苗恩铭[1]2004年在《精密零件热膨胀及材料精确热膨胀系数研究》文中提出现代科技迅速发展，使得精密工程的精度等级不断提高，已进入微纳米级水平。由于热变形对精度影响的重要性，所以对热变形影响机理和控制研究越来越受到国内外学者的关注。本文在国家自然科学基金“机械配合热变形误差的基础理论与应用技术研究”(项目编号：50075023)的支持下，同时参考台湾科学技术委员会的相关项目内容，在国内外热变形研究理论成果的基础上，对零件形体因素所引起的热变形及相关内容进行了系统深入的理论研究，建立了零件典型形体因素对热变形影响的数学模型，并通过实验给以论证。在此成果基础上，对材料精确热膨胀系数作了大量的理论和实验研究，为未来建立标准的精密工程中常用材料精确热膨胀系数提供了一定的参考依据。 本文主要工作和创新性成果包括： 本课题在吸收国内外热变形理论研究成果的基础上，通过热变形与力学模型的转换，对典型零件形体热变形规律进行深入的理论研究，对常见的方体、圆柱体、园环和球体等形体特征参数对零件的热变形影响给出了理论分析，首次推导建立了零件热变形规律的数学模型。 在典型零件形体热变形数学建模分析中，应用差分算法并进行了改进，将差分法发展成可得出形体热变形一般规律的解析法，有效的解决了热变形形体建模问题，为进一步研究复杂形体对零件热变形影响规律提供了一种算法。 对材料的精确热膨胀系数进行了全面与深化研究，分析了传统材料热膨胀系数的不足，给出了传统材料膨胀系数实用的精确定量评述和适用范围，提出了精确材料热膨胀系数相关问题的解决方法。同时对现行的几种材料热膨胀系数定义进行了系统分析，给出各种定义的材料热膨胀系数的精度范围，提供了在实践应用中选用原则和方法，该内容具有重要的实用价值。进一步对以圆柱体和球体为标准样件所定义的材料膨胀系数进行了理论分析，提出以圆球体为标准试件所测出的材料膨胀系数具有更好的科学性，为建立科学的精确热膨胀系数提供理论依据。 根据对热膨胀系数的理论研究成果，进一步研究了常用材料的精确膨胀系数，对本校选用的精密机械工程中常用的25种材料和台湾成功大学提供的16种(每种有4件尺寸不同的样件，共64件)材料的热膨胀系数变化规律进行了测定，给出了实用数表，并对其实验数据进行了分析比较，得出了材料精确热膨胀系数的主要结论，为今后进一步研究海峡两岸统一的材料精确热膨胀系数标准提供了良好依据。合肥工业大学博士学位论文 研制成功了国内唯一的高精度叁维热变形实验装置一均匀温度场高精度实验装置，该装置具有恒温箱微机控制，高精度电感测头准确定位，微动叁维工作台和双频激光干涉仪热变形量测量系统，极大的提高了测量精度和测量适用范围，扩展了其应用功能。其主要技术指标是:容积为820 x 528 x 85Omm3，测温不确定度为0.02℃，微变形测量不确定度为士0.28声刀”。该实验装置的研制成功为进一步在本方向的研究给以了设备保障。关键词:热变形、热膨胀系数、热应力、热传导、差分法
孟勇[2]2005年在《新型叁维高精度热变形实验装置研制》文中研究说明本论文的研究内容主要来源于国家自然科学基金项目“机械配合热变形误差的基础理论与应用技术研究”(项目编号:50075023),同时参考台湾科学技术委员会项目“精密机械常用零件受热膨胀特性及最佳热配合设计基础研究”(项目编号:NSC 89-2212-E-006-196)。本文针对现有热变形测量装置的不足,研制新型叁维高精度多功能热变形实验装置,并对各种资料上现有的材料热膨胀系数的非一致性原因进行定性分析研究,并运用研制的新型叁维高精度多功能热变形实验装置对常用材料的热膨胀系数进行重新测定,给出精确膨胀系数。从而为进一步从理论和实验上研究机械零部件在均匀温度场中的热变形,以及形体因素对机械热变形的影响提供设备保障和实验数据。
黄其圣, 费业泰, 张勇, 胡鹏浩[3]2002年在《金属材料热变形量的精确测定》文中认为分析了温度升高时材料产生热膨胀的同时伴随着力变形的变化 ,在精确测定材料的热变形时 ,必须考虑这种力变形的变化 .文中还提出了零件热变形系数的概念 ,并讨论了零件热变形系数与材料热膨胀系数的关系
刘永东, 费业泰[4]1998年在《零件材料精确热膨胀系数的测定》文中研究指明本文对现有的热膨胀系数测量方法进行分析，指出其对于高精度测量的局限性。本文还着重分析了我们自己设计的一套高精度的热膨胀系数测量仪，并通过该仪器测出了一些常用材料的微分膨胀系数。
