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基于Preston方程的软性磨粒流加工特性 被引量:71
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作者 计时鸣 李琛 +3 位作者 谭大鹏 袁巧玲 池永为 赵凌寒 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第17期156-163,共8页
针对模具的细小尺度结构化表面难以进行光整加工的问题,提出一种基于固—液两相软性磨粒流精密加工新方法。利用软性磨粒流的湍流壁面效应,并配以约束模块,能够实现对模具结构化表面的无工具光整加工。基于对Preston方程及其修正系数的... 针对模具的细小尺度结构化表面难以进行光整加工的问题,提出一种基于固—液两相软性磨粒流精密加工新方法。利用软性磨粒流的湍流壁面效应,并配以约束模块,能够实现对模具结构化表面的无工具光整加工。基于对Preston方程及其修正系数的分析研究,确定了软性磨粒流加工中的颗粒选择条件,并得到适用于软性磨粒流的切削经验公式。采用可实现k-ε湍流模型以及SIMPLEC算法,对软性磨粒流的压力、速度分布及运动曲线进行数值分析;通过对不同规格颗粒对壁面的压力进行仿真研究,得到适用于软性磨粒流加工的最佳颗粒尺寸。基于上述理论分析与数值模拟结果,搭建软性磨粒流加工试验平台,进行不同入口条件下的加工对比试验,并详细分析入口条件对工件表面形貌的影响。试验结果表明,软性磨粒流加工方法可以实现细微尺寸结构化表面的光整加工,有效提高加工的精度。 展开更多
关键词 结构化表面 preston方程 软性磨粒流 加工特性
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基于修正Preston方程的气压砂轮加工特性 被引量:7
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作者 计时鸣 曾晰 +1 位作者 金明生 谭大鹏 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1299-1306,共8页
为了解决高硬度、高耐磨激光强化自由曲面难以高效光整的问题,提出软固结磨粒气压砂轮加工方法.通过高聚物黏结剂在充气柔性砂轮表面构成磨粒层,使每颗磨粒受力后可以局部微动,影响周边磨粒群的受力状况而发生群体效应,达到软性条件下... 为了解决高硬度、高耐磨激光强化自由曲面难以高效光整的问题,提出软固结磨粒气压砂轮加工方法.通过高聚物黏结剂在充气柔性砂轮表面构成磨粒层,使每颗磨粒受力后可以局部微动,影响周边磨粒群的受力状况而发生群体效应,达到软性条件下的应力集中,形成高效切削.以拉宾诺维奇(Rabinoweizc)磨损理论为依据,引入硬度比例系数和表面硬度系数,结合磨粒粒度对材料去除的影响,给出修正系数.结合弹性力学理论,对柔性基体供力环境下的材料去除进行应力修正,给出修正的Preston方程,提出该方法材料去除的量化模型.建立砂轮表面磨粒群在任一接触状态下的速度计算公式,通过ANSYS仿真给出下压量与压力的关系谱图.修正系数经实验验证基本与理论分析相符,证明该方法可以降低材料去除的量化误差.根据不同磨粒粒度的实验对比,给出针对高硬度表面光整的工艺参照. 展开更多
关键词 激光强化 软固结磨粒 气压砂轮 修正的preston方程
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基于Preston方程的不锈钢曲面抛磨工艺参数分析 被引量:7
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作者 吴昌林 王韦 +1 位作者 李强 王备 《机械制造与自动化》 2012年第4期102-105,共4页
介绍了一种基于自动抛光系统的不锈钢抛磨工艺,以取代不锈钢电水壶手工抛光,实现抛光产品品质稳定、高效生产。在假设抛磨过程服从椭圆赫兹接触的前提下,利用Preston法分析得到影响不锈钢曲面抛磨过程中材料去除量的因素:磨料与不锈钢... 介绍了一种基于自动抛光系统的不锈钢抛磨工艺,以取代不锈钢电水壶手工抛光,实现抛光产品品质稳定、高效生产。在假设抛磨过程服从椭圆赫兹接触的前提下,利用Preston法分析得到影响不锈钢曲面抛磨过程中材料去除量的因素:磨料与不锈钢曲面的相对速度、接触压力。同时为保证抛磨品质均匀,选择了螺旋抛光路径的合适螺距。利用所得结论指导工艺实验,得到了效果良好的镜光表面。 展开更多
关键词 preston方程 不锈钢 抛光 材料去除量
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量测过渡和粗糙壁面剪应力的双管Preston法 被引量:1
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作者 金明 何建京 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 1993年第6期55-60,66,共7页
本文研究扩大Preston管应用范围的新方法。根据实验资料的分析,提出Preston管的有效位移公式,并得到适用于光滑、过渡与粗糙壁的分析率定曲线。在光滑壁情况下,与经典的实验结果一致。在过渡与粗糙壁情况下,与实验资料比较也得出满意的... 本文研究扩大Preston管应用范围的新方法。根据实验资料的分析,提出Preston管的有效位移公式,并得到适用于光滑、过渡与粗糙壁的分析率定曲线。在光滑壁情况下,与经典的实验结果一致。在过渡与粗糙壁情况下,与实验资料比较也得出满意的结果。在分析率定曲线的基础上,提出量测壁面剪应力的双管法,用双管量测与计算迭代确定壁剪应力。新方法可克服传统Pres-ton管法用于粗糙壁面量测的困难。 展开更多
