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基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究


中国机械工程第 2 3 卷第 1 4期2 0 1 2 年 7 月下半月

基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究
2 1 1 黄瑞宁1,   刘   兵   楼云江

哈尔滨工业大学深圳研究生院 , 深圳 , 1. 5 1 8 0 5 5 广东工业大学机械装备制造与控制技术教育部重点实验室 , 广州 , 2. 5 1 0 0 0


摘要 : 设计了一套微细电火花加工脉冲电源 , 该电源采用有效放电火花数检测方法对放电状态进行 并利用模糊控制算法对脉冲宽度和脉冲间隔进行调整以改善加工性能 。 试验结果表明 , 该脉冲电 统计 , 源在保证加工稳定性的基础上 , 能够有效地提高加工精度及加工效率 。 关键词 : 脉冲电源 ; 微细电火花加工 ; 放电状态检测 ; 模糊控制 : / 中图分类号 : T G 6 6 1      DO I 1 0. 3 9 6 9 . i s s n. 1 0 0 4-1 3 2 X. 2 0 1 2. 1 4. 0 1 8 j R e s e a r c h o n M i c r o E DM  P u l s e G e n e r a t o r w i t h F u z z C o n t r o l             y   1, 2 1 1 H u a n R u i n i n i u B i n o u Y u n i a n     g g  L g  L j g   , , , 1. H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o S h e n z h e n G r a d u a t e S c h o o l S h e n z h e n G u a n d o n 5 1 8 0 5 5           g y g g   2. K e L a b o r a t o r o f M e c h a n i c a l E u i m e n t M a n u f a c t u r i n a n d C o n t r o l T e c h n o l o  q p     y y g g y           , , , U n i v e r s i t o f T e c h n o l o M i n i s t r o f E d u c a t i o n G u a n z h o u 5 1 0 0 0 6 G u a n d o n     y g y y g g g       : A b s t r a c t A  m i c r o E DM u l s e e n e r a t o r w a s r e s e n t e d h e r e i n. I t a d o t e d e f f e c t i v e d i s c h a r e s a r k                     p g p p g p , d e t e c t i o n m e t h o d t o d e t e c t t h e d i s c h a r e s t a t e . I n a d d i t i o n i t u t i l i z e d f u z z c o n t r o l t o a d u s t n u m b e r                         g y j   t h e t i m e a n d t i m e t o i m r o v e t h e m a c h i n i n r e s u l t s u l s e -o n u l s e -o f f e r f o r m a n c e . E x e r i m e n t a l                     p g p p p p   s h o w t h a t t h e u l s e e n e r a t o r w i l l i m r o v e t h e m a c h i n i n a c c u r a c a n d m a c h i n i n e f f i c i e n c e f f e c t i v e l                   p g p g y g y y         o n t h e b a s i s o f s t a b i l i t .         y : ;m ; K e w o r d s u l s e e n e r a t o r i c r o -E DM; d i s c h a r e s t a t e d e t e c t i o n f u z z c o n t r o l       p g g y y    

0  引言
脉冲电源是电火花加工设备的重要组成部分 之 一, 它的性能直接影响到整个机床的加工品 质
[ 1]

1  微细电火花加工脉冲电源系统设计
1. 1  脉冲电源的整体结构 本文设计的 脉 冲 电 源 系 统 结 构 框 图 见 图 1, 整个电路以 D 主要包 括 S P和 C P L D 为控制核心 , 上 位 机 通 讯 单 元 的 设 计、 脉 冲 控 制 与 发 生 电 路、 工作电流调节及 R MO S F E T 驱动电路 、 C 加工控 与 上 位 机 采 用 串 口进行 制电路几 个 部 分 。D S P 通信 , D S P 将上位机发送的加工参数通过 D S P的 然后基于检测到的 外部 接 口 总 线 传 送 给 C P L D, 放电状态根据模糊控制算法对脉冲控制信号进行 微调 。C P L D 主要用来产生对应的高频脉冲控制 信号 , 并且对有效 放 电 火 花 数 检 测 的 结 果 进 行 统 计 。 加工电流的调节以及 R C 式加工电容的选 择 采用继电器进行控制 。 1. 2  硬件电路设计 1. 2. 1  脉冲控制及发生单元设计 由于微细电火花加工要求加工的精度达到微 米 级 以 上, 所以必须保证电源单次放电的能量 在1 0-7 ~1 0-6 焦 耳 数 量 级 。 单 个 脉 冲 的 放 电 能