李光珂[5]2007年在《机械形体参数对零件热变形影响研究》文中指出本论文研究内容来源于国家自然科学基金资助项目“复杂规则机械形体热变形误差理论及应用研究”(项目编号：50475069)。温度影响机械及仪器的性能与精度是始终存在的不可避免的物理现象，随着机械与仪器精度不断提高影响程度相应地成比例增加，因此研究机械热变形误差理论及应用技术，以采取有效措施，最大限度地减小温度的影响。本文通过利用机、光、电等设备组成的能够进行控温、测温及测量几何量参数的高精度热变形实验装置，对圆柱体、平板在0℃-60℃范围内受形体参数影响的热变形规律进行了实验研究，研究结果表明，精密零件任一尺寸的热变形不仅与其本身尺寸、形体材料膨胀系数和温度变化有关，而且还与形体其他相关尺寸有关，且形体参数对精密零件热变形的影响不容忽视。本文对圆柱体、平板在工作环境中的温度分布规律进行了初步探讨，得出圆柱体、平板内温度随时间变化的分布规律。为进一步从理论和实验上研究形体参数对机械零部件在均匀温度场中热变形的影响提供依据。本文在原有热变形实验装置的基础上，对系统的测温系统进行了改进。将原有仅能测出恒温箱内空间温度的测温装置改进为能直接测出被测工件表面实际温度的高精度测温系统，制定了以Pt100作为测温传感器、STC89C516RD+单片机作为主控制器，运用SPI器件MAX1402和MAX7219实现数据的采集和显示的高精度测温系统。并采用最小二乘法进行数据处理，有效地提高了测温精度，为热变形温度误差的修正提供保证。
卞小强, 林义兵[6]2011年在《球体热变形参数确定材料热膨胀系数的研究》文中提出文章指出了现行热膨胀计算中膨胀系数的局限性,通过理论及实验分析了球体热变形参数与热膨胀系数的关系,提出利用球体热变形参数代替当前用平均热膨胀系数计算材料热变形量,可提高计算精度。
苗恩铭, 徐祗尚, 周小帅, 雷德荣, 倪洋[7]2015年在《基于热力转换机理仿真圆柱体零件形体边界约束的热变形》文中提出提出了热变形精确分析理论与一种仿真方法以保证热误差影响下机械零件的最佳配合。从微观分子力学理论出发,在充分考虑材料属性、温度以及形体边界约束对热变形影响的基础上,提出了热力转换热变形分析理论,将零件热变形问题等效为力变形问题。针对一组铝制空心圆柱体零件进行了热变形测量实验,给出了基于ANSYS Workbench仿真环境的热力转换热变形仿真方法,并对比分析了实验结果与仿真结果。结果显示:铝制空心圆柱体零件受高温变形时,不同内外径尺寸的空心圆柱体其热膨胀系数是不相同的;外圆径向热膨胀系数大约是内圆径向热膨胀系数的2倍;基于热力转换理论的仿真结果与实验结果吻合较好,吻合度达到98%以上,验证了热力转换热变形分析理论的合理性和有效性。提出的方法弥补了ANSYS Workbench传统热分析完全忽略形体边界约束影响零件热变形的缺陷,为后期热鲁棒性结构设计提供了重要参考。
徐婷婷[8]2007年在《新型高精度四维热变形实验装置的改进及应用研究》文中研究指明随着测量手段的不断更新和测量精度等级的不断提高，由温度引起的热变形在测量总误差中所占的比重越来越大。本文在国家自然科学基金项目“机械配合热变形误差的基础理论与应用研究”(项目编号：50075023)和“复杂规则机械形体热变形误差基础理论及应用研究”(项目编号：50475069)的支持下，同时在原有叁维热变形实验装置的基础上，进行了叁个方面的改进。将原有仅能测出恒温箱内空间温度的测温装置改进为能直接测出被测工件表面实际温度的高精度测温系统，有效地提高了测温精度，为热变形温度误差的修正提供保证。在原有只能测量简单机械形体热变形误差的基础上，为了能够完成对复杂规则机械形体形状参数热变形误差的测量，将原有叁维测量装置改进为四维装置，从而方便并且准确地完成对非常规形状参数的测量，文中以渐开线圆柱齿轮为例，对热变形齿形误差的测量进行了详细讨论。原有装置的测长标准量装置为双频激光干涉仪，由于其价格昂贵，而且调整光路麻烦的缺点，在本文提出了一种全新的测量方法，即用高精度的量块组取代双频激光干涉仪作为长度标准量装置，从而方便地实现对工件热变形量的测量。经过改进后的四维高精度热变形实验装置用于实际热变形测量时，测量精度明显提高，可测量的工件种类增多，为进一步验证相关机械形体热变形理论提供了更有力的保证。