关键词 粗糙壁面 剪应力 preston
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型A半群的Vagner-Preston表示 被引量:1
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作者 郭茜 喻秉钧 《四川师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第4期518-521,共4页
逆半群的著名的Vagner-Preston表示定理是群的经典Cayley表示定理向逆半群的一个推广.将这个结果进一步推广到了型A半群上,给出了型A半群的Vagner-Preston表示定理,证明了任一型A半群都是某对称逆半群的型A子半群,此结论也体现了型A半... 逆半群的著名的Vagner-Preston表示定理是群的经典Cayley表示定理向逆半群的一个推广.将这个结果进一步推广到了型A半群上,给出了型A半群的Vagner-Preston表示定理,证明了任一型A半群都是某对称逆半群的型A子半群,此结论也体现了型A半群在富足半群中的地位正恰如逆半群在正则半群中的地位.通过2个例子说明,既存在不是型A半群的恰当半群S,使是S的一个表示;也存在不是型A半群的恰当半群S,使不是一个表示.于是就富足半群类而言,该表示不能推广. 展开更多
关键词 恰当半群 型A半群 同态 Vagner-preston表示
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基于修正Preston方程的百页轮抛光材料去除深度建模 被引量:8
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作者 张军锋 史耀耀 +1 位作者 蔺小军 吴晓君 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期2711-2716,共6页
由于百页轮具有一定的柔性,故实际材料去除深度与名义抛光深度不一致,直接影响抛光效率及表面质量的控制。基于Hertz弹性接触理论建立了抛光接触区抛光压力和切削速度分布函数,并依据修正的Preston方程建立了材料去除深度模型,据此确定... 由于百页轮具有一定的柔性,故实际材料去除深度与名义抛光深度不一致,直接影响抛光效率及表面质量的控制。基于Hertz弹性接触理论建立了抛光接触区抛光压力和切削速度分布函数,并依据修正的Preston方程建立了材料去除深度模型,据此确定了影响材料去除深度的关键抛光工艺参数(磨粒粒度、主轴转速、百页轮变形量和进给速度),获得了百页轮抛光接触区的材料去除深度分布规律和关键抛光工艺参数对材料去除深度的影响规律。最后,通过模拟仿真和抛光实验验证了所建模型和影响规律的正确性,结果表明,该模型可以较好地预测百页轮柔性抛光的材料去除深度。 展开更多
关键词 百页轮 柔性抛光 材料去除深度 preston方程
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基于Preston方程的反射杯抛磨工艺参数研究 被引量:6
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作者 韩晓露 王家忠 +1 位作者 弋景刚 刘江涛 《机床与液压》 北大核心 2018年第14期12-16,共5页
反射杯是液电冲击波式碎石机的关键部件之一,目前国内主要依靠手工抛磨。为了实现反射杯尺寸精度、表面粗糙度和品质稳定、高效生产,在经改造的数控车床上,对一种气囊式抛磨头的反射杯抛磨工艺进行研究。在Preston去除函数解析的基础上... 反射杯是液电冲击波式碎石机的关键部件之一,目前国内主要依靠手工抛磨。为了实现反射杯尺寸精度、表面粗糙度和品质稳定、高效生产,在经改造的数控车床上,对一种气囊式抛磨头的反射杯抛磨工艺进行研究。在Preston去除函数解析的基础上结合椭圆赫兹接触理论,确定影响反射杯内表面材料去除量的重要参数。为了保证抛磨的质量要求,优化了抛磨轨迹。试验结果表明,达到了反射杯尺寸精度和表面粗糙度要求。 展开更多
关键词 气囊抛磨 preston方程 材料去除量 抛磨轨迹
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澳大利亚Cape Preston港简介
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作者 范利军 魏传征 李朋 《航海技术》 2016年第1期25-28,共4页
0引言澳大利亚Cape Preston港是中信泰富集团在西澳大利亚州开发的品位为66%的铁精矿港口。笔者结合进出港经验,咨询引航员、代理等,并查阅相关资料,对船舶进出该港安全操纵及货物作业进行总结,供同人参考。
关键词 preston 铁精 引航员 西澳大利亚州 人参考 方位标 中信泰富 离泊 国际吨位证书 富余水深
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基于软性磨料流的Preston方程kp参数的修正与测定 被引量:3
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作者 王鹏里 董志国 +1 位作者 轧刚 段泽斌 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第2期232-236,共5页
