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Materials Futures 2024年第3期3卷 28-53页

作者： huanbin zheng Jun Zeng Xuanhong Wan Xin Song Chenxi Peng Jiarui Wang Luyi Sun Hui Wang Min Zhu Jun Liu School of Materials Science and Engineering Guangdong Provincial Key Laboratory of Advanced Energy Storage MaterialsSouth China University of TechnologyGuangzhou 510641People’s Republic of China

With the continuous exploration of researchers in the field of sodium-ion batteries,the performance of these batteries has been greatly improved,and they have a wide range of application prospects in large-scale energy storage,traffic power and other *** carbon is the most important anode material for sodium-ion *** it has the advantages of low cost,stable structure and performance,it still has the problems of low initial Coulombic efficiency(ICE)and poor rate performance in *** order to solve the problem of low ICE of hard carbon anode in sodium-ion batteries,in recent years the literature about hard carbon anode in sodium-ion batteries has been comprehensively *** on the microstructure of hard carbon material,the causes of low ICE of hard carbon are *** the same time,from the point of view of material structure design and regulation,the current optimization strategies of hard carbon anode ICE are summarized,including the following aspects:optimization and improvement of the carbonization process,precursor screening and design,surface coating strategy,micro-pore structure control,catalytic carbonization *** hope that this review will provide reference for further optimization of hard carbon properties and its large-scale application in sodium-ion batteries.

关键词： sodium-ion batteries anode materials hard carbon initial Coulombic efficiency

裂纹扩展过程中电磁谐振疲劳试验系统动态特性分析

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机械工程学报 2016年第24期52卷 88-98页

作者：高红俐郑欢斌朱亚伦浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014

电磁谐振疲劳裂纹扩展试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料断裂特性的试验装置,要求在裂纹扩展过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷,为达到这一目的,需要对裂纹扩展过程中系统的动态特性进行精确的分析。据此,建立3自... 详细信息

电磁谐振疲劳裂纹扩展试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料断裂特性的试验装置,要求在裂纹扩展过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷,为达到这一目的,需要对裂纹扩展过程中系统的动态特性进行精确的分析。据此,建立3自由度有阻尼电磁谐振疲劳试验振动系统的数学模型,采用ANSYS有限元法计算CT紧凑拉伸试件的刚度,研究不同材料试件刚度、系统固有频率,试验载荷幅频曲线、共振振幅在裂纹扩展过程中的变化规律,并进行相关试验,试验结果表明:系统固有频率计算值与试验测量值之间的最大偏差为1.9 Hz;系统动态特性仿真结果与试验结果能够较好地吻合。该研究结果为电磁谐振式疲劳试验载荷的高精度控制提供了理论依据。

关键词：电磁谐振疲劳试验疲劳裂纹扩展多自由度振动系统动态特性有限元法试验载荷

高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端力学参数变化规律

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中国机械工程 2015年第21期26卷 2963-2970页

作者：高红俐郑欢斌刘欢刘辉浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中带有Ⅰ型预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试件裂纹尖端力学参数的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同... 详细信息

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中带有Ⅰ型预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试件裂纹尖端力学参数的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场及裂纹尖端的应力强度因子,并分析了其变化规律。在计算裂纹尖端应力强度因子时,首先采用静态有限元方法和理论公式验证了有限元建模和计算的正确性,然后采用动态有限元方法研究了裂纹扩展过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。最后进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了裂纹扩展到不同阶段时裂纹尖端点的应变,并对有限元计算结果进行了验证。研究结果表明:在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端位移、应变及应力强度因子均为与载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,Ⅰ型疲劳裂纹尖端的位移、应变及应力强度因子幅不断增大;静态应力强度因子有限元计算值和理论值的误差为2.51%,裂纹尖端点应变有限元计算结果和试验结果最大误差为2.93%。

关键词：高频谐振载荷疲劳裂纹尖端动态有限元位移应变场应力强度因子

基于图像处理的疲劳裂纹扩展长度在线测量方法

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中国机械工程 2016年第7期27卷 917-924页

作者：高红俐郑欢斌姜伟齐子诚浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014 中国兵器科学研究院宁波分院宁波315103

为了在金属疲劳裂纹扩展试验中采用直观、准确、可靠的方法获得高精度裂纹长度尺寸,提出了基于图像处理技术的疲劳裂纹扩展长度在线测量方法。首先,采用大尺寸黑白全帧面阵CCD和微距显微镜头对疲劳裂纹扩展过程中的图像进行采集,分析疲... 详细信息

