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随机多尺度短切碳纤维复合结构模型中RVE尺寸效应和方向模量的均一化响应

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兵工学报 2023年第3期44卷 702-717页

作者：邱伊健郑萍程香平郭玉松江西省科学院应用物理研究所江西南昌330001 南昌师范学院江西南昌330032

采用一种新型的多尺度短切纤维填充树脂均匀化方法,目的在于探寻随机短切纤维离散角度对复合结构方向模量的均一化响应,同时研究卷曲短切碳纤维(CCF)单元在具有代表体积元(RVE)结构中随机分布所引起的复合材料结构性能变化。在均一化方... 详细信息

采用一种新型的多尺度短切纤维填充树脂均匀化方法,目的在于探寻随机短切纤维离散角度对复合结构方向模量的均一化响应,同时研究卷曲短切碳纤维(CCF)单元在具有代表体积元(RVE)结构中随机分布所引起的复合材料结构性能变化。在均一化方法中使用一种基于高斯定理的RVE结构子域后处理方案,用于提取三维结构的平均应变和应力。利用X射线计算机断层扫描方法确定2阶张量取向角和剪切纤维长度在测试样品中的概率分布信息,设计比较3种尺寸的RVE模型,通过实验和计算研究CCF多尺度复合模型应力影响区衰减长度的影响因素和该均匀化方法引起的带有旋转角度的RVE方向模量均匀化响应。研究结果表明,复合结构的剪切模量比正轴模量相对旋转角度更为敏感,衰减长度与RVE尺寸、单胞结构和纤维扭曲度等因素相关。因此,研究随机短纤维的离散性对宏观复合结构方向模量的设计,铺层角度的优化等领域具有十分重要的应用。

关键词：短切碳纤维代表体积元代表性单胞均一化树脂基复合材料

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空间滤波测速中速度解算新算法及Monte Carlo仿真

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光学技术 2023年第5期49卷 573-578页

作者：贾晓东郭慧程香平江西省科学院应用物理研究所江西南昌330012

针对空间滤波测速(SFV)中的速度解算算法和系统设计参数优化问题,使用计算机仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算新算法,设计了计算机仿真计算实验,得到线列图像传感器采集的特征目标的图像和速度解算精度。在运动物体的速度范... 详细信息

针对空间滤波测速(SFV)中的速度解算算法和系统设计参数优化问题,使用计算机仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算新算法,设计了计算机仿真计算实验,得到线列图像传感器采集的特征目标的图像和速度解算精度。在运动物体的速度范围为0.1~100m/s内,设计的SFV均可以解算出物体的运动速度,解算速度相对误差的均值偏差为-0.250%,相对误差的标准差为0.623%。使用Monte Carlo仿真的方法研究了基于对数加权平均的速度解算算法中功率阈值对速度测量精度的影响,以物体运动速度100m/s为例,解算得到的运动速度的误差由功率阈值为0dB时的1.065m/s降低至功率阈值为-5dB时的0.381m/s,即相对误差由1.065%降低至0.381%。

关键词：空间滤波测速速度解算算法对数加权平均 Monte Carlo仿真

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菱形孔密封环端面密封性能分析

上海交通大学学报 2014年第1期48卷 33-38页

作者：程香平彭旭东孟祥铠浙江工业大学过程装备及再制造教育部工程研究中心杭州310032

针对密封端面开有等深大菱形孔的液体润滑密封环，采用有限元法求解其等温及层流不可压缩二维Reynolds方程，并通过求解密封环的力平衡方程，分析了在不同操作工况下，大菱形孔端面密封的平衡膜厚、泄漏率和液膜刚度等密封性能参数随孔... 详细信息

针对密封端面开有等深大菱形孔的液体润滑密封环，采用有限元法求解其等温及层流不可压缩二维Reynolds方程，并通过求解密封环的力平衡方程，分析了在不同操作工况下，大菱形孔端面密封的平衡膜厚、泄漏率和液膜刚度等密封性能参数随孔深、半长轴长度、孔列数变化的规律．结果表明：在分析范围以内，当大菱形孔开孔深度d1=3．5～5．0um、密封端面大菱形孔的半长轴长度a处于1．2～1．8mm、沿密封端面周向对称分布的菱形孔列数N=165～195时，大菱形孔端面密封的液膜稳定性和密封性能较好．