通过将流体磨料充满圆孔工件中,用活塞推动磨料在圆孔中流动,活塞挤压一个行程为一个循环。同一工件用同一种流体磨料循环加工,对同一点可测试其直径的变化量;并将此测量点的直径变化量代入修正过的基于软性磨料流加工微孔的Preston方程... 通过将流体磨料充满圆孔工件中,用活塞推动磨料在圆孔中流动,活塞挤压一个行程为一个循环。同一工件用同一种流体磨料循环加工,对同一点可测试其直径的变化量;并将此测量点的直径变化量代入修正过的基于软性磨料流加工微孔的Preston方程的k_p参数公式;并对不同质量分数下的软性磨料流基于Preston方程的k_(p)参数进行了测定与计算。通过分析不同质量分数下的软性磨料流的k_(p)参数,得出:随着磨料质量分数的提高,软性磨料Preston方程的k_(p)参数也随之不断增加,表现为对微孔表面的材料去除能力也越来越强。随着磨料质量分数的提高,软性磨粒流的材料去除率越大。 展开更多
关键词 软性磨料流 微型锥孔 preston方程 κp参数
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Guinier-Preston Zone,Quasicrystal and Long-period Stacking Ordered Structure in Mg-based Alloys,A Review 被引量:3
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作者 Yongbo XU Daokui XU +1 位作者 Xiaohong SHAO En-hou HAN 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第3期217-231,共15页
Both the solid solution and precipitation are mainly strengthening mechanism for the magnesium-based alloys. A great number of alloying elements can be dissolved into the Mg matrix to form the solutes and precipitates... Both the solid solution and precipitation are mainly strengthening mechanism for the magnesium-based alloys. A great number of alloying elements can be dissolved into the Mg matrix to form the solutes and precipitates.Moreover, the type of precipitates varies with different alloying elements and heat treatments, which makes it quite difficult to understand the formation mechanism of the precipitates in Mg-based alloys in depth. Thus, it is very hard to give a systematical regularity in precipitation process for the Mg-based alloys. This review is mainly focused on the formation and microstructural evolution of the precipitates, as a hot topic for the past few years, including Guinier-Preston Zones, quasicrystals and long-period stacking ordered phases formed in a number of Mg-TM-RE alloy systems, where TM = Al, Zn, Zr and RE = Y,Gd, Hd, Ce and La. 展开更多
关键词 Guinier-preston zone QUASICRYSTAL Long-period stacking ordered structure Mg-based alloy
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应用OFI和Preston管测量亚跨声速摩擦应力 被引量:1
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作者 刘志勇 李建强 +3 位作者 高荣钊 陶洋 梁锦敏 张长丰 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期76-81,共6页
在0.6m×0.6m亚跨超声速风洞中,采用油膜干涉测量技术(OFI)和Preston管方法开展了马赫数0.4~0.8下的平板模型表面摩擦应力测量实验研究。模型头部经过椭圆化处理,避免出现流动分离。实验发现:在亚跨声速条件下,两种方法的测量结果... 在0.6m×0.6m亚跨超声速风洞中,采用油膜干涉测量技术(OFI)和Preston管方法开展了马赫数0.4~0.8下的平板模型表面摩擦应力测量实验研究。模型头部经过椭圆化处理,避免出现流动分离。实验发现:在亚跨声速条件下,两种方法的测量结果具有很好的一致性;油膜粘性对摩擦应力测量结果影响很小;当来流马赫数或总压发生变化时,摩擦应力系数随来流动压或马赫数与雷诺数的乘积(Ma·Re)的增大而减小。在Ma=0.4和0.6时,观测到一种类似斑纹的干涉图像,基于其特性分析,提出以此作为一种转捩判据的设想;在Ma=0.8时,未观察到类似斑纹,根据油膜图像和数值模拟结果判断,模型头部出现了分离泡,边界层由分离诱导转捩。 展开更多