。 弛张式 R 瞬时释放 C 脉 冲 电 源 结 构 简 单,

能量大 , 能达到很高的放电频率 , 因此得到了广泛 应用 。 但 纯 R C 脉冲电源也存在放电能量不可 控、 极间杂散电容 存 在 导 致 最 小 放 电 能 量 受 到 限
2 - 3] ; 制等难以克服的缺点 [ 另一方面常规脉冲电源

中一般是采用间隙平均电压检测的方法来为伺服 进给以及回退提 供 依 据 , 由于伺服进给的周期受 到限制 , 因此 , 采用固定脉冲宽度和脉冲间隔的脉 冲控制信 号 难 以 实 现 加 工 精 度 和 加 工 效 率 的 最 本文设 计 了 一 种 晶 体 管 式 可 控 脉 冲 电 优 。 为此 , 源 。 另外 , 在采用间隙平均电压检测的基础上 , 本 文增加了有效放电火花数检测作为调整脉冲控制 信号的依据 , 针对 放 电 过 程 的 模 型 难 以 建 立 的 特 脉冲控制信号的调整策略采用模糊控制 , 能有 点, 效改善系统的加工精度和加工效率 。

收稿日期 : 2 0 1 1—0 6—1 4 ) ; 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 哈尔滨工业 5 1 1 0 5 1 1 0 ) ; 大学创新基金资助项目 ( 高等学校博士 H I T. N S F I R. 2 0 1 0 1 2 5 ; 学科点专项科研 基 金 资 助 项 目 ( 国家高技术 2 0 1 1 2 3 0 2 1 2 0 0 7 5) ) 研究发展计划 ( 资助项目 ( 8 6 3 计划 ) 2 0 1 1 AA 0 4 A 1 0 3

4] 量为 [

W =

t) i( t) d t ∫u(


t 1

( ) 1

式中 , i( t)为放电电流 ; u( t)为放电电压 ; t 1 为放电时间 。

·1 7 1 8·

— — 黄瑞宁   刘   兵   楼云江 基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究 —

图 1  脉冲电源系统结构框图

   由于 放 电 时 放 电 电 压 一 般 在 火 花 维 持 电 压 ( 一般为 2 下 进 行 加 工, 因此电流不能设 0~3 0 V) 定太小 , 一般用缩 短 脉 冲 宽 度 的 方 法 来 减 小 单 次 ) 放电的能量 。 从式 ( 可以看出 , 脉冲放电的时间 1 即要保证脉冲有足够高的频率 , 脉冲宽 要非常短 , 度至少要在 1 s以下 。 μ 本文选 用 A L T E R A 公 司 的 EM P 1 2 7 0 T 1 4 4 C 5 型C 通过 P L D 来实现脉冲控制及发生单元的功能 , 对C 实现控制脉冲的调节 。 脉冲控 P L D 进行编程 , 制程序原理框图如图 2 所示 , C P L D 首先接收 D S P 传送过来的加工参数并将其存储起来 , 接收的参数 经过多路选择器分时进入下一级运算 。 多路选择 器的选择是由输出结果进行调节的 。 当检测到的 多路选择器的输出不大于 0 时 , 计数器开始计数 , 并循环检查是否 与 所 给 参 数 相 等 , 如果计数器计 数值与所给参数 相 等 , 则输出一个时钟周期的低 电平信号 , 并 由 它 触 发 D 触 发 器 进 行 反 相 运 算。 输出 状 态 翻 转 , 然 后 不 断 重 复 上 述 过 程。 由 于 所以能实现最小 C P L D选择5 0 MH z 的 晶 振, 1 0 0 n s的脉冲宽度 。