关键词：机械密封端面大菱形孔密封性能有限元法

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大菱形孔端面密封力变形及密封性能分析

化工学报 2014年第8期65卷 3089-3097页

作者：程香平孟祥铠彭旭东浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310032 浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心浙江杭州310032

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封，采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程，获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形，对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度... 详细信息

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封，采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程，获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形，对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度及泄漏率等性能参数进行了计算。结果表明：大菱形孔流体动压型机械密封端面产生周向波度和径向锥度变形；改变工况条件可使密封面形成收敛和发散两种不同的变形，密封性能参数因此产生显著变化；当面积比B=0.65～0.75时，大菱形孔端面密封可获得较好的密封性能；辅助密封圈O形圈位置l对径向锥度变形具有很大影响，l优选值范围为2.4～4.0 mm。

关键词：菱形孔密封性能端面变形表面数值模拟层流

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基于二值网络的自动驾驶目标检测方法

陕西科技大学学报 2023年第2期41卷 176-183页

作者：吴岳敏孙圣鑫王小龙马彬程香平湖北汽车工业学院电气与信息工程学院湖北十堰442002 浩腾(湖北)智能科技有限公司湖北十堰442000 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 江西省科学院应用物理研究所江西南昌330029

针对现有全精度自动驾驶目标检测方法难以在车载计算资源受限平台实时部署等问题,提出了一种基于二值网络的目标检测方法.该方法通过重构残差网络单元和加宽每阶段通道数改进Faster R-CNN主干网络,以增强主干网络特征提取的能力.此外,... 详细信息

针对现有全精度自动驾驶目标检测方法难以在车载计算资源受限平台实时部署等问题,提出了一种基于二值网络的目标检测方法.该方法通过重构残差网络单元和加宽每阶段通道数改进Faster R-CNN主干网络,以增强主干网络特征提取的能力.此外,该方法通过修改卷积核改进特征金字塔网络和区域提议网络,增强表征和预测能力.通过在两种常用目标检测数据集上进行的大量实验表明,该方法能够大幅度减小模型内存,提高检测速度,并取得与全精度模型相近的检测精度.该方法相比于其他先进的二值化目标检测算法,取得了最优秀的检测性能;相比全精度模型,平均参数量减少1.89倍,平均推理速度提高了6.10倍,而检测精度mAP在两数据集上分别仅下降0.2%和2.4%.

关键词：自动驾驶目标检测二值化特征金字塔网络

基于弹性微极流体润滑理论机械密封混合摩擦的研究

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基于弹性微极流体润滑理论机械密封混合摩擦的研究

作者：程香平兰州理工大学

学位级别：硕士

在机械密封装置中,除了轻载、高速或高粘工况的机械密封处于全膜流体润滑状态外,实际运转中的机械密封绝大部分是在混合摩擦状态下工作。实际上机械密封的密封端面都是凸凹不平的粗糙表面,而密封面间的液膜都是极薄的,基本上是与表面粗... 详细信息

在机械密封装置中,除了轻载、高速或高粘工况的机械密封处于全膜流体润滑状态外,实际运转中的机械密封绝大部分是在混合摩擦状态下工作。实际上机械密封的密封端面都是凸凹不平的粗糙表面,而密封面间的液膜都是极薄的,基本上是与表面粗糙度处于同一数量级。自薄膜润滑概念提出以来,对它的研究有了很大的发展,薄膜润滑在表观上体现为膜厚很小,接近润滑分子微粒的尺度,因而与弹性流体润滑相比,它需要考虑微粒的尺度效应。首先本文基于机械密封混合摩擦模型,考虑弹性微极流体效应对机械密封混合摩擦的影响,建立了合理的弹性微极流体点接触的二维数学模型,用有限差分法和C语言自行编程,求解点接触雷诺二维控制方程,获得了不同微极参数下流场的压力分布和油膜厚度图等。但将弹性润滑理论应用于机械密封的研究,再之弹流润滑问题的求解涉及到弹性变形和流体动力润滑之间的多物理量耦合作用的分析,没有现成的商业软件可直接解决这个问题,计算难度相当大,因此对该问题的研究并不多见。因而开展对机械密封在弹流润滑微极流场混合摩擦的研究有着重要的实际意义。另外,防漏问题是机械密封的根本,泄漏量的计算显得尤为重要,所以对密封间隙的流场的研究具有现实意义。在考虑弹性微极流体效应下,油膜厚度和摩擦系数均有较大数值,这表明微极流体效应可以增加润滑膜的承载能力和液体的粘度。而泄漏量较小,这表明微极流体润滑的密封性能好,且与工程实际泄漏量相吻合。利用微极流体理论可以很好地预期薄膜润滑的特性,在考虑微极性情况下油膜厚度大于弹流理论预期值。有序分子膜的存在所起的作用相当于增加润滑剂的粘度,因而可以增加润滑膜厚的承载能力。本文给出的结果对机械密封的优化设计和使用具有指导意义。