关键词 OFI preston 摩擦应力 转捩 分离
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Experimental Confirmation on the Calibration Curves for Preston's Method 被引量:1
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作者 Toshihide Ota Shigeo Kimura +2 位作者 Takahiro Kiwata Nobuyoshi Komatsu Takaaki Kono 《Journal of Energy and Power Engineering》 2014年第4期689-692,共4页
The Preston's method is considered as one of the most commonly employed methods to measure the wall shear stress. However, it is only possible to determine the wall shear stress from measured pressure differences of ... The Preston's method is considered as one of the most commonly employed methods to measure the wall shear stress. However, it is only possible to determine the wall shear stress from measured pressure differences of the Preston tube and undisturbed static pressure, combined with calibration curves, which depend on the Preston tube diameter, fluid density, and viscosity. Since its invention, no significant advancement in theory has been made, and calibration curves proposed by Preston, Patel and Bechert are still in use. In the present study, a need to measure surface shear stress over a circular cylinder prompted us to develop our original Preston tube system. The developed system has been calibrated by measuring the wall shear stress in the fully developed turbulent flow regime in a circular pipe. The present results generally confirm the previously reported calibration curves. A slight modification of the coefficients in the calibration equation shows further improvement. 展开更多
关键词 preston's method wall shear stress boundary layer.
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基于Preston原理的平面抛光仿真研究
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作者 韩雨芯 李宏 +2 位作者 牛恒 郑坤 宋炫宇 《光学与光电技术》 2024年第1期103-110,共8页
为解决传统平面单摆抛光过于依赖人工经验导致加工效率低等问题,基于Preston原理建立工件与磨盘不同相对位置时工件特征点的材料去除函数,研究工件速度场分布对平面面形的影响规律;将工件面形栅格化处理,建立工件速度场分布、磨盘速度... 为解决传统平面单摆抛光过于依赖人工经验导致加工效率低等问题,基于Preston原理建立工件与磨盘不同相对位置时工件特征点的材料去除函数,研究工件速度场分布对平面面形的影响规律;将工件面形栅格化处理,建立工件速度场分布、磨盘速度场分布模型,利用MATLAB仿真工件相对磨盘摆动时工件特征点的速度场变化与材料去除量的关系。采用单因素实验验证方法,固定工件摆幅为0.35 rad,摆速为0.09 rad/s,摆角范围为[0.49 rad,2.79 rad],进行仿真验证。结果表明,工件各特征点摆动路径的速度场差异越大,工件表面面形精度越高,为快速找到最优加工工艺参数,有效提高平面加工效率提供了新的思路和方法,同时对提高平面光学元件面形精度的抛光加工工艺有着借鉴意义。 展开更多
关键词 preston原理 单摆抛光 速度场仿真 平面 自动化
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磁流变抛光的材料去除数学模型 被引量:55
14
