铸造铝合金具有优良的铸造焊接性能等优点,但是低硬度和较差的耐磨性能限制了其应用的范围,成形铝基复合材料构件是一种有效途径。采用选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术成形碳纳米管增强铝基纳米复合材料(CNT/Al)构件,通过设置不同的激光参数,研究不同激光能量密度(η)下试样的致密化行为、物相和显微组织及其力学性能。研...
随着工业实践中高端装备耐温部件整体制造要求的提高,现有合金材料体系、制造工艺难以满足需求。研究将高熵合金材料与激光增材制造技术耦合,为我国大尺寸、复杂高端装备零部件的整体制造提供了新的解决方案。一方面,通过激光熔覆沉积技术成形了WNbMoTa、NbMoTa等多种高性能高熵合金,成形的高熵合金晶粒尺寸细小且无微观成分偏析。其中NbMoTa高...
基于电弧电压与弧长的关系特征,提出GTA填丝增材制造弧压检测与成形质量控制方法,以解决交叉结构件成形稳定性差和堆积路径交叉处产生严重凸起的难题。考虑到弧压干扰的影响,采用基于小波包的防脉冲干扰滑动平均滤波方法,有效滤除原始弧压波形中的杂波信号,并保证波形的平滑性。针对复杂且时变的GTA填丝增材制造系统,设计积分分离PID控制器并整...
利用激光选区熔化技术制备了铜基形状记忆合金块体,并初步探索了不同激光体能量密度对于合金致密度、相组成、微观组织形貌及力学性能的影响。发现随着激光体能量密度的增加,致密度先增加后减少。试样中β相的含量随着激光体能量密度的增加而减少,当激光体能量密度达到194.4 J/mm^3时,β相完全消失,只剩下单一的α相。显微组织观察显示,采用激光选...
以316L不锈钢粉末为成形材料,通过单因素法研究工艺参数对单层单道焊道尺寸的影响,结果表明送粉速度为5~12 g/min,堆覆速度为300~600 mm/min,堆覆电流在30~50 A为成型质量较好的工艺窗口。通过设计二次通用旋转组合试验,建立一个基于二次回归方程的直臂体尺寸预测模型,输入层为成型工艺中的堆覆电流、堆覆速度、送粉速度,输出层为的宽度和层高。...
针对金属激光熔化沉积成形质量影响机制与过程特征不明确所导致的质量可靠性与效果重复性较低、自适应控制困难等问题,采用同轴实时监测的方法,对不同金属激光熔化沉积工艺条件下的熔池动态特征进行监测,揭示不同熔池动态特征对形状精度演化行为的影响机制。以典型沉积工艺为研究对象,单道单层沉积中熔池几何轮廓和边缘熔融过渡区域面积与沉积层...
电子束选区熔化技术,以其快速加工复杂几何形状、真空熔炼、成形件残余应力小、粉末可回收等优点,是近年来快速发展的一种增材制造技术。但该技术加工参数众多,目前很难建立起直接且准确的加工参数与成形件性能的关系。通过调节电子束选区熔化技术的扫描速度、束流、基板温度、粉层厚度等四种参数,制备了一系列Inconel718立方体样品,并测试获得...
为了解决大尺寸金属网栅透明电磁屏蔽玻璃高效和低成本制造的难题,提出一种基于电场驱动喷射沉积微尺度3D打印制造金属网栅透明电磁屏蔽玻璃的新方法。通过试验揭示了打印速度对金属网栅(线宽和形貌)的影响及其规律,打印金属网栅的线宽和周期对于透过率和电磁屏蔽效能的影响和规律。利用提出的方法,并结合优化的工艺参数,完成了三个典型工程案例...
可拉伸柔性电路是可拉伸柔性电子关键组成部分。金属铜导线具有良好的电学性能、力学性能、导热性等,在电子行业中应用广泛。但是,常规印刷成形的铜基电路不可拉伸,无法直接用于柔性电子。为此,基于电路结构的柔性化设计和3D打印加工技术,提出一种可拉伸柔性金属导线电路的原位封装3D打印技术,实现可拉伸金属导线及其封装层的同轴打印成形,将其...
