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基于瑞利波的平面应力电磁超声测量方法研究

基于瑞利波的平面应力电磁超声测量方法研究

作者：刘彦坤大连理工大学

学位级别：硕士

超声法因具有穿透力强、无辐射、检测速度快等优势广泛应用于重要构件残余应力的检测。在结构件加工及服役过程中,多数失效问题是由表面应力集中及表面裂纹引起,因而平面应力的快速、无损、精确测量具有重要意义。现有研究中,一发一收... 详细信息

超声法因具有穿透力强、无辐射、检测速度快等优势广泛应用于重要构件残余应力的检测。在结构件加工及服役过程中,多数失效问题是由表面应力集中及表面裂纹引起,因而平面应力的快速、无损、精确测量具有重要意义。现有研究中,一发一收式压电探头激发的LCR波被用于测量平面应力,但耦合剂的使用限制了压电超声的应用。电磁超声技术(EMAT)因具有不需要耦合剂、对材料表面要求较低等优势,具有较好的发展前景。瑞利波EMAT可激发沿材料表面传播的瑞利波以测量平面应力,实际应用中多采用一发一收式,并采用手动或者利用机械结构旋转探头以获取多方向声速信息,不仅检测效率低,而且测量结果重复性差,进而导致检测精度降低。针对上述问题,本文提出三发三收式瑞利波EMAT,一次定位下实现平面应力测量。首先,基于三发三收的平面应力电磁超声测量建模。分析了瑞利波的波动模型及传播特点。介绍了基于洛伦兹力机制的电磁超声换能机理,基于麦克斯韦方程对铝板中洛伦兹力的产生过程进行理论推导分析,着重分析了可激发瑞利波的探头构型。论述了超声测应力的声弹性原理,推导了平面应力场沿任意方向分布时平面应力测量公式,为平面应力测量提供理论依据。其次,基于电磁仿真分析的探头设计与参数优化。详细介绍了三发三收式线圈及磁铁的选型及设计。基于有限元软件ANSYS电磁场模块对EMAT中的涡流场、磁场和电磁场等进行仿真分析。通过对比不同线圈参数和磁铁参数对探头换能效率的影响规律,开展了三发三收式EMAT的仿真优化设计。优化设计探头结构并完成探头装配,以进一步提高探头换能效率。最后,开展瑞利波电磁超声应力测量实验。搭建了电磁超声平面应力测量平台,采集分析了三方向瑞利波典型波形。开展了单向拉伸标定实验,对声弹性系数K 和K进行标定。基于设计的电磁超声探头测量搅拌摩擦焊铝板的平面应力场,并将电磁超声测量结果与盲孔法对比分析。超声法测得的纵向应力分布表现出明显的双峰特征,呈“M”状,且测量结果与盲孔法表现出较好的趋势一致性,验证了三发三收探头测量平面应力的可行性。最后对超声测量结果进行误差分析。

关键词：平面应力电磁超声瑞利波有限元无损测量

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循环冲击载荷作用下页岩孔隙结构演化特征

特种油气藏 2023年第1期30卷 154-160页

作者：王宇翟成邵昊唐伟石克龙中国矿业大学江苏徐州221116 中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116

为研究循环冲击载荷作用下页岩气储层孔隙结构演化规律,以四川省长宁县五峰组页岩为研究对象,基于霍普金森压杆实验系统与微米CT系统,分别获取低速、中速和高速循环冲击载荷下页岩的动力学响应特征,并对冲击前后页岩孔隙结构进行分析。... 详细信息

