基于多尺度仿真方法的单晶铝纳米切削过程研究

分子动力学切削仿真方法所能模拟的原子数量有限.为了扩大切削仿真规模,该文采用分子动力学与有限元相结合的方法,在QC(Quasicontinuum)方法程序内核的基础上,结合纳米切削仿真的特点,编制出纳米切削多尺度仿真程序.用该程序进行了单晶铝纳米切削过程的多尺度仿真,进而分析了刀具角度对切削过程的影响.仿真结果验证了纳米切削多尺度仿真的可行性.     

单晶硅纳米切削过程中微沟槽结构金刚石刀具切削性能的分子动力学模拟

基于分子动力学,利用LAMMPS和OVITO软件对单晶硅纳米切削过程进行模拟,研究了V形微沟槽结构对金刚石刀具切削性能的影响。结果表明,在金刚石刀具后刀面构建一定深度的V形微沟槽能够减少工件亚表面损伤,同时也对工件加工质量及刀具抗磨损性能产生了明显影响,当微沟槽深度为0.75 nm时,金刚石刀具切削性能最佳。     

基于仿生识别系统的多尺度解决方法

基于神经网络实现的仿生识别系统不仅存在输入尺度限制问题,还由于数据格式的差异不兼容现有解决方案.针对此问题,提出用于仿生识别系统的3种不同多尺度输入解决方法,分别为基于输入事件的缩放法,基于动态窗口的多尺度池化法以及一种新的基于池化层特征的特征缩放法.实验基于相同的前馈分类系统,进行各方法的资源消耗和系统识别率对比.结果表明,多尺度池化法对应的权值数仅为其他两种方法的3.83%,但识别率较低;相比事件缩放法,所提出的特征缩放法能够提升识别率5.54%,算法执行次数减少59.16%,适用于仿生识别系统.     

基于不规则二阶树的多尺度表示和多尺度建模

多数现象或过程具有Markov性,对在不同尺度上拥有对同一目标进行观测的多传感器系统,利用Markov过程的条件独立性,提出了不规则树的新概念,建立了动态过程基于不规则二阶树的多尺度表示方法,给出了确定多尺度模型中各种参数的具体步骤,并通过计算机仿真实验验证了所建立的动态过程基于不规则树的多尺度表示方法和多尺度模型的有效性与实用性.     

多尺度分布式平滑估计方法

利用多尺度分析的思想,将基于模型的动态系统分析与基于统计特性的多尺度信号变换方法相结合,建立起基于小波变换的多尺度分布式平滑估计新算法,并给出了算法的计算机仿真结果。     

微钻-单晶硅切削工具

微钻单晶硅切削工具用于制造三维微形状工件。微钻是一个D形横截面,切削刃的半径为0.5μm的电磨工具（WEDG）。结果表明：实现切割延性域切削深度为0.1μm,间隙角大于0°,以防止在孔入口处断裂。最小的机加工的孔直径为6.7μm,这是最小的不只是在本研究中,也是迄今使用的最小切削工具钻孔。对半导体单晶硅滚磨加工技术是很好的促进。     

水泥净浆弹性模量的纳米压痕表征与多尺度计算

基于微观力学测试和复合材料理论,计算水泥基材料的多尺度弹性参数,是水泥基材料基于性能的精细化设计理论基础之一.本研究对不同水灰比的硬化水泥净浆试样进行微观弹性模量的纳米压痕测试和孔隙结构压汞试验,基于多相材料均质化理论,建立考虑孔隙影响的水泥净浆弹性模量多尺度计算方法,并比较稀疏法、自洽法、Mori-Tanaka法、相互作用直推法和多层次均匀化法的适用性.计算结果表明,考虑孔隙作用的多相、多尺度计算方法与水泥净浆试件的宏观弹模测试结果吻合良好,除多层次均匀化法外,其他复合材料均匀化方法的计算结果相近.     

