阶段追踪
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使用范围
本文件按当前研究路线记录实际进度。未列入当前路线的旧任务不作为项目完成度依据。
一、当前状态
截至2026年7月15日，项目文档路线已完成统一，实际研究仍处于输入条件确认阶段，尚未进入正式样品实验。
| 阶段 | 状态 | 当前依据 | 进入下一阶段前仍需完成 |
|---|---|---|---|
| 0. 输入条件确认 | 进行中 | 六构型、研究问题和基本测量方案已确定 | PZT供货、设备条件、打印批次和位移修正方法 |
| 1. PZT筛选与预实验 | 未开始 | 已确定候选材料和预实验构型 | 完成采购、夹盒和测量链调试 |
| 2. 正式样品制作与验收 | 未开始 | 初始为六构型各5件 | 预实验后确认是否需要增加样品 |
| 3. 低应变力学基线 | 未开始 | 加载范围和拟合区间已暂定 | 正式样品验收通过 |
| 4. 力–电同步测试 | 未开始 | 频率、位移范围和核心指标已暂定 | 预实验门槛及仪器条件通过 |
| 5. 机械有限元分析 | 未开始 | 第一阶段输出已经定义 | 确认几何、材料参数和实验边界 |
| 6. 数据分析与结果判定 | 未开始 | H1–H3和分析顺序已经确定 | 获得完整并通过质控的数据 |
| 7. 论文撰写与投稿 | 未开始 | 尚未确定目标期刊 | 主要分析完成后确定 |
旧路线下已经制作的模型、样品或记录，只有在几何、材料、边界条件和数据格式核对通过后，才能纳入修正后的研究。当前尚未完成该项核对。
二、阶段0：条件确认
- 从导师论文Shamim2025-lattice确定六种点阵构型；
- 核对3×3×3胞元、22.2 mm立方体和导师论文Table 6中的5.27 g CAD设计参考值；
- 提取导师论文Table 7的压缩弹性模量排序；
- 向供应商确认P-82能否提供Ø25×0.8 mm、厚度方向极化、双面银电极、无基板圆片；
- 确认可一次提供至少7片同一生产批次的PZT；
- 取得正式报价、最小起订量、交期和材料数据表；
- 确认同批ABS或ABS Plus的来源和打印设备；
- 确认动态试验机能够执行1 Hz压缩型正弦位移；
- 确认载荷传感器量程、分辨率和校准状态；
- 确认位移测量方式，并制定试验机柔度修正方法；
- 确认电压测量前端输入阻抗不低于1 GΩ且数值已知；
- 确认力、位移和电压能够由同一时钟采集，采样率不低于1 kHz；
- 绘制PZT夹盒和上下氧化铝均压板图纸，并标明引线避让与载荷旁路检查位置；
- 向供应商确认致密氧化铝牌号、30×30 mm加工范围、3–5 mm候选厚度及双面研磨能力；
- 取得氧化铝均压板平面度、平行度和边缘加工的书面数据；
- 确定预实验数据记录表和原始数据命名规则。
完成条件
供应商书面规格、设备清单、装置图纸和预实验记录模板均已保存。
三、阶段1：PZT筛选与预实验
PZT到货与筛选
- 采购7片同一供应商、同一牌号、同一生产批次的PZT；
- 为每片PZT分配唯一编号；
- 测量直径、厚度、外观和电极完整性；
- 测量和损耗角；
- 检查电极完整性、电气隔离和极性；
- 根据测量重复性和到货批次分布冻结入选规则，并选取5片正式PZT；
- 记录2片备用PZT及其未入选原因。
装置与测量链调试
- 制作可重复使用的PZT夹盒；
- 检查氧化铝均压板的平面度、平行度、电气隔离和重复装夹；
- 记录上下氧化铝均压板编号、材料、实测尺寸和夹盒版本；
- 根据点阵本体低应变试测的力范围和预定停机限值校核氧化铝均压板厚度；
- 使用刚性钢块测量试验机柔度；
- 核对载荷、位移和电压通道的时间同步；
- 测量空载噪声和固定参考条件下的PZT漂移；
- 核对和，计算实际。
SS、FCC和TC预实验
- 制作SS、FCC和TC各3件预实验样品；
- 完成尺寸、质量和外观验收；
- 完成0–0.10 mm低应变压缩；
- 完成1 Hz力–位移–电压同步采集；
- 计算信噪比、力峰值变异系数、每循环电能变异系数和PZT漂移；
- 检查SS、FCC和TC的实测力学趋势；
- 根据预实验变异确认是否需要在每构型5件的基础上增加样品；
- 根据测量重复性和研究意义确定归一化等效界限；
- 冻结正式实验参数和数据处理版本。
暂定通过条件
| 检查项 | 通过条件 |
|---|---|
| 电信号信噪比 | 不低于10 |
| 力峰值变异系数 | 不高于10% |
| 每循环电能变异系数 | 不高于15% |
