机器人磨削个性化人工髋关节柄的方法与实验

人体髋关节髓腔具有S型的形状,并且具有个性化特征.现有标准型的直柄人工髋关节与病人髓腔匹配时将形成三点接触,降低了人工髋关节与病人髓腔的贴合度.利用病人的CT数据重建髋关节髓腔的三维模型,将该三维模型作为人工髋关节关节柄的设计模型,并利用机器人磨削技术将该关节柄复制到铜棒上,通过检测加工后的关节柄与三维模型的尺寸误差,验证机器人磨削个性化人工髋关节的可行性.实验结果表明,关节柄磨削完成后,在其上取断面进行测量,其与髓腔三维模型的最大误差为0.624 8mm.     

表面三维形貌参数及其评定

表面三维形貌的评定是表面计量学中的一个重要课题。本文在一般表面的数学模型的基础上提出了一组表面三维形貌参数,并利用相应的测量与处理系统实测了多种典型加工表面。文中列举了实测结果并将轮廓参数与三维形貌参数进行了比较。     

激光加工凹坑织构对赛龙表面润湿性的影响

为探究凹坑织构对表面润湿性的影响以及表面形貌与润湿性之间的关系,提高水润滑轴承材料表面的润湿性,以赛龙材料为研究对象,使用激光雕刻机在试样表面加工不同凹坑织构.使用接触角测量仪测量表面接触角,运用三维形貌仪和扫描电子显微镜对加工后表面形貌分别进行宏观和微观的测量及表征.选取ISO25178中部分三维参数分析表面形貌与润湿性之间的关系.建立凹坑织构几何模型,基于过渡理论分析凹坑形貌变化对表面接触角的影响机理.研究结果表明:合适的织构设计可以有效提高表面润湿性,减小接触角;织构直径和深度越大,材料表面的接触角越小;ISO25178三维参数体系中峭度、偏斜度与表面润湿性之间有较强的关联性,峭度越小,偏斜度越大,表面润湿性越好;表面接触角余弦值与粗糙度率的变化趋势一致,接触角随粗糙度率增加而降低;通过过渡模型建立了织构参数和接触角之间的函数方程,并通过拟合法对其进行了优化.     

激光微造型滑动轴承表面形貌及摩擦特性研究

为了研究表面形貌对滑动轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面微造型深度不同的滑动轴承轴颈表面形貌。使用三维光学轮廓仪对微造型试件表面形貌进行扫描及测量,采用IS025178定义的表面形貌参数对轴颈表面形貌进行表征。采用改造的摩擦试验机进行了一系列摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数之间的关系。结果表明:摩擦系数、摩擦表面温升均随着表面微造型深度增大先减小后增大,在表面微造型深度为12μm时最小。表面形貌参数与摩擦系数均存在一定关联性。摩擦系数随着表面偏态和表面中心处平均空体体积增大而增大,随着表面峰态和封闭山谷体积增大而减小,随着表面谷处平均空体体积增大先减小后增大,随着封闭山峰体积的增大先增大后减小。     

面向功能的表面形貌Areal表征与评定

表面功能特性的实现受表面形貌直接的影响,表面形貌的二维表征已不能满足当前工程界的需要,表面评定体系由二维转向三维是一种必然趋势.Areal表征是由二维轮廓法延伸出来的三维面域表征.分析了主要的Areal表征参数,联系表面的功能特性要求,确立了表征参数的选取顺序及其与表面功能的对应表征关系,针对不同表面功能要求而选择不同表征参数进行评定,解决了零件表面功能复杂与评定参数众多且选择困难的矛盾.     

节理体积的计算方法

定义节理体积的概念,提出计算节理体积的积分公式和离散公式,采用三维非接触式高精度激光形貌仪(Talysurf CLI 2000)扫描剪切前后的节理表面,列举节理体积计算的实例.研究结果表明:不同法向应力剪切作用导致相同高度上节理体积磨损不相等;当节理上下盘耦合良好时,节理表面上较高凸起体更加容易受到磨损,受到磨损凸起体的高度主要集中在中间高度范围内.     