单晶硅微尺度侧磨表面质量影响因素试验研究

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小表面粗糙度的单晶硅微尺度磨削工艺;最后通过单因素试验研究单晶硅微磨削表面粗糙度(Ra)随工艺参数的变化规律.结果表明:在沿单晶硅(100)晶面的微磨削过程(20 000 r/min≤v_s≤60 000 r/min,20μm/s≤v_w≤170μm/s和3μm≤a_p≤15μm)中,主轴转速对R_a影响最大;当主轴转速(v_s)为50 000 r/min、进给速度(v_w)为20μm/s、磨削深度(a_p)为3μm时,R_a最小;R_a随vs的增大基本呈减小趋势,但v_s过大时机床主轴出现振动,R_a出现增大趋势.R_a随v_w和a_p的增大而增大.     

Au纳米晶在单晶硅(110)表面上的分形生长

利用水溶液法制备了Au纳米粒子水溶胶, 透射电镜观察, Au纳米粒子的平均粒径 为29 nm. 将此溶胶滴至干净的单晶硅(110)表面上, Au纳米粒子自组装形成分形结构. 通 过控制温度, 所得的分形结构表现出不同的形貌特点. 利用光学显微镜观察Au纳米粒子 的聚集分形生长过程, 用原子力显微镜对分形结构的表面形貌进行表征, 讨论了分形生 长机理.     

基于多尺度逼近的多维传感信息解耦方法

针对多尺度插值解耦方法的尺度特征计算和尺度阈值优化求解问题,提出了一种基于多尺度逼近的多维传感信息解耦方法.该方法通过函数多尺度逼近快速获取尺度特征,无需构建传感器的特征方程,根据尺度取值顺序确定尺度阈值和相应的插值方法,从而实现准确度目标下的快速解耦.仿真结果表明,尺度特征计算方法简单直接,当解耦的准确度目标为0.5%时,计算得到的尺度阈值为2-4,此时的最短解耦计算时间为80ms,解耦误差约为0.4575%.     

半导体单晶硅的离子束蚀刻实验研究

离子束蚀刻是一种有超精细加工能力的微细加工技术,广泛应用于微电子、光子技术、表面科学等领域。硅及其化合物常用来制作大规模集成电路,在其表面蚀刻出具有一定几何布图尺寸的沟槽。其深度、宽度、边壁倾角及槽底形状等直接影响器件的性能。     

基于低阶自适应模型及时滞补偿的单晶硅直径控制研究

直拉单晶硅直径与功率之间是一个复杂的四阶振荡系统,并有一定的惯性滞后,因此,使用常规方法控制该系统不能获得满意的性能.采用自适应降阶模型加时滞环节拟合复杂高阶系统,并进行时滞补偿控制.仿真结果表明:带有时滞环节的自适应降阶模型具有良好的自动拟合复杂系统及时滞补偿能力,使得直径控制系统具有良好的动静态性能.     

基于小波系数多尺度随机过程模型的去噪方法

用多尺度随机过程对小波图像系数进行建模,并在此基础上提出了基于多尺度随机过程模型的小波图像去噪方法。通过阈值判断和邻域判断相结合的方法区分出对应边缘处的系数。对边缘区小波系数树估计多尺度随机过程的参数,利用多尺度滤波器对小波系数进行估计,对非边缘区的小波系数则采用阈值萎缩方法进行估计。该方法很好地刻画了边缘区小波系数跨尺度的行为,可以很好地保持图像边缘;而且还给出了估计误差的方差,利于理论分析。实验表明:该方法的去噪误差要优于Sureshrink法,而且对图像边缘的保护更利于后续的图像分割和轮廓跟踪。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

切削过程的建模和仿真在改善切削刀具的设计和优化切削参数方面有很大的发展潜力.建立了切削过程仿真的有限元模型预报切削力、刀具应力和切削温度.在预先收集工件流动应力数据和高应变率及高温下的摩擦因数的基础上,利用有限元软件Deform仿真研究切削过程.为了验证仿真准确性,进行了硬度200 HB的45#钢的无涂层硬质合金刀具切削试验.结果表明:切削力的预测值和试验值之间表现出了合理的一致性和共同的发展趋势;预测的切削温度的最高点无论在什么切削条件下,总是落在刀具的前刀面靠近主切削刃的部分;预测的最高的刀具应力出现在刀具的前刀面上靠近主切削刃的部分.     

