接觸形變的案例
激光非接觸發(fā)測(cè)量材料形變、斷裂
激光位移傳感器作為一種高精度、非接觸、耐環(huán)境強(qiáng)的檢測(cè)儀器，逐漸在各行各業(yè)中被廣泛應(yīng)用。針對(duì)不同的應(yīng)用也延伸出了非常多的類型和型號(hào)。
最高精度，線性度0.001%到0.1%，分辨率0.5nm到0.1mm
最大量程，130um-2000mm，最遠(yuǎn)可測(cè)距離1mm到4000mm
最小尺寸，直徑6mm
最高采樣速度，2kHz到400kHz
最高可耐溫度，2200℃超高溫表面可測(cè)
應(yīng)用
在線檢測(cè)
? 平整度監(jiān)控
? 涂膠高度測(cè)量
? 翹曲度監(jiān)控
位移測(cè)量
? 主軸跳動(dòng)
? 仿生肌肉
形貌測(cè)量
? 沖壓\磨損形貌
? 板材厚度
? 材料熱變形
? 鋼軌形狀
振動(dòng)測(cè)試
? 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)\風(fēng)洞試驗(yàn)
? 沖擊試驗(yàn)
? 模態(tài)分析
上海思信科學(xué)儀器有限公司面向全國各大高校、科研單位提供檢測(cè)及實(shí)驗(yàn)用高精密儀器。
主營(yíng)產(chǎn)品包括：激光位移傳感器、色散共焦位移計(jì)、高速攝像機(jī)、紅外熱像儀、激光測(cè)振儀、光學(xué)形變測(cè)量?jī)x、激光剪切散斑干涉儀；日本YAMATO實(shí)驗(yàn)室通用設(shè)備、YAMAOT等離子刻蝕/清洗機(jī)、YAMAOT等離子灰化裝置、YAMAOT噴霧干燥機(jī)等；各種顯微鏡、內(nèi)窺鏡。
電話：021-31177311
E-mail：sparkshi@think-foucus.com
展開 基于SOLIDWORKS Simulation的O型橡膠密封圈有限元模擬
3.定義接觸條件
選擇密封圈與兩零件直接為曲面到曲面的無穿透接觸，如圖6所示。
圖6
4.邊界條件施加
固定約束樹脂零件下邊線，鈑金零件施加位移約束是O型密封圈壓緊，如圖7所示。
圖7
5.網(wǎng)格劃分
二階四面體實(shí)體單元，接觸區(qū)域應(yīng)用局部網(wǎng)格細(xì)化，如圖8所示。
圖8
6.分析屬性設(shè)置
定義時(shí)間增量，啟用大型位移公式，選擇控制與迭代方法，設(shè)置步進(jìn)公差選擇及選擇解算器，如圖9所示。
圖9
7.分析結(jié)果后處理
提取應(yīng)力云圖，如圖10～14所示。
圖10
圖11
圖12
圖13
圖14
8.提取反作用力、接觸應(yīng)力
提取反作用力和接觸應(yīng)力，如圖15、16所示。
圖15
圖16
9.線性靜態(tài)分析
將提取反作用力、接觸應(yīng)力得到的反作用力作為已知載荷輸入到線性靜態(tài)分析算例，作為載荷邊界條件，同時(shí)不關(guān)注樹脂零件的形變可以定義3個(gè)樹脂件為剛性，如圖17～19所示。
展開 中科院蘭州化物所周峰研究員課題組：具有機(jī)械響應(yīng)自剝離特性的仿生智能壁虎腳黏附材料
大自然中大部分生物能夠在不改變界面物理化學(xué)相互作用的情況下僅僅依靠黏附器官的動(dòng)態(tài)機(jī)械形變就能實(shí)現(xiàn)快速可逆黏附和脫附，最典型的一個(gè)案例就是壁虎。壁虎腳趾在運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械形變會(huì)導(dǎo)致其表面微納結(jié)構(gòu)與基底接觸的狀態(tài)變化，從而由良好的結(jié)合狀態(tài)（強(qiáng)范德華力、高黏附力）通過剝離的裂紋擴(kuò)展機(jī)制變?yōu)槊撾x狀態(tài)（弱范德華力、低黏附力）。這賦予了壁虎快速可逆可切換的摩擦黏附能力。目前，針對(duì)干、濕交變等復(fù)雜作業(yè)環(huán)境，開發(fā)具有壁虎腳機(jī)械剝離機(jī)制特性的仿生智能摩擦黏附材料迫在眉睫。
