫颗粒简化为软质球形颗粒,通过量纲分析和颗粒缩放理论将茶毫空气动力学当量粒径从231.37μm放大至1.8 mm。利用EDEM软件,... 详细信息

为解决沙棘叶茶茶毫离散元仿真中缺乏准确接触参数的问题,利用物理和仿真休止角堆积试验标定茶毫接触参数;将茶毫颗粒简化为软质球形颗粒,通过量纲分析和颗粒缩放理论将茶毫空气动力学当量粒径从231.37μm放大至1.8 mm。利用EDEM软件,选定“Hertz–Mindlin with JKR”接触模型,以休止角为响应值,通过Plackett-Burman试验筛选出对休止角影响最显著的3个参数:茶毫-茶毫恢复系数、茶毫-茶毫滚动摩擦系数、茶毫-不锈钢滚动摩擦系数;利用最陡爬坡试验,确定各参数最佳取值范围;根据Box-Behnken试验建立并优化3个显著性参数与休止角的二阶回归方程,对回归方程进行寻优求解。得到3个显著性参数的最优组合:茶毫-茶毫恢复系数为0.159,茶毫-茶毫滚动摩擦系数为0.290,茶毫-不锈钢滚动摩擦系数为0.239。通过对比休止角仿真试验值与物理试验值,二者相对误差为1.97%,表明仿真试验预测效果良好。

关键词：沙棘茶毫粉尘颗粒缩放理论离散元参数标定

考虑供需匹配特性的冷热电联供系统运行策略研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 52-62页

作者：李要红王鹏翔彭斌姚鑫兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对以电定热和以热定电运行策略能量冗余以及混合热电运行策略能源不足的特性,在热电负荷平衡运行策略的基础上,提出了改进的热电负荷平衡运行策略。以北方某酒店为研究对象,并以最大化能源利用率为目标对系统的装机容量进行了优化,同... 详细信息

针对以电定热和以热定电运行策略能量冗余以及混合热电运行策略能源不足的特性,在热电负荷平衡运行策略的基础上,提出了改进的热电负荷平衡运行策略。以北方某酒店为研究对象,并以最大化能源利用率为目标对系统的装机容量进行了优化,同时提出了能源综合指数,研究了在5种运行策略下购买能量和冗余能量对系统性能的影响。然后分析了在不同运行策略下系统的供需匹配特性和改进的热电负荷平衡策略下系统的能量平衡关系。最后,通过算例探究了改进的热电负荷平衡策略对提高系统经济性的作用,并经过对比分析验证了研究的合理性与有效性。研究结果表明,与其他4种运行策略相比,改进的热电负荷平衡运行策略下系统的能源利用率分别提高了4.3%、4.38%、4.75%、4.73%;能源综合指数分别降低了6.58%、5.96%、2.23%、3.45%;系统的年总成本分别降低了11.65%、2.74%、1.64%、0.74%。其中,改进的热电负荷平衡策略下系统的供需匹配性能最优(为0.9382)。

关键词：运行策略能源利用率能源综合指数供需匹配

滑动摩擦副表面非对称微织构空化效应数值分析

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 937-946页

作者：王保民赵瑞平黄贵林王慧心邬再新兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

为探究滑动摩擦副表面非对称微织构空化效应及其影响因素,基于N-S方程建立了表面织构化滑动摩擦副数值计算模型并进行求解,讨论了凹槽型非对称微织构的结构参数、运动速度和润滑油黏度对凹槽内的气相分布、空化面积率、油膜承载力和摩... 详细信息

为探究滑动摩擦副表面非对称微织构空化效应及其影响因素,基于N-S方程建立了表面织构化滑动摩擦副数值计算模型并进行求解,讨论了凹槽型非对称微织构的结构参数、运动速度和润滑油黏度对凹槽内的气相分布、空化面积率、油膜承载力和摩擦系数等的影响.结果表明:凹槽型非对称微织构的承载力大于对称微织构,而其摩擦系数小于对称微织构;在考虑空化效应时,凹槽型非对称微织构比对称微织构能更显著地改善摩擦学性能,并且非对称微织构凹槽离入口距离越远,空化效应越显著;滑动摩擦副运动速度和润滑油黏度对空化效应有重要影响,运动速度越高、润滑油黏度越大,凹槽型非对称微织构的空化效应越明显,且提升承载力的能力明显优于对称微织构,该研究对滑动摩擦副表面微织构的设计和分析有一定的参考意义.

关键词：滑动摩擦副非对称微织构空化效应工况条件摩擦性能

基于改进残差网络的风电轴承故障迁移诊断方法

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振动工程学报 2024年第2期37卷 356-364页

作者：邓林峰王琦郑玉巧兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对风电轴承故障源域数据和目标域数据特征分布不同而导致的故障诊断精度偏低问题,提出一种利用改进残差神经网络进行风电轴承故障迁移诊断的方法。该方法将卷积核和池化核设定为与一维振动信号卷积运算相适应的尺寸,从振动信号直接提... 详细信息

