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钢丝绳力学特性及失效机理研究

钢丝绳力学特性及失效机理研究

作者：倪忠进昆明理工大学

学位级别：硕士

钢丝绳是由许多优质碳素钢丝捻制成股,再由若干股围绕绳芯捻制成绳。由于结构的特殊性决定了它具有较好的力学性能。同时,在工作可靠性和结构多样性等方面也表现出独特的优点。因此,钢丝绳被广泛应用于众多工程领域。但是,当前钢丝绳的... 详细信息

钢丝绳是由许多优质碳素钢丝捻制成股,再由若干股围绕绳芯捻制成绳。由于结构的特殊性决定了它具有较好的力学性能。同时,在工作可靠性和结构多样性等方面也表现出独特的优点。因此,钢丝绳被广泛应用于众多工程领域。但是,当前钢丝绳的设计、制造、使用、维护方面还存在着相当多的技术难题,甚至还不能给出钢丝绳在使用过程中真正意义上的安全系数,以至于钢丝绳工程结构时常出现意外安全事故。本文针对钢丝绳失效机理及无损检测问题展开了研究。首先运用Costello线性数学模型进行数值计算,从宏观、线性角度分析绳芯与侧股在轴向载荷作用下的应力变化,及由此产生的失效形式,并提出解决方法。应用有限元分析方法有效地补充了Costello线性模型在接触分析方面的不足。本文运用有限元分析方法详细地讨论了在固定端和自由端两种不同受载条件下,绳芯钢丝、中间层钢丝以及外层钢丝的轴向应力、接触应力、第四强度理论相当应力的差异性,并就此进一步分析由不同应力状态产生钢丝绳几何失效、塑性磨损失效等形式产生的机理及解决失效的方法和措施。同时,对基于动力学钢丝绳无损检测方法开展了初探性研究,借助弦振动方程建立基于动力学检测断丝的数学方程,分析断丝数与振动频率之间的数学关系,得到损伤检测数学方程,为钢丝绳无损检测方法提供了一条新的研究思路。本文最后进一步从微观角度揭示钢丝绳由不同应力产生断裂失效断口形式的差异性,不同磨损失效微观组织的差异性,以及不同腐蚀失效微观组织的差异性等。总之,由于钢丝绳工况的复杂性,失效形式呈现多样性,孤立地从某一方面去分析钢丝绳的失效机理显然是不科学的,必须综合考虑各项因素,按标准及时更换,尽量减少安全事故的产生。通过本文的研究,以期对今后钢丝绳结构设计计算、无损检测及失效分析提供理论依据和参考。

关键词：钢丝绳力学性能计算模型无损检测失效机理

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基于时域反射法的冬笋地下位置探测器设计

农业工程学报 2019年第7期35卷 31-38页

作者：林为政王俊楠倪忠进吕艳倪益华浙江农林大学工程学院杭州311300 浙江省竹资源与高效利用协同创新中心杭州311300 国家林业局林业感知技术与智能装备重点实验室杭州311300

针对冬笋资源丰富且需求大但只能依靠经验丰富的农民探寻,且市场上没有专门探测仪器的问题,该文通过分析高频下冬笋-土壤介电常数模型,提出一种基于时域反射的冬笋探测方法,并以此为基础设计了一款成本较低、操作方便的冬笋探测器。其... 详细信息

针对冬笋资源丰富且需求大但只能依靠经验丰富的农民探寻,且市场上没有专门探测仪器的问题,该文通过分析高频下冬笋-土壤介电常数模型,提出一种基于时域反射的冬笋探测方法,并以此为基础设计了一款成本较低、操作方便的冬笋探测器。其原理是通过2个贴片天线来发射和接收电磁波,由于电磁波在不同介质内传播速度和衰减率不同,在通过不同介质后,幅值比和相位差会产生差值,从而判别是否有冬笋。探测器硬件上包括:高频信号源的锁相环和滤波器、幅相检测、天线、微处理器及其相关按键和蜂鸣器等模块。经过实地探测,发现地下位置有冬笋存在时幅值比和相位差与周围相差15%以上,能有效对冬笋进行探测并能达到70%左右的准确率,性能稳定。该探测器可节约25%以上的探寻时间,其成本不到探地雷达的十分之一。