由人口老龄化、严重不愈合骨折等引起的骨缺损,使人们对人工骨替代物的需求急剧增加。支架作为骨缺损的人工骨替代物,在骨组织工程新骨再生中起到至关重要的作用。人体不同组织(硬骨和软骨),甚至是相同组织的不同部位(骨骼的中部和外部)对支架的力学性能、内部微观结构和孔隙率等参数的要求都不尽相同。如何在理想生物材料的基础上,模拟天然骨的...
β-磷酸三钙(β-TCP)具有良好的生物相容性和成骨性,是理想的骨修复材料。以β-TCP陶瓷粉末和树脂为原料制备陶瓷浆料,利用面曝光技术制造陶瓷素坯。根据热重和差热测试结果,建立陶瓷素坯脱脂和烧结工艺参数,制备出多孔β-TCP陶瓷样件。试验结果表明,成型过程中,光线散射会导致实际成型的素坯尺寸大于设计尺寸;烧结后,在成型的水平方向烧结收缩率为1...
针对传统增材制造分层方法对复杂曲面类零件STL模型分层易造成部分层面轮廓线失真的问题,提出一种基于NURBS曲线的复杂曲面类零件分层截面轮廓生成算法。针对STL模型数据量大和分层速度慢的特点,采用了分组排序的求交算法进行分层,生成截面轮廓点云数据。以切平面与STL模型三角面片的交点作为NURBS曲线的型值点,设定型值点的权值,利用矩阵形式和...
针对复杂非均质NURBS体参数化模型(以下简称HNURBS体)的三维打印,给出切片及支撑点求解算法。首先构建复杂HNURBS体,实现材料信息连续可视化表达。对HNURBS体进行六面体单元采样,并和一系列切平面进行求交运算,通过截面边界轮廓的提取,得到单连通和多连通截面区域轮廓及内部材料信息的参数化表达。对相邻的两切片轮廓进行布尔运算,得到三维打印...
自然界的动物借助跳跃运动能够跨越数倍身体尺寸的障碍物,从而增强其越障能力和环境适应能力。动物跳跃运动模式主要包含以大型动物如袋鼠等采取的连续型跳跃,和各种小型动物如昆虫和青蛙等采取的间歇式跳跃。结合国内外微小型跳跃机器人的研究现状,将跳跃机器人分为非仿生跳跃机器人和仿生跳跃机器人,并对比现有机器人的跳跃性能,分析其在实现...
针对核电救灾环境机器人作业需求,面向旋拧阀门末端接触力的鲁棒性问题,开展了基于阻抗控制的阀门轴向位置自适应跟踪研究,实现了自适应阻抗控制对阀门轴向位置的有效跟踪。阻抗控制可以较好地实现对接触力/位置动态响应的调节却无法做到精确的位置跟踪,且对末端接触不稳定的鲁棒性较差。为在旋拧阀门中解决该问题,设计了一种鲁棒性更好的新型阻...
推导了考虑齿向修形与齿廓修形条件下的渐开线变厚齿轮齿面数学方程,采用有限元法建立了相交轴渐开线圆柱与变厚齿轮副有限元啮合模型,研究了单独齿向修形,单独齿廓修形与组合修形等不同的修形方式和修形量对接触印痕、齿根应力与传动误差的影响规律。结果表明:与修形前相比,变厚齿轮和圆柱齿轮单独齿向鼓形修形使得齿面接触区域减小,齿面接触应...
为提高机器人在复杂环境下执行多种任务的能力,提出了一种通过轮式与足式相互切换实现多种操作模式的新型轮腿复合机器人,给出了机器人初始运动模式以及通过支链变换可实现的其他移动和操作模式。求解了机器人六足和四足行走模式下的运动学与步态问题,根据稳定性几何约束条件,给出了机器人支链末端的可达工作空间与移动过程中的运动轨迹。利用机...
