基于微力测量的微纳米测头系统设计及优化

针对国内外研制的微纳米测头测量时无法实时测量测力的大小和方向,无法实时修正不同方向和大小的测力、不同长度测杆受力变形等引起的测量误差的缺点,研制了一种基于六维微力测量原理的自修正微纳米测头系统,可以实时测量测力的大小和方向,进而获得测头位移和变形量的大小和方向,计算出由于测球测杆受力变形引起的测量误差,通过误差修正模型进行实时自修正,提高测头的测量精度。为了实现测头级的测量灵敏度,应用ANSYS软件和正交试验方法进行结构优化设计,确定测头的基本几何尺寸和测头弹性体上测量不同方向测力的最佳测量区域,为后续的测头加工提供理论基础。最终的分析结果证明了测头x和y方向的测量灵敏度可以达到25.5μεz,方向的测量灵敏度可以达到11.7με。     

薄孔壁厚和小孔径测量系统

由于相邻孔壁厚度的测量根据进刀量进行计算时精度很低，故提出了一种应用电容传感器对2个微小孔间相邻孔壁进行精密测量的系统．基于非接触式电容测孔传感器，研究了测头的电场边缘效应影响及保护环的宽度选择，设计了电容瞄准测孔传感器的测头对相邻小孔中心定位，利用电容差动测厚传感器测量孔壁，系统由1个瞄准测孔传感器和2个差动测厚传感器及三通道测量电路组成，处理数据后直接显示孔径和孔间壁厚．系统属非接触测量，无需修正测头及工件变形误差，实验证明，测量精度为0．5μm，     

交叉簧片柔性铰链的翘曲分析与消除

为揭示柔性铰链的翘曲变形机理,建立了交叉簧片柔性铰链的翘曲模型. 对簧片交叉角为90°和径向载荷为0时的两种特例情况进行了分析. 通过ANSYS有限元仿真验证了此类柔性铰链翘曲变形的存在性.提出了一种可消除交叉簧片柔性铰链翘曲问题的可行方法,即采用簧片对称交叉布局.仿真和实验均表明:采用对称布局的交叉簧片柔性铰链,在受到广义载荷作用时,其变形仅存在于功能方向,翘曲变形得到了完全抑制.      

基于智能手机和数字图像相关的模型实验变形场测量标点法

为提高模型实验位移测量精度和效率,通过智能手机作为图像采集工具,结合数字图像相关技术获取不同载荷状态下附着于被测体表面标点的位移。基于标点法的基本原理引入刚体运动补偿法进行误差校正以提高测量精度,同时通过实验验证了标点法的可靠性。将标点法应用于相似材料模型实验变形场量测中,在模型表面设置自行研制的数字图像相关技术(digital image correlation, DIC)和全站仪两用标点,利用标点法获取岩层位移,并使用全站仪和百分表同步量测,验证其有效性。结果表明:通过刚体运动补偿法进行误差校正,标点法具有与商业测试系统相当的精度;标点法所测得岩层变化均与实际情况一致,该方法测量结果与百分表的测量结果最大相对偏差为6.1%,与全站仪最大相对偏差为5.7%,满足模型实验测量的精度要求。研究成果为进一步研究覆岩变形和动态沉陷规律提供了新的监测手段。     

高精度热变形组合测量装置设计

针对传统测量装置成本高,易受环境影响,不易调试瞄准的缺陷,设计了新型高精度热变形组合测量装置.该装置以组合量块为标准,采用可换向的单测头和成本较低的电感测微仪进行定位测量.通过对测控温系统、运动系统、被测件支撑与调整系统、瞄准定位系统等主要误差源的精度分析,得出高精度热变形组合测量装置的测量极限误差为±0.99 μm,可用于机械零部件热变形量及热膨胀系数的测量.     

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

回转曲面测量技术

针对回转体曲面，提出了一种利用三坐标测量机和回转工件台，在工件连续转动过程中，让测头沿母线运动，在圆柱坐标系中进行测量的方法．该方法具有测头的运动简单、安全、可靠性高、效率高等优点．论述了其工作原理、圆柱坐标的提取以及一些关键技术，包括测头系统的作用半径标定、转台回转轴线位置确定、被测零件的自动定心技术等．研制了由三坐标测量机、回转工件台、测头回转体和非接触激光三角法测头组成的实验系统，对易碎石膏零件进行测量，精度可以达到0．02mm．     

非接触光学测头在金属强反射表面测量中的应用

强反射表面的高精度金属件和光学件的表面轮廓测量，是形貌检测领域的一个难点．文中提出了一种用于逆向工程领域的自由曲面非接触测量系统，其由三坐标测量机和主动式双目视觉形貌测头组成．通过摄像机标定了视觉测头，利用光学偏振技术消除了金属表面强反射光对测量的干扰．对扫描路径进行了规划，并根据金属表面加工纹理方向，选择采样策略．通过对量块表面的测量，验证了使用非接触方法测量金属强反射表面的可行性．研制测头的精度达到了0．05mm．     

一种关节式坐标测量机的建模及其标定

为了研究7轴关节式坐标测量机的测量模型及其标定技术,根据DH模型(Denavit-Hartenberg notation)对7轴关节式坐标测量机进行了建模,并对参数个数和含义进行了深入研究.通过仿真发现7轴关节式坐标测量机直接标定时不能有效辨识某些参数的特殊问题.为解决该问题,设计了弯杆测头对测量机的整机参数进行标定.最后,将测量机测头换回直杆测头进行测头校准,获得更换测头后的测头参数.实验表明该方法能够有效地辨识出测量机整机的参数,能有效保证测量机的精度,这也证明了给出的测量模型的正确性.     