激光微造型尺寸对滑动轴承表面摩擦特性的影响

为了研究表面微造型对滑动轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面微造型尺寸不同的滑动轴承轴颈表面形貌。使用三维光学轮廓仪对微造型试件表面形貌进行扫描及测量,采用ISO25178定义的表面形貌参数对轴颈表面形貌进行表征。采用改造的摩擦试验机进行摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数之间的关系。结果表明:摩擦系数、摩擦副磨损量均随着表面微造型尺寸的增大先减小后增大,在微造型尺寸为160μm时最小。摩擦系数随着表面偏态增大而增大,随着表面谷处平均空体体积增大先减小后增大,随着封闭山峰体积的增大先增大后减小。     

精密轴承钢球纳米级表面粗糙度的测量与评定

利用原子力显微镜在纳米(10~(-9)m)级尺度上测量了小轴承钢球的表面结构。为了评定这种三维测量的表面形貌,我们建议使用下列参数:R_a,R_q,R_y和t_p。文中讨论了与此有关的几个问题。     

渤海大学大型仪器简介

正三维非接触式表面形貌仪仪器中文名:三维非接触式表面形貌仪仪器英文名:3D Non Contact Metrology型号:ST400制造商:美国NANOVEA公司产地:美国主要技术指标:300μm的光学测量探头:1.Z方向最小分辨率:12nm2.Z方向最大测量范围:300μm3.工作距离:11mm     

髋关节置换术后有缺损股骨的有限元分析

运用大型有限元分析软件ABAQUS建立了髋关节置换术后的三维有限元模型。对骨水泥固定有小骨皮质缺损(10%股骨干直径)的羊股骨,进行了扭矩作用下生物力学分析。实验中使用了3种不同长度的股骨柄:股骨柄的末端位于骨皮质缺损处的上端2倍于股骨干直径;股骨柄的末端位于骨皮质缺损处;股骨柄的末端超过骨皮质缺损处的2倍于股骨干直径处的股骨柄。分析结果表明:股骨柄的长度在骨皮质缺损处的不同位置时,孔周围的应力分布也不相同。股骨柄的长度在孔的下部,2倍于股骨干直径位置时,孔周围的应力明显减小。对比使用3种不同长度的股骨柄,股骨上的最大应力值在股骨柄超过骨缺损处2倍于股骨干直径时最小。     

Numerical surface characterization of wear debris from artificial joints using atomic force microscopy

Study on surface features of wear particles generated in wear process provides an insight into the progress of material failure of artificial joints. It is very important to quantify the surface features of wear particles in three dimensions. In this study, a new approach using atomic force microscopy was proposed to carry out 3D numerical surface characterization of wear debris generated from artificial joints. Atomic force microscopy combined with image processing techniques was used to acquire appropriate 3D images of wear debris. Computerized image analysis techniques were then used to quantify surface texture features of wear debris such as surface roughness parameters and surface texture index. The method developed from the present study was found to be feasible to quantity the surface characterization of nanoand micro-sized wear debris generated from artificial joints.     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦学特性

为研究三维编织复合材料的摩擦学行为，采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料，讨论了纤维体积比、纤维表面处理和润滑条件等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数先降后升，在35％时有最小值；磨损率则一直下降。纤维表面处理使复合材料的磨损率降低，耐磨性提高，水润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦条件下的性能。干摩擦条件下复合材料的磨损机制主要为黏着磨损，水润滑条件下则以磨粒磨损为主。     

微细电火花三维加工中电极损耗补偿新方法

为解决微细电火花三维加工中存在的电极损耗问题,提出了一种使线性补偿法与均匀损耗法相结合的新的补偿方法.加工实验结果表明,使用这一新补偿方法可明显提高三维微细电火花加工的加工效率和底面粗糙度,并且减少电极损耗.与均匀损耗法相比,电极损耗长度可减少17.8%,表面粗糙度可降低9.9%,材料去除速率可提高10.1%.     

