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Analytical solution and experimental verification for pulsed laser heating process with convective boundary condition

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Science China(Technological Sciences) 2004年第3期47卷 305-319页

作者： HE Yunfeng DU Dong sun zhenguo CHEN Qiang PAN Jiluan Department of Mechanical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Department of Mechanical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Department of Mechanical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Department of Mechanical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China Department of Mechanical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

Laser heating process of materials is a complex heat transfer problem involved with laser beam, workpiece and ambience. In particular, variable convective boundary condition has great influence on temperature field distribution and processing quality. However, in the previous studies of temperature field抯 solution, convective boundary condition was either simplified or ignored which affected calculation accuracy and precision. In this paper, an analytical solution for the temperature field with convective boundary condition is obtained using Laplace transforms. Moreover, the dimensionless parameters are identified appropriately. Influence of dimensionless distance (x′), dimensionless time (t ), dimensionless energy absorption at surface (M) and Biot number (Bi) on dimensionless temperature (T′) have been investigated. The results show: as Bi is increased, the effects of the heat convection become more pronounced and make the location of the peak temperature move away from the surface. The method of thermocamera is used to validate the analytical solution for pulsed laser heating process with convective boundary condition and the ideal results are obtained. The present study provides the theoretical basis for improving the understanding of physical process, exact modelling and quality controlling of laser welding and surface treatment.

关键词： laser heating process, heat convection, temperature field, analytical solution, thermography.

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DETECTION AND ANALYSIS OF WELD POOL SHAPE FOR CO_2 SHORT CIRCUITING ARC WELDING

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2001年第3期14卷 282-285页

作者： sun zhenguo,Wang Junbo,Chen Qiang,Kong Wende (Department of Mechanical Engineering, Qinghua University) 清华大学机械工程系北京

A general industrial CCD( ICCD) camera is redesigned to detect the weld pool without arc at the period of short circuiting, so that the interference of arc and spatter during CO2 short circuiting arc welding is eliminated. Through the analysis of weld pool image, both size parameters (such as weld pool area A, weld pool length L1, L2 and weld pool breadth b) and contour parameters (b, which describe the curves of weld pool boundany) ,which could indicate the shape features of weld pool, had been defined to express weld pool information quantitatively. The investigation of the relationships between weld pool shape parameters and welding process parameters may be beneficial to the quality control of CO2 welding.

关键词： ICCD camera Pool image CO2 short circuiting arc welding

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Calculation of the covalent electron density of (001) crystal plane of Fe_3C

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Chinese Science Bulletin 1997年第1期42卷 80-82页

作者： sun zhenguo, LI Zhilin and LIU ZhilinDepartment of Material Engineering, Liaoning Institute of Technology, Jinzhou 121001, China Department of Material Engineering Liaoning Institute of Technology Jinzhou China

THE calculation method of the average covalent electron density （CED） of crystal planes with relatively dense atom arrangement in austenite and martinsite in Fe-C alloy has been advanced in refs. [1, 2]. The electron density of the biphase interface between （111） of austenite and （110） of martensite has also been discussed with that method. In this note, taking another important phase in Fe-C alloy, cementite （Fe3C） as research object, we advance a

关键词： Yu’s theory Cheng’s theory cementite interface electron theory.

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A Study on the Tectonic Characteristics of Shallow Faults in the East of Zhengzhou City

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Earthquake Research in China 2007年第3期21卷 245-254页

作者： Zhao Chengbin Li Deqing Zhao Jingyao Yuan Hongke sun zhenguo Geophysical Exploration Center CEA Zhengzhou 450002 China Earthquake Administration of Zhengzhou City Zhengzhou 450000 China

Study on fault activity is a fundamental part of earthquake prediction and earthquake relief in big *** the active fault exploration in Zhengzhou,the spatial distribution,geological features and activity of the Huayuankou fault,the Shangjie fault and the Xushui fault were determined using the seismic prospecting *** understanding about the characteristics of the faults was *** provides reliable basic data for future earthquake forecast and earthquake relief work in *** addition,we proposed some ways to identify fault activity through analyzing the characteristics of the activity of a fault and raised an effective method for exploring active faults in big cities and exploring concealed faults in regions covered with thick overburdens.

