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固体跨尺度压痕标度律的研究与展望

力学学报 2022年第8期54卷 2085-2100页

作者：於之杰魏悦广北京大学力学与工程科学系北京100871

压痕标度律是对通过压痕试验方法测定固体材料力学性能参量问题所给出的一般性结论,具有重要的理论意义,是探寻材料力学性能潜在规律的方法论研究.本综述论文系统而简要地介绍如下主要内容:采用传统理论对传统固体材料压痕标度律的研究... 详细信息

压痕标度律是对通过压痕试验方法测定固体材料力学性能参量问题所给出的一般性结论,具有重要的理论意义,是探寻材料力学性能潜在规律的方法论研究.本综述论文系统而简要地介绍如下主要内容:采用传统理论对传统固体材料压痕标度律的研究回顾;采用跨尺度力学理论对先进固体材料的跨尺度压痕标度律的研究回顾.总结并得到了如下主要结论:传统固体材料压痕标度律可由一空间曲面完整描绘,若进一步已知某类无量纲独立参量的取值范围,则该空间曲面可退化为系列平面曲线族;先进固体材料(新材料)的跨尺度压痕标度律可由一个三维函数关系完整描绘,若存在某类独立无量纲参量取值范围已知,则该三维函数关系将退化为系列空间曲面族.压痕标度律的未来研究发展仍将重点集中在建立新材料的跨尺度压痕标度律上,以试图从根本上解决新材料力学性能标准规范难以建立的理论问题.除此之外也将重点关注建立各类功能新材料的多尺度及跨尺度压痕标度律规律.

关键词：压痕标度律压痕实验先进材料跨尺度力学理论量纲分析

应变梯度塑性材料的跨尺度压痕标度律:压尖附近异构夹杂的影响

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Acta Mechanica Sinica 2022年第1期38卷 50-58页

作者：於之杰魏悦广 Department of Mechanics and Engineering Science College of EngineeringB/C-ESATPeking UniversityBeijing 100871China

压痕实验是一种材料局部力学性能的测试方法.因此,材料的尺度效应以及局部非均匀性在其中显得尤为重要.分别考虑局部非均匀性或尺度效应的情况已经得到了研究,而本文将使用应变梯度塑性理论进一步研究跨尺度的局部异构(压头尖端附近的... 详细信息

压痕实验是一种材料局部力学性能的测试方法.因此,材料的尺度效应以及局部非均匀性在其中显得尤为重要.分别考虑局部非均匀性或尺度效应的情况已经得到了研究,而本文将使用应变梯度塑性理论进一步研究跨尺度的局部异构(压头尖端附近的颗粒夹杂)对压痕响应的影响.研究发现,相较于基于传统塑性理论的尺度无关结果,考虑尺度效应时压头尖端附近的硬质夹杂能更加显著地提高压痕硬度,而这一-硬化效应主要是应变梯度塑性材料的压痕载荷的升高和压头下方局部大变形受尺度效应约束所导致的.这种夹杂所致的硬度提升是其结构的非均匀性而非夹杂自身的性质所主导的,夹杂自身性质变化对压痕响应影响明显的区间相对较窄.当夹杂深度大于其自身直径时,其对整体的压痕响应的影响逐渐变得可以忽略,此外,压头与夹杂水平位置偏移的影响也在本文中得到了讨论.本文主要研究了微纳米尺度下颗粒异构夹杂对压痕响应的影响,从而进一步加深了对跨尺度压痕标度律的认识.

关键词：局部力学性能应变梯度塑性理论压痕传统塑性理论尺度效应标度律非均匀性微纳米尺度

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航空增材制造技术中的跨尺度力学研究进展

航空材料学报 2023年第5期43卷 1-9页

作者：於之杰徐碧涵王向盈孙启星王艳飞中国航空研究院技术研究六部北京100029 西安交通大学航天航空学院西安710049

金属增材制造技术及产品在航空领域中有广阔应用前景,其中既需要结构尺度上的优化设计也需要材料尺度上的精细控制和高效利用。材料微结构作为金属增材制造的典型特征之一,会对材料带来不可避免的性能影响。研究表明,一方面增材制造材... 详细信息

金属增材制造技术及产品在航空领域中有广阔应用前景,其中既需要结构尺度上的优化设计也需要材料尺度上的精细控制和高效利用。材料微结构作为金属增材制造的典型特征之一,会对材料带来不可避免的性能影响。研究表明,一方面增材制造材料的均匀性、韧性、疲劳断裂特性常常不如传统材料,而另一方面其强度、硬度、耐磨损性能等又往往较传统材料更高,这是微纳米尺度中的尺度效应对具有微结构的金属材料带来的显著影响。在不同的微观非均匀性的情况下,材料能够在强度与韧性间得到一个更优的平衡,而这些方法和成果同时非常适用于增材制造金属材料。因此,增材制造的工艺特性以及人为设计所引入的非均匀结构有望显著提升金属材料的综合性能,对于航空领域的金属增材制造的应用具有重要的指导价值,但其中的许多问题尚不明晰,与材料的其他性能间的协同和拮抗关系还值得进一步研究。

