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我院博士生喜获第八届上银优秀机械博士论文奖
发布时间:2018-11-15

11月9日,第八届“上银优秀机械博士论文奖”颁奖典礼在四川成都举行。上海交通大学机械与动力工程学院林忠钦教授、Mingwang Fu教授指导的博士生邓宇君的学位论文《聚合物微结构成形的介观尺度效应及其本构建模》获得铜奖;殷跃红教授指导的博士生姜振华的学位论文《光学大镜加工中弧面磨削几何学原理及其实现方法》获得佳作奖。

颁奖典礼之前,邓宇君和姜振华与参会代表们分享了自己目前的研究情况和研究成果,交换了对科研前沿的认识并获得了大家的一致认可。

 “上银优秀机械博士论文奖”由上银科技股份有限公司和中国机械工程学会共同设立,旨在培养优秀机械工程人才,增进企业界与学术界之互动,进而促进机械工业技术之提升与创新。奖励对象为中国(大陆、台湾和港澳地区)各大学机械工程及其自动化领域、特别是精密机械领域的博士学位获得者及其博士生导师

本次评选,上银组委会共评出获奖博士论文24篇,其中金奖1篇,银奖2篇,铜奖3篇,优秀奖5篇、佳作奖10篇和特别奖3篇。

 

附:获奖论文介绍

 

论文题目: 聚合物微结构成形的介观尺度效应及其本构建模

作者: 邓宇君

指导教师: 林忠钦 教授、Mingwang Fu教授

论文简介:

本论文得到了”国家自然基金重点项目”《薄膜表面微细结构直接热辊连续成形的介观尺度效应及控形控性新方法》No. 51235008的支持。

针对介观尺度下聚合物材料尺度效应,搭建了考虑应变率影响的弹粘塑性模型、建立了应变梯度弹粘塑性本构模型,给出了考虑尺度效应的聚合物变形仿真分析的数值分析模型,实现了聚合物表面复杂结构大面积微细辊压成形的数值分析预测。上述研究为介观尺度下聚合物材料流变行为分析和聚合物表面功能结构的微细压印成形工艺设计提供理论基础。研究成果主要集中在以下几个方面:

(1) 研究应变率对聚合物应力应变关系的影响规律,建立了适用于宏观尺度下聚合物变形的弹粘塑性本构模型。针对应用广泛的PMMA材料,求解其弹粘塑性模型中的关键参数,并进一步分析了关键参数对聚合物材料应力应变关系的影响规律。

(2) 将偶应力和旋转梯度引入弹粘塑性本构模型中,建立了考虑介观尺度效应的应变梯度弹粘塑性本构模型。结合实验数据,对材料内禀长度进行求解,通过实验和理论值对比分析,验证了应变梯度弹粘塑性本构模型预测聚合物介观尺度效应的可行性和精确性。

(3) 构建了应变梯度弹粘塑性本构模型的增量数值化方法,结合自定义单元,建立了考虑聚合物尺度效应的仿真建模方法。通过实验仿真对比,验证了数值模型预测聚合物介观尺度效应的准确性,并揭示了介观尺度下聚合物材料力学性能的强化机理。

(4) 基于微细辊压成形系统,对辊压工艺参数对聚合物表面复杂结构成形质量的影响规律进行了实验研究,得到了辊压成形高度的回归模型,分析了聚合物材料在微细辊压成形中的流动特点,为聚合物复杂结构微细辊压工艺研究奠定了理论基础。



论文名称:光学大镜加工中弧面磨削几何学原理及其实现方法

作者:姜振华

指导教师:殷跃红 教授

 

论文简介:

近年来,大型高分辨率的对地、对空光学观测系统被广泛地应用于军事,科研等各个领域,由此对离轴非球等形式的复杂曲面光学大镜的需求也不断增加。本文针对光学大镜加工中弧面磨削几何学原理及其实现方法进行了深入系统的研究。

针对少轴磨削变接触点、变曲率的特点, 本文对弧面砂轮几何形状进行了参数化表征, 从几何学的角度揭示了少轴磨削与五轴磨削之间的关联关系, 建立了少轴磨削虚拟轴等效原理模型。基于微分几何中的高斯映射等方法,提出了基于光学镜面几何性质、磨床特性、工艺要求的弧面砂轮几何参数与轴倾角的定量确定方法。在虚拟轴等效原理的基础上,建立了少轴弧面磨削运动学方程,解决了不同机床构型、不同磨削方式的少轴轨迹规划问题。

误差建模与补偿是提高加工精度的重要手段。本文针对离轴非球等形式的复杂光学大镜,建立了一套完整的可用于少轴磨削倾斜弧面砂轮几何误差建模、分离与补偿的方法。基于误差条件下的虚拟轴运动学方程,建立了包含所有砂轮几何误差分量在内的统一的镜面法向误差模型,为砂轮制造、安装、修整提供精度要求的依据。通过对镜面法向误差的线性化,同时利用镜面测量获得的误差信息,实现了砂轮局部各误差分量的求解、分离。通过建立控制点误差补偿函数,大大提高了补偿后镜面的面形精度。

弧面砂轮与工件的几何接触区域(磨削区域)是弧面磨削过程中最重要的几何变量之一。本文根据弧面磨削的几何运动特点,利用微分几何对接触区域的相关曲面包括砂轮曲面、砂轮运动包络面、工件加工残留面进行了微分化表征,从而能够通过磨削点附近砂轮曲面的主曲率、磨削深度等少数变量实现接触区域的三维直观建模。基于接触区域模型,本文尝试对少轴磨削力、弧面砂轮的几何磨损等进行了建模,并取得了良好的效果。

最后本文针对弧面磨削几何学原理在磨削系统中的实现,开发了用于大型少轴光学磨床的CNC系统与CAM系统,为少轴弧面磨削在光学大镜快速制造过程中的大规模应用创造了良好的条件。

 

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