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UHMWPE层合板抗侵彻性能的一种等效数值分析方法

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含能材料 2024年第9期32卷 952-963页

作者：王泽坤陈力曹铭津唐柏鉴苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心江苏南京211189

为了提高超高分子量聚乙烯纤维(ultra high molecular weight polyethylene fiber,UHMWPE)层合板抗弹体侵彻数值分析的建模和计算效率,基于三维等效弹性常数理论,建立了UHMWPE层合板的等效力学模型,发展了一种适用于纤维复合材料层合板... 详细信息

为了提高超高分子量聚乙烯纤维(ultra high molecular weight polyethylene fiber,UHMWPE)层合板抗弹体侵彻数值分析的建模和计算效率,基于三维等效弹性常数理论,建立了UHMWPE层合板的等效力学模型,发展了一种适用于纤维复合材料层合板抗侵彻性能的三维等效数值分析方法。经UHMWPE层合板抗侵彻试验数据验证,该等效方法考虑了纤维铺层角度对层合板力学性能的影响,可以准确模拟预测层合板的阶段性侵彻破坏特征,对9.1~60.0 mm厚度范围内层合板弹道性能的平均预测误差小于10%。该方法与纤维尺度的细观数值模拟方法相比,无须对纤维束及基体单独建模;与片层尺度的准细观数值模拟方法相比,无须单独指定纤维/树脂片层铺层方向,且无须在片层间插入大量黏结层单元。

关键词： UHMWPE层合板弹体侵彻数值模拟细观建模

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高铁桥梁用轨道钢及桥梁钢的腐蚀机制研究

高铁桥梁用轨道钢及桥梁钢的腐蚀机制研究

作者：王泽先齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路网络的迅速扩展,特别是在沿海和沿江地区,高铁桥梁工程的安全性和耐久性面临着前所未有的挑战。海洋和河流环境中的高盐分、高湿度等因素对铁路轨道和桥梁结构材料造成严重的腐蚀,这不仅影响了高铁桥梁系统的安全性和... 详细信息

随着我国高速铁路网络的迅速扩展,特别是在沿海和沿江地区,高铁桥梁工程的安全性和耐久性面临着前所未有的挑战。海洋和河流环境中的高盐分、高湿度等因素对铁路轨道和桥梁结构材料造成严重的腐蚀,这不仅影响了高铁桥梁系统的安全性和稳定性,而且提高了维修成本,缩短了工程结构的使用寿命。本论文旨在探究高铁桥梁工程中两种关键材料（用于铁路轨道的U75V轨道钢和用于支撑桥梁结构的Q420桥梁钢）在典型服役环境和服役工况下的腐蚀破坏问题,深入研究U75V轨道钢轨底上表面与扣件衬垫之间的微动摩擦缝隙腐蚀机制,以及Q420桥梁耐候钢的腐蚀行为及锈层影响机制。本论文开展的主要研究工作如下:（1）研究开发了一种新的测试平台,用于模拟U75V钢轨底上表面和扣件衬垫之间的微动摩擦缝隙腐蚀机制。通过一台配备电机减速器（10:1）的伺服电机（4k W）作为动力源,利用滚珠丝杠将电机的旋转运动转换为直线运动,带动电化学反应池进行直线往复运动,实现了U75V钢与扣件衬垫之间的微动摩擦运动。