关键词：机械化设计冬笋探测器介电常数时域反射幅值比相位差

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基于工件纹理的刀具磨损研究

工具技术 2008年第6期42卷 30-32页

作者：陈茂军方亮倪忠进修树东浙江林学院工程学院机电系浙江林学院

应用方向测度法分析了工件表面显微纹理图像的特性,工件表面的纹理测度值随着切削加工的持续进行总体变化趋势是逐渐变小的。与实际工件表面纹理的粗糙度越来越大、方向性也逐渐变得混乱相比较,两者具有明显的一致性。实验结果表明方向... 详细信息

应用方向测度法分析了工件表面显微纹理图像的特性,工件表面的纹理测度值随着切削加工的持续进行总体变化趋势是逐渐变小的。与实际工件表面纹理的粗糙度越来越大、方向性也逐渐变得混乱相比较,两者具有明显的一致性。实验结果表明方向测度法能够很好地反映车削加工纹理及其刀具磨损的内在关系。

关键词：纹理方向测度刀具磨损

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Pt-Co/膨胀石墨的制备及其电催化性能

材料科学与工程学报 2014年第2期32卷 211-214,237页

作者：陈茂军楼白杨倪忠进徐斌浙江工业大学材料与表面工程研究所浙江杭州310014 浙江农林大学工程学院浙江临安311300

采用还原法制备Pt/膨胀石墨和Pt-Co/膨胀石墨催化剂,用扫描电镜观察了改性后的膨胀石墨,用能谱和X射线衍射仪确定膨胀石墨的表面成分及结构。用循环伏安法研究了Pt/膨胀石墨和Pt-Co/膨胀石墨电极对甲醇的电催化性能,并探讨了Pt-Co/膨胀... 详细信息

采用还原法制备Pt/膨胀石墨和Pt-Co/膨胀石墨催化剂,用扫描电镜观察了改性后的膨胀石墨,用能谱和X射线衍射仪确定膨胀石墨的表面成分及结构。用循环伏安法研究了Pt/膨胀石墨和Pt-Co/膨胀石墨电极对甲醇的电催化性能,并探讨了Pt-Co/膨胀石墨电极对甲醇随温度变化的电催化特性。结果表明,Pt-Co颗粒均匀地存在于膨胀石墨电极表面及其孔隙中,Co元素的添加提升了Pt/膨胀石墨电极的催化活性和抗毒化能力。Pt-Co/膨胀石墨电极随温度升高,电极对甲醇催化性能逐步增强,45℃时催化活性最佳,55℃时催化性能衰减严重。

关键词：甲醇 Pt-Co/膨胀石墨循环伏安计时电流

基于尺度不变特征转换算子的水果表面图像拼接方法

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农业工程学报 2015年第9期31卷 161-166页

作者：姚立健周高峰倪忠进张培培朱世威浙江农林大学工程学院杭州311300 浙江省木材科学与技术重点实验室杭州311300 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058

水果全表面图像信息是否完整,直接影响水果表面颜色和缺陷检测的结果。该文提出了一种基于尺度不变特征转换(SIFT,scale invariant feature transform)算子的图像拼接方法,实现多视角水果图像的拼接以获取完整的水果表面信息。首先以15... 详细信息