) ( 具有足够快的开关速度 , 最大工作频率可 1 驱动脉冲信号的上升和下 达1 MH z以上 。 因此 , 降速度要足够快 。 ( ) 在 MO 能够提供足够大的 2 S F E T 开通 时 , 从而缩短开关管的开通延迟和密 瞬时峰值电流 , 勒平台时间 。 ( 驱动电路能为 3)当 MO S F E T 关 断 时, 提高 MO S F E T 提 供 栅 极 电 荷 低 阻 放 电 回 路, MO S F E T 的关断速度 。 为 满 足 上 述 要 求 ,本 文 设 计 采 用 了 以 如 图 3 所 示, 图 T C 4 4 5 2 为驱动芯片的驱 动 电 路 , 它可 中芯片是 一 个 超 高 速 MO S F E T 驱 动 芯 片, 典型的 上 升 时 间 和 下 降 以输出 1 5 A 的瞬时电流 , ,满 足 脉 冲 电 源 驱 时间 分 别 为 2 1 n s和4 2 n s 动要求 。

图 3  MO S F E T 驱动电路图

1. 2. 3  状态检测环节电路的设计 为了提高加 工 精 度 和 实 现 加 工 效 率 最 大 化 , 采用有效电火花 数 检 测 方 法 , 对加工的脉冲宽度 和脉冲间隔进行 微 调 , 能够改善加工的精度和效 6] 率 。 有效火花数检测法 [ 是通过统计一段时间内 放电间 隙 之 间 所 产 生 的 有 效 放 电 脉 冲 ( 正常放 、 电) 无效放电脉冲 ( 空载 ) 和有害放电脉冲 ( 短路 ) 的数量 , 然后通过分析各状态所占的比例 , 进而对 放电间隙状态进行判别的一种方法 。 有效火花数 检测 电 路 如 图 4 所 示 。 其 中 , 状态统计电路是在
图 2  脉冲控制程序原理框图

C P L D 内通过 V e r i l o g 程序实现的 。

1. 2. 2  脉冲驱动电路及电流控制电路的设计 为了 得 到 尽 量 窄 的 MO 驱 S F E T 加 工 波 形, 动电 路 的 设 计 十 分 关 键 , 对驱动电路的要求
5] : 如下 [

2  控制算法设计
由于微细电火 花 加 工 过 程 极 其 复 杂 , 很难建 立放电过程的模 型 , 而模糊控制由于能够根据专 ·1 7 1 9·

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这些控制思想都在控制规则表 脉冲间隙的时间 , 中得到体现 , 脉冲 宽 度 及 脉 冲 间 隔 的 控 制 规 则 表 如表 1 及表 2 所示 。

图 4  有效火花数检测电路

家知识及实际加 工 经 验 进 行 控 制 , 不需要建立系 统精确的控制模型等优点 , 因此 , 本文采用模糊控 制算法来对输入控制脉冲的脉冲宽度和脉冲间隔 时间进行调整 。 2. 1  输入输出参数 将一段时间内的极间空载 、 正常放电 、 短路三 种放电状态的百 分 率 记 为 Ωk、 它 们 满 足: Ωz、 Ωd, 1 0 0% 。 在统计时间足够短的情况 Ωk +Ωz+Ωd = 下, 在一次统计的时间内 , 非正常放电状态主要是 空载状态 或 者 短 路 状 态 。 当 二 者 同 时 存 在 时 , 它 们所占比重必然很 低 且 基 本 相 等 , 表明当前放电 状态主要为正常放电 , 所占百分率大约在 9 0% 以
7] 。 取 E =Ωk -Ωd, 它代表的含义是 : 上[ E > 0, 当前放电 状 态 出 现 空 载 ; 当前放电状态主 E =0,

图 6 E 、 EC 、 TW 、 Tj 的隶属函数 Δ Δ 表 1  脉冲宽度控制规则表
EC
N B S E S B   NM  N   Z   P   PM  P N B B B S S E   N   N   NM  NM  N   N   Z NM  N B S S E E   NM  NM  N   N   Z   Z N S S S E E E S   NM  N   N   Z   Z   Z   P

要为正常放电 ; 当前放电状态出现短路 。 E < 0, ) , 再 取 EC =E ( 还可得到当前放 t) t-1 -E ( 电状态的变化趋势 。 所以 E 和 EC 能够比较客观 地反映出操作人员在电火花加工过程中所观察到 的现 象 , 更加符合模糊控制器对输入参数的要 求。 选 择 脉 冲 宽 度 增 量 Δ Tw 和 脉 冲 间 隙 增 量 即可构造一个两输入两输出的 Tj 为输 出 参 数 , Δ 模糊控制器 。 设计的模糊控制器如图 5 所示 。