为了在金属疲劳裂纹扩展试验中采用直观、准确、可靠的方法获得高精度裂纹长度尺寸,提出了基于图像处理技术的疲劳裂纹扩展长度在线测量方法。首先,采用大尺寸黑白全帧面阵CCD和微距显微镜头对疲劳裂纹扩展过程中的图像进行采集,分析疲劳裂纹的图像形态特征,采用亚像素边缘定位方法对预制裂纹边缘进行检测,求出疲劳裂纹起点位置。然后,对裂纹扩展区域进行图像子区划分,对图像子区采用基于灰度统计数据的自适应分割方法进行裂纹分割,采用单区域增长算法进行二值化裂纹图像连接得到裂纹主干。最后,进行了系统标定和疲劳裂纹长度在线测量试验。试验结果表明:本方法测量精度高、抗干扰能力强、数据稳定可靠,裂纹长度测量精度为0.03mm,满足裂纹扩展试验国际标准的要求。

关键词：图像采集与处理疲劳裂纹扩展试验裂纹扩展长度灰度方差在线测量

谐振式疲劳裂纹扩展试验振动系统质点质量的软测量方法

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中国机械工程 2016年第5期27卷 627-634页

作者：高红俐刘辉郑欢斌刘欢浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014

谐振式疲劳裂纹扩展试验振动系统的质点由多个不同形状、材质的部件组成,对质点质量进行直接测量有很大的局限性。提出了一种针对此类振动系统质点质量的软测量方法,建立了系统三自由度振动力学模型和动力学方程,推导得到关于系统固有... 详细信息

谐振式疲劳裂纹扩展试验振动系统的质点由多个不同形状、材质的部件组成,对质点质量进行直接测量有很大的局限性。提出了一种针对此类振动系统质点质量的软测量方法,建立了系统三自由度振动力学模型和动力学方程,推导得到关于系统固有频率、弹簧刚度与质点质量关系的系统频率方程,通过有限元方法计算出不同裂纹长度下试件的刚度,通过固有频率测量实验方法测出裂纹扩展到不同长度时系统的谐振频率,将不同裂纹长度时系统谐振频率值及相应试件刚度代入系统频率方程中,得到以待识别质点质量为未知数的超定方程组,求解超定方程组得到最小二乘解,并通过后续处理得到振动系统的主振质量和激振质量。为验证该方法,进行了相关实验。实验结果表明:主振质量测量的最大误差为6.76%,表明所提出方法具有理论意义和应用价值。

关键词：谐振式疲劳裂纹扩展试验软测量有限元分析质点质量超定方程组

基于DIC谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端位移应变场测量

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兵器材料科学与工程 2016年第1期39卷 16-22页

作者：高红俐刘欢齐子诚郑欢斌浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310014 中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

为测量谐振式疲劳裂纹扩展试验中紧凑拉伸(compact tension,CT)试件在高频正弦交变载荷作用下裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律,提出基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法和数字化高速摄像技术相结合的动态位移和应... 详细信息

为测量谐振式疲劳裂纹扩展试验中紧凑拉伸(compact tension,CT)试件在高频正弦交变载荷作用下裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律,提出基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法和数字化高速摄像技术相结合的动态位移和应变场测量方法。用数字化高速摄像设备采集正弦交变载荷作用下系列CT试件数字散斑图像,用DIC方法计算每幅图像裂纹尖端区域位移和应变场,选取裂纹尖端区域特征点,采用最小二乘正弦拟合方法,求出其正弦规律的变化曲线及振幅、相位、平均载荷等特征量,将拟合出的应变或位移正弦曲线和所对应的系列散斑图像进行匹配,得到一个应力循环内特征位置的图像及其相应位移及应变场,研究其变化规律。采用动态高精度应变仪测量CT试件在一个应力循环内裂纹尖端点的应变值。实验结果表明,DIC应变测量最大误差为4.12%,该方法具有理论意义和应用价值。

关键词：数字图像相关高速摄像疲劳裂纹位移、应变场高频谐振载荷

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高频谐振载荷作用下疲劳裂纹尖端变形场分析

浙江工业大学学报 2015年第2期43卷 190-196页

作者：高红俐郑欢斌刘欢刘辉浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310014

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中,带有I型预制裂纹的CT紧凑拉伸试件裂纹尖端位移、应变场的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不... 详细信息

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中,带有I型预制裂纹的CT紧凑拉伸试件裂纹尖端位移、应变场的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场并分析了其变化规律.为验证有限元计算结果的准确性,进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了CT试件疲劳裂纹扩展到5mm时在一个应力循环内裂纹尖端点的应变.研究结果表明:在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下I型疲劳裂纹尖端区域位移、应变均为和载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,I型疲劳裂纹尖端的位移、应变幅不断增大;裂纹尖端测量点应变有限元计算结果和实验结果最大误差为2.93%.

