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基于计算机视觉的海冰识别及参数计算方法研究

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基于计算机视觉的海冰识别及参数计算方法研究

作者：蔡金延江苏科技大学

学位级别：硕士

随着全球气候变暖,北极航道逐渐开通,极地船舶的需求量日益增长,而海冰参数作为极地船舶设计制造过程中的关键参数,其重要程度不言而喻。但是由于极地环境恶劣,冰区图像数据获取十分困难,如何利用有限的数据来高效地获取海冰参数,成为... 详细信息

随着全球气候变暖,北极航道逐渐开通,极地船舶的需求量日益增长,而海冰参数作为极地船舶设计制造过程中的关键参数,其重要程度不言而喻。但是由于极地环境恶劣,冰区图像数据获取十分困难,如何利用有限的数据来高效地获取海冰参数,成为近年来极地船舶工程领域的热门话题。本文以海冰图像识别与参数提取为中心,根据对不同参数物理意义的深入探究和影响因素的仔细分析,进行相应的识别算法选择,进行极地海冰数据集的整理与标注,开展海冰实例分割的模型机器学习,探讨了经典理论模型和参数计算算法,引入了适用于极地环境海冰识别和参数计算的方法。本文首先介绍了实例分割模型的工作原理和网络结构,包括数据集的合理构建,图像特征的有效提取,训练参数的科学设置以及训练结果的准确检验。为准确识别海冰和提取海冰形状特征提供服务。用计算视觉和数字图像处理手段对实例分割结果进行图像处理,对海冰图像进行感兴趣区域提取和二值化处理,并提取楔形冰的环向裂纹,将裂纹上所有坐标点进行存储。考虑到随船观测图像中海冰尺寸不一,提出了适用于海冰环向裂纹拟合的算法,并对环向裂纹拟合结果和破冰参数的计算结构进行了分析和评价。此外,还根据海冰密集度计算需求,对数据集和训练参数进行了优化和改进。结合极地冰区的实拍图像进行了海冰密集度计算和海冰尺寸分布分析,检验了算法的可靠性,为船舶安全航行提供辅助决策。

关键词：海冰识别实例分割环向裂纹圆弧拟合海冰参数

破冰船首部与侧部接触加载工况下海冰弯曲破碎过程

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船舶 2023年第3期34卷 107-114页

作者：刘振冲潘传飞王丽芸王译鹤上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司上海201114 浙江大学海洋研究院舟山310014

在破冰船对海冰接触加载过程中,海冰会发生以径向和环向开裂为表现形式的弯曲破碎过程。海冰首先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程与海冰首先环向开裂的弯曲破碎过程将导致不同的冰载荷,因此,明确不同接触加载工况下的海冰弯曲破碎过... 详细信息

在破冰船对海冰接触加载过程中,海冰会发生以径向和环向开裂为表现形式的弯曲破碎过程。海冰首先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程与海冰首先环向开裂的弯曲破碎过程将导致不同的冰载荷,因此,明确不同接触加载工况下的海冰弯曲破碎过程是理论计算冰载荷的前提条件。文章针对破冰船首部与海冰直线边界接触加载、破冰船首部与海冰凹进边界接触加载,以及船侧部与海冰直线边界接触加载这3类工况,采用弹性地基薄板理论,对控制方程进行归一化处理,并通过有限元法求解归一化控制方程,分析不同工况参数下的海冰弯曲破碎过程,得到上述3类工况下的海冰弯曲破碎过程判断依据。分析结果表明:当船体与海冰接触区域尺寸较大且冰厚较小易发生先环向开裂的弯曲破碎过程,反之则易发生先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程。

关键词：破冰船冰载荷弯曲破碎径向裂纹环向裂纹有限元法

热电厂主蒸汽母管三通焊缝产生裂纹分析及焊接处理

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石油技师 2022年第1期 38-43页

作者：张云来杜亮马兴国独山子石化研究院独山子石化炼建公司独山子石化职工培训中心

2020年9月2日,某热电厂汽机车间一期主蒸汽母管在运行期间,值班员在对1号、2号发电机管道间巡检时,发现中减进汽电动门与管线保温之间存在滴水现象,拆除保温后,发现主蒸汽母管三通处有蒸汽泄漏。该三通在2019年7月大修中更换,泄漏处焊... 详细信息