通过线性可变差动变压器（LVDT）测量得到线性往复运动期间的位移幅值,实现了控制实验位移幅值的目的。通过压力传感器准确测量液压机提供向下的压力,最终实现了控制扣件衬垫（PA66非金属材料）和U75V轨道钢之间压力的目的。通过拉伸压缩传感器准确测量U75V钢表面受到的切向拉伸/压缩力,结合三个传感器和电化学工作站,成功模拟了U75V钢轨底上表面的微动摩擦缝隙腐蚀工况和环境。（2）研究了U75V轨道钢在0.1 M Na Cl溶液中不同运行工况下的微动摩擦缝隙腐蚀机制。利用自主研发的测试平台模拟法向压力为1 k N,频率为1、3和5 Hz,位移幅值为10μm和200μm的微动摩擦工况。结果表明,位移幅值为10μm和200μm的微动都处于部分滑移区（PSR）,U75V轨道钢和PA66的接触表面同时发生弹性变形和塑性变形。通过开路电位（OCP）、恒电位极化的电化学实验和扫描电子显微镜（SEM）、聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）观察U75V轨道钢的表/截面微观形貌,得到了不同试验工况下OCP和阳极溶解电流的变化规律和U75V轨道钢表面损伤的微观形貌。结果表明,微动有利于缝隙内氧气的进入和离子扩散,促进了自由浸泡条件下的阴极反应（导致OCP增大）和阳极极化条件下的阳极溶解。随着频率和位移幅值的增加,微动摩擦缝隙腐蚀引起的表面损伤变得更加严重,当试验工况足够苛刻时（高频率和大位移幅值）,PA66可能会在微动摩擦过程中剥落,覆盖在金属表面上进而抑制缝隙腐蚀,在一定程度上缓解表面损伤。研究指出,腐蚀和微动磨损造成的损伤是相互促进和正相关的。（3）研究了Q420桥梁耐候钢的腐蚀机制。通过观察Q420q ENH桥梁钢和Q420q DZ25桥梁耐候钢的显微组织,并开展电化学阻抗谱测试（EIS）和动电位极化测试,研究发现Q420q ENH桥梁钢的微观组织为铁素体和贝氏体,Q420q DZ25桥梁钢微观组织为铁素体和珠光体;Q420q ENH钢的电化学阻抗大于Q420q DZ25钢;Q420q DZ25钢的自腐蚀电位小于Q420q ENH钢,Q420q DZ25钢的腐蚀电流密度值大于Q420q ENH钢。研究结果表明,Q420q ENH钢由于本身的相结构和成分元素含量的差异,展现出比Q420q DZ25钢更优异的耐腐蚀性能。（4）研究Q420桥梁钢锈层的保护能力和不同程度的锈层破坏对桥梁钢腐蚀速率的影响。通过X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）和拉曼光谱（Raman Spectroscopy）测试,得到锈层不同深度的晶体结构、相组成和元素的分布。结果表明,相较于Q420q DZ25桥梁钢,Q420q ENH桥梁耐候钢锈层中的α-Fe OOH的含量更多且锈层中生成了Cu O和Cu Fe O,更有效阻碍了环境中氯离子（Cl）的渗透,因此其锈层的耐腐蚀性能更好。通过对桥梁钢表面锈层施加不同程度的破坏,结合电化学阻抗谱测试（EIS）,得到了不同程度的锈层破坏对桥梁钢耐蚀性的影响规律。结果表明,虽然Q420q DNH桥梁耐候钢的锈层对金属基体的防护效果更好,但锈层的破坏将使得其耐蚀性的下降程度比普通的Q420q DZ25桥梁钢更大并当破坏程度达到一定程度,两种桥梁钢的腐蚀速率急剧增大,锈层对物质扩散的阻碍作用也相应减弱。