作者 彭小强 戴一帆 李圣怡 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期67-70,共4页
对磁流变抛光液在抛光区域的固态核分布进行了理论分析。在这基础上,以Preston方程为根据,即被加工工件表面材料去除率与压力参数p成正比的关系,该压力由磁化压力和流体动压力组成,建立磁流变抛光的材料去除数学模型。在自研的试验装置... 对磁流变抛光液在抛光区域的固态核分布进行了理论分析。在这基础上,以Preston方程为根据,即被加工工件表面材料去除率与压力参数p成正比的关系,该压力由磁化压力和流体动压力组成,建立磁流变抛光的材料去除数学模型。在自研的试验装置上利用磁流变抛光方法加工BK7平面镜工件,验证了数学模型的合理性。 展开更多
关键词 磁流变抛光 材料去除 数学模型 Bingham流体 preston方程
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软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析 被引量:16
15
作者 计时鸣 曾晰 +2 位作者 金明生 谭大鹏 董键 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期173-181,共9页
为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA)。所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微... 为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA)。所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑。结合层间弹性力学体系分析,讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题,得到表层单颗磨粒的切削力学模型。建立基于应力修正的Preston方程,解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题。根据磨粒硬度特性进行系数修正,给出材料去除经验公式。对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟,建立材料去除的定量预估模型。总结高效光整加工的配比条件,并通过针对激光强化模具表面的光整试验,验证修正后的Preston方程的准确性。 展开更多
关键词 高硬度模具表面 软固结磨粒群 气压砂轮 preston方程 高效性
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剪切增稠抛光的材料去除数学模型 被引量:20
16
作者 李敏 吕冰海 +2 位作者 袁巨龙 董晨晨 戴伟涛 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期142-151,共10页
提出一种基于非牛顿幂律流体剪切增稠效应的新型抛光方法——剪切增稠抛光(Shear thickening polishing,STP),通过对剪切弹性层理论的研究,推导出剪切增稠抛光中非牛顿幂律流体与工件之间的剪切弹性层最小厚度方程。在此基础上,根据Pres... 提出一种基于非牛顿幂律流体剪切增稠效应的新型抛光方法——剪切增稠抛光(Shear thickening polishing,STP),通过对剪切弹性层理论的研究,推导出剪切增稠抛光中非牛顿幂律流体与工件之间的剪切弹性层最小厚度方程。在此基础上,根据Preston方程,建立加工过程中的材料去除数学模型。当流速U一定时,非牛顿剪切增稠幂律流体相对于牛顿流体或剪切稀化流体能够使得加工获得更高的材料去除率(Material removal rate,MRR),随着黏性指数n的不断增加,MRR会进一步增大。当黏性指数n和稠度系数K分别为2和0.32时,随着U的增大,MRR呈现幂函数增长趋势,说明增大流速,有利于提高加工效率。在STP加工系统上进行f20 mm的GCr15轴承钢圆柱工件的加工试验,经过90 min的STP后,表面粗糙度由R_a 105.95 nm降至R_a 5.99 nm,MRR达到2.1μm/h。MRR理论值与试验值之间的相对误差仅为6.12%,试验结果证明所建MRR模型具有一定的有效性。 展开更多
关键词 抛光 剪切增稠抛光(STP) 非牛顿幂律流体 preston方程 材料去除数学模型
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光学元件气囊抛光系统动态去除函数建模 被引量:9
17
作者 王春锦 郭隐彪 +2 位作者 王振忠 潘日 谢银辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第17期19-25,共7页
目前对于光学元件气囊抛光系统驻留时间的求解都是基于静态的去除函数,然而实际抛光过程中,抛光头不断地移动,故对于动态去除函数的研究显得尤为必要。通过有限元仿真分析的方法得到动静态接触区的轮廓和接触应力分布数据,发现对于平面... 目前对于光学元件气囊抛光系统驻留时间的求解都是基于静态的去除函数,然而实际抛光过程中,抛光头不断地移动,故对于动态去除函数的研究显得尤为必要。通过有限元仿真分析的方法得到动静态接触区的轮廓和接触应力分布数据,发现对于平面工件,动静态接触区均为圆形,而且大小基本一致,且动态接触区应力分布与静态接触区应力分布相比,其峰值点沿抛光头移动的相反方向偏移。在此基础上,根据静态接触区应力呈类高斯分布的理论,利用最小二乘拟合的方法,推导出动态接触区的应力分布函数。通过搭建动静态接触区轮廓提取装置,设计不同下压量下动静态接触区的轮廓提取试验,验证有限元仿真结果的准确性。基于仿真和试验结果推导出动态去除函数,对其进行数值仿真,并与静态去除函数进行对比,发现前者去除率偏小,而且最低点也发生偏移。 展开更多