基于广义杆组提出了一种对多环路三移一转位移输出机构型综合的新方法。该方法把运动链当成广义杆组逐个添加在输出构件上,进一步扩展了Assar杆组法在空间的应用。分析了单环路到多环路杆组自由度与输出构件自由度和位移参数的关系,得到了添加自由度为0的广义杆组对输出构件自由度和位移参数的变化关系。综合了三移一转位移参数的杆组,建立了交...
提出了一种能够满足装配任务对多种性能需求的并联机构无奇异轨迹规划方法。以运动学分析为基础,证明了一定位姿条件下实现并联机构无奇异轨迹规划的充要条件。然后利用五次B样条曲线对并联机构末端轨迹进行了参数化表达。选取了与装配任务相关的三个运动学性能指标,即总调姿时间,各支链急动度和调姿难易度,并定义为目标函数以评价轨迹的优劣。...
根据行星齿轮功率分流传动的特点,提出多个齿轮接触的齿面加载接触分析方法。考虑了安装误差条件下的齿面准确几何形态,提出行星齿轮齿面几何接触分析(TCA)方法并获得外(内)各齿轮副的相对齿面间隙;通过一次有限元柔度系数计算获得各齿轮的柔度系数,各外(内)齿轮辐接触点的法向柔度系数通过分别插值太阳轮和行星轮(行星轮和齿圈)齿面网格节点的...
针对多维振动响应测量信号下的仅输出时变结构模态参数辨识问题,基于广义随机约束时变自回归滑动平均模型(Generalized stochastic constraints time-dependent auto-regressive moving average,GSC-TARMA),拓展出广义随机约束向量时变自回归滑动平均模型(Generalized stochastic constraints vector time-dependent auto-regressive moving ave...
结合一种提出的钢板弹簧迟滞模型,建立了精确的重载货车整车模型,并讨论钢板弹簧线性化对整车动态响应的影响。基于钢板弹簧动态试验和改进的Maxwell-slip模型建立精确的动态迟滞模型,并采用1/4车辆模型分析其动态特性。运用集中参数法建立重载货车整车模型,结合实车偏频试验验证整车模型的准确性。与钢板弹簧线性化的整车模型对比,讨论模型线性...
针对机械振动无线传感器网络同步采集过程中同步采集误差随时间累积的问题,在分析机械振动无线传感器网络跨层同步采集误差累积机理基础上,提出了一种基于同步信息跨层实时跟踪的机械振动无线传感器网络同步采集累积误差控制方法。以节点物理层跨层实时捕获同步信息,避免任务抢占所导致同步信息捕获迟滞;研究基于卡尔曼滤波的晶振频率偏移计算方...
由于配合公差、设计及制造偏差等因素影响,导致机械手运动副间隙客观存在。而运动副间隙又可诱发系统冲击、振动,导致系统动力学性能下降(机械手动力学性能直接影响系统末端执行器轨迹跟踪精度)。针对具有间隙、摩擦运动副的移动并联机械手动力学性能进行相关研究。基于弹性Hertz理论、LuGre摩擦模型与关节支反力,系统构建运动副间隙约束与力学...
直线伺服系统在高速运动的过程中,会因自身存在的固有振动模态而产生显著的振荡,并影响其轨迹跟踪的性能。本文基于前馈与反馈二自由度控制策略,在稳定的反馈控制器基础上加入迭代学习控制算法,对该类控制算法的稳定性和收敛性进行了分析;同时基于最优控制理论,在驱动力迭代步长受约束的条件下引入拉格朗日算子,不仅增强了算法的鲁棒性,还提高了...
熔融沉积成型(Fused deposition modeling, FDM)是当今迅速发展起来的一种快速成型技术(也称3D打印技术),其在一定时间内能够直接打印出具有复杂几何形状的模型或零件。然而,FDM产品在振动性能方面很难与传统加工方式生产的零件相媲美,成为制约该技术发展的重要因素之一。随着FDM产品的应用越来越广泛,需要对其进行更为实际的振动特性分析。文中...
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