为研究循环冲击载荷作用下页岩气储层孔隙结构演化规律,以四川省长宁县五峰组页岩为研究对象,基于霍普金森压杆实验系统与微米CT系统,分别获取低速、中速和高速循环冲击载荷下页岩的动力学响应特征,并对冲击前后页岩孔隙结构进行分析。研究表明:动态冲击应力-应变曲线显示,低速循环冲击岩样动态弹性模量随循环冲击次数的增加不断升高,承载能力逐渐增强;中速及高速循环冲击岩样则呈现先压密后损伤的力学响应特征;提高循环冲击载荷,页岩连通裂隙的表面积、体积及分形维数升高,绝对渗透率上升,表明提高循环冲击载荷可使岩样形成复杂孔隙网络,具备更好的渗流能力;中速及高速循环冲击导致岩样内部孔隙扩展贯通,中速循环冲击岩样的孔隙度较原始岩样提升一倍,孔隙分布的空间离散性增强。该研究可为页岩气储层多级脉冲燃爆压裂工艺的相关研究提供理论支持。

关键词：页岩压裂孔隙结构循环冲击载荷微米CT 多级脉冲燃爆压裂

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基于质能平衡分析的电熔镁炉能效评估

材料与冶金学报 2023年第1期22卷 75-80页

作者：王鑫姜天驰张卫军罗维坤东北大学冶金学院沈阳110819 海城镁矿集团有限公司辽宁海城114207

为提高典型电熔镁炉的能量效率,减少其生产过程中不必要的能量损失,对典型电熔镁炉进行了全面的质量与能量平衡计算,并通过对其质-能收入项及产出项的细致划分,评估了典型电熔镁炉的能效,同时还确定了生产过程中的高耗能环节与高原材料... 详细信息

为提高典型电熔镁炉的能量效率,减少其生产过程中不必要的能量损失,对典型电熔镁炉进行了全面的质量与能量平衡计算,并通过对其质-能收入项及产出项的细致划分,评估了典型电熔镁炉的能效,同时还确定了生产过程中的高耗能环节与高原材料浪费环节.结果表明:该电熔镁炉总能量收入为108.5 GJ,能量效率为40.2%;炉表散热和烟气排放是生产过程中的主要高耗能环节,分别占总能量支出的24.5%和25.1%;生产电熔镁砂(含皮砂)的单耗为3 200 kW·h/t,生产电熔镁砂(不含皮砂)的单耗为2 175 kW·h/t,理论单耗为2 070 kW·h/t.

关键词：电熔镁电弧炉能量平衡节能

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压力振荡管内波动行为的可视化实验研究

实验流体力学 2023年

作者：郭江涛周一卉胡大鹏刘志军黄兆锋高凤大连理工大学

气波制冷机具有制冷效率高、可带液工作等优点。为深入研究气波制冷机核心部件压力振荡管内部波系运动，设计了一套双开口压力振荡管可视化流场测量平台，利用视场拼接和纹影技术获得气波振荡管内密度梯度场的定量表达，并与二维欧拉方... 详细信息

气波制冷机具有制冷效率高、可带液工作等优点。为深入研究气波制冷机核心部件压力振荡管内部波系运动，设计了一套双开口压力振荡管可视化流场测量平台，利用视场拼接和纹影技术获得气波振荡管内密度梯度场的定量表达，并与二维欧拉方程理论计算结果进行了交叉对比验证，误差为3.2%，证明基于纹影技术追踪管内复杂波系运动的方法不仅直观可视且准确可靠。基于上述方法，对不同压比和转速下的气波振荡管内波系开展了深入实验研究。实验结果表明，增加压比或转速均会提升激波马赫数。压比由1.5增至3.0时，激波强度与膨胀波强度均显著增加，强化了对管口的膨胀过程。转速由800 r/min提升至2 400 r/min时，膨胀波波系运动路径逐渐向管口方向弯曲，减缓了膨胀波在管口运动的速度，增加了膨胀波对管口的作用时间。

关键词：压力振荡管波系运动纹影可视化实验视场拼接

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肝内血管/胆管系统结构的CT成像研究

肝内血管/胆管系统结构的CT成像研究

作者：李瑞雪华中科技大学

学位级别：硕士

肝脏是哺乳动物体内质量最大的内脏器官,其中分布着高密度的血管和胆管。在肝脏疾病的发生发展以及诊断治疗过程中都涉及到肝内血管和胆管的解剖学位置及循环方向,因此探究肝内脉管系统的基本形态、实现其三维重建对肝脏疾病的诊断和治... 详细信息