中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料表界面課題組多年來致力于仿生濕黏滑智能界面的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑。近日，該課題組成功制備得到具有機(jī)械響應(yīng)自剝離特性的智能壁虎腳黏附材料。研究人員通過耦合表面微結(jié)構(gòu)（蘑菇狀硅彈性體）、界面黏附化學(xué)（鄰苯二酚基濕黏附共聚物膠）和材料機(jī)械形變（響應(yīng)性水凝膠），開發(fā)了一種對(duì)溫敏性仿生多層智能黏附器件（SPSA），動(dòng)態(tài)機(jī)械變形誘發(fā)界面接觸狀態(tài)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了水下黏附可逆調(diào)控。
圖1. 基于機(jī)械響應(yīng)剝離機(jī)制的仿生壁虎腳濕黏附智能器件作業(yè)演示圖
研究人員通過使用界面軟接觸黏附力儀測(cè)量系統(tǒng)原位表征了SPSA器件與基底表面的動(dòng)態(tài)接觸過程，成功捕獲到接觸界面的裂紋擴(kuò)展和剝離邊界演變過程（圖2）。通過黏附力測(cè)試與接觸力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)SPSA能夠在干態(tài)、濕態(tài)環(huán)境下通過本體材料的機(jī)械變形引發(fā)的剝離機(jī)制實(shí)現(xiàn)黏附力的可逆調(diào)控。并且，黏附力與形變曲率半徑的關(guān)系是0.5的標(biāo)度律，且SPSA可在干態(tài)與濕態(tài)條件下連續(xù)可逆循環(huán)使用20次以上。
展開 摩擦看似簡(jiǎn)單，機(jī)理至今是謎
根據(jù)該模型的預(yù)測(cè)，摩擦力與接觸面積成正比，與粗糙程度成負(fù)相關(guān)，與壓力基本無關(guān)。很顯然這個(gè)模型和上面的六個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不符合。
1945年提出的粘著摩擦模型結(jié)合了上面兩種理論（這個(gè)時(shí)候相對(duì)論和量子力學(xué)都建立很久了），要點(diǎn)如下：
接觸面表面處于屈服狀態(tài)
也就是說，由于表面粗糙，接觸面很小，接觸壓強(qiáng)很大，那么直接假設(shè)接觸點(diǎn)屈服是合理的，此時(shí)接觸點(diǎn)壓強(qiáng)就等于屈服壓強(qiáng)，可知接觸面積與壓力成正比。
這里就解決了分子作用模型對(duì)摩擦力與摩擦面積和壓力預(yù)言與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的矛盾問題了。
滑動(dòng)摩擦中存在粘著和滑動(dòng)的交替作用
動(dòng)摩擦過程中由于接觸點(diǎn)放熱等原因，會(huì)發(fā)生接觸點(diǎn)粘著（可以理解成焊接在一起），隨后又會(huì)因?yàn)槟Σ亮κ沟?em>接觸點(diǎn)剪切形變，開始滑動(dòng)，從而形成動(dòng)摩擦的躍動(dòng)現(xiàn)象。
摩擦力由包括粘著與犁溝效應(yīng)在內(nèi)的多種效應(yīng)疊加形成的
即使假設(shè)了接觸位置屈服，犁溝效應(yīng)仍然是存在的，并且與兩個(gè)接觸面的強(qiáng)度有關(guān)。實(shí)際上，通過這個(gè)模型，可以推導(dǎo)出兩個(gè)強(qiáng)度不同的金屬之間的摩擦因數(shù)，如果忽略犁溝效應(yīng)，可以直接推導(dǎo)出摩擦系數(shù)等于剪切屈服壓強(qiáng)/受壓屈服壓強(qiáng)。
這個(gè)模型依然有問題，這樣推導(dǎo)出的摩擦系數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的并不夠好。接下來的修正是對(duì)接觸部分的狀態(tài)做修正，接觸的位置并不都平行于摩擦力的，如果有傾斜（如機(jī)械耦合理論描述的一樣）那么上面的計(jì)算就不正確，修正之后結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合的更好一些。修正后的模型稱為修正粘著模型。
對(duì)于以上所以簡(jiǎn)化條件適用的情況下，同時(shí)考慮機(jī)械作用和分子粘著的修正粘著模型，基本可以解釋在這種情況下摩擦力產(chǎn)生的原因。更多的模型需要一本很厚的專著才能介紹完，并且正如我最開始提到的，這個(gè)問題，某種程度上仍然是一個(gè)未解之謎。