罗哉[9]2005年在《精密机械中孔轴最佳热配合理论及应用研究》文中研究说明热变形是普遍存在的热效应现象,对于零件形体几何尺寸,温度变化将引起形体各个尺寸的相应变化,传统的热变形理论及其计算公式对于低精度或一般精度的零件可近似地适用,而对于高精度或现代微纳米精度是不适用的。本文在综合国内外研究成果和导师费业泰教授多年热变形研究成果的基础上,在国家自然科学基金等项目的支持下,系统地研究了稳态均匀温度场及稳态非均匀温度场中最佳热配合设计原理,首次建立了稳态均匀温度场中多种孔型零件、轴类零件的热变形数学模型,在此基础上对孔型零件和轴类零件在不同温度场、不同受力情况下的热变形做了系统的理论分析和实验验证;研究了在不同情况下温度变化对孔、轴配合的影响规律,提出最佳热配合设计理论来解决温度变化对配合精度的影响,取得了一些具有实用价值的成果。本文的主要研究内容包括: 在全面分析材料线膨胀系数和体积膨胀系数关系的基础上,零件热变形时任一形体尺寸的热变形量不遵循传统线性公式规律,它与形体其他尺寸密切相关,即可表示为其他尺寸的非线性函数。运用该理论首次建立了孔型零件和轴类零件在稳态均匀温度场中热变形量与所有几何尺寸的函数关系,并用实验加以验证。 选用典型的孔型零件和轴类零件作为研究对象,在综合国内外现有热变形研究成果的基础上,系统全面地研究了多种孔型零件和轴类零件在稳态非均匀温度场中,受外力与不受外力情况时的热变形规律,建立了数学模型,完善了零件热变形理论,为今后更加深入的研究机械零件、机械系统热变形奠定了更全面的基础。 圆柱体结合的公差与配合是机械工程方面重要的基础标准,现行的公差与配合是以标准温度20℃为基础,据此设计的机械精度,只有当机械设备工作温度恰为20℃时才能得到保证。由于相配合的孔、轴具有不同的热变形规律,受材料、结构、温度场和边界约束条件等诸多因素影响,温度变化相同时,相同尺寸的孔型零件和轴类零件变形量不同,因而导致温度变化时孔、轴配合精度的变化。选用典型配合结构深入研究了温度变化对间隙配合以及过盈配合的影响,提出最佳热配合设计原理,从理论与实践上减小了温度变化对配合精度及配合性质的影响,使高精度系统在普通环境中使用成为可能,并在常用尺寸段、典型配合结构的基础上,根据现有国家标准,选择基孔制对轴基本偏差进行热补偿,给出热补偿公差值。 根据孔型零件的热变形计算理论,对叁峡工程水轮机转子止口这种特殊结构的外尺寸的加工尺寸进行热误差的计算和实验,通过理论分析和实验结果的比较,两者基本相符,这就为在不同温度条件下加工转子止口时控制、补偿实际加工量提供理论依据,并对加工后在实际使用中的最佳尺寸控制具有使用意义,且以该理论为模型,当知道环境温度时,可知道凸止口外径的具体尺寸,为控制其热变形提供了一个重要的理论依据。 本文在利用原有研究成果的基础上,设计了稳态均匀温度场中孔型零件、轴类
苗恩铭, 费业泰[10]2003年在《形状参数对零件热膨胀影响研究》文中提出简述零件形体热变形在科研及生产中的实际意义。指出现行热膨胀计算的局限性,并提出形体参数对零件热膨胀变形的影响不容忽视。通过理论及实验初步分析了形体参数热膨胀系数与热膨胀系数的关系;对零件形体因素引起的热膨胀与通常计算的热膨胀值的关系也从试验上进行了初步探讨。
参考文献：
[1]. 精密零件热膨胀及材料精确热膨胀系数研究[D]. 苗恩铭. 合肥工业大学. 2004
[2]. 新型叁维高精度热变形实验装置研制[D]. 孟勇. 合肥工业大学. 2005
[3]. 金属材料热变形量的精确测定[J]. 黄其圣, 费业泰, 张勇, 胡鹏浩. 应用科学学报. 2002
[4]. 零件材料精确热膨胀系数的测定[J]. 刘永东, 费业泰. 计量学报. 1998
[5]. 机械形体参数对零件热变形影响研究[D]. 李光珂. 合肥工业大学. 2007
[6]. 球体热变形参数确定材料热膨胀系数的研究[J]. 卞小强, 林义兵. 安徽职业技术学院学报. 2011
[7]. 基于热力转换机理仿真圆柱体零件形体边界约束的热变形[J]. 苗恩铭, 徐祗尚, 周小帅, 雷德荣, 倪洋. 光学精密工程. 2015
[8]. 新型高精度四维热变形实验装置的改进及应用研究[D]. 徐婷婷. 合肥工业大学. 2007
[9]. 精密机械中孔轴最佳热配合理论及应用研究[D]. 罗哉. 合肥工业大学. 2005
[10]. 形状参数对零件热膨胀影响研究[J]. 苗恩铭, 费业泰. 应用科学学报. 2003