肝脏是哺乳动物体内质量最大的内脏器官,其中分布着高密度的血管和胆管。在肝脏疾病的发生发展以及诊断治疗过程中都涉及到肝内血管和胆管的解剖学位置及循环方向,因此探究肝内脉管系统的基本形态、实现其三维重建对肝脏疾病的诊断和治疗具有重要的指导意义,CT成像技术即为探究血管形态和结构常用方法。为了获取准确的肝脏血管图像,本文采用实验室自主搭建的微型CT成像系统,以C57BL/6白化小鼠为研究对象,优化了小动物肝内脉管系统CT成像条件和图像处理方法,通过该技术获得了离体和活体小鼠肝脏的血管成像并将其应用于经脾肝肿瘤转移病理模型,获得了小动物肝内脉管的三维空间结构,本文研究结果如下:1)探索出小动物离体肝脏血管的最佳CT造影方法:经肝门静脉灌注300μL水溶性造影剂。以组内研发的CT/荧光双模式纳米探针作为造影剂,实现了肝脏血管CT和光学成像的有机结合。2)通过CT的体素连续三维重建法,成功重建了肝内血管三维结构,同时使用了最佳阈值估计、中值滤波和对比度增强等方法,探索出一套肝内脉管系统结构信息的图像处理流程,由此获得精确的肝脏血管三维图像。3)探索活体小动物肝内血管和胆管CT成像的方法。提取出活体小动物肝脏血管的整体和局部结构信息,通过辨识肝内血管的位置在二维平面上进行肝脏分区。进而,对比健康肝脏与肿瘤转移模型的肝脏血管CT成像,分析了其在形态、密度、分支数、血管平滑度和连续性等方面的差异,为肿瘤肝转移灶的辨别提供了丰富的信息。

关键词：计算机断层扫描造影剂三维重建肝脏血管胆管

矿物基硫酸镁热化学吸附材料的制备与性能评价

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储能科学与技术 2023年第1期12卷 42-50页

作者：张叶龙苗琪宋鹏飞谈玲华金翼丁玉龙江苏金合能源科技有限公司江苏句容212499 南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094 南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心江苏南京210094 英国伯明翰大学英国伯明翰B152TT

本工作以凹凸棒土、硅藻土和膨胀蛭石三种矿物材料为载体,采用等体积浸渍法制备了矿物基硫酸镁热化学吸附材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积与孔结构测试表征了矿物载体与矿物基硫酸镁复合材料的微观结构,并基... 详细信息

本工作以凹凸棒土、硅藻土和膨胀蛭石三种矿物材料为载体,采用等体积浸渍法制备了矿物基硫酸镁热化学吸附材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积与孔结构测试表征了矿物载体与矿物基硫酸镁复合材料的微观结构,并基于热失重(TG)、动态水蒸气吸附(DVS)和差示扫描量热(DSC)测试对复合材料的吸附/脱附动力学性能和储热性能进行了评价。研究发现,硅藻土的圆盘形微观结构有利于复合材料获得更快的脱附/吸附反应速率和更高的储热能力,其脱附反应热可达557.1 kJ/kg。此外,环境温度25℃、相对湿度85%为矿物基硫酸镁复合材料的最佳吸附反应条件。

关键词：硫酸镁矿物基热化学储热吸附

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贝叶斯网络模型在体检结果分析中的应用

中国卫生统计 2020年第6期37卷 832-834,839页

作者：王思聪石超珺滕斌乔鲁燕李赞华王镜涵曾庆嘉秦亚星冯珊山东大学金融研究院 250100 Department of Statistical Science Duke University 山东大学第二医院疼痛科 Institute of Health Informatics University College London

目的探讨贝叶斯网络在医务人员健康状况分析中的应用,为医务人员健康管理提供方向和思路。方法通过半朴素贝叶斯(TAN)构建年龄、性别、部门(临床/非临床)等基本信息之间的连接,以此为基础建立贝叶斯网络表示各体检指标间的关联关系。结... 详细信息