关键词 光学元件 气囊抛光 去除函数 建模 preston 方程
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光学元件精密加工中的磁流变抛光技术工艺参数 被引量:11
18
作者 秦北志 杨李茗 +4 位作者 朱日宏 侯晶 袁志刚 郑楠 唐才学 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2281-2286,共6页
为了充分掌握磁流变抛光中磁场强度、浸入深度、抛光轮转速、磁流变液水分含量等工艺参数对抛光结果的影响规律,以期提高元件的面形精度和表面的质量,在研究了磁流变抛光材料的去除数学模型的基础上,结合实验室的PKC100-P1型抛光设备,... 为了充分掌握磁流变抛光中磁场强度、浸入深度、抛光轮转速、磁流变液水分含量等工艺参数对抛光结果的影响规律,以期提高元件的面形精度和表面的质量,在研究了磁流变抛光材料的去除数学模型的基础上,结合实验室的PKC100-P1型抛光设备,对上述的关键工艺参数分别进行了研究,设置了一系列的实验参数,进行了详细的实验探索,分析了单因素条件下材料的去除量以及元件表面质量同关键工艺参数的内在联系,得出了相应影响关系曲线。从关系曲线表明:工艺参数对抛光斑的去除效率以及被加工元件表面质量存在着明显的影响规律,掌握这些影响关系就能用于分析和优化磁流变加工的结果,为高精度光学表面的加工提供可靠的保障,同时实验的结果也很好地验证了磁流变抛光材料去除理论的正确性。 展开更多
关键词 精密加工 磁流变抛光 去除函数 磁流变液 preston方程
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气囊抛光去除函数的数值仿真与试验研究 被引量:22
19
作者 张伟 李洪玉 金海 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期308-312,共5页
为提高光学元件的面形精度,提高加工效率,对超精密气囊抛光方法的去除函数进行了理论和试验研究。通过分析气囊抛光的原理,以Preston方程为基础,应用运动学原理推导了气囊抛光"进动"运动的材料去除函数,利用计算机仿真的方法... 为提高光学元件的面形精度,提高加工效率,对超精密气囊抛光方法的去除函数进行了理论和试验研究。通过分析气囊抛光的原理,以Preston方程为基础,应用运动学原理推导了气囊抛光"进动"运动的材料去除函数,利用计算机仿真的方法,得到近似高斯分布的去除函数,通过仿真分析几个主要参数对"进动"抛光运动去除特性的影响,总结得到三点气囊抛光工艺过程中重要的结论。通过在一台超精密气囊式智能抛光机上的试验对比,两者吻合很好,并得到面形精度RMS=0.0126μm的超精密的光滑表面,为开展气囊抛光的工艺研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 气囊抛光 进动运动 preston方程 去除函数
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急弯河道壁面切应力及计算方法研究 被引量:7
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作者 向媛 余明辉 +1 位作者 魏红艳 余飞 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期45-53,共9页
壁面切应力的准确计算对深入了解泥沙输运及河道演变过程非常重要。当前研究多局限于顺直和微弯河道,对于急弯河道,水流受重力和离心力的双重作用,流态复杂,水面横比降大,并伴随横向环流,壁面切应力影响因素众多,各种计算方法的适用性... 壁面切应力的准确计算对深入了解泥沙输运及河道演变过程非常重要。当前研究多局限于顺直和微弯河道,对于急弯河道,水流受重力和离心力的双重作用,流态复杂,水面横比降大,并伴随横向环流,壁面切应力影响因素众多,各种计算方法的适用性有待进一步研究。开展180°急弯水槽缓流试验,采用ADV流速仪以及Preston管监测水流的3维流速和动静水压强差分布,分析急弯河道水流纵向流速、横向环流以及湍动能重分布特征。基于以上水流特征,选取4种经验公式法及k-ε数值模拟法计算该水槽控制断面的壁面切应力,对比发现湍动能法、Preston管经验公式法以及k-ε数值模拟法的计算结果不仅在分布规律上,而且在数值大小上都吻合良好,可用于急弯河道壁面切应力的计算。利用数值模拟法计算该水槽内河床及岸坡的壁面切应力分布,结果表明:在进口顺直段内,壁面切应力值较小,且分布均匀,在弯道段内,其值逐渐增大,分布也更不均匀,进入出口顺直段后,岸坡附近的壁面切应力值达到最大;横向上壁面切应力沿底壁分布均匀,而在坡脚附近,水流条件复杂,环流作用大,波动剧烈;横断面最大壁面切应力在弯道作用下从凸岸逐渐偏移至凹岸,与主流变化规律一致;该急弯水槽最大壁面切应力位于弯道内110°断面的凸岸附近以及弯道出口下游0.5 m断面的凹岸附近;保持水槽出口水深不变,仅过水流量变化,壁面切应力总体分布规律相似,并体现出"大水趋直,小水坐弯"的特点。成果为急弯河道的水流剪切输移机理、河道演变预测及安全管理等研究提供基础依据。 展开更多
关键词 急弯 壁面切应力 preston 湍动能 k-ε模型
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