Z E S S E E S   N   N   Z   Z   P   PM  PM P S S E E E E S   N   Z   Z   Z   Z   P   PM PM  Z E E E E S   Z   Z   Z   P   P B E E S   Z   Z   P   P S   PM P S B B   PM  P   P

表 2  脉冲间隙控制规则表
EC
N B S E S B   NM  N   Z   P   PM  P N B B B B S   P   P   P   PM  P   NM  P B B S   P   PM  P   N S B S   P   PM  P   P S E   Z

P S E E   Z   Z

P S E E S   Z   Z   N



Z E S E S   PM  PM  P   Z   N   NM  NM P S S E S B   PM  P   Z   N   NM  NM  N PM  P S E S B B   Z   N   NM  NM  N   N P B E S B B B B   Z   N   NM  N   N   N   N

图 5  二维模糊控制器

2. 2  控制规则 根据模 糊 控 制 方 法 的 原 理 , 首先对输入及输 将每个输入和输出量用7个模 出量进行模糊化 , 糊语 言 值 描 述 ,用 符 号 表 示 为 :{ N B, NM, N S, 。E 、 Z E, P S, PM, P B} EC 、 Tw 、 Tj 量 化 后 的 数 Δ Δ ] 。 隶属函数取为三角函数以及 值论域 为 [ 3 -3, 梯形函 数 的 形 式 。E 、 EC 、 Tw 、 Tj 的 隶 属 函 数 Δ Δ 。 如图 6 所 示 然 后 设 计 控 制 规 则 , 控制规则从加 工 经 验 和 已 有 的 知 识 中 提 取 ,例 如 ,当 E > 即出现了过多的开路状态且开路情 0, EC > 0 时 , 形越来越多 , 控制器应增加脉冲宽度的时间 , 减少 脉冲间 隙 的 时 间 , 以 提 高 放 电 效 率; 而当 E < 则应该减少 脉 冲 宽 度 的 时 间, 增加 0, EC < 0 时 , ·1 7 2 0·

2. 3  反模糊化
[] 选择 m 其 i n- m a x 重心法 8 进行反模糊化 ,

数学表达式为


z=

i=1

∑u
n i=1



( z z i) i ( ) 2 ( z i)

∑u



式中 , 为对应元素的隶 属 度, 其中 z uC ( z i 为论域元素; i) 的 C 为待判决输出模糊集合 。

因此针 对 不 同 的 E 、 可预先计算出相应 EC , 然后制成表3、 表4所示的控制表 , 并存 的控制量 , 储在 D 在 加 工 过 程 中, 可直接采用查表的 S P 中, 方式进行控制 , 这样可以减少算法执行的时间 。

— — 黄瑞宁   刘   兵   楼云江 基于模糊控制的微细电火花加工脉冲电源研究 — 表 3  脉冲宽度模糊控制表

-5 -4 -3 -2 -1   0   1   2   3   4   5 0 0 0 3 -4. 2 -3. 1 -2. 5 -2. 5 -1. 0 -1. 0 -1. 0 -0. 5 -5 -4.  0   3 -4. 2 -3. 1 -2. 5 -2. 5 -1. 0 -1. 0 -1. 0 -0. 5 -4 -4.  0   3 -3. 1 -2. 0 -1. 0 -1. 0 -1. 0 0 -3 -4. 5 -2. 5 -2. 0 -1. 0 -1. 0 0 -2 -2. 5 -2. 5 -2. 0 -1. 0 -1. 0 0 -1 -2. 0 0 0   0   0 0 0 0 0   0 0 0 0 0

0. 5 0   1. 0. 5 0   1.

EC

0 -2. 5 -2. 0 -0. 5  0   1 -1. 0 -1. 0 -0. 5  0   2 -1. 0 -1. 0 -0. 5  0   3 -1. 0 -0. 5  0   4   5   0   0   0  

0   0  

0   0  

0 5 0   0.   1. 0. 5 0 5   2.   2.

0 5 0 5   0.   2.   2.

0 0   1.

( ) 空载到正常放电 a

0 5 0 0 0 7 3   2.   1.   1.   1.   2.   4.

0 5 0 0 5 5 5 5 1 3   0.   1.   1.   2.   2.   2.   2.   3.   4. 0 5 0 0 5 5 5 5 1 3   0.   1.   1.   2.   2.   2.   2.   3.   4.