关键词：微动缝隙腐蚀锈层 U75V Q420

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基于胶囊网络的脑电情绪识别算法研究

基于胶囊网络的脑电情绪识别算法研究

作者：王泽瑶河北大学

学位级别：硕士

脑-机接口(Brain-computer interface,BCI)技术用于在大脑和外部设备之间建立联系。情绪识别是脑电图脑-机接口的一个重要研究分支。研究表明,与面部表情、声音语调等行为信号相比,脑电信号更能真实地反映情绪,因为这类信号具有难以伪... 详细信息

脑-机接口(Brain-computer interface,BCI)技术用于在大脑和外部设备之间建立联系。情绪识别是脑电图脑-机接口的一个重要研究分支。研究表明,与面部表情、声音语调等行为信号相比,脑电信号更能真实地反映情绪,因为这类信号具有难以伪装和隐藏的特点。近年来,随着无创脑电图记录技术的快速发展,脑电图信号被广泛应用于情感识别的研究,基于脑电信号的情绪识别正在引起学术界越来越广泛的关注,成为人机交互和疾病评估等领域的研究热点。目前,虽然基于深度学习的脑电(Electroencephalogram,EEG)情绪识别算法获得了广泛的应用。然而,现有基于深度学习的EEG情绪识别算法在特征提取时往往忽略了各个电极之间的空间联系,而且在跨被试实验中面临着巨大的挑战。为了解决以上两个问题,本文提出了两种基于胶囊网络的EEG情绪识别模型。两种方法充分利用了胶囊网络(Capsual Network,Caps Net)、域自适应和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的优势,在多个公开脑电数据集上的实验结果表明两种算法具有良好的分类效果。本文所提出的基于胶囊网络的EEG情绪识别算法的主要研究内容如下:(1)基于注意机制和预训练卷积胶囊网络的脑电情绪识别现有基于卷积神经网络的深度学习模型往往很少考虑不同通道脑电信号之间的内在关系,而这种关系对基于脑电信号的情绪识别十分重要。为此,本文提出了一种基于注意机制和预训练卷积胶囊网络(Capsule network based on Attention mechanism and Pretrained model,AP-Caps Net)的脑电情绪识别模型。该模型使用坐标注意力赋予输入信号相对空间信息,随后将脑电信号转换为图像形式以映射到更高维信号空间,丰富了脑电中情绪相关的信息。本文使用预训练模型作为特征提取器,具有更强的特征提取能力。为了更充分地挖掘脑电电极之间的相对位置信息,本文还构造了双层胶囊网络进行情绪识别。本文在DEAP数据集上分别进行了单被试和跨被试实验,实验结果表明所提出的算法有效地提升了情绪识别的识别准确率。(2)基于对抗域自适应多分支胶囊网络的跨被试脑电情绪识别由于个体间存在差异,基于脑电信号的跨被试情绪识别是一项非常具有挑战性的任务。为此,本文提出了一种基于对抗域自适应的多分支胶囊网络(Multi-scale Capsule network based on Domain Adaptation,DA-Caps Net)用于跨被试脑电情绪识别。为了充分地提取相同情绪的不同强度特征,本文首先将源域和目标域的脑电信号分解为四个频带,并对每个频带中数据进行同态分组,再分别对每组数据提取差分熵(Differential entropy,DE)特征,然后根据电极的空间排布将其映射到二维矩阵中构成同态差分立方体序列。其次,为了提升网络运行效率,丰富同类情绪的特征信息,本文构建了并联结构的多分支初级胶囊网络。多分支初级胶囊网络可以有效地提取上述序列辨别性特征,并将其融合作为胶囊情绪分类器的输入特征。融合过程丰富了同类情绪的特征信息,有助于胶囊情绪分类器进行更为精准的情绪分类。最后,本文引入对抗域自适应,以减小域间分布差异,提升跨被试情绪识别的性能。本文在SEED数据集和DEAP数据集上进行了大量实验,实验结果表明本文算法在SEED数据集上跨被试情绪识别平均准确率达到了84.63%,而在DEAP数据集上效价和唤醒维度的平均识别准确率分别为73.62%和75.25%。

关键词：脑电情绪识别胶囊网络预训练模型对抗域自适应卷积神经网络

面向空间激光通信系统的光学和大气湍流技术仿真研究

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面向空间激光通信系统的光学和大气湍流技术仿真研究

作者：王泽洋长春理工大学

学位级别：硕士

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基于深度学习的无参考图像质量评价方法研究

基于深度学习的无参考图像质量评价方法研究

作者：王泽笙北京化工大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里,随着多媒体技术的进步和智能手机的普及,数以万亿计的数字图像被捕获和共享。它们通常表现出不同程度的感知质量,这促使需要图像质量评价方法来确保交付给最终用户的视觉内容的质量。图像质量评价旨在通过主观或者客... 详细信息

在过去的几十年里,随着多媒体技术的进步和智能手机的普及,数以万亿计的数字图像被捕获和共享。它们通常表现出不同程度的感知质量,这促使需要图像质量评价方法来确保交付给最终用户的视觉内容的质量。图像质量评价旨在通过主观或者客观方法评价图像质量,然而绝大多数实际场景中通常只能获得失真的图像,无法获得参考图像,因此无参考图像质量评价方法是适用性最广泛也是最具挑战的任务。随着深度学习网络的发展,无参考图像质量评价方法逐渐从手工制作的特征到基于深度学习网络为主。失真类型逐渐从人工失真到基于自然场景的真实失真,也为该领域带来了全新的挑战。本文从自注意力机制到通道注意力机制深度研究深度学习网络结构,重点对基于深度学习的无参考图像质量评价方法深入研究,工作主要包括以下两个方面:(1)为充分利用多层级质量信息以解决无参考图像质量评价问题,提高面对自然场景的评价能力,本文提出于多层级特征融合Transformer的无参考图像质量评价方法(Hi FFTiq)。从特征骨干网络中抽取多层级特征图,以构建从底层纹理特征到高级语义特征的多层级图像质量特征。在此基础上,提出新颖的均匀分区池化方法用以降低输入特征图尺寸。设计基于Transformer的多层级特征融合网络结构,充分利用自注意力机制处理从局部质量信息到全局质量信息的聚合。实验结果表明,Hi FFTiq在自然场景图像真实失真无参考图像质量评价数据集上较现有方法有明显提升,取得了领先的性能。(2)为充分利用图像通道维度质量信息以解决无参考图像质量评价问题,提出基于DCT域通道注意力机制的无参考图像质量评价方法(MFca-IQA)。使用数学公式证明了全局平均池化方法是二维离散余弦变换频域特征分解的一个子集,并且推导出该方法是二维离散余弦变换过程中最低频率分量的线性化表示。为充分利用多频通道特征,提出新颖的多频通道注意力模块,充分利用传统方法忽略的其他频率的通道信息。实验结果表明,MFca-IQA不仅在人工失真质量评价数据集上取得了领先的性能,而且面对真实失真质量评价数据集也表现出了优于现有方法的性能。

