摘要：将纵扭复合超声振动应用在加工刀具在切削难加工材料时,可改善工件表面质量和提高加工效率。为了使斜槽式纵扭复合超声振动系统的谐振频率和纵扭转换率达到平衡,对斜槽结构参数(长度、宽度、深度、角度和位置)进行优化设计。运用SolidWorks和Ansys Workbench建立参数化仿真过程,采用最优空间填充设计(OSF)进行试验设计,利用自适应细化的方法提高模型的精度,并结合仿真值来验证Kriging模型的模拟值。通过多目标遗传算法(MOGA)的全局搜索,实现在超声电源频率内(20kHz)输出较大的扭转振幅,进而对优化设计后的纵扭复合超声振动系统进行阻抗和振幅测试,验证了Kriging响应面模型的有效性。

摘要：以一款标准型人工颞下颌关节假体为对象,建立下颌骨骨肌模型,计算获得颞下颌假体关节载荷力,然后基于骨肌模型建立有限元接触力学模型,对关节窝假体进行界面力学分析,揭示可能影响假体固定的主要因素。结果表明,关节窝整体固定能够满足所需的机械强度,当骨质较弱时会产生较大的骨应变,从而影响假体的固定。研究成果不仅能为关节窝假体设计提供分析方法及理论依据,还能为颞下颌关节置换术的固定技术提供参考依据。

摘要：针对加工断面特征参数测量效率低的问题,提出一种基于机器视觉的断面特征识别方法。首先对采集到的加工断面图像进行灰度形态学降噪、双边滤波等预处理;然后通过Otsu阈值分割结合形态学操作得到水射流加工断面的条痕区域;最后完成对处理后条痕区域特征参数的测量。结果表明:所用方法能够有效对加工断面条痕区域进行较清晰的提取,提高了断面特征参数的测量效率。

摘要：利用氯化钠晶粒射流切削生物骨材料时,射流束变形可能会导致骨材料切削断面产生预期之外的损伤,不利于生物组织的后期恢复。为探索射流束切削加工时在边壁约束下产生的变形,以及相应加工表面的质量特点,设计了磨料水射流切削可视化实验。使用高速摄影机拍摄磨料水射流加工过程,利用可视化手段观测射流束变形情况,并使用表面粗糙度Ra表征加工表面质量。研究发现,射流束在前端边壁与两侧边壁共同约束下存在沿切削进给方向的直径增大变形,该变形使加工表面粗糙度沿切深的减小幅度增大及出现频率增多。最后对表面粗糙度Ra沿切割深度的变化数据进行二次处理,提出了一种新的建立磨料水射流切削材料表面粗糙度预测模型的思路。

摘要：基于Box-Behnken Design(BBD)响应面法设计试验,选取切削速度、进给量和背吃刀量作为优化变量,以切削力、表面粗糙度和加工时间作为响应指标,通过Design-Expert软件分析研究各优化变量间的交互联系。结果表明,最优参数组合为切削速度110m/min,进给量0.13mm/r,背吃刀量0.5mm;对应的切削力为165.95N,表面粗糙度为0.918μm,加工时间为5.44s;研究结果对基于数控车削工艺技术的参数优化有一定的参考价值。

摘要：为了提高机载光电平台对目标稳定跟踪控制性能,提出一种基于线性二次增强卡尔曼滤波器的机载光电平台模型预测控制算法。建立机载光电平台的动力学模型,在卡尔曼滤波状态估计的基础上,引入线性二次调节器增益减小估计状态的相位延迟,使状态估计值更为精确,利用估计的状态设计模型预测控制器,减小目标跟踪误差。跟踪目标仿真实验结果与卡尔曼滤波状态估计结果最大误差减小了58.14%,与扩展卡尔曼滤波状态估计最大误差减小了52.62%,表明本算法能够有效提高机载光电平台对目标的跟踪控制性能,实现了机载光电平台对目标的稳定跟踪控制。

摘要：振子的实际振动都是不同振动模式之间的耦合振动,薄板径向振动理论、变幅杆一维设计理论等都是三维弹性理论的简化形式,都有相应的适用范围,否则将产生大的计算误差。通过设定纵径耦合系数,由弹性动力学理论推导出了圆柱体振子纵径耦合振动的频率方程,并通过与有限元分析结果及实验测量值的比较,证明了该方法具有非常高的计算精度。在圆柱体振子的纵径耦合振动中,其长径比(或厚径比)越大,振子的纵向振动越强,反之振子的径向振动越强。

摘要：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是人工关节的主要界面材料之一,销-盘磨损试验不仅可以定量模拟UHMWPE交叉剪切效应,有效揭示聚乙烯微观磨损机理,而且可为人工关节磨损的计算机仿真建模提供试验依据和输入参数。选用传统非交联UHMWPE和CoCrMo合金作为配副试样,在销-盘磨损试验机上完成90°交叉剪切磨损模拟,通过数值方法建立磨损与交叉剪切滑动距离的函数关系式,并与文献结果对比,分析磨损表面的微观形貌及机理。结果表明,UHMWPE单位周期的磨损深度可表示为90°交叉剪切滑动距离的指数衰减函数,与文献结果一致;微观磨损机理以黏着为主,疲劳和磨粒磨损共同作用。

摘要：超高分子量聚乙烯胫骨部件的磨损是造成全膝关节置换远期失效的主要原因,假体中股骨和胫骨部件的几何参数是影响膝关节磨损的主要因素之一。基于摩擦功磨损模型对临床中大量使用的捷迈NK-Ⅱ和强生PFC假体分别进行标准步态周期磨损仿真,研究膝关节假体几何结构参数对磨损的影响。结果表明,捷迈NK-Ⅱ假体的体积磨损率显著低于强生PFC假体,其原因是强生PFC假体矢状面形合度相对较大,载荷作用相对集中,而捷迈NK-Ⅱ假体矢状面形合度相对较小,载荷作用相对分散,单个周期内的重叠接触面积相对较小,导致其磨损率偏低;同时捷迈NK-Ⅱ假体冠状面形合度相对较大,导致其平均接触法向应力(接触应力)相对较小,进一步降低了磨损率。

摘要：研究空化冲击波效应对于功率超声加工具有重要意义。为揭示功率超声加工参数与冲击波压强之间的关系,考虑声压在空泡压缩过程中的作用,建立冲击波压强模型。通过试验与数值方法,对超声声压在功率超声加工中的作用以及功率超声加工参数对冲击波压强的影响进行分析。在此基础上,对空泡在被加工固体表面附近球形溃灭产生的冲击波进行分析,结果表明:超声声压通过改变空泡的运动来影响冲击波压强的大小;冲击波压强最大值随着声压幅值的增加而增加,随着超声频率、润滑液表面张力系数的增加而减小;冲击波经过衰减后,作用于固体表面的压强仍然可以达到吉帕级以上。