关键词：跨尺度力学金属增材制造应变梯度非均匀结构

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Q235钢扫描激光热丝焊接工艺特性与组织性能研究

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中国激光 2024年第12期51卷 50-58页

作者：于宸乾任刚黄映杰高明华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 九江中科激光技术研究院江西九江332005

以Q235低碳钢为材料,研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在扫描激光的作用下,焊缝的成形变得更加均匀,飞溅减少,焊缝熔深减小,熔宽增大,截面熔合区底部变得更加平滑;扫描激光的加入降低了... 详细信息

以Q235低碳钢为材料,研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在扫描激光的作用下,焊缝的成形变得更加均匀,飞溅减少,焊缝熔深减小,熔宽增大,截面熔合区底部变得更加平滑;扫描激光的加入降低了熔池的温度梯度,抑制了粗大柱状晶的生长,改变了铁素体晶粒形态,细化了熔合区组织,提高了焊缝韧性及延伸率;扫描激光促进了焊缝成分的均匀化分布,抑制了偏析,降低了熔合区显微硬度。由于激光作用面积增大等因素,光束扫描增强了激光热丝焊接对间隙的桥接能力。

关键词：激光技术激光热丝焊接光束扫描微观组织力学性能

计算机人工智能在作物病害识别与防治中的应用

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分子植物育种 2024年第12期22卷 4146-4151页

作者：于冠杰新乡开放大学新乡453000

本研究系统综述了当前计算机人工智能技术在作物病害领域的应用研究,主要涵盖了深度学习、图像处理和机器学习等方面。通过分析传统方法在作物病害识别中的局限性,强调了引入计算机人工智能技术的迫切性。同时,本研究详细介绍了计算机... 详细信息

本研究系统综述了当前计算机人工智能技术在作物病害领域的应用研究,主要涵盖了深度学习、图像处理和机器学习等方面。通过分析传统方法在作物病害识别中的局限性,强调了引入计算机人工智能技术的迫切性。同时,本研究详细介绍了计算机人工智能技术在作物病害检测和防治中的手段,如卷积神经网络(CNN),并对当前研究中存在的不足之处进行了深入剖析,包括算法泛化能力、数据质量和社会接受度等方面。通过对当前研究的全面分析,我们认为计算机人工智能技术在作物病害防治中有着非常广阔的应用前景,进一步的研究应更加注重跨学科研究、技术实际应用、数据隐私保护以及可持续发展等方面。

关键词：计算机人工智能作物病害识别防治深度学习可持续发展

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针对机动目标的三维领从协同制导律

兵工学报 2024年

作者：王伟于之晨林时尧杨婧王宏北京理工大学宇航学院西北工业集团有限公司北京理工大学中国-阿联酋智能无人系统“一带一路”联合实验室中国兵器科学研究院

针对了多导弹协同拦截机动目标的实际需求，提出一种三维领从时空协同制导律。在视线方向上，基于齐次度理论和固定时间稳定理论设计一种领从协同制导律，确保从弹与领弹的弹目相对距离和相对速度在固定时间内趋于一致，并且给出了一致... 详细信息

针对了多导弹协同拦截机动目标的实际需求，提出一种三维领从时空协同制导律。在视线方向上，基于齐次度理论和固定时间稳定理论设计一种领从协同制导律，确保从弹与领弹的弹目相对距离和相对速度在固定时间内趋于一致，并且给出了一致性误差收敛时间的上界，实现多弹的同时刻拦截。在视线法向上为实现以特定的碰撞角度拦截目标，提出一种固定时间收敛的非奇异终端滑模制导律，实现攻击角度的固定时间收敛，并避免了制导指令奇异引起的控制饱和问题。考虑到目标的机动对制导系统产生的不利影响，引入了固定时间扰动观测器对目标加速度进行前馈补偿。运用李雅普诺夫稳定性理论来证明系统的固定时间稳定特性。通过仿真实验验证了所设计的制导律的有效性和优越性。

关键词：领从式协同制导时间空间角度约束固定时间一致性状态观测器机动目标

基于互相关-Transformer双层特征融合的目标跟踪算法

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机器人 2024年第1期46卷 16-26页

作者：李子万范慧杰王强于祯成唐延东沈阳化工大学信息工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049 沈阳大学辽宁省装备制造综合自动化重点实验室辽宁沈阳110096

当前算法主要使用互相关操作和Transformer中的一种方法来设计特征融合网络,这种策略忽视了二者之间的优势互补,容易丢失语义信息,陷入局部最优。针对上述问题,设计了一种基于互相关-Transformer双层特征融合的目标跟踪算法,使用改进的... 详细信息