2020年9月2日,某热电厂汽机车间一期主蒸汽母管在运行期间,值班员在对1号、2号发电机管道间巡检时,发现中减进汽电动门与管线保温之间存在滴水现象,拆除保温后,发现主蒸汽母管三通处有蒸汽泄漏。该三通在2019年7月大修中更换,泄漏处焊口编号42号,直管段与一个三通相连接成“环向焊缝”,在焊缝下熔合线处出现3~4mm环向裂纹贯穿造成泄漏。

关键词：熔合线蒸汽泄漏环向裂纹裂纹分析值班员电动门直管段三通

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超高强铝合金盘型件开裂原因分析

失效分析与预防 2023年第6期18卷 394-399页

作者：李昂张毅陈开媛吴福高蔚核工业理化工程研究院天津300180 国防科技工业核材料技术创新中心天津300180 粒子输运与富集技术重点实验室天津300180

超高强铝合金盘型件在运行1.5月后盘体边缘发生开裂。通过裂纹宏微观形貌观察、化学成分检验、局部力学性能测试、服役应力有限元模拟、显微组织分析等手段,确定盘型件的开裂原因。结果表明:裂纹附近区域化学元素含量满足技术规范要求;... 详细信息

超高强铝合金盘型件在运行1.5月后盘体边缘发生开裂。通过裂纹宏微观形貌观察、化学成分检验、局部力学性能测试、服役应力有限元模拟、显微组织分析等手段,确定盘型件的开裂原因。结果表明:裂纹附近区域化学元素含量满足技术规范要求;裂纹局部径向拉伸性能满足零件服役需求,裂纹附近区域的金相组织未见明显异常,超高强铝合金盘型件的热处理工艺满足材料技术条件要求;盘型件断口的断裂特征为沿晶断裂;起裂部位靠近盘体内表面;O、Fe夹杂物的聚集是造成运行条件下盘体裂纹萌生并扩展的主要原因。

关键词：超高强铝合金环向裂纹盘型件夹杂物沿晶断裂特征

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管土作用下海底悬跨管道裂纹断裂韧性研究

应用力学学报 2019年第6期36卷 1328-1333,I0005,I0006页

作者：唐毅马廷霞轩恒西南石油大学机电工程学院

运用断裂力学相关理论,考虑管道接触的非线性、管道内压、水流载荷等因素的影响,基于ABAQUS有限元软件对含环向裂纹悬跨管道进行了分析,并考虑不同管土接触边界条件、不同土质及不同土体刚度对管道裂纹应力强度因子的影响,得出了相应的... 详细信息

运用断裂力学相关理论,考虑管道接触的非线性、管道内压、水流载荷等因素的影响,基于ABAQUS有限元软件对含环向裂纹悬跨管道进行了分析,并考虑不同管土接触边界条件、不同土质及不同土体刚度对管道裂纹应力强度因子的影响,得出了相应的应力强度因子值。结果表明:以等效弹簧模拟管道和土体的接触更符合管道实际受力情况;土壤特性对悬跨管道环向裂纹应力强度因子有一定影响,较软土质应力强度因子大于较硬土质;管土接触边界对悬跨管道环向裂纹影响很大,不同接触边界的应力强度因子差值范围在25%~55%之间。

关键词：悬跨管道环向裂纹应力强度因子边界条件管土相互作用

甲基硅油生产用塔顶冷凝器换热管失效原因分析

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有机硅材料 2023年第4期37卷 41-45页

作者：邓培希罗伟陈进罗平四川晨光工程设计院有限公司成都610041

结合低黏度甲基硅油项目中DM2塔顶冷凝器的实际情况,系统开展了其失效分析工作,解析了奥氏体不锈钢硅油冷凝器换热管开裂的原因。为实现设备的长周期稳定运行,提出了包含更换冷却器换热管材质、修改工艺流程、改善循环水水质、在硅油入... 详细信息