目的探讨贝叶斯网络在医务人员健康状况分析中的应用,为医务人员健康管理提供方向和思路。方法通过半朴素贝叶斯(TAN)构建年龄、性别、部门(临床/非临床)等基本信息之间的连接,以此为基础建立贝叶斯网络表示各体检指标间的关联关系。结果在2014-2017年某三甲医院医务人员体检数据上,贝叶斯网络以年龄、性别、肝脏为3个中心结点,建立起与其他体检指标的关联。以中心结点肝脏为条件的分组异常检出率统计及贝叶斯网络推断结果同时显示:该院医务人员肝脏与甲状腺、胆囊、肾脏、体重指标之间的关联性差异有统计学意义。结论贝叶斯网络对于建立医务人员体检管理体系具有可参考价值。

关键词：贝叶斯网络半朴素贝叶斯关联性分析医务人员体检结果

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类特征增强元学习算法

小型微型计算机系统 2022年第2期43卷 225-230页

作者：蔡奇李凡长苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州215006

深度学习取得了巨大成就,尤其是在计算机视觉领域,已经接近人类水平.但是这些成果大多依赖于巨大规模的训练数据,在面对数据量较小的情况时,往往产生严重的过度拟合和灾难性的遗忘.最近的研究表明,采用元学习的方法可以解决此问题.元学... 详细信息

深度学习取得了巨大成就,尤其是在计算机视觉领域,已经接近人类水平.但是这些成果大多依赖于巨大规模的训练数据,在面对数据量较小的情况时,往往产生严重的过度拟合和灾难性的遗忘.最近的研究表明,采用元学习的方法可以解决此问题.元学习模型由特征提取与分类算法两个模块组成,目前大部分研究都关注于设计合适的分类算法,忽视了特征的重要性.本文认为每个类都有自身独有的一些类特征,这些特征更明显的图像更易于识别.因此提出了类特征增强的方法,借助相似类来获得类特征,在特征的层面上对图像进行增强,使提取后的特征更有利于当前的分类任务.类特征增强是一个通用框架,可以与大多数元学习方法相结合.本文将其与常用的原型网络相结合,在Mini-ImageNet数据集上取得了更好的实验效果.

关键词：元学习特征增强小样本学习深度学习

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铝铜微叠层复合材料制备和组织性能研究

大连理工大学学报 2021年第1期61卷 39-45页

作者：姜营玺景栋张华炜周秉文孟令刚张丹宁张兴国大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室辽宁大连116024

通过真空热压法制备出铝铜金属间化合物微叠层复合材料,研究了保温时间、热压温度等工艺参数对成形过程的影响.采用SEM对结合界面进行显微形貌观察,利用EPMA表征界面处元素分布,确定出扩散层的数量和种类;通过显微硬度测试分析结合界面... 详细信息

通过真空热压法制备出铝铜金属间化合物微叠层复合材料,研究了保温时间、热压温度等工艺参数对成形过程的影响.采用SEM对结合界面进行显微形貌观察,利用EPMA表征界面处元素分布,确定出扩散层的数量和种类;通过显微硬度测试分析结合界面处的硬度分布.另外,分析了不同工艺条件下铝铜微叠层复合材料的导电率和导热系数.结果表明:随热压温度升高,铝铜微叠层复合材料结合界面处扩散层析出相种类逐渐变多、厚度逐渐增加,同时导致复合材料导电率呈现出先升后降,而导热系数则保持单调下降的态势.显微硬度的测试结果呈现由Cu层和Al层向扩散层急剧增大的规律,且在扩散层中部硬度达到最大值.最终确定热压温度570℃、保温时间4 h为较优的制备工艺,获得的铝铜微叠层复合材料导电率为55.75%(IACS),导热系数为258.3 W/(m·K).

关键词：铝铜微叠层复合材料真空热压显微组织显微硬度导电率导热系数