粗糙球形表面的分形接触力学模型

为了获得粗糙表面点接触的力学特性,提高接触元件的承载能力,采用Weierstrass-Mandelbrot函数生成了三维粗糙球形表面,建立了粗糙球形表面与一刚性平面接触的分形力学模型,推导出不同接触区域上各个频率指数的微凸体的截断面积密度分布函数,获得了真实接触面积与总接触载荷的解析表达式,得到了接触半宽上的接触压力分布。计算结果表明:微凸体的频率指数范围直接影响粗糙球形表面的接触力学性质;当最小频率指数n_(min)与临界弹性频率指数n_(ec)满足n_(min)+5≤n_(ec)时,粗糙球形表面在整个接触过程中呈现弹性变形性质,当最小频率指数n_(min)与临界弹塑性频率指数n_(epc)满足n_(min)>n_(epc)时,粗糙球形表面在整个接触过程中呈现非弹性变形性质;粗糙球形表面的接触半宽主要由基圆确定,对于相同比例的下压量,接触压力峰值与最小频率指数成正比;在弹性变形与弹塑性变形阶段,接触压力在接触区域中心达到最大,向接触区域边缘方向递减,在完全塑性变形阶段,接触压力在整个接触区域近似均匀分布。     

氩气等离子体刷放电特性及其对PET表面改性的实验研究

在直流电源激励下,利用大气压等离子体刷产生了脉冲形式的均匀氩气放电等离子体羽.结果表明,等离子体羽成片状,且随着氩气流量的增加,片状等离子体羽的长度增加.利用该氩气等离子体刷,对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面改性进行了研究.发现经过等离子体刷一次扫描之后,可在宽度为24.0 mm的范围内改善PET表面的亲水性.进一步的研究结果表明,样品表面的水接触角随着气体流速的增加而减小,最终达到一个几乎不变的值.在扫描电镜下,观察到改性后的PET表面出现了含氧极性基团.并且,含氧极性基团的数量和尺度随着气体流速的增加而增大.这些研究结果对于大气压等离子体刷在等离子体表面改性方面的应用研究具有重要意义.     

水煎液成分的表面增强拉曼散射光谱检测

采用表面增强拉曼散射技术检测分析两种配伍的茵陈蒿汤水煎液成分.水煎液Ⅰ和II的SERS光谱都有17个明显的SERS峰.以PCA、 LDA及SVM算法区别两种水煎液,均取得100%的判别准确率.研究结果表明,高灵敏度的SERS技术结合PCA、 LDA及SVM可检测水煎液光谱特征,对其成分进行简便快捷的检测分析.     

辐射空调铝基亲/疏水换热表面凝露特性研究

为更进一步解决辐射冷表面凝露制约其工程应用的问题。搭设辐射冷板凝露实验装置,通过对铝基表面改性,分析表面特性对凝露过程的影响。试验研究结果得出:疏水表面辐射冷板凝露时间明显迟于亲水表面,相对湿度为60%时,改性后的辐射冷板凝露时间延迟10 min,表现了良好的抑制凝露效果,且随着相对湿度的增加,抑制凝露效果更加明显,相对湿度为80%时,30 min后改性后辐射冷板的液滴覆盖率较未改性辐射冷板低10%以上,表明改性后的试片有良好的抑制凝露效果;且改性后的辐射冷板的液滴生长速度更加平稳,能明显的抑制液滴生长,拓宽了辐射空调系统的可适用环境。     

一种改进的流体模拟自由表面处理算法

文章基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,针对传统流体模拟自由表面处理方法——ghost方法计算量大、动态生成ghost粒子场量比较困难等缺陷,提出了一种改进的ghost粒子方法,使得ghost粒子场量生成更容易。仿真实验表明,文中方法模拟自由表面的效果比传统的ghost方法更好,效率更高。     

银/多孔金字塔硅基底的制备及其SERS性能研究

文章通过简单的湿化学方法制备了银/多孔金字塔硅(Ag/PPSi)基底。该基底结合了银纳米粒子优异的局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)特性和多孔金字塔硅超大的多孔表面和规则金字塔阵列结构,具有优异的表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)检测灵敏度和均匀性。实验结果表明,Ag/PPSi基底对罗丹明分子的检测限可低至10~(-10) mol/L,增强因子(enhancement factor,EF)可高达1.1×10~6,其SERS性能比普通的银/平面硅基底高一个数量级,因而有望成为一种新型的低成本、高灵敏的SERS基底。     

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.     

超声振动钻削皮质骨切屑形成机理及表面粗糙度研究

皮质骨钻削加工过程中存在排屑困难、表面质量差等问题.基于超声振动在机械加工领域的优良特性,针对这些问题,本文分析了常规钻削与超声振动钻削的断屑机理,通过搭建超声振动钻削实验平台,观察其切屑形态,通过正交实验研究了主轴转速、进给速度、频率与振幅对表面粗糙度的影响.试验表明:超声振动钻削皮质骨切屑形态呈针状,而常规钻削呈螺旋状;参数对皮质骨骨孔壁的表面粗糙度影响程度依次是进给速度、频率、主轴钻速、振幅,并得到在研究范围内主轴钻速为2 000 rpm、进给速度为50 mm/min、频率为15 kHz、振幅为15μm时获得最优表面粗糙度.     

300M超高强度钢车削加工试验与工艺参数优化研究

通过对300M超高强度钢进行车削加工,以得到更高车削加工表面质量的同时提升加工效率为主要目的。使用正交试验法对车削三因素(主轴转速n、进给量f、切削深度a_p)进行分析研究。以切削力和表面粗糙度作为参评指标,分别进行试验并分析切削参数对参评指标的影响变化趋势。其中,利用直观分析法与方差分析法对切削力进行分析,其次利用极差分析和多元线性回归分析法对加工后表面粗糙度进行分析,最后对车削加工参数进行了多目标遗传算法优化分析。试验结果表明:切削深度对切削力影响变化最为显著;进给量对表面粗糙度影响变化最为显著。最优参数组合为n=813.576 r/min,f=0.128 mm/r,a_p=0.1 mm;优化结果为进给力F_x=452.8 N,表面粗糙度R_a=1.42μm,最大材料去除率Q_z=0.981 cm~3/min。     

节理面形貌参数相关性分析及粗糙度量化分级研究

以岩石自然节理面为研究对象,对节理面形貌进行了测量,建立了节理面三维形貌图,在此基础上计算得到了5个形貌参数,以中心线平均高度均方根为基准,对参数之间的相关性进行了研究.在形貌参数测量的基础上,选取3个形貌参数,采用模糊数学方法,实现节理面粗糙度的量化,对粗糙度进行了分级,并对形貌参数与粗糙程度指标之间的依存关系进行了研究.研究表明,中心线平均高度与均方根呈线性正比例关系,峰态系数、偏度系数及表面微凸体倾角均方根值与中心线平均高度均方根值的比值与中心线平均高度的均方根值为幂函数关系.粗糙度量化分级研究结果表明,粗糙度量化分级指标与静摩擦因数及静摩擦角有明显正比例线性关系,静摩擦因数、静摩擦角及量化分级指标与中心线平均高度均方根值的比值与中心线平均高度均方根值为幂函数关系.通过各参数相互之间的定量函数关系,可得到相关性系数,进而实现形貌参数对节理面粗糙程度及摩擦力的估算.