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基于函数型数据分析算法的电阻性本质安全电路电弧放电模型

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电工技术学报 2024年第7期39卷 1943-1956页

作者：朱冉徐礼文孟庆海北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 北方工业大学理学院北京100144

区别于电感性和电容性本质安全电路,电阻性本质安全电路的电弧放电波形因具有三种类型一直无法被准确描述,且电阻性电路本质安全判据的不完善描述会导致实际运行条件下爆炸事故的多发性。对此,该文首先考虑电阻性本质安全电路的放电过... 详细信息

区别于电感性和电容性本质安全电路,电阻性本质安全电路的电弧放电波形因具有三种类型一直无法被准确描述,且电阻性电路本质安全判据的不完善描述会导致实际运行条件下爆炸事故的多发性。对此,该文首先考虑电阻性本质安全电路的放电过程及波形特征,基于函数型数据分析回归算法,建立了高维、参数强相关、适用范围广的电阻性电路电弧放电数学模型,并基于模型建立了相应的本质安全能量判据;然后采用该模型模拟电阻性电路放电过程并提出了一种电弧放电波形分类方法,发现在特定电路参数条件下,当电路正常工作电流I≤0.15 A或I≥0.6 A时,电弧放电基本呈现典型放电形式;最后搭建火花放电试验平台,验证了所建电弧模型的可行性与预测效果的准确性。

关键词：电弧放电数学模型本质安全函数型数据能量判据

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高分辨率罗兰圆光学系统的色差校正方法研究

光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2011-2017页

作者：陈吉文陈作儿北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

罗兰圆光学系统优点众多,但系统中因平凸透镜的使用,导致各特征波长色散后的成像点在罗兰圆附近产生了一定量的偏移量,使得各波长成像点依次排列在一条曲面上。由于目前新型采集器件线阵CMOS或CCD的使用,而这类传感器的感光面是一个平面... 详细信息

罗兰圆光学系统优点众多,但系统中因平凸透镜的使用,导致各特征波长色散后的成像点在罗兰圆附近产生了一定量的偏移量,使得各波长成像点依次排列在一条曲面上。由于目前新型采集器件线阵CMOS或CCD的使用,而这类传感器的感光面是一个平面,因此导致结果产生较严重的色差。提出了一种使用加权最小二乘法拟合像面的色差校正方法,并计算出系统像面的中心偏移距和偏移倾斜角这两个校正参数,将其引入原本罗兰圆光学系统进行色差校正,从而确定线阵光电传感器像面的最佳位置,实现高分辨率。此外在真空紫外光谱中C、P和S等元素非常重要,可使用本文提出的基于加权最小二乘法的色差校正方法,通过增加这类元素权值占比,实现最优分辨率。最后通过Zemax软件进行光学仿真,完成了罗兰圆光学系统的仿真以及优化。并给出170~410 nm波段点列图的成像宽度仿真以及各元素特征波长在CMOS传感器上所采集到的光谱图,推算出其实际应用中的分辨率,其照度光谱图显示其分辨率均可保持在0.02 nm,接近系统理论最佳分辨率。研究结果表明基于加权最小二乘法拟合像面的方法,可实现罗兰圆光学系统的色差校正,实现高分辨率。

关键词：罗兰圆光学系统平凸透镜色差校正高分辨率加权最小二乘法

中高体积分数SiC_p/Al复合材料的力学性能及强化机制

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材料工程 2024年第4期52卷 110-119页

作者：崔岩廖家杰曹雷刚杨越北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

采用热等静压粉末冶金工艺,以2024和6061铝合金为基体,分别制备体积分数为35%,45%,55%的中高体积分数SiC_(p)/Al复合材料。探究基体合金与SiC体积分数对复合材料力学性能的影响。结果表明:相同体积分数时,以2024铝合金为基体的复合材料... 详细信息

采用热等静压粉末冶金工艺,以2024和6061铝合金为基体,分别制备体积分数为35%,45%,55%的中高体积分数SiC_(p)/Al复合材料。探究基体合金与SiC体积分数对复合材料力学性能的影响。结果表明:相同体积分数时,以2024铝合金为基体的复合材料具有更高的弯曲强度和弹性模量;但以6061铝合金为基体的复合材料则呈现出了更高的断裂应变。随着体积分数的增加,两类复合材料力学性能的变化规律相同,弯曲强度呈先增大后减小的趋势,当体积分数为45%时达到峰值,分别为656.54 MPa和548.00 MPa;弹性模量呈持续上升趋势,当体积分数为55%时分别达到202 GPa和188 GPa。基体合金差异对力学性能的影响在体积分数较低时更为明显,提高体积分数将会弱化这种差异。结合理论公式计算发现,对于微米级的增强体颗粒,Orowan机制带来的强化效应极小,可忽略不计;其他各类强化机制的强化效果将随着增强体体积分数的增加呈现不同程度的提高;几何必须位错强化和热错配强化对材料屈服强度的贡献始终占据主导地位。

关键词： SiC_p/Al复合材料体积分数力学性能强化机制

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金属板材弯曲测试装置控制系统设计及试验分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 142-147页