黑河水库右坝肩滑坡变形模式与演化研究

就黑河水库右坝肩平面旋转滑坡的实际情况，探讨了该滑坡的形成模式．从动力学角度分析了该滑坡体的形成机制，并引入劳能模型说明了该滑坡的受力模式，得出其变形机制为一种侧壁锁固的旋转式变形．最后根据滑坡实际情况，采用离散单元法对该滑坡的演化过程分五个步骤进行了模拟，其结果与野外勘察和推测是一致的．     

论补偿导线对热电偶检测结果的影响

主要论述了长型热电偶(大于750 mm) 和短型热电偶(小于或等于750 mm) 在周期检定过程中的不同之处。如果两者都用常规的接线方法进行检定,结果会发现短型热电偶比长型热电偶的修正值偏大,从而导致短型热电偶合格率降低。为了在计量测试中保证检测质量,提高检定准确度,采用ZRJO03 型智能热工仪表装置对短型和长型热电偶进行了反复测试、对比试验,发现短型热电偶在检测和工业计量测试中必须加接相应的补偿导线,这样才能保证检测和测试数据真实可靠。补偿导线用于短型热电偶的检定和测试工作已经在中原油田很多单位得到了应用。     

半导体制冷系统电极非稳态温度场的数值分析

针对热电制冷系统中电偶极在电场与温度场的耦合作用下非稳态温度变化特性 ,重新推导和分析了热电制冷过程的微分方程式 ,进行了数值模拟和计算 ;详细地分析了几个非稳态工况对冷端温度影响的因素 ;通过对其非稳态数值的模拟和分析 ,得出了热电制冷系统的冷热端在非稳态过程中的基本变化规律     

Rapid leukocyte migration by integrin-independent flowing and squeezing

All metazoan cells carry transmembrane receptors of the integrin family, which couple the contractile force of the actomyosin cytoskeleton to the extracellular environment. In agreement with this principle, rapidly migrating leukocytes use integrin-mediated adhesion when moving over two-dimensional surfaces. As migration on two-dimensional substrates naturally overemphasizes the role of adhesion, the contribution of integrins during three-dimensional movement of leukocytes within tissues has remained controversial. We studied the interplay between adhesive, contractile and protrusive forces during interstitial leukocyte chemotaxis in vivo and in vitro. We ablated all integrin heterodimers from murine leukocytes, and show here that functional integrins do not contribute to migration in three-dimensional environments. Instead, these cells migrate by the sole force of actin-network expansion, which promotes protrusive flowing of the leading edge. Myosin II-dependent contraction is only required on passage through narrow gaps, where a squeezing contraction of the trailing edge propels the rigid nucleus.     

多维腕力传感器静态解耦的研究

传感器的静态耦合是制约多维力传感器测量精度的一个主要因素。文章总结了腕力传感器静态线性解耦的主要研究内容,提出静态非线性耦合问题,探索静态非线性标定方法,给出了一种非线性解耦方法,仿真结果充分证明其有效性。     

温差电器件的传热分析

温差电器件是热电转换系统的核心部件。为了提高热电转换系统的效率并优化其输出功率和电压,详细分析了温差电器件的热阻网络,根据热电效应、热力学与电学理论建立了温差电器件的传热模型。利用此模型可以分析温差电器件的结构对其输出功率、电压及效率的影响,并着重分析了热电偶的长度和截面积对温差电器件性能的影响。通过数值分析表明,其功率随着热电偶的长度的减小和截面积的增大而明显增大,而最大热电转换效率逐渐缓慢减小。这可以为温差电器件或各种热电转换系统的优化设计提供参考与指导。     

球形温度场对平面温差发电器热电计算模型的影响

为了解决现有热电模型不能计算球形温度场中平面温差发电器热电输出的问题,建立了球形温度场中平面温差发电器的热电输出计算模型。仿真测试表明,建立的球形温度场中平面温差发电器输出模型的计算误差不超过10%。基于所建模型,研究了形成球形温度场的点热源的位置变化对平面温差发电器热电输出的影响。结果表明,增加点热源与温差发电器热端的距离,平面温差发电器输出的电流和功率大致呈指数规律减小;增加点热源与温差发电器的位置偏角,平面温差发电器输出的电流和功率大致呈抛物线规律减小。     

探讨大理岩损伤和动态断裂分形模型问题

分析了南岭大理岩的损伤特征 ,根据脆性损伤理论 ,得到了南岭大理岩损伤耗散能释放率与损伤变量的关系曲线 ,与实测曲线符合较好 ;还建立了南岭大理岩沿晶和穿晶耦合动态断裂的分形模形     

半导体制冷元件特性参数测量及选用

提出了一种操作简便、精度好、可靠性高的半导体制冷元件特性参数测试方法，设计了专用实验装置，通过试验对不同型号半导体制冷元件的特性参数进行了对比分析．进一步将这些元件分别用于小型半导体冰箱进行制冷性能测试，并根据实验和理论分析结果提出了进一步提高半导体制冷装置效率的有效途径．     

深井气井试油合理测试时间确定方法研究

试油是确定气井产能大小的最直接方法,测试时间是否合理,将影响测试得到的数据,从而影响产能的准确确定。根据深井气井的特点,研究了深井气井试油合理测试时间的确定方法、确定的原则和合理测试时间确定应考虑的因素,从多个方面研究了深井测试合理时间的计算,并给出了应用实例。这些研究对深井测试设计具有重要意义。