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基于第一性原理的TiAlN涂层刀具切削GH4169的扩散机理研究

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机械工程学报 2024年

作者：范依航王卿宇郝兆朋长春工业大学机电工程学院

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算并分析了TiAlN涂层刀具切削镍基高温合金过程中，镍基高温合金中的Ni、Fe、Cr原子在TiAlN晶胞中的扩散机理。通过不同扩散形式的形成能计算对比，得出最有可能发生的扩散磨损形式为间隙型原... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算并分析了TiAlN涂层刀具切削镍基高温合金过程中，镍基高温合金中的Ni、Fe、Cr原子在TiAlN晶胞中的扩散机理。通过不同扩散形式的形成能计算对比，得出最有可能发生的扩散磨损形式为间隙型原子扩散，进一步对相邻四面体间隙直接扩散和以八面体间隙作为过渡点扩散的两种路径进行能垒的计算，并通过扩散过渡态原子间距离比较做进一步验证，结果表明相邻四面体间的直接扩散为最优路径。最终从电子结构角度对Ni、Fe、Cr原子的扩散过渡态进行分析，得出Ni、Fe、Cr原子扩散到TiAlN晶胞中显著改变了TiAlN晶胞的整体稳定性，破坏了晶胞的稳定结构，使得涂层的整体性能降低。为切削过程中工件原子在刀具涂层内的扩散情况及扩散机理研究提供理论基础。

关键词：第一性原理形成能扩散磨损电子结构

基于应变梯度理论的切削加工 SiCp/Al 表面创成机理分析

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中国机械工程 2024年

作者：范依航楚星雨郝兆朋长春工业大学机电工程学院

为了深入研究颗粒增强铝基复合材料的切削过程，本文针对45%体积分数的SiCp/Al复合材料通过多相建模的方法建立了基于应变梯度的本构模型，并通过对仿真软件ABAQUS的二次开发，用程序语言将所建本构方程以及描述断裂的B-W断裂准则编入... 详细信息

为了深入研究颗粒增强铝基复合材料的切削过程，本文针对45%体积分数的SiCp/Al复合材料通过多相建模的方法建立了基于应变梯度的本构模型，并通过对仿真软件ABAQUS的二次开发，用程序语言将所建本构方程以及描述断裂的B-W断裂准则编入用户子程序VUMAT，然后导入ABAQUS进行仿真分析。结合切削实验和仿真分析结果，研究了在相同切削速度及不同切削深度下SiCp/Al复合材料加工表面温度、材料内部应力应变和位错的变化情况。研究结果表明，修正后的本构模型相较于传统Johnson-Cook模型所得到的结果更加与实验结果吻合，发现切削深度增加会引发高温梯度；材料内部应力会在颗粒附近形成应力集中；在加工表面上应变较大的区域出现大量位错，导致加工颗粒增强金属基复合材料的难度上升。

关键词：颗粒增强金属基复合材料应变梯度切削温度位错

钴铬钼合金超声振动辅助抛光力与表面质量的探究

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 497-503页

作者：于保军吴爽辛成磊贾茹谷岩长春工业大学机电工程学院长春130012

针对钴铬钼合金的难加工性,采用超声振动辅助抛光的加工方法改善其加工效果。根据超声振动装置的运动特性,分析了单磨粒运动速度、单磨粒与工件接触轨迹坐标和单磨粒受力,建立了抛光系统的抛光力预测模型,讨论了主轴转速、进给速度和抛... 详细信息

针对钴铬钼合金的难加工性,采用超声振动辅助抛光的加工方法改善其加工效果。根据超声振动装置的运动特性,分析了单磨粒运动速度、单磨粒与工件接触轨迹坐标和单磨粒受力,建立了抛光系统的抛光力预测模型,讨论了主轴转速、进给速度和抛光深度对钴铬钼合金表面质量的影响并用实验验证了预测模型的合理性。结果表明:抛光力预测模型和实验的变化趋势一致,抛光力随着主轴转速和抛光深度的增大而增大,随着进给速度的增大而减小。本研究将为超声振动辅助抛光工艺提供理论基础。

关键词：超声振动辅助抛光钴铬钼合金抛光力表面质量

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仿生假手机构设计与控制方方法研究究进展

控制理论与应用 2024年

作者：赵立铭孙中波长春工业大学机电工程学院长春工业大学电气与电子工程学院

针对仿生假手的机构设计、意图识别和人机交互控制算法的国内外研究现状与发展趋势.首先,基于驱动器安装位置,介绍仿生假手机械机构的发展现状;其次,基于电极偏移,肌肉疲劳和个体差异等非理想因素讨论运动意图识别模型的研究方法,分析... 详细信息

针对仿生假手的机构设计、意图识别和人机交互控制算法的国内外研究现状与发展趋势.首先,基于驱动器安装位置,介绍仿生假手机械机构的发展现状;其次,基于电极偏移,肌肉疲劳和个体差异等非理想因素讨论运动意图识别模型的研究方法,分析基于多源信号的意图识别方法优点与不足之处;再次,研究仿生假手系统人机交互控制算法,阐明各类算法的优缺点;最后,给出仿生假手研究的难点问题和未来工作,基于多源信号融合与感知,展望仿生假手机械机构、手部主动运动意图识别和人机交互控制算法的研究思路.

