A high‐precision instrument for mapping of rotational errors in rotary stages

A rotational stage is a key component of every X‐ray instrument capable of providing tomographic or diffraction measurements. To perform accurate three‐dimensional reconstructions, runout errors due to imperfect rotation (e.g. circle of confusion) must be quantified and corrected. A dedicated instrument capable of full characterization and circle of confusion mapping in rotary stages down to the sub‐10 nm level has been developed. A high‐stability design, with an array of five capacitive sensors, allows simultaneous measurements of wobble, radial and axial displacements. The developed instrument has been used for characterization of two mechanical stages which are part of an X‐ray microscope.     

回转窑多粒径颗粒流动与偏析的DEM模拟与实验研究

为明晰回转窑内颗粒的运动行为及偏析机理,以绿豆、黄豆和黑豆为颗粒介质,依次对3种装填顺序下的颗粒流动过程进行离散元模拟与实验研究,以颗粒质量分数和平均粒度为判据,对颗粒偏析进行评价。结果表明,回转窑内颗粒流动区可分为自由滚落区、渗流呆滞区以及窑壁携带区,自由滚落区颗粒流速最大,而渗流呆滞区流速最小。窑内颗粒沿轴向输运过程发生径向偏析,形成夹层结构,小颗粒受渗流作用在渗流呆滞区中心形成内核,大粒径和中等粒径颗粒集中在自由滚落区和窑壁携带区。窑内颗粒力链分布不均匀,强力链分布于近窑壁区,弱力链分布于自由滚落区和渗流呆滞区,且渗流呆滞区力链细而密集。当窑头附近不同粒径颗粒存在轴向速度差时,颗粒在轴向发生掺混,并产生径向偏析。     

混凝土搅拌车搅拌筒磨损数值分析

混凝土运输过程中搅拌筒的磨损一直是一种常见潜在危害,磨损严重时会导致叶片失效,对搅拌的质量和出料匀质性产生影响。通过实验获取搅拌筒内部的磨损费时费力,因此有必要采取一种数值分析方法对搅拌筒的磨损进行预测并提出改进。本文采用摩擦磨损实验的方法来标定颗粒与搅拌筒之间的Archard磨损常数,采用JKR接触模型表征混凝土的流动性能,采用离散元方法(DEM)对搅拌筒筒体及叶片磨损进行预测分析。通过法向接触能量与切向接触能量的对比,证明搅拌筒中的磨损主要为伴有冲击作用的磨粒磨损,搅拌车搅拌筒中搅拌叶片顶部的磨损较为严重。针对磨损比较严重的叶片顶部进行改进,采用T型耐磨结构等改进叶片结构,叶片顶部结构改进后搅拌筒使用寿命能得到明显提升。     

基于AVR单片机的万能材料试验机控制系统

采用AVR单片机AT90S8515作为控制核心,通过步进电机带动丝杠运动,利用光栅编码器、高精度力传感器、2个引伸计分别测量了位移、力及试件横、纵变形,在老式电子万能材料实验机上建立了新型计算机控制系统,可方便测定弹性模量和泊松比.     

双层旋转壳流固耦合振动有限元分析

本文采用旋转壳体元和流体元分析了双层旋转壳体流固耦合振动特性,基于Novozhilov壳体理论、水弹性理论以及Hamilton变分原理推导出耦合系统运动方程,计算结果与实测值比较表明本分析方法有较好的精度。     

关于平行光束的聚焦

根据费马原理，设想出一个由旋转椭球面与半径等于椭球短半轴的球面组成的透镜，使具有一定宽度的平行光束通过透镜后聚焦。     

基于包层旋转折变型光纤光栅的动态增益均衡器

提出并利用高频CO₂激光脉冲在普通单模通信光纤上写出了包层旋转折变型长周期光纤光栅(R-LPFG). 在分析R-LPFG波导结构和双折射特性的基础上，对光栅周期数和折变旋转度分别为50和7.2°/周期的R-LPFG进行了实验研究.结果表明，这种类型的光栅可极大地降低其谐振波长对横向负荷不同作用方向所表现出的方向相关性，并且其谐振峰幅度横向负荷灵敏度在任意方向下均高达0.37dB/(g·mm^-1) ，是普通LPFG横向负荷灵敏度的9倍左右.利用R-LPFG的温度线性响应特性和独特的横向负荷特性，设计并实验研究了一种动态增益均衡器，用其平坦掺铒光纤放大器增益谱，在C波段32nm范围内，其平坦度小于±0.5dB，可满足实际环境对通信系统的平坦应用要求. 关键词： 光纤通信技术 长周期光纤光栅 动态增益均衡 旋转折变     

Dynamic analysis of geometrically nonlinear robot manipulators

In this paper, a method for the dynamic analysis of geometrically nonlinear elastic robot manipulators is presented. Robot arm elasticity is introduced using a finite element method which allows for the gross arm rotations. A shape function which accounts for the combined effects of rotary inertia and shear deformation is employed to describe the arm deformation relative to a selected component reference. Geometric elastic nonlinearities are introduced into the formulation by retaining the quadratic terms in the strain-displacement relationships. This has lead to a new stiffness matrix that depends on the rotary inertia and shear deformation and which has to be iteratively updated during the dynamic simulation. Mechanical joints are introduced into the formulation using a set of nonlinear algebraic constraint equations. A set of independent coordinates is identified over each subinterval and is employed to define the system state equations. In order to exemplify the analysis, a two-armed robot manipulator is solved. In this example, the effect of introducing geometric elastic nonlinearities and inertia nonlinearities on the robot arm kinematics, deformations, joint reaction forces and end-effector trajectory are investigated.     

论瞬时轴线垂直度、平均回转轴线垂直度与Wobble的关系

用姿态变换的方法推导了平均轴线垂直度、瞬时轴线垂直度和倾角回转误差（Wobble)三之间的关系，从而得出了瞬时轴线垂直度和平均回转轴线垂直度的数据处理方法。     

大型多支承变刚度回转窑支承载荷分配问题

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的核心设备，是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统，由于其载荷和刚度分布复杂、各支承存在偏移，作用在它托轮上的支承载荷分配严重不均。本文针对回转窑载荷和刚度分布的特点，建立支承载荷求解的力学模型和线性方程组，导出支承载荷分配与支承偏差的关系式；用该方法对现场回转窑进行计算，得出该窑支承载荷分配的线性公式和一些分析结论，为生产中回转窑的状态分析、优化调控提供依据。