当前算法主要使用互相关操作和Transformer中的一种方法来设计特征融合网络,这种策略忽视了二者之间的优势互补,容易丢失语义信息,陷入局部最优。针对上述问题,设计了一种基于互相关-Transformer双层特征融合的目标跟踪算法,使用改进的互相关操作和Transformer方法分别对模板和搜索区域特征进行融合,实现两种融合方式的优势互补,使模板和搜索区域特征充分交互,实现特征的有效增强和充分融合,并在互相关操作中引入相似矩阵来增强模板和搜索区域中与当前帧中的目标有关联的特征,使互相关操作的匹配过程更加准确。该目标跟踪算法包括一个基于Swin-Transformer的主干网络,一个互相关和Transformer双层融合模块,一个预测分支。提出的算法在TrackingNet、LaSOT、NFS、UAV123和OTB2015五个数据集上取得了鲁棒的效果,分别达到81.8%、65.7%、66.2%、69.4%和69.8%的成功率,平均跟踪速度达到40帧/秒。

关键词：目标跟踪 Transformer法互相关特征融合

蚀变型金矿石水力压裂裂缝起裂扩展规律实验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3321-3332页

作者：于骞刘江伟陈绍杰李亚康山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590

蚀变型金矿石水压裂缝起裂扩展规律对水力压裂开采金矿具有重要意义,开展不同注水流量、不同最小水平主应力、不同注水孔与节理面夹角的蚀变型金矿石真三轴水力压裂实验。结果表明:(1)当蚀变型金矿石水平主应力差为1~3 MPa时,起裂应力为... 详细信息

蚀变型金矿石水压裂缝起裂扩展规律对水力压裂开采金矿具有重要意义,开展不同注水流量、不同最小水平主应力、不同注水孔与节理面夹角的蚀变型金矿石真三轴水力压裂实验。结果表明:(1)当蚀变型金矿石水平主应力差为1~3 MPa时,起裂应力为22.2~40.0 MPa;注水流量从5 mL/min增大到15,30 mL/min,起裂应力从16.53 MPa分别增大17.4%,34.3%;最小水平主应力从4 MPa增大到5,6 MPa,起裂应力从22.20 MPa分别增大37.4%,80.2%;注水孔与节理面夹角从0°增大到45°,90°,起裂应力从22.20 MPa分别增大6.3%,24.9%;在相近的地应力条件下,蚀变型金矿石比煤岩、灰岩、砂岩、页岩等沉积岩起裂应力更大;(2)蚀变型金矿石水压裂缝按扩展路径可分为直线扩展和折线扩展2种模式;注水流量从5 mL/min增大到15,30 mL/min,裂缝扩展方向与最小水平主应力方向垂直程度增高,转向次数由2次均减少至0次;最小水平主应力从4 MPa增大到5,6 MPa,裂缝转向次数由0次增加至1和3次,转向角度增大;注水孔与节理面夹角从0°增大到45°,90°,裂缝扩展方向受节理面干扰程度增大并偏向节理面扩展;蚀变型金矿石水压裂缝多为主裂缝,次级裂缝发育少分布简单,沉积岩次级水压裂缝数量多且分布复杂;(3)蚀变型金矿石裂缝面按照形貌特征可分为平滑裂缝面和粗糙裂缝面;注水流量从5 mL/min增大到15,30 mL/min,裂缝面凸起变小,凸起面积占裂缝面面积由63%降低至45%,0;最小水平主应力从4 MPa增大到5,6 MPa,凸起面积占裂缝面面积由0增至40%,45%;注水孔与节理面夹角从0°增大到45°,90°,裂缝面均保留节理面形貌特征且平滑无凸起;蚀变型金矿石裂缝面粗糙,而沉积岩裂缝面较平滑。

关键词：采矿工程蚀变型金矿石水力压裂起裂应力扩展规律形貌特征

局部进气裂解油气向心涡轮气动设计与轴向力分析

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航空动力学报 2024年第3期39卷 127-138页

作者：王永杰徐国强于喜奎董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿... 详细信息

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿真结果表明:半开式、开式与闭式油气涡轮的总体气动性能相近但轴向力表现有明显的差别。当涡轮压比发生变化时,开式油气涡轮轴向力稳定性最好,半开式油气涡轮轴向力稳定性最差,闭式油气涡轮轴向力始终是3种油气涡轮中最小的。由结果分析可知,当涡轮压比低于3时,应避免选用半开式油气涡轮,而涡轮压比变化较大时,则宜采用开式油气涡轮,此外,在采用闭式油气涡轮时需要轴承预留足够的轴向载荷裕度。

关键词：局部进气油气涡轮向心涡轮轴向力涡轮发电