关键词：高频谐振载荷疲劳裂纹尖端动态有限元位移场应变场

机器视觉疲劳裂纹扩展试验裂纹测量系统标定方法

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浙江工业大学学报 2017年第1期45卷 99-103页

作者：高红俐朱亚伦郑欢斌张兆年浙江工业大学特种装备与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310014

机器视觉检测金属疲劳裂纹扩展试验中,需要先对摄像机进行标定,设计了机器视觉疲劳裂纹扩展试验裂纹测量的实验装置,通过高斯平滑滤波和拉普拉斯图像增强对标定块图像预处理,采用亚像素边缘检测精确获取图像边缘,根据标定块的特点,采用... 详细信息

机器视觉检测金属疲劳裂纹扩展试验中,需要先对摄像机进行标定,设计了机器视觉疲劳裂纹扩展试验裂纹测量的实验装置,通过高斯平滑滤波和拉普拉斯图像增强对标定块图像预处理,采用亚像素边缘检测精确获取图像边缘,根据标定块的特点,采用直线拟合法检测标定点.建立针孔摄像机成像模型,并结合本系统的实际情况采用一种改进的Tsai标定方法.在NI-Vision平台上进行了标定实验,实验证明本标定算法达到了预期的功能和精度需求,为后续疲劳裂纹的测量奠定了基础.

关键词：摄像机标定数字图像处理疲劳裂纹检测

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机械视觉疲劳裂纹扩展试件自动定位安装方法

计算机测量与控制 2015年第12期23卷 4106-4109,4113页

作者：郑欢斌高红俐刘欢刘辉浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310014

针对现有疲劳裂纹扩展试验中试件的安装定位仍采用操作繁琐、效率低下的手动安装问题,提出了一种基于机械视觉的疲劳裂纹扩展试件安装定位方法,首先,对试件及夹具图像进行采集、处理和分析,实现夹具、试件圆心坐标及半径的自动快速识别... 详细信息

针对现有疲劳裂纹扩展试验中试件的安装定位仍采用操作繁琐、效率低下的手动安装问题,提出了一种基于机械视觉的疲劳裂纹扩展试件安装定位方法,首先,对试件及夹具图像进行采集、处理和分析,实现夹具、试件圆心坐标及半径的自动快速识别、孔差距离的精确测量;然后利用模糊PID算法来控制直流伺服电机运动定位,从而实现试件的正确安装定位;最后采用工业数字显微镜对不同时间点的试件位置偏差进行停机测量对比,实验结果表明:所提出方法能够对试件进行精确安装定位,最大偏差为0.122 mm,具有重要的理论和应用价值,并为其它类似基于机器视觉的检测定位方法提供了有价值的参考。

关键词：机器视觉虚拟仪器技术模糊控制安装定位

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疲劳裂纹扩展试验裂纹图像采集系统

轻工机械 2015年第6期33卷 46-51,55页

作者：郑欢斌刘辉刘欢朱亚伦齐子诚特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室(浙江工业大学) 浙江杭州310014 中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

针对目前金属疲劳裂纹扩展检测方法存在效率低、操作繁琐、精度不高,不能实现实时性等缺点,文章提出了基于机器视觉的裂纹检测方法。根据金属疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹图像的采集要求,设计了摄像头位置可自动调整的疲劳裂纹图像采集系... 详细信息

针对目前金属疲劳裂纹扩展检测方法存在效率低、操作繁琐、精度不高,不能实现实时性等缺点,文章提出了基于机器视觉的裂纹检测方法。根据金属疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹图像的采集要求,设计了摄像头位置可自动调整的疲劳裂纹图像采集系统,包括摄像头安装运动装置,裂纹图像采集装置以及摄像头运动控制系统。图像采集装置由高分辨率黑白面阵CCD摄像头、光学镜头,光源照明装置和图像采集卡组成,前3者安装在摄像头支架上,与摄像头运动装置相连。摄像头运动装置中的X,Y,Z轴运动机构由步进电机带动滚珠导轨机构。在基于ARM技术的运动控制系统的控制下摄像头可沿X,Y,Z轴作高精度直线运动,实现和试件之间精确位置的调整。实验结果表明,所设计的系统可采集到疲劳裂纹扩展试验过程中高清晰度、高分辨率的试件裂纹图像,满足下一步裂纹尺寸计算的要求;摄像头运动定位精度可达到0.02 mm,满足精确的系统聚焦、位置调整、跟踪采集的要求。

关键词：裂纹图像采集疲劳裂纹扩展试验摄像头运动控制 ARM技术