关键词： Active fault Concealed fault Time section

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蛇形微通道气液两相流动特性

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化工学报 2015年第11期66卷 4350-4358页

作者：周云龙孙振国东北电力大学能源与动力工程学院吉林省吉林市132012

以空气、去离子水为实验工质,在θ=50°的Y型混合器内充分混合,利用高速摄像仪对当量直径177.8μm的小曲率蛇形微通道进行可视化实验,对比了两种气液混合方式(上气下液型、上液下气型)下的流动特性。实验发现的主要流型有弹状流、波状... 详细信息

以空气、去离子水为实验工质,在θ=50°的Y型混合器内充分混合,利用高速摄像仪对当量直径177.8μm的小曲率蛇形微通道进行可视化实验,对比了两种气液混合方式(上气下液型、上液下气型)下的流动特性。实验发现的主要流型有弹状流、波状分层流、弥散流等,对此分别研究了气弹的形状和长度、液膜厚度以及气流携带液滴的份额,并提出新的预测液滴含量的关联式。此外,针对这两种不同的混合方式,在弯道处发现圆弧可以诱导产生弹状流,二者均经历拉伸和断裂过程,区别在于后者在拉伸之前,先要进行膨胀。不同的气液混合方式对各相的流动会产生一定的影响,两相流体在通道壁面附近以及弯道处的分布也有所区别。

关键词：微通道气液两相流流型相分布液膜液滴份额

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多体柔性永磁吸附爬壁机器人

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机械工程学报 2008年第6期44卷 177-182页

作者：桂仲成陈强孙振国清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

为实现永磁间隙吸附式爬壁机器人在复杂空间曲面上的可靠吸附与灵活运动,在分析爬壁机器人复杂空间曲面运行须解决的关键问题的基础上,基于爬壁机器人的多体动力学仿真和样机试验,设计了采用多体柔性吸附系统的间隙吸附式爬壁机器人,即... 详细信息

为实现永磁间隙吸附式爬壁机器人在复杂空间曲面上的可靠吸附与灵活运动,在分析爬壁机器人复杂空间曲面运行须解决的关键问题的基础上,基于爬壁机器人的多体动力学仿真和样机试验,设计了采用多体柔性吸附系统的间隙吸附式爬壁机器人,即爬壁机器人由轮式移动机构和吸附系统组成.吸附系统安装在轮式移动机构的底盘上,且和壁面是非接触的。吸附系统由多个相互独立的吸附装置构成,每个吸附装置通过具有2转动自由度的连接机构和轮式移动机构连接,并由被动的万向滚动轮部分或完全支撑在壁面上,各吸附装置在吸附力的作用下可自调节相对于壁面的位姿。对多体柔性吸附系统的曲面适应性进行优化。仿真及试验结果表明,多体柔性吸附爬壁机器人可自适应壁面形貌和曲率的变化,它在表面是复杂空间曲面的壁面上运行时的吸附和运动性能接近在平整壁面上运行时的相应性能,吸附可靠且运动灵活。

关键词：爬壁机器人永磁吸附复杂曲面自适应

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Cause Analysis of Flat Concave Defects on the Inner Surface at the end of T91 Alloy-Steel Tubes

Cause Analysis of Flat Concave Defects on the Inner Surface ...

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作者： zhenguo sun Yuyan Li Fei Li Jun Ye Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision Institute Wuxi Branch

The concave defects on the inner surface at the end of T91 alloy-steel tubes were analysed by macroscopic morphology analysis, electron microscope scanning and energy spectrum analysis, metallographic analysis and anion analysis of corrosion products. The composition of water sample and oil sample of finned winding and oil immersion treatment was also analysed. It was found that this kind of defect was not caused by the preservation environment of steel tube, the treatment of finned winding and oil immersion. The defect should be related to the quality of steel tube blank or the processing technology of steel tube.