关键词：机械密封微极流体混合摩擦弹性润滑数值模拟

微椭圆孔轴面织构油封密封性能仿真模拟及机理探究

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化工学报 2019年第7期70卷 2660-2667页

作者：张友亮程香平韦江康林萍付远江西省科学院应用物理研究所

提出轴面微椭圆孔织构油封运行时的理论分析模型,通过仿真模拟得到微孔结构参数对其性能的影响规律。结果表明:微椭圆孔轴面织构的润滑减摩性主要体现在相对运动的过程中微织构会使液膜产生显著的动压润滑效应,致使界面间形成非接触式... 详细信息

提出轴面微椭圆孔织构油封运行时的理论分析模型,通过仿真模拟得到微孔结构参数对其性能的影响规律。结果表明:微椭圆孔轴面织构的润滑减摩性主要体现在相对运动的过程中微织构会使液膜产生显著的动压润滑效应,致使界面间形成非接触式密封和润滑状态;在研究的工况条件下,密封可靠性在微椭圆孔的方向性方面有所体现,合适的方向性能使流体在孔区流程变长,且其受边界阻挠在孔区一侧动压增强另一侧形成空化区,低压的空化区会快速抽吸即将泄漏出的流体从而提高密封可靠性,故而通过改变织构结构尺寸可控制油封的性能。为提高油封的寿命并降低泄漏率,在研究范围内,选用半轴比γ≥0.8(在面积比固定不变的情况下)、孔深h1=1.5~4μm和旋转角α1=0°~45°或175°~215°的轴面微椭圆孔织构较为合适。

关键词：模型计算机模拟表面密封性能油封

锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响

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北京化工大学学报（自然科学版） 2021年第1期48卷 95-102页

作者：程香平张友亮康林萍江西省科学院应用物理研究所南昌330029

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽... 详细信息

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽度比在低、高压工况下对密封性能的影响规律。结果表明:随锥度?的增大,高压区缩小,低压区扩张,孔区内液体所形成的压力峰值越来越陡峭,使得静圆环端面上产生周期性波式变形和倾斜锥度变形,变形情况与膜压场的形状相类似;动圆环端面锥度变形比较明显,波式变形不明显,且随?的增大,锥度变形也越来越大。无论是对于较低速、低压或是较高速、高压状态下的机械密封,当端面特征几何结构参数选取为锥度?=0.8~1.6、锥面宽度比γ=0.8~1时,机械密封均可获得优良的综合性能。

关键词：机械密封菱形孔密封性能锥面力变形

XFEM计算3D打印PLA材料拉伸试样的裂纹扩展

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塑性工程学报 2016年第2期23卷 136-142页

作者：付远程香平万珍珍王德江西省科学院应用物理研究所南昌330031 江西省铜钨合金重点实验室南昌330031

以PLA型3D打印材料为研究对象,通过3D成型的方式制备出拉伸和扭转试验样本,测定了该材料的弹性力学性能。并通过扩展有限元法(XFEM)进行了样本的拉伸断裂性能计算。为评估PLA材料在3D打印件的应用领域提供了相应的断裂参数,同时也为改... 详细信息

以PLA型3D打印材料为研究对象,通过3D成型的方式制备出拉伸和扭转试验样本,测定了该材料的弹性力学性能。并通过扩展有限元法(XFEM)进行了样本的拉伸断裂性能计算。为评估PLA材料在3D打印件的应用领域提供了相应的断裂参数,同时也为改善3D打印材料力学特性提供了依据。研究结果表明,PLA型3D打印件弹性本构为横贯各向异性;最大拉伸应力为20MPa,拉伸过程中出现的两条裂纹都是以I型和III型裂纹为主,裂纹尖端应力奇异最大值为1.9GPa。

关键词：扩展有限元 PLA 3D打印裂纹扩展数值计算