作者：韩飞杜佳亮北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

针对仅通过单轴拉伸试验无法准确表征材料在弯曲过程中力学性能变化的问题,设计了基于模糊比例积分微分(PID)控制的金属板材弯曲测试装置控制系统.首先,给出了控制系统的总体设计;然后,为了确保装置运动过程的稳定性,建立了装置的机电... 详细信息

针对仅通过单轴拉伸试验无法准确表征材料在弯曲过程中力学性能变化的问题,设计了基于模糊比例积分微分(PID)控制的金属板材弯曲测试装置控制系统.首先,给出了控制系统的总体设计;然后,为了确保装置运动过程的稳定性,建立了装置的机电耦合仿真模型,并提出基于模糊PID的自适应控制方法,以实现装置工作过程中PID控制器参数的自适应在线整定;最后,搭建金属板材弯曲测试装置控制平台并对高强钢DP980进行弯曲测试试验.结果表明:采用基于模糊PID自适应控制方法的平台定位误差测试结果为±0.005°,降低了轴向力对板材弯曲过程的干扰;弯曲试验获得的高强钢DP980的力学性能参数与拉伸试验得到的参数存在明显差别,利用弯曲数据进行有限元仿真可以更好地描述板材在弯曲过程中的力学性能变化.

关键词：板材弯曲变形控制系统模糊PID控制有限元仿真力学性能

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巷道防冲吸能钢管混凝土拱架支护性能研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 53-62页

作者：许海亮高晗钧宋义敏安栋郑鑫雷北方工业大学土木工程学院北京100144

针对目前巷道支护中钢管混凝土拱架缺乏可缩让压性能的问题,从吸能让位角度设计了一种防冲吸能钢管混凝土拱架结构。通过Abaqus建立新型钢管混凝土拱架与围岩组合模型,在静载与动载两种荷载状态下,对比分析新型拱架对巷道的支护效果与... 详细信息

针对目前巷道支护中钢管混凝土拱架缺乏可缩让压性能的问题,从吸能让位角度设计了一种防冲吸能钢管混凝土拱架结构。通过Abaqus建立新型钢管混凝土拱架与围岩组合模型,在静载与动载两种荷载状态下,对比分析新型拱架对巷道的支护效果与抗冲击能力。结论如下:①根据合理的让位阻力特性设计吸能构件壁厚与尺寸,在拱架上部连接处和底弧段中部设置吸能构件,可避免弯曲过大发生失稳。套管形状依据U型钢拱架卡揽结构设置为折纹型,与拱架摩擦实现缩动让压;②在竖向与侧向冲击下,优化后拱架支护巷道各点位移量呈减少趋势,降低了拱架顶弧段下沉与底弧段上拱,支护效果更强;③静载作用下,优化后拱架与吸能构件接触后,拱架各点处塑性应变不再增加,吸能构件代替拱架发生形变。在受到动载后,吸能构件能快速响应,同时拱架两帮拐角发生弯曲变形,其余部分仍未发生明显变形。吸能构件压溃后,拱架整体塑性应变开始增加,最终优化后拱架各点等效塑性应变竖向与侧向冲击下分别降低了10%~50%和13%~78%。

关键词：钢管混凝土吸能构件防冲设计巷道支护冲击地压

基于等效元件和相位补偿法的双倍分辨率波片测量

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中国激光 2024年第8期51卷 94-99页

作者：陈强华邵多刘福铭关裕吕洪波司丽娜阎红娟豆照良北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

提出了一种基于等效元件和相位补偿法的高精度任意波片相位延迟量和方位角同时测量的方法。在测量光路中的待测波片之前插入一个可旋转半波片,利用反射镜使测量光两次过该半波片和待测波片,相当于测量一个相位延迟量为待测波片两倍的等... 详细信息

提出了一种基于等效元件和相位补偿法的高精度任意波片相位延迟量和方位角同时测量的方法。在测量光路中的待测波片之前插入一个可旋转半波片,利用反射镜使测量光两次过该半波片和待测波片,相当于测量一个相位延迟量为待测波片两倍的等效波片,可以实现双倍分辨率检测。采用双频激光源和相位检测方式,旋转半波片补偿测量光相位,将测量光相对参考光的相位差变化先后调整为最大值和最小值,由二者之差即可得到任意待测波片的相位延迟量,同时根据最大值或最小值对应的半波片方位角即可确定待测波片的方位角。本方法所测量的波片相位延迟量从原理上避免了一般光强法所受到的光强波动的影响,以及许多方法所受到的双折射器件方位角定位精度的影响。系统采用双频外差干涉光路,具有共光路性质,稳定性高。测量系统结构简单、元件少,测量快捷。此外,由于测量光束两次通过待测波片的同一位置,因此所提方法还可以用于测量楔形结构的双折射器件。现有条件下的误差分析表明,相位延迟量的测量不确定度约为3.3',快轴方位角的测量不确定度优于5.4''。实验对比结果表明所提方法与其他方法测量结果的一致性很好。