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基于几何与纹理特征相融合的磁粉探伤裂纹提取算法

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清华大学学报（自然科学版） 2018年第1期58卷 50-54页

作者：马涛孙振国陈强清华大学机械工程系、先进成形制造教育部重点实验室北京100084 浙江清华长三角研究院嘉兴314006

为从荧光磁粉探伤图像中获得精确的裂纹提取结果,提出一种基于几何与纹理特征相融合的磁粉探伤裂纹提取算法。算法首先根据裂纹的几何形状特征,提取图像里亮线中心的脊线作为待定裂纹;然后提取待定裂纹上各脊线点的尺度不变特征变换（S... 详细信息

为从荧光磁粉探伤图像中获得精确的裂纹提取结果,提出一种基于几何与纹理特征相融合的磁粉探伤裂纹提取算法。算法首先根据裂纹的几何形状特征,提取图像里亮线中心的脊线作为待定裂纹;然后提取待定裂纹上各脊线点的尺度不变特征变换（SIFT）描述子向量,取均值作为待定裂纹的纹理特征,并用支持向量机分类器识别。实验结果表明：针对磁粉探伤中的裂纹,该算法在查全率和查准率上都比传统单一使用几何形状特征或纹理特征的算法更高,结合裂纹的几何形状和局部区域纹理有效地提升了裂纹提取的精度。

关键词：荧光磁粉探伤图像检测纹理特征

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基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的建模与优化

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机械工程学报 2016年第6期52卷 12-21页

作者：孙斐然孙振国张文增陈强清华大学机械工程系北京100084 浙江清华长三角研究院嘉兴314006

电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)是电磁超声检测技术的核心部件,具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。但与传统的压电式超声换能器相比,电磁超声发射换能器的换能效率较低,导致... 详细信息

电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)是电磁超声检测技术的核心部件,具有非接触、不受工作环境影响、易于激发多种类型的超声波等优点。但与传统的压电式超声换能器相比,电磁超声发射换能器的换能效率较低,导致超声回波信号较弱,检测结果不理想。现阶段,在完善对EMAT建模分析的基础上,通过对换能器参数的优化和结构的改进设计以及与其他新技术相结合的方式,EMAT的换能效率已经有了明显的提高,但仍存在解析、半解析建模方法不完整,数值建模方法计算时间长,以及换能效率仍然不够理想等问题。对此,综述近十几年来基于洛伦兹力机制的电磁超声发射换能器的数学建模方法,包括解析法、数值法和半解析法,给出较为完整的耦合方程和建模过程。并在此基础上,分析了偏置磁场、激励线圈、提离距离等参数对换能效率的影响规律以及换能器的优化设计方法,为今后电磁超声换能器的模型完善和改进提高提供参考。

关键词：电磁超声换能器换能效率建模优化设计偏置磁场激励线圈提离效应

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基于色彩分割及信息熵加权特征匹配的刹车片图像分类算法

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清华大学学报（自然科学版） 2018年第6期58卷 547-552页

作者：赵磊张文孙振国陈强清华大学机械工程系、先进成形制造教育部重点实验室北京100084 浙江清华长三角研究院嘉兴314006

在基于机器视觉的汽车刹车片外观检测中,刹车片图像前景分割及形状特征的提取和匹配算法是刹车片分类的关键。为实现汽车刹车片外观高精度检测分类,该文提出并实现了一种包括前景分割、几何特征提取及特征模板匹配的图像处理算法。该算... 详细信息

在基于机器视觉的汽车刹车片外观检测中,刹车片图像前景分割及形状特征的提取和匹配算法是刹车片分类的关键。为实现汽车刹车片外观高精度检测分类,该文提出并实现了一种包括前景分割、几何特征提取及特征模板匹配的图像处理算法。该算法首先将工业相机拍摄得到的红、绿、蓝（red green blue,RGB）格式图像转换到色调、饱和度、明度（hue saturation value,HSV）色彩空间,利用其中的饱和度S通道从暗色传送带背景中分割刹车片;然后提取刹车片区域的多维几何特征进行特征融合;最后采用基于信息熵加权的改进特征匹配算法,通过刹车片特征的信息熵对特征空间的Manhattan距离进行加权。对98张、54类刹车片图像进行了分类实验,结果表明：算法准确率为95.00%,每张平均耗时110ms,可以应用于刹车片生产过程中的实时自动分类。

关键词：刹车片机器视觉色调、饱和度、明度(huesaturation value,HSV)色彩空间几何特征信息熵

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