表 4  脉冲间隔模糊控制表

-5 -4 -3 -2 -1   0   1   2   3   4   5 1 0 0 1 0 5 5 5 0 0. 8 -5   4.   4.   4.   4.   4.   2.   2.   2.   2.   0 1 0 0 1 0 5 5 5 0 0. 8 -4   4.   4.   4.   4.   4.   2.   2.   2.   2.   0 1 0 4 1 5 5 5 5 5 -0. 3 -1. 5 -3   4.   4.   3.   4.   2.   1.   1.   1.   0. 1 4 0 5 5 -2   4.   3.   2.   1.   1.   0   1 4 0 5 5 -1   4.   3.   2.   1.   1.   0   0   0   0 -0. 5 -1. 8 -2. 5 0 -0. 5 -1. 8 -2. 5

( ) 正常放电到短路放电 b 图 7  空载到正常 , 正常到短路的两种放电间隙波形

EC

0 5 5 5 5 5 5 -1. 5 -2. 0 -3. 1 -4. 1   2.   1.   1.   1.   1.   0 -2. 1 5 5 5   1.   1.   0.   0   2 5 5 5   1.   1.   0.   0   3 5 5   1.   0.   0   4   5   0   0   0   0   0   0 -2. 5 -2. 5 -2. 5 -3. 1 -4. 1 0 -2. 5 -2. 5 -2. 5 -3. 1 -4. 1

3  结语
本文针对电火 花 微 细 加 工 的 特 点 , 设计了以 D S P和 C P L D为核心控制单元的微细电火花脉 冲电源 , 利用 C P L D 产生高频脉宽及脉间可调脉 冲信号来满足微细加工的要求 。 放电状态检测电 路的设计有 效 地 保 障 了 加 工 的 稳 定 性 。 最 后 , 基 于间隙放电状态 对 脉 冲 宽 度 和 脉 冲 间 隔 的 要 求 , 采用模糊控制算 法 进 行 调 整 , 满足了微小零件高 加工精度和高效率的要求 。
参考文献 : ] [ 1 C P L D 在电火花 加 工 脉 冲 电 源 设 计 中 的 应   薛重德 . ] ( : 用[ 增刊 ) J .电加工与模具 , 2 0 0 3 4 0 - 4 3. [ ,D ,C ,e 2]  H u a n R u i n i n i   S h i c h u n h i   G u n x i n t   a l . g   g D e v e l o m e n t   o f   M i c r o   W i r e   E l e c t r i c a l   D i s c h a r e p g l a t f o r m  a n d  I t s  A l i c a t i o n s[ J] . M a c h i n i n p p g  P T r a n s a c t i o n s   o f   N o n f e r r o u s   M e t a l s   S o c i e t o f   C h i -   y , n a 2 0 0 5, 1 5: 2 6 8 - 2 7 3. [ ] 3  K a w a k a m i   T,K u n i e d a   M. S t u d o n   F a c t o r s   D e t e r - y   m i n i n L i m i t s   o f   M i n i m u m  M a c h i n a b l e   S i z e   i n   M i -   g ] : c r o   E DM [ J .A n n a l s   o f   t h e   C I R P, 2 0 0 5, 5 4( 1) 1 6 7 - 1 7 0. [ ] 4   狄士春 ,黄瑞 宁 ,迟 关 心 ,等 .微 细 电 火 花 线 切 割 ] : 加工技 术 的 研 究 [ 电 加 工 与 模 具, J . 2 0 0 5( 1) 2 0 - 2 2. [ ] 5   韩福柱 ,陈丽 ,周 晓 光 .微 细 电 火 花 加 工 用 晶 体 管 ] : 脉冲电源的研究 [ 中 国 机 械 工 程, J . 2 0 0 6, 1 7( 2 0) 2 0 9 4 - 2 0 9 7.

0 -1. 5 0 -2. 5 -3. 4 -4. 0 -4. 1  1.