结合低黏度甲基硅油项目中DM2塔顶冷凝器的实际情况,系统开展了其失效分析工作,解析了奥氏体不锈钢硅油冷凝器换热管开裂的原因。为实现设备的长周期稳定运行,提出了包含更换冷却器换热管材质、修改工艺流程、改善循环水水质、在硅油入口处增设防冲挡板等措施在内的优化建议。

关键词：换热管变形环向裂纹 Cl-应力腐蚀

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球磨机筒体裂纹在线修复

水泥 2022年第5期 58-60页

作者：凡福群山东鲁碧建材有限公司山东济南271103

M38130型球磨机经长时间运转后,磨门与筒体焊缝处出现两道环向裂纹。超声波探伤表明裂纹均已裂透至筒体内表面。为此采用“单面焊双面成型”工艺,成功完成裂纹的在线焊补修复,大幅度缩短修补工期、降低维修费用。到目前为止,该球磨机已... 详细信息

M38130型球磨机经长时间运转后,磨门与筒体焊缝处出现两道环向裂纹。超声波探伤表明裂纹均已裂透至筒体内表面。为此采用“单面焊双面成型”工艺,成功完成裂纹的在线焊补修复,大幅度缩短修补工期、降低维修费用。到目前为止,该球磨机已连续运行一年半,运转良好,超声波探伤表明,焊接连接可靠。

关键词：球磨机筒体环向裂纹单面焊双面成型超声波检测

焊接残余应力对含缺陷管道K-T值的影响研究

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应用力学学报 2013年第2期30卷 251-256,306页

作者：李铁萍刘锐温丽晶张春明环境保护部核与辐射安全中心北京100082

为给含缺陷焊接管道脆性断裂的进一步研究提供基础,本文采用本征应变与局部应力相结合的方法模拟了两种典型的焊接残余应力,并计算了含内表面环向裂纹的管道分别在这两种残余应力作用下的应力强度因子K和裂尖约束应力T。计算结果表明:... 详细信息

为给含缺陷焊接管道脆性断裂的进一步研究提供基础,本文采用本征应变与局部应力相结合的方法模拟了两种典型的焊接残余应力,并计算了含内表面环向裂纹的管道分别在这两种残余应力作用下的应力强度因子K和裂尖约束应力T。计算结果表明:管道厚度方向的应力分布决定了裂纹根部的K-T值,沿着管道厚度呈拉应力分布的残余应力对应较大的K值与较小的T值,而沿着管道厚度总体呈弯曲分布的残余应力对应较小的K值与较大的T值;在残余应力分布和管道厚度都相同的条件下,管道内径对K-T值的影响随着裂纹深度的增大而加强。

关键词：焊接压力管道残余应力本征应变环向裂纹裂尖约束应力

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基于应力投影的油气管道螺旋裂纹评估方法

天然气工业 2012年第4期32卷 79-82,126-127页

作者：宋汉成张海亮王学力冯庆善林逸汉中国石油天然气股份有限公司管道分公司北京市100020 上海复旦大学力学与工程科学系

目前国内外还没有针对管道螺旋裂纹的相关评估方法。为此,借鉴标准BS 7910中管道轴向裂纹和环向裂纹的评估方法,基于无限大平板斜裂纹将应力分解到裂纹方向及其垂直方向的求解思路,结合有限元模拟,提出了管道螺旋裂纹的评估方法:将螺旋... 详细信息

目前国内外还没有针对管道螺旋裂纹的相关评估方法。为此,借鉴标准BS 7910中管道轴向裂纹和环向裂纹的评估方法,基于无限大平板斜裂纹将应力分解到裂纹方向及其垂直方向的求解思路,结合有限元模拟,提出了管道螺旋裂纹的评估方法:将螺旋裂纹的计算归结为轴向裂纹和环向裂纹的计算,根据无限大平板斜裂纹轴向裂纹和环向裂纹的复合计算公式,推导出管道螺旋裂纹应力强度因子的近似计算公式,并进行了静水压爆破验证试验。结果表明:该评估方法准确可靠,最大误差为5.62%,可以用于管道螺旋裂纹的工程评估。

关键词：油气管道螺旋裂纹工程适用性评估有限元模拟应力投影轴向裂纹环向裂纹