水果全表面图像信息是否完整,直接影响水果表面颜色和缺陷检测的结果。该文提出了一种基于尺度不变特征转换(SIFT,scale invariant feature transform)算子的图像拼接方法,实现多视角水果图像的拼接以获取完整的水果表面信息。首先以15°固定间隔旋转水果以获取各视角下的连续图像,在图像2R-G-B通道下实现图像目标和背景分离,并对目标图像进行灰度直方图均衡化以增强其纹理信息,有利于特征点的提取。运用SIFT算法提取图像特征点,因为特征向量数量多、维数高,采用普通的K-D树算法搜索匹配点将消耗大量时间,因此将图像划分为16个区域,通过多次试验可知中间4个区域为特征点是最容易匹配的区域,这样就缩小匹配点可能存在的区域。采用极线几何约束法和改进型随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法以提高图像拼接精度,减少匹配时间。根据平移矩阵,对前后图像进行拼接,从而实现水果表面图像的完整拼接。试验结果表明:该算法平均匹配精度提高35.0%,平均拼接时间为2.5 s,较传统K-D树算法缩短67.8%时间,拼接效果还原率为93.9%。该文算法具有一定的尺度、旋转以及仿射变换不变性,适用于随机呈现的不同姿态球状水果图像拼接。该研究可为基于机器视觉的农产品品质检测和等级划分提供科学参考。

关键词：水果图像拼接算法特征匹配

基于ADAMS的二级弧形摆动式碎土机构碎土性能分析

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中国农机化学报 2020年第4期41卷 35-42页

作者：阮烨亮倪忠进倪益华宋源普吕艳浙江农林大学工程学院杭州临安311300

针对现有浙贝母收获机具不匹配、贝土分离效果差等问题,提出一种适合浙贝母机械化收获的二级弧形摆动式碎土机构设想,并对其碎土性能进行理论分析,得出该机构对浙贝母表层土壤有更好的破碎效果和对浙贝母更小的摩擦力。利用ADAMS软件,... 详细信息

针对现有浙贝母收获机具不匹配、贝土分离效果差等问题,提出一种适合浙贝母机械化收获的二级弧形摆动式碎土机构设想,并对其碎土性能进行理论分析,得出该机构对浙贝母表层土壤有更好的破碎效果和对浙贝母更小的摩擦力。利用ADAMS软件,对影响浙贝母所受碰撞切向力大小的一些因素进行仿真分析,排除无影响因素,对剩余因素进行二次正交旋转组合试验,对试验结果进行方差分析,明确影响碎土性能因素的主次关系:辊面高度差、浙贝母下滑位置、转轴偏差角。根据分析计算结果得知上下两辊面与地面间夹角为12°时,所有浙贝母均可顺利下滑,且其在辊面上的运动时间最长,分土效果最好;.在保证浙贝母不破裂损伤的前提下,该机构可破碎最大厚度为19.4mm的土壤。为浙贝母收获机械及碎土机构的研究设计提供理论参考和数据支持。

关键词：浙贝母碎土机构碰撞碎土 ADAMS

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基于微波反射法的冬笋探测器设计

中国农业大学学报 2021年第9期26卷 177-188页

作者：王俊楠吕艳倪忠进黄政晖倪益华浙江农林大学工程学院杭州311300 浙江省竹资源与高效利用协同创新中心杭州311300 国家林业局林业感知技术与智能装备重点实验室杭州311300

针对目前我国冬笋采收只能依靠传统人工经验法,没有合适的探测设备的问题,根据高频电磁波作用下冬笋与土壤的介电特性差异导致反射系数显著不同的原理,设计基于微波反射法的冬笋探测器。该探测器通过2块贴片天线向土壤发射并接收电磁波... 详细信息

针对目前我国冬笋采收只能依靠传统人工经验法,没有合适的探测设备的问题,根据高频电磁波作用下冬笋与土壤的介电特性差异导致反射系数显著不同的原理,设计基于微波反射法的冬笋探测器。该探测器通过2块贴片天线向土壤发射并接收电磁波信号,构建基于卷积神经网络的回波序列检测模型,用于所设计冬笋探测器接收回波信号的分类,利用回波信号的电磁波衰减强度判断土壤内是否有冬笋存在。试验结果表明,本研究提出的回波序列检测模型通过冬笋探测器回波信号判断土壤内有无冬笋的准确率为79.08%,漏警率为21.47%,虚警率为20.37%,与支持向量机以及频谱阈值法相比,回波序列检测模型在冬笋探测的准确率、虚警率、漏警率方面均为最优。该探测器能对地下冬笋位置进行预测,可提高冬笋采收效率。

关键词：冬笋探测器介电常数微波反射法卷积神经网络(CNN)