针对风电轴承故障源域数据和目标域数据特征分布不同而导致的故障诊断精度偏低问题,提出一种利用改进残差神经网络进行风电轴承故障迁移诊断的方法。该方法将卷积核和池化核设定为与一维振动信号卷积运算相适应的尺寸,从振动信号直接提取轴承的故障特征;在一维残差网络中同时使用批量归一化和实例归一化,进一步增强模型的特征提取能力;在模型训练阶段,通过源域数据和目标域数据的多核最大均值差异构建新的损失函数,以提高模型在不同分布数据集上的迁移学习及分类能力。利用故障轴承实验数据对方法的有效性进行验证,结果显示,即使受到轴承变转速运行工况和故障振动信号含噪声干扰成分的双重影响,该方法仍然可提取出轴承故障的重要特征,并实现不同工况轴承故障的迁移诊断和准确分类,这对于发展复杂环境下的旋转机械智能故障诊断技术具有参考价值。

关键词：故障诊断风电轴承振动信号卷积神经网络残差网络

含石墨烯油气润滑的角接触球轴承腔热流数值分析

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2139-2147页

作者：靳岚卢世奇芮执元李卫兵曾鑫磊兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

为更有效地降低大功率高速电主轴用高速角接触球轴承腔温度,对含石墨烯的油气润滑影响轴承腔热流特性的规律进行分析。基于流体力学守恒方程,建立了高速角接触球轴承腔体内压缩气体、润滑油和石墨烯颗粒形成的气液固三相流热流分析数学... 详细信息

为更有效地降低大功率高速电主轴用高速角接触球轴承腔温度,对含石墨烯的油气润滑影响轴承腔热流特性的规律进行分析。基于流体力学守恒方程,建立了高速角接触球轴承腔体内压缩气体、润滑油和石墨烯颗粒形成的气液固三相流热流分析数学模型。通过数值模拟分析了不同速度压缩气体状态下油气通道中的石墨烯润滑油环状流形成条件、轴承腔内石墨烯润滑油流场速度,以及石墨烯颗粒分布与轴承腔温度场的关系。结果表明,石墨烯润滑油速度与压缩气体速度之比为1∶10时,油气通道中会形成石墨烯润滑油环状流,使高速角接触球轴承腔具有良好的润滑效果;高速运转工况下,轴承腔内石墨烯的分布状态同时受离心力与滚珠高速自旋的影响,而且石墨烯颗粒分布越密集,该区域的温度越低;石墨烯润滑油在滚珠与内圈接触区域流速越大,表面换热系数越高,该区域散热越快,为石墨烯油气润滑更好地降低高速角接触球轴承温度、保障轴承正常工作提供了理论依据。

关键词：油气润滑石墨烯角接触球轴承三相流

玻璃幕墙清洗机器人内螺旋完全遍历路径规划研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1170-1178页

作者：史方青黄华张昊郭润兰兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对高空复杂环境下玻璃幕墙清洗机器人的全方位无死角清洗问题,本文提出了一种基于改进蚁群算法的内螺旋完全遍历路径规划方法。首先在融合视觉传感器识别定位结果的基础上构建环境栅格地图;针对机器人全方位无死角遍历问题,以最大覆... 详细信息

针对高空复杂环境下玻璃幕墙清洗机器人的全方位无死角清洗问题,本文提出了一种基于改进蚁群算法的内螺旋完全遍历路径规划方法。首先在融合视觉传感器识别定位结果的基础上构建环境栅格地图;针对机器人全方位无死角遍历问题,以最大覆盖面积、最小重复路径及最大安全性为目标,通过内螺旋完全遍历算法实现清洗路径规划。在此基础上,针对机器人完全遍历易陷入死区问题,以最快规划、最少拐点及最快收敛为目标,通过改进蚁群算法规划出最优逃逸死区路线。改进方向以机器人4方位4领域移动为主,在启发函数中引入A^(*)算法的代价函数,同时在信息素更新中引入惩罚函数的思想。最后通过2种算法结合完成清洗区域的完全遍历,仿真结果表明:机器人在已知地图上通过4次规划后清洗覆盖率达到100%,行进重复率达到3.15%,实现了完全遍历。

关键词：玻璃幕墙机器人路径规划蚁群算法内螺旋覆盖算法 A^(*)算法启发函数惩罚函数

集料几何学特性对PRMC抗压强度和损伤过程的影响

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工程力学 2024年第3期41卷 222-231页

作者：尹海鹏李有堂李武强黄华兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

集料几何学特性是影响颗粒复合材料力学性能的重要因素,也是实现复合材料性能精确设计的理论基础。以颗粒增强树脂基复合材料(particle-reinforced resin matrix composite,PRMC)为研究对象,采用PFC和3D MAX联合创建了精细的数字集料,... 详细信息

集料几何学特性是影响颗粒复合材料力学性能的重要因素,也是实现复合材料性能精确设计的理论基础。以颗粒增强树脂基复合材料(particle-reinforced resin matrix composite,PRMC)为研究对象,采用PFC和3D MAX联合创建了精细的数字集料,分析集料综合几何学特性对PRMC动态损伤特性的影响,进一步细化并分离出集料单一几何学特征,通过分级替换不同粒径的圆形集料研究集料单一几何学特性对PRMC力学特性的影响。研究结果表明:集料几何学特性影响原始微损伤的分布,引导裂纹的扩展并最终决定PRMC的压缩破坏模式,并且压缩破坏过程存在典型的随机损伤特性;集料的形状、棱角和纹理通过降低集料间的流动性提高PRMC的抗压强度,而集料骨架系统需要在分形维数、级配级数、最大粒径和最大最小粒径比之间寻求最佳参数组合来提高PRMC的抗压强度。

关键词：集料几何学特性复合材料力学特性损伤抗压强度

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