基于FEM-SPH耦合方法的AISI4340钢超精密切削过程仿真

数值模拟是研究金属切削的重要手段,但有限元方法(FEM)由于依赖网格而存在一定的局限性,不适宜处理大变形问题.光滑粒子动力学(SPH)是一种无网格法,可以避免网格畸变,解决切削过程中材料大变形问题.结合两种方法的各自优点,建立了AISI4340钢金刚石超精密切削过程的FEM-SPH耦合模型,研究切削过程中材料的去除机理.仿真结果表明:随着切削过程的进行工件内部应力逐渐增大,当达到屈服极限时,工件材料沿前刀面塑性流动,形成切屑,刀尖钝圆的推挤起了决定性的作用;成形表面下存在较为严重的残余应力;切削热主要来源于切削过程中塑性功的转换且大部分被切屑带走;增大刀尖钝圆半径将会使切削力尤其是切削抗力显著增大.     

硼对第二代镍基单晶高温合金显微组织的影响

硼(B)是强化镍基单晶合金小角度晶界的重要微量元素,但目前关于B对镍基单晶合金显微组织影响的系统报道非常有限。通过对3种不同B含量(质量分数分别为0、0.01%、0.02%)的第二代镍基单晶合金DD11铸态及热处理态组织定量表征,研究了B对相转变温度、(γ+γ′)共晶组织、硼化物的影响。结果表明:B显著降低合金的固液相线,提高铸态共晶组织体积分数;0.01%B的加入,合金中未出现M3B2型硼化物相;而0.02%B的加入,显著促进了骨架状硼化物的形成,降低合金初熔点,引起残余共晶含量的大幅度提高;骨架状硼化物吸收较多的Cr、Mo和W等元素,降低合金的固溶强化效果,可导致单晶合金基体的蠕变性能大幅度降低。研究结果对认识单晶合金中微量元素B的作用机理及优化B成分范围具有理论指导意义。     

非圆车削加工切削力的辨识

为测量非圆车削的切削力 ,针对最小相位及非最小相位受控系统 ,分别提出了相应算法 ,根据系统输出位置信号及输入的控制力信号 ,辨识出切削力信息。不使用测力传感器 ,从而消除了附加测力传感器所产生的不利因素。实验结果表明 ,该方法可以有效地提取非圆车削加工中各种不同状态时的切削力信息 ,为深入研究非圆车削加工特性提供了一种新手段     

An image denoising method based on multiscale wavelet thresholding and bilateral filtering

A novel image denoising method is proposed based on multiscale wavelet thresholding (WT) and bilateral filtering (BF). First, the image is decomposed into multiscale subbands by wavelet transform. Then, from the top scale to the bottom scale, we apply BF to the approximation subbands and WT to the detail subbands. The filtered subbands are reconstructed back to approximation subbands of the lower scale. Finally, subbands are reconstructed in all the scales, and in this way the denoised image is formed. Diff...     

XRD单晶定向新装置的应用

介绍了一种对"单晶"类样品进行鉴定评价和定向切割的新方法、新装置。以往解决此类问题需要专用仪器,资源紧缺。现在从衍射基本原理出发提出了一条新的测试路线,通过XRD自转条件下的θ扫描蝴蝶图能对"单晶"类型进行鉴定。它直接测出的就是晶向偏离角,再慢速点动捕捉到它的方位,从而指导定向切割,能三维定向,还能进一步作出XRD摇摆曲线,对单晶品质进行评价。新装置为定向切割和各向异性研究提供了简便手段,任何X衍射仪都可安装。     

Direct electroless nickel plating on silicon surface

Direct electroless nickel plating on n-Si(100) wafers in alkaline solutions was demonstrated without any activation procedure in advance, the effect of pH and temperature of the solutions on size of metal particles in deposits was examined, and also the element contents of deposits were analyzed by energy disperse spectroscopy (EDS). The results indicated that the size of metal particles increases with increasing temperature or decreasing pH. The possible mechanism of nickel deposition on n-Si(100) was discussed in terms of semiconductor electrochemistry, and the formation of nickel seed crystal on Si was mainly attributed to the generation of atomic hydrogen by electron capture of water molecule from the semiconductor in alkaline solutions.