0 -0. 5 -1. 5 -1. 5 -2. 5 -4. 0 -4. 1 -4. 0 -4. 0 -4. 1 0 -0. 5 -1. 5 -1. 5 -2. 5 -4. 0 -4. 1 -4. 0 -4. 0 -4. 1

比例因子的选择 2. 4  量化因子 、 ] , ] 。 脉冲宽度 设定E ∈ [ 1 EC ∈ [ 2 -1, -2, 和脉冲间隔的变化量分别 设 定 为 Δ Tw ∈ [ 5, -2 ] , ] 。 选 择 量 化 因 子 KE =5, 2 5 Tj ∈ [ 0, 5 0 Δ -5 输出控制量的比例因子为 K ΔTw =5, KEC =2 . 5, K ΔTj =1 0。 2. 5  实验结果及分析 , 设定 的 加 工 条 件 是 脉 冲 宽 度 为 1 脉冲间 s μ , 隙为 2 加工峰值电流为0 模糊控制的一 s . 1 A, μ , 设定的误差初值为 E =1, 次周期设为 4 0 s EC = μ 设定 E 在 每 个 控 制 周 期 内 减 小 0 一直从1 0; . 1, 减小到 -1 为止 , 然后不断循 环 , 在上面设定的情 况下 , 模糊控制下由空载变化到正常放电 , 以及由 正常放电 变 化 到 短 路 放 电 间 隙 的 电 压 波 形 如 图 、 图7 7 a b 所示 。 从图 7 中可以看出 , 随着误差的变化 , 控制脉 冲会根据设定的 加 工 策 略 做 出 相 应 的 调 整 , 当误 差从零向正向变化时 , 在空载状态较多时 , 可通过 适当增加脉冲宽度和缩小脉冲间隙来提高加工的 ) ; 图7 而 在 误 差 从 零 向 负 向 变 化 时, 即短 效率 ( a 路脉冲情况增加 时 , 可通过缩小脉冲宽度及增大 脉冲间隙来减小 工 件 受 到 的 损 伤 , 提高加工的精 ) 。 图7 度( b

·1 7 2 1·

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含棒状共晶团复合陶瓷细观强度模型研究
李宝峰   郑   坚   倪新华   孙   涛   付云伟
军械工程学院 , 石家庄 , 0 5 0 0 0 3
摘要 : 以剪滞法为基础推导了棒状共晶团外加远场拉伸应力与共晶团界面极限剪应力 、 共晶团体积含 共晶团长径比之间关系的解析表达式, 进而得到含棒状共晶团复合材料的拉伸强度与基体极限剪应力之 量、 间的理论表达式。计算过程中将共晶团长径比的概率统计分布规律引入到计算模型中 , 并考虑了棒状共晶团 方位的随机分布。定义了共晶团达到最大剪应力的共晶团长度占共晶团整个长度的比值β, 当加权平均的β 值超过材料的许用值[ 时, 材料发生剪切破坏。[ 的取值由材料自身的性质决定 , 可以通过试验确定。 分 β] β] 析了复合材料的[ 的取值与其强度的关系, 并在 MA T L A B 中实现了编程计算。 β] 关键词 : 棒状共晶团 ; 复合陶瓷 ; 细观强度模型 ; 界面应力 ; 长径比 ; 剪滞法 : / 中图分类号 : O 3 4 6      DO I 1 0. 3 9 6 9 . i s s n. 1 0 0 4-1 3 2 X. 2 0 1 2. 1 4. 0 1 9 j M e s o m e c h a n i c a l S t r e n t h M o d e l o f C o m o s i t e C e r a m i c s C o n t a i n i n S t i c k E u t e c t i c C o l o n                 g p g y   L i B a o f e n h e n J i a n i X i n h u a u n T a o u Y u n w e i    Z  N    S    F   g g   , , M e c h a n i c a l E n i n e e r i n C o l l e e S h i i a z h u a n 0 5 0 0 0 3   g g g j g   : , A b s t r a c t B a s e d o n s h e a r - l a m e t h o d t h e r e l a t i o n s h i s o f t h e f a r f i e l d s t r e s s o f t h e s t i c k e u t e c t i c                         g p   , , c o l o n t h e i n t e r f a c e s h e a r s t r e s s o f t h e s t i c k e u t e c t i c c o l o n t h e v o l u m e c o n t e n t o f t h e s t i c k e u t e c t i c                             y y a n d t h e s l e n d e r n e s s r a t i o o f t h e s t i c k e u t e c t i c c o l o n w e r e d e r i v e d . A n d t h e n t h e t e n s i l e- c o l o n                         y y     s t r e n t h o f c o m o s i t e c e r a m i c s w a s o t . T h e r o b a b i l i t d i s t r i b u t i o n o f t h e s l e n d e r n e s s r a t i o o f t h e                         g p g p y   e u t e c t i c c o l o n w a s l e a d e d i n t h e s t r e n t h m o d e l . A n d t h e r a n d o m o r i e n t a t i o n o f s t i c k e u t e c t i c s t i c k                           y g   w a s c o n s i d e r e d . T h e r a t i oβ w h i c h s t a n d s f o r t h e l e n t h r a t i o m a x i m i z i n t h e i n t e r f a c e s h e a r c o l o n                     g g y     [ ] s t r e s s o f t h e s t i c k e u t e c t i c c o l o n w a s l e a d e d i n t h e s t r e n t h m o d e l . T h e r a t i oβ w a s d e c i d e d a c c o r d                           - y g   i n t o t h e m a t e r i a l a n d c a n b e b e x e r i m e n t s . T h e i n f l u e n c e s o f n t h e c o m o s i t e c e r a m i c s w e r e o t                           g y p p g     βo r o r a mm i n a n a l z e d . A n d t h e c a l c u l a t i o n w a s c o m i l e d i n MAT L A B.             p g g y p   : ; ; ; K e w o r d ss t i c k e u t e c t i c c o l o n o m o s i t e c e r a m i c m e s o m e c h a n i c a l s t r e n t h m o d e l i n t e r f a c e           yc p g y   ; ; s t r e s s s l e n d e r n e s s r a t i o s h e a r - l a m e t h o d   g  