基于CT图像反求技术的人体股骨头修复建模

提出了一种基于CT图像反求技术的髋关节建模和缺损股骨头修复建模的新方法.利用基于模型的分割方法从人体髋关节CT图像中分别提取股骨和髋臼骨轮廓三维点数据,通过对离散点云数据进行规则化处理、精简、分割等,提取目标区域点云数据,最后利用最小二乘法拟合对因病变而发生塌陷的股骨头表面进行修复重建,恢复其健康状态的球面形态特征.利用两例不同程度的股骨头坏死病例进行修复实验,均得到较精确的修复还原效果.该方法不仅可以很好地重构人体髋关节模型、还原缺损股骨头的原始形态,而且可以推广到其他关节或骨组织,为骨科手术的精确定位和生物力学有限元分析提供了理论模型,并为关节假体的个体化快速制造提供了一种有效的方法.     

Data Analytical Techniques for Surface Texture Characterization of Knitted Fabrics Based on Laser Triangulation Scanner

The paper presents a study of surface texture character-ization of knitted fabrics during simulated wear based onlaser-scanned profiles.The three-dimensional profilewas obtained by scanning the fabric surface using the la-ser trlangulation technique.The analytical techniquesused to derive quantitative parameters Included statisticalanalysis,fractal analysis,and Fourler analysis.     

路用水泥改良铁尾矿强度特性研究

为了探讨铁尾矿大规模利用的新途径,以张家口地区铁尾矿为试验对象,通过无侧限抗压强度试验探究水泥改良铁尾矿强度特性。结果表明：水泥改良铁尾矿强度符合相关规范对二级及二级以下公路路面基层、底基层材料的强度要求;水泥改良铁尾矿强度特性与水泥土强度特性相同,其中水泥改良铁尾矿强度与水泥掺量或压实度关系可用幂函数表示,与养护龄期对数的关系可用线时性函数表示;基于试验结果提出一个反应水泥掺量和养护龄期对水泥改良铁尾矿强度影响规律的表征参数且水泥改良铁尾矿强度与表征参数近似呈幂函数关系。该表征参数可用于水泥改良铁尾矿强度预测,具有一定工程应用价值。     

用一个改善的标志网格方法对二维方柱涡脱落流的计算（英文）

对处于均匀流中高Ｒｅ数的二维方柱的气动力行为进行了数值研究．使用了二维不可压粘性ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ 方程和三维不可压ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ 方程两个模型,没有采用湍流模型,在非均匀网格系统下进行了计算,对对流项采用三阶逆风格式,求解压力方程组使用多重网格,大大提高了传统的ＭＡＣ方法的效率．对均值和脉动气动力以及Ｓｔｒｏｕｈａｌ数、功率谱等项与实验进行了比较,取得了比较满意的结果     

利用SOM神经网络实现逆向工程中区域自动分割

为实现逆向工程中点云区域的自动分割,利用自组织竞争人工神经网络(SOM),对基于散乱点云的自由曲面信息计算方法进行改进,并基于自由曲面信息构造了一个八维SOM神经网的输入向量,利用SOM神经网络实现了逆向工程中区域自动分割.实验验证了本文算法的有效性.     

产品性能与加工表面质量设计

文章针对产品性能与加工表面质量间的关系进行分析,指出加工表面质量具有保证产品质量和功能的双重性,同时实现表面形貌设计是解决该问题的有效途径。表面形貌设计需要以面向功能的表面表征为基础,并与考虑表面结构特性的粗糙表面摩擦学分析相结合,通过一些定量表征分析,研究了平均流量模型的不足和对表面表征的需要,对目前在这两个方面的研究现状以及存在的问题进行了深入的探讨。