骨头磨削过程传热及其反问题研究
| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-7页 |
| 主要符号表 | 第11-13页 |
| 1 绪论 | 第13-27页 |
| 1.1 骨头磨削研究背景 | 第13-16页 |
| 1.1.1 微创神经外科手术 | 第13页 |
| 1.1.2 骨头磨削过程 | 第13-15页 |
| 1.1.3 骨头磨削的热问题 | 第15-16页 |
| 1.2 磨削热问题研究现状 | 第16-20页 |
| 1.2.1 理论研究 | 第17-19页 |
| 1.2.2 实验研究 | 第19-20页 |
| 1.3 传热学反问题研究 | 第20-23页 |
| 1.3.1 传热学反问题的应用 | 第20-22页 |
| 1.3.2 传热学反问题的研究方法 | 第22-23页 |
| 1.4 本文的研究内容 | 第23-27页 |
| 2 骨头磨削传热模型 | 第27-47页 |
| 2.1 磨削过程物理及数学模型 | 第27-29页 |
| 2.1.1 物理模型 | 第27-28页 |
| 2.1.2 基本控制方程 | 第28-29页 |
| 2.2 球形磨具磨削区热流分布模型 | 第29-36页 |
| 2.2.1 前-后进给方式 | 第29-32页 |
| 2.2.2 左-右进给方式 | 第32-35页 |
| 2.2.3 磨削热分布算例及讨论 | 第35-36页 |
| 2.3 骨头磨削瞬态温度场数值模拟 | 第36-45页 |
| 2.3.1 有限元热模型 | 第36-39页 |
| 2.3.2 网格无关性验证 | 第39-41页 |
| 2.3.3 瞬态温度场仿真试验 | 第41-45页 |
| 2.4 小结 | 第45-47页 |
| 3 骨头磨削过程实验及温度场重构 | 第47-79页 |
| 3.1 引言 | 第47页 |
| 3.2 骨头磨削实验系统 | 第47-55页 |
| 3.2.1 实验系统简介 | 第47-51页 |
| 3.2.2 骨头温度测量 | 第51-52页 |
| 3.2.3 电机 PWM 信号测量 | 第52-53页 |
| 3.2.4 骨头样本制备及热物性测定 | 第53-55页 |
| 3.3 磨削实验结果及讨论 | 第55-61页 |
| 3.3.1 磨削切深的影响 | 第56-57页 |
| 3.3.2 进给速度的影响 | 第57-59页 |
| 3.3.3 进给方向的影响 | 第59-61页 |
| 3.4 磨削热反演及温度场重构 | 第61-68页 |
| 3.4.1 Active set 优化方法 | 第61-62页 |
| 3.4.2 磨削热反演 | 第62-64页 |
| 3.4.3 温度场重构 | 第64-68页 |
| 3.5 磨削热实时估算 | 第68-76页 |
| 3.5.1 磨削过程能量转换关系 | 第69-70页 |
| 3.5.2 电机 PWM 信号与占空比 | 第70-74页 |
| 3.5.3 磨削热转换模型及验证 | 第74-76页 |
| 3.6 小结 | 第76-79页 |
| 4 磨削热及其分布的同时反演 | 第79-93页 |
| 4.1 引言 | 第79页 |
| 4.2 骨头磨削传热模型 | 第79-83页 |
| 4.2.1 磨削区热流的时空分布 | 第80-81页 |
| 4.2.2 时空叠加计算温度场 | 第81-83页 |
| 4.3 骨头磨削传热学反问题 | 第83-85页 |
| 4.3.1 应用顺序函数法反演平均热流密度 | 第83页 |
| 4.3.2 未来时间步的优化 | 第83-84页 |
| 4.3.3 应用 SQP 方法反演热流空间分布 | 第84页 |
| 4.3.4 SFSM 和 SQP 方法的耦合 | 第84-85页 |
| 4.4 数值仿真试验及讨论 | 第85-89页 |
| 4.4.1 仿真试验条件 | 第85-86页 |
| 4.4.2 测点温度对于热流分布系数的灵敏度 | 第86-87页 |
| 4.4.3 模型准确性验证 | 第87页 |
| 4.4.4 测量误差的影响 | 第87-88页 |
| 4.4.5 未来时间步的影响 | 第88-89页 |
| 4.5 骨头磨削分布式热流反演及温度场重构 | 第89-91页 |
| 4.6 小结 | 第91-93页 |
| 5 带有冷却液的骨头磨削热问题研究 | 第93-105页 |
| 5.1 引言 | 第93页 |
| 5.2 低温喷雾冷却下骨头磨削实验研究 | 第93-99页 |
| 5.2.1 实验装置 | 第93-96页 |
| 5.2.2 实验设计及结果分析 | 第96-99页 |
| 5.3 带有冷却液的骨头磨削传热模型 | 第99-101页 |
| 5.4 低温喷雾冷却下的磨削热估算 | 第101-102页 |
| 5.5 温度场重构 | 第102-103页 |
| 5.6 小结 | 第103-105页 |
| 6 结论与展望 | 第105-109页 |
| 6.1 主要结论 | 第105-107页 |
| 6.2 后继研究工作的展望 | 第107-109页 |
| 致谢 | 第109-111页 |
| 参考文献 | 第111-121页 |
| 附录 | 第121-123页 |
| A 作者在攻读学位期间发表的论文目录 | 第121-123页 |
| B 作者在攻读学位期间参加的科研项目 | 第123页 |