关键词：仿生假手假手结构设计非理想因素运动意图识别控制策略

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基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定

焊接学报 2024年第4期45卷 86-92,I0008页

作者：胡嘉成於双飞张涛管贻生朱海飞广东工业大学机电工程学院广州510006

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后... 详细信息

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后通过考虑传感器的前置安装距离确定kd-tree的最小搜索半径,获取焊缝路点处的局部点云,并逐步确定该路点处焊枪的偏摆平面与倾斜平面,从而确定焊枪在该焊缝路点处与工件的无碰空间姿态.结果表明,该方法适应性强、有效性好.由于点云表面质量的原因,姿态确定结果与真实姿态存在一定波动,后续经过平滑处理可以满足机器人焊接需求,有望提升基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人自主焊接作业水平.

关键词：三维点云焊枪姿态机器人焊接

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金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

表面技术 2024年第12期53卷 181-192页

作者：阎秋生陈缘靓夏江南雒梓源汪涛广东工业大学机电工程学院广州510006

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,... 详细信息

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO_(2)磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO_(2)磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。

关键词：钼圆基片研磨工艺参数材料去除率表面粗糙度加工机理

超声振动辅助研磨SiCp/Al材料去除特性的研究

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机械设计与制造 2024年第09期 141-145+149页

作者：于保军袁旭谷岩刘亚梅长春工业大学机电工程学院

SiCp/Al因具有高强度，低密度，高耐磨性等优点被应用在许多领域，如航空航天，汽车和电子领域等。但SiCp/Al是典型的难加工材料，在研磨过程中极易造成表面损伤，从而影响工件的表面精度和材料去除率。基于金属基复合材料的研磨去除机... 详细信息

SiCp/Al因具有高强度，低密度，高耐磨性等优点被应用在许多领域，如航空航天，汽车和电子领域等。但SiCp/Al是典型的难加工材料，在研磨过程中极易造成表面损伤，从而影响工件的表面精度和材料去除率。基于金属基复合材料的研磨去除机理，建立有限元仿真模型。仿真模拟超声去除SiCp/Al的表面损伤形式、颗粒的破碎方式与材料去除过程。通过超声振动辅助研磨SiCp/Al实验可知，超声振动能够有效降低表面粗糙度。材料去除率随主轴转速和研磨深度的增加而增大，随进给速度的增加而减小。

关键词：金属基复合材料有限元仿真超声振动研磨材料去除率

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形状记忆合金驱动的人工逼尿肌系统

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 73-80页

作者：李笑李亚鹏广东工业大学机电工程学院广东广州510006

针对神经源性、肌源性膀胱缺乏有效治疗手段的现状,从工程学角度提出了一种新的解决方案——人工逼尿肌系统。基于形状记忆合金(SMA)弹簧的形状记忆效应,设计了由无线能量传输模块、控制模块、反馈模块和执行模块组成的系统结构,旨在实... 详细信息

针对神经源性、肌源性膀胱缺乏有效治疗手段的现状,从工程学角度提出了一种新的解决方案——人工逼尿肌系统。基于形状记忆合金(SMA)弹簧的形状记忆效应,设计了由无线能量传输模块、控制模块、反馈模块和执行模块组成的系统结构,旨在实现符合人体尿动力学规律的辅助排尿。文中首先建立了人体膀胱的有限元模型,仿真分析了人体膀胱的储尿和辅助排尿过程,在仿真结果的基础上结合SMA弹簧的数学模型,对SMA弹簧致动器的结构参数进行了优化设计;其次,结合实验数据推导了SMA弹簧温度-自由高度方程;然后,结合热力学公式和弹簧数学模型推导了系统控制方程,并在此基础上提出了系统开环控制策略;最后,基于系统的反馈模块,设计了比例积分微分(PID)闭环控制策略,并搭建模拟实验平台研究了系统的尿流率特性。结果表明:系统原理可行,辅助排尿过程连续可控,在应对不同尿液容量时两种控制策略均能实现符合人体尿动力学规律的辅助排尿。文中结果可为设计适用于临床的人工逼尿肌系统提供指导,也可为其他以SMA弹簧作为致动器的植入装置的设计提供借鉴和参考。

关键词：人工逼尿肌形状记忆合金弹簧连续控制尿动力学

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融合CAM和ASPP的车道线检测算法研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第5期38卷 86-94页

作者：朱娟朱国吕岳晓峰长春工业大学机电工程学院长春130012

UFLD(ultra fast structure aware deep lane detection)是一种轻量化车道线检测模型,为提升模型的检测精度,对模型进行改进。引入CAM(channel attention mechanism)使模型能更关注携带重要车道线信息的特征通道和像素;为了感知车道线... 详细信息

UFLD(ultra fast structure aware deep lane detection)是一种轻量化车道线检测模型,为提升模型的检测精度,对模型进行改进。引入CAM(channel attention mechanism)使模型能更关注携带重要车道线信息的特征通道和像素;为了感知车道线的细节信息,引入ASPP(atrous spatial pyramid pooling)扩大卷积过程的感受野,提高模型分割精度;搭建引入CAM和ASPP后的改进模型,并在改进的模型上进行实验。实验结果表明:在TuSimple数据集上以ResNet18为主干网络的模型检测精度由95.81%提升至95.98%,以ResNet34为主干网络的模型检测精度由95.84%提升至96.12%;在CULane数据集上,无论是以ResNet18还是以ResNet34为主干网络模型,其平均精度均有不同程度的提高。

关键词：车道线检测 CAM ASPP 融合算法