| PZT参考响应漂移 | 不高于5% |
SS、FCC和TC的力学趋势用于检查样品和测量链，不作为删除不符合预期数据的依据。若趋势与导师论文不同，应先核对几何、打印质量、装夹和位移修正；核对后仍不一致，则保留结果并调整后续解释。
四项数值、PZT参考方法和未通过时的处理规则须在正式预实验开始前冻结。
完成条件
四项测量门槛通过，力学趋势的核查结果已经记录，是否增加正式样品、等效界限和实验参数已经确定。
四、阶段2：正式样品制作与验收
- 冻结六种构型的CAD版本；
- 先按每构型5件生成编号；如预实验后增加样品，同步扩展编号；
- 随机安排打印位置和打印顺序；
- 使用同一材料批次、打印方向、切片参数和后处理方法制作样品；
- 测量三轴尺寸；22.2±0.2 mm仅为暂定界限，须根据首批打印和测量结果确认；
- 逐件测量并记录实际质量，不按预设质量界限排除样品；
- 检查断杆、翘曲、层间开裂和残余支撑；
- 记录全部不合格样品及重打编号；
- 建立正式样品台账并保存照片。
完成条件
六构型均达到每构型至少5件及预实验确认的增加数量，每件样品均有唯一编号、验收记录和打印批次信息。
五、阶段3：低应变力学基线
- 完成载荷和位移通道的实验前核查；
- 对每件正式样品施加20 N预载；
- 以0.5 mm/min加载至0.10 mm，共3次；
- 使用前2次进行预调理；
- 使用第3次曲线在0.02–0.08 mm区间拟合刚度；
- 检查拟合，暂定要求为不低于0.99；
- 保存原始曲线、柔度修正结果和异常记录；
- 比较本地刚度排序与导师论文Table 7排序。
本地排序是否与导师论文一致属于实验结果，不作为剔除样品或修改数据的条件。
完成条件
全部有效样品具有可追溯的力–位移曲线、刚度结果和质量控制记录。
六、阶段4：力–电同步测试
公共负载测试
- 根据5片正式PZT的实测电容中位数计算；
- 确认公共和实际；
- 建立5个PZT区组与至少30件正式样品的配对表；
- 在每个区组内随机安排六构型测试顺序；
- 随机并平衡每件样品的D05/D10条件顺序；
- 完成0–0.05 mm、1 Hz同步测试；
- 完成0–0.10 mm、1 Hz同步测试；
- 每个条件先运行20个稳定周期，再采集20个周期；
- 测试期间只更换点阵，不拆卸PZT；
- 定期插入固定参考条件，检查PZT响应漂移。
负载扫描
- 在0.10 mm条件下测试、、、和；
- 随机安排五档负载的测试顺序；
- 保存每次测试使用的、和；
- 根据实测曲线确定实际最优负载，不用理论代替实测结果。
完成条件
每个正式样品均具有同步力、位移和电压原始数据；测试顺序、PZT编号、负载、漂移检查和异常情况均可追溯。
七、阶段5：机械有限元分析
- 建立六构型统一边界条件的机械模型；
- 使用22.2 mm几何和刚性上下板；
- 以20 N预载位置为参考，设置0.05 mm和0.10 mm位移边界；
- 优先输入同批打印材料的实测参数；无实测值时记录所用文献参数；
- 完成粗—中和中—细两段网格变化检查，处理非单调结果；
- 输出总反力、等效刚度、最大与最小主应力、局部主应变和结构应变能增量；
- 检查局部应变是否支持线弹性材料假设；
- 将每次D05/D10实验运行的实际位移端点与仿真曲线对应；
- 比较仿真与实验的反力和刚度；
- 保存模型版本、求解设置和结果导出文件。
第一阶段不建立完整压电耦合模型。只有归一化后仍出现构型差异，才决定是否增加接触分布或压电分析。
完成条件
六构型模型使用统一边界和可追溯参数，网格收敛结果已记录，反力和刚度已与实验比较。
八、阶段6：数据分析与结果判定
- 冻结原始数据，不直接覆盖或删除异常记录；
- 按统一脚本划分稳定周期；
- 计算、位移幅值和等效刚度；
- 计算每循环电能和平均功率；
- 计算正向加载机械功；
- 计算；
- 计算；
- 使用Spearman相关比较两组刚度排序；
- 拟合力–电关系并估计力指数；
- 将PZT编号作为区组比较和；
- 根据预定等效界限判断归一化后是否仍有构型差异；
- 将样品实际质量加入敏感性分析；
- 形成结果判定表和图表清单。
完成条件
H1、H2和H3均有对应结果；主要结论能够追溯到原始数据、处理版本和统计输出。
九、阶段7：论文撰写与投稿
- 根据最终结果确定论文标题和摘要；
- 完成针对最终研究问题的文献检索；
- 根据检索结果确定novelty表述；
- 撰写方法、结果、讨论和研究边界；
- 完成图表、补充材料和数据说明；
- 提交导师修改；
- 根据论文内容和期刊范围确定目标期刊；
- 按目标期刊要求投稿。