展開 
視覺重建到物理仿真，3DGS如何走向工程應(yīng)用？
一個(gè)場(chǎng)景如果只能被觀看，而不能發(fā)生接觸、碰撞、形變和響應(yīng)，那么它依然更接近靜態(tài)資產(chǎn)，而不是可用于驗(yàn)證的數(shù)字環(huán)境。因此，3DGS 是否能夠進(jìn)入物理交互層，是其能否真正走向仿真的關(guān)鍵一步。
CVPR 2024 的PhysGaussian 提供了一個(gè)具有代表性的方向[1]。這項(xiàng)工作嘗試讓同一組三維高斯同時(shí)承擔(dān)渲染與物理仿真的職責(zé)，并通過定制化的 Material Point Method 為高斯附加運(yùn)動(dòng)學(xué)形變和機(jī)械應(yīng)力屬性，以支持彈性體、塑性材料、流體、顆粒體以及碰撞等場(chǎng)景。
這類研究的意義，不在于單純“讓模型動(dòng)起來”，而在于開始打通真實(shí)場(chǎng)景重建與物理動(dòng)態(tài)求解之間的表示鴻溝。過去，真實(shí)世界采集、三維建模和物理仿真往往屬于分離流程，中間需要大量人工建模與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。PhysGaussian 這類工作則表明，研究界正在嘗試讓“觀測(cè)到的場(chǎng)景”更直接地轉(zhuǎn)化為“可求解的場(chǎng)景”。
CVPR 2025 的Gaussian Splashing又進(jìn)一步將 3DGS 與 Position-Based Dynamics 結(jié)合起來，試圖用統(tǒng)一粒子表示同時(shí)處理固體與流體的運(yùn)動(dòng)合成和渲染[2]。這一方向說明，3DGS 在物理層面的潛力，已經(jīng)不再局限于局部運(yùn)動(dòng)擬合，而是在逐步觸及接觸、交互、流動(dòng)和多對(duì)象耦合等更復(fù)雜的問題。
從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用角度看，這意味著 3DGS 的價(jià)值正在從“高質(zhì)量重建”延伸到“可交互場(chǎng)景建?！?。對(duì)于自動(dòng)駕駛仿真、機(jī)器人訓(xùn)練和數(shù)字孿生驗(yàn)證而言，這是一個(gè)非常關(guān)鍵的變化。
2、3DGS反射建模
如果說物理交互回答的是“場(chǎng)景如何運(yùn)動(dòng)”，那么反射建?；卮鸬膭t是“場(chǎng)景為何看起來真實(shí)”。
這一問題在仿真系統(tǒng)中尤為重要。
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本次培訓(xùn)旨在讓初學(xué)者了解Ansys LS-DYNA安全氣囊仿真的流程，熟悉安全氣囊定義的關(guān)鍵字卡片及其參數(shù)的含義，幫助工程師快速地掌握安全氣囊的仿真建模能力。培訓(xùn)內(nèi)容：
1、安全氣囊仿真方法介紹；
2、安全氣囊建模流程演示；
3、安全氣囊關(guān)鍵字參數(shù)介紹；
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時(shí)間：11月10日， 13:30-15:30
合作伙伴：上海恒士達(dá)科技有限公司
地點(diǎn)：線上
費(fèi)用：免費(fèi)
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11月10日 | Ansys HFSS+Mechanical濾波器多物理場(chǎng)仿真
簡(jiǎn)介：高性能高精密射頻/微波系統(tǒng)和組件設(shè)計(jì)通常需要考慮在現(xiàn)實(shí)世界的多物理場(chǎng)環(huán)境中運(yùn)行，確保不會(huì)因?yàn)槠骷邷?em>形變造成接觸不良，信號(hào)傳遞受阻甚至是系統(tǒng)通信中斷等問題。
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