原子力显微镜仿真平台的设计与实现

原子力显微镜作为迄今为止应用最成功的微系统之一,在整个微纳米领域中起着举足轻重的作用.原子力显微镜的仿真为其研究提供了第一手的思路,数据与资料,是该领域中极为重要的一个研究方向.分析了原子力显微镜的工作机理和其中的复杂非线性因素,在此基础上,设计并采用Matlab/Simulink工具实现了一个包含接触和轻敲两种模式的原子力显微镜仿真系统,然后通过对样品的扫描结果验证了该仿真平台的有效性.     

双圆环形超深基坑支护结构的数值模拟与监测分析

结合某锚碇基础双圆环形超深基坑支护结构的工程实例,采用全三维有限元分析方法模拟整个基坑的施工开挖过程,考虑土和支护结构的相互作用,并结合现场的监测数据进行对比分析,得出了双圆环形超深基坑支护结构的变形特征和受力特性,以及周围土体的变形特征和塑性区分布.从结果看出双圆环形超深基坑具有明显的空间效应和拱效应特点,按照传统方法进行设计是偏于保守的;同时因双圆环形超深基坑支护结构本身变形较小,所以内衬由于地下连续墙位移而产生的内力并不占主导地位,而施工期间的温度变化等其他因素对其受力有很大影响,因而,内衬环向应力基本以受拉为主.     

电子散斑干涉在复合树脂固化收缩测试中的应用

以光固化复合树脂固化收缩变形导致牙体修复失败这一临床问题为背景,运用电子散斑干涉法对R1,R2两种不同型号光固化复合树脂填充到牙体后的离面收缩量进行了精确测量.实验得到了复合树脂固化过程中的电子散斑干涉条纹图.通过对干涉条纹图的处理,给出了不同情况下R1,R2型光固化复合树脂固化时最大离面收缩量与时间的关系,并且分析了影响复合树脂收缩变形的因素.研究表明随着牙体上窝洞的宽度的增大,复合树脂固化后的离面收缩也逐渐增大,但二者并非线性关系;R1型复合树脂收缩量较小,更加适合临床应用.     

切向接触刚度测量方法的理论改进

为了能够准确测量接触界面的切向刚度,采用典型的两粗糙体接触系统,对比分析了切向接触刚度的传统测量值和标准定义值,发现了两者存在较大差别的本质原因是切向载荷施加面的偏移使接触系统整体发生弯曲,以及所考察的相对切向位移包含了粗糙体自身的变形.针对传统测量方法的不足,提出了一种计算切向接触刚度的新方法,将接触系统等效成一个接触界面和一个与系统相同大小的无界面块体,由刚度的等效原理间接计算出切向接触刚度.从典型算例中可以看出,由新方法得到的切向接触刚度值比传统测量值更接近标准定义值,因此验证了新方法的优越性和可行性.     

平行轴变齿厚斜齿轮传动接触分析

以平行轴变齿厚斜齿轮传动为研究对象,根据齿轮啮合原理及小、大齿轮的齿面方程,分别建立其标准安装以及存在中心距安装误差、轴线安装误差和综合安装误差时轮齿接触的数学模型,通过Matlab编程进行求解,得到不同安装情况下轮齿的接触轨迹及传动误差并进行了对比分析。结果表明,该齿轮传动对轴线安装误差较敏感,形成了边缘接触并且引起周期性的传动误差 为该齿轮传动的设计与分析奠定了基础。     

速度相关摩擦力条件下曲面接触问题有限元分析

在弹性范围内对速度相关摩擦力条件下的曲面接触问题进行研究,给出有限元混合求解方法,用FORTRAN编制计算程序,并以直齿圆柱单齿对啮合模型为例在平面应力和准静态条件下进行求解,计算结果表明：速度对摩擦力的作用影响到接触力的分布与啮合节点对的接触状态,考虑速度对摩擦的影响对于接触的准确求解是必要的。用Ansys对所给算例进行验证,结果表明本文算法和编制程序的正确性。     

Static and dynamic characterization of droplets on hydrophobic surfaces

We report on our study of the static and dynamic wetting property of hydrophobic surfaces with micro-and dual micro/nano-scale structures.Simulations based on the lattice Boltzmann method showed that the apparent contact angle of water droplets on hy-drophobic surfaces with micro-scale structures increases as solid area decreases,whereas dual micro/nano-scale structures not only increase surface hydrophobicity but also greatly stabilize the Cassie state of droplets.Droplets falling on a superhydrophobic surface distort and,depending of free energy,sometimes bounced on the surface before finally adhering to the surface.These phenomena are in agreement with experimental observations.Simulated results also show that micro/nano-scale surface structures can increase droplet rebound height,which depends on static apparent contact angle.     

凝汽器钛管外壁异常减薄的失效分析

根据现场调研及取样分析,对核电机组中发生钛管外壁异常减薄现象进行了失效分析.通过采用光学显微镜、三维体式显微镜、扫描电镜和能谱分析仪,对钛管的化学成分与显微组织,以及其表面磨损区域的宏微观形貌与微区成分进行了表征分析.发现钛管外壁异常减薄是由非均匀接触磨损和支撑板镗孔质量所引起,并提出了相应的预防措施和建议.     

滑动电接触磨损量最小的最佳载荷实验

为了揭示滑动电接触载流摩擦磨损特性,寻找最优的运行条件,以弓网系统受流为研究对象,对法向载荷如何影响受电弓滑板和接触导线之间载流磨损特性进行了实验研究.研究结果表明:无电流条件下,磨损量随着法向载荷的增加递增;载流条件下则表现出明显不同的磨损特性:随着法向载荷的增大,磨损量呈现出先减小而增加的变化趋势,且下降率大于上升率,同时定义了磨损量最小时的法向载荷值为最佳法向载荷,发现最佳法向载荷值随着速度的增大相应增大.当法向载荷大于此值时,主要磨损为机械磨损,法向载荷小于此值时,主要磨损为电气磨损.该研究结果对最优载荷的研究具有指导意义.     

基于Pro／E和ANSYS的齿轮仿真分析研究

Pro／E拥有强大的实体和曲面造型功能,ANSYS具有完善的有限元分析功能。结合两软件的优点,首先给出基于Pro／E和ANSYS的齿轮仿真分析流程,然后按照流程对一对圆柱齿轮进行了仿真分析。分析结果显示,齿轮接触应力和齿根弯曲应力与用赫兹公式计算的结果相一致,提高了齿轮参数化设计与优化设计的效率和质量,降低了设计研制成本。