0  引言
2 0 世纪 8 0 年代中期发 展 起 来 的 纳 米 陶 瓷 是 纳米材料的重要 组 成 部 分 , 纳米陶瓷的出现为陶 纳米复相陶瓷已成为近 瓷增韧带来了新 的 希 望 , 年来陶瓷材料领域的研究热点之一 , 具有发展成

1 - 2] 。用自蔓延 为一种新型 结 构 材 料 的 良 好 前 景 [

) 高温合成 ( 技术可制备出含纳米纤维和相变 S H S
3] , 粒子的亚共晶 纳 米 相 变 复 相 陶 瓷 [ 通过压痕实

验发现该复相陶瓷具有较大的断裂韧性和较高的
4] 。 其组织结构以含纳米纤维的棒 塑性形变行为 [

并在复合共晶体周围分布有少 状共晶团为基体 ,
收稿日期 : 2 0 1 1—0 7—2 5 ) 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 1 0 8 7 2 2 1 6

量的可产生相变 的 二 相 粒 子 , 这种材料优良的综 合性能在工程实际中具有巨大的发展潜力和广阔
, I n c . 2 0 0 1. ( 编辑   何成根 )

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[ ] 6   霍孟友 ,张建华 ,艾 兴 .电 火 花 放 电 加 工 间 隙 状 态 ] : 检测方法综 述 [ J .电 加 工 与 模 具 , 2 0 0 3( 3) 1 7 - 2 0. [ ] 电火花加工放电状态的 7   罗元 丰 ,赵 万 生 ,狄 士 春 . ] : 检测及神经模糊控制 [ J .高 技 术 通 讯 , 2 0 0 0( 1 1) 7 2 - 7 4. [ ] [ 8  P a s s i n o   K  M,Y u r k o v i e h   S.F u z z C o n t r o l M] . y   , : , M e n l o   P a r k C a l i f o r n i a A d d i s o n  W e s l e L o n m n a y   g
作者简介 : 黄瑞宁 , 男, 1 9 7 7 年 生。 哈 尔 滨 工 业 大 学 深 圳 研 究 生 院讲师 、 博士 , 广东工业 大 学 机 械 装 备 制 造 与 控 制 技 术 教 育 部 重 点实验室科研工作 者 。 研 究 方 向 为 微 细 电 火 花 加 工 技 术 。 发 表 论文 3 男, 0余 篇。刘 兵, 1 9 8 4 年 生。 哈 尔 滨 工 业 大 学 深 圳 研 男, 究生院硕士研究生 。 楼云江 , 1 9 7 3 年 生。 哈 尔 滨 工 业 大 学 深 圳研究生院副院长 、 副教授 。

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