关键词：图像质量评价无参考质量评价深度学习离散余弦变换

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基于分数阶积分的软弱夹层蠕变损伤模型研究

岩土力学 2024年第2期45卷 454-464,476页

作者：曹建军胡斌王泽祺李京武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室湖北武汉430081

软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规... 详细信息

软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规律,并采用稳态蠕变速率法确定了软弱夹层的长期强度。基于Riemann-Liouville分数阶积分理论及统计损伤理论对传统西原模型进行了改进,利用自适应差分进化算法结合软弱夹层剪切蠕变试验曲线验证了模型的准确性,并进行了参数敏感性分析。研究表明,改进后的模型可以完整地描述软弱夹层蠕变的3个阶段;蠕变曲线的变化由微分阶次γ、形状参数m及比例参数F0共同控制;m反映软弱夹层的脆性特征,F0则表征软弱夹层的物理力学强度。该研究结果可为含软弱夹层边坡的防灾监控与稳定性分析提供理论依据。

关键词：软弱夹层分数阶积分蠕变模型参数辨识敏感性分析

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镍基合金机匣数控加工工艺参数优化

镍基合金机匣数控加工工艺参数优化

作者：王泽箫西安工业大学

学位级别：硕士

机匣类零件作为航空发动机重要的零部件,主要用于承受发动机在运行过程中所引起的负荷和惯性力,其整体结构属于薄壁类,特征较为复杂,在加工过程中产生的切削力的作用下极易发生变形。高温合金具有优异的耐热与耐高温特性,因此广泛适用... 详细信息

机匣类零件作为航空发动机重要的零部件,主要用于承受发动机在运行过程中所引起的负荷和惯性力,其整体结构属于薄壁类,特征较为复杂,在加工过程中产生的切削力的作用下极易发生变形。高温合金具有优异的耐热与耐高温特性,因此广泛适用于加工机匣类零件。在针对机匣的加工过程中,工艺参数的选取是影响加工效率和质量的关键因素。目前,针对镍基合金机匣的加工,传统的方法依靠对工艺的分析研究以及单纯的实验手段对工艺参数进行调整,耗时费力,无法保证机匣在加工过程中的成本控制以及加工效率的提高。因此,如何高效、合理的选择适当的工艺参数是对镍基合金机匣进行加工的关键因素。本文以航空发动机机匣为研究对象,通过研究机匣加工工艺从而对其关键工序进行分析。将数控加工与有限元仿真技术结合,根据加工情况建立三维动态铣削模型进行铣削仿真,同时建立铣削力预测模型,对预测模型进行误差验证的同时进行算法寻优,控制铣削力到理论最小值时寻找所对应的一组铣削参数,该组参数即为最优工艺参数组合。在优化理论的基础上,进行了机匣的数控加工实验,以验证工艺参数优化的可靠性和精确性,具体的研究内容如下:(1)分析机匣结构的特点和加工难点,探究机匣数控加工工艺流程,设计关键工序的加工路径,同时对刀具轨迹进行了合理的规划。(2)选取主轴转速、背吃刀量和每齿进给量三项铣削工艺参数进行研究,同时对加工件进行铣削正交实验设计,利用有限元软件构建三维铣削模型进行三维动力学铣削仿真,研究分析不同铣削参数对铣削力的影响程度。利用多因素方差函数对铣削力数据进行分析,构建铣削力预测模型并对该模型进行验证,将验证后的模型用于指导实际加工。(3)利用BP神经网络建立铣削力预测模型并进行误差分析,同时与参数拟合预测模型进行对比,验证参数拟合模型的可靠性。(4)基于优化原理,以铣削力为预测目标,以加工工艺参数为变量进行参数优化,采用遗传算法对铣削力预测模型进行算法寻优,获取铣削力达到最小时的一组最优工艺参数组合,在优化基础之上进行机匣数控加工实验。实验结果表明,优化后的工艺参数使铣削力降低,从而有效提高了机匣的加工质量,证明了本文所提出的基于神经网络的预测模型的准确性,以及借助遗传算法所进行的工艺参数优化方案的可行性。

关键词：航空发动机机匣数控加工铣削力预测模型参数优化

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胡釴及其诗歌研究

胡釴及其诗歌研究

作者：王泽萱天水师范学院

学位级别：硕士

基于双边概率语言术语集的绿色供应商多属性决策研究

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基于双边概率语言术语集的绿色供应商多属性决策研究

作者：王泽元四川师范大学

学位级别：硕士