关键词：测量波片测量相位延迟量等效元件相位补偿双倍分辨率外差干涉

高温热处理对Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金微观组织及力学性能的影响

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材料工程 2024年第1期52卷 249-258页

作者：曹雷刚王帆侯鹏宇杨越崔岩北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

采用电弧熔炼法制备Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金,研究1100℃高温热处理对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:铸态合金依次呈现为FCC枝晶组织(x=0.5和0.6)、类共晶组织(x=0.7)和BCC/B2枝晶组织(x=0.8)。相应地,合金屈服... 详细信息

采用电弧熔炼法制备Al_(x)CoCrFeNi(0.5≤x≤0.8)高熵合金,研究1100℃高温热处理对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:铸态合金依次呈现为FCC枝晶组织(x=0.5和0.6)、类共晶组织(x=0.7)和BCC/B2枝晶组织(x=0.8)。相应地,合金屈服强度和抗拉强度分别由291 MPa和733 MPa(x=0.5)提升至1004 MPa和1423 MPa(x=0.7),伸长率由39.7%(x=0.5)降低至6.8%(x=0.7)。经1100℃高温热处理,FCC枝晶相脱溶析出大量棒状B2相,可以提升合金强度,而BCC/B2调幅组织转变为FCC和B2双相组织(FCC相含量增加),可以提升合金塑性。因此,以FCC枝晶组织为主的Al0.5CoCrFeNi合金高温热处理后屈服强度和抗拉强度分别提升至370 MPa和866 MPa,伸长率降低至30.1%。相比而言,Al_(0.6)CoCrFeNi合金调幅组织体积分数有所增加,两种相变对合金组织和性能影响均较大,故而热处理态合金力学性能基本不变。Al_(0.7)CoCrFeNi和Al_(0.8)CoCrFeNi合金调幅组织体积分数更高,热处理态合金均表现为FCC和B2双相组织,合金塑性提升,强度降低。其中热处理态Al_(0.7)CoCrFeNi合金伸长率提升至14.2%,屈服强度和抗拉强度分别降低至586 MPa和1092 MPa。

关键词：高熵合金热处理相变微观组织力学性能

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冷却速率对Al-4%V中间合金含V相类型及尺寸的影响

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稀有金属 2024年第5期48卷 618-631页

作者：蒙毅李岑杨越北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

Al-V中间合金制备工艺参数直接影响其中不同含V相的形成。将Al-V中间合金熔体在1150℃条件下,分别浇入“楔形”水冷铜模、石墨模和耐火材料模,制备不同冷却速率条件下的Al-4%V(质量分数)中间合金。定量统计合金中不同含V相占比、平均尺... 详细信息

Al-V中间合金制备工艺参数直接影响其中不同含V相的形成。将Al-V中间合金熔体在1150℃条件下,分别浇入“楔形”水冷铜模、石墨模和耐火材料模,制备不同冷却速率条件下的Al-4%V(质量分数)中间合金。定量统计合金中不同含V相占比、平均尺寸和尺寸分布等本征参数,探究这些参数受平均凝固冷却速率(v_(s))的影响规律。结果表明:当v_(s)处于120.4~308.5℃·s^(-1)的范围时,只形成Al_(3)V相,其面积占比随v_(s)的增大先增加后降低,最大面积分数达到14.56%。当v_(s)低于120.4℃·s^(-1)时,随v_(s)升高Al_(3)V面积占比迅速增加而Al_(10)V面积占比迅速降低直至最终几乎消失;而当v_(s)高于308.5℃·s^(-1)时,反而是Al_(3)V面积占比随v_(s)升高而迅速减少直至最终几乎消失,Al_(10)V面积占比大幅增加。v_(s)升高可有效细化Al_(10)V相和Al_(3)V相:当v_(s)较低(≤54.0℃·s^(-1))时,v_(s)的增加对Al_(3)V相细化效果更显著;反之,当v_(s)超过54.0℃·s^(-1)时,v_(s)的增加对Al_(10)V相细化效果更显著,其平均尺寸最小可低至4.1μm^(2)。v_(s)对Al_(10)V相尺寸波动的影响比Al_(3)V相的大:Al_(10)V相的尺寸波动随v_(s)的降低而增大,而Al_(3)V相尺寸波动随v_(s)的增大先增加后降低,v_(s)在120.4℃·s^(-1)时Al_(3)V尺寸波动最大。

关键词：中间合金 V结晶相凝固冷却速率尺寸分布

基于夹持粘贴式的光纤光栅传感器力热耦合测试

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光子学报 2024年第3期53卷 27-37页

作者：李鑫黄薏静于纪成徐赵洁马冠军北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

针对力热耦合环境中对结构件应变测试的准确获取问题,提出一种基于夹持粘贴式与温度补偿解耦的裸光纤光栅传感器应变测试方法。首先,通过有限元分析对比夹持粘贴式、表面粘贴式两种与基材集成方式的应变传递率,两者应变传递率分别为99.... 详细信息

针对力热耦合环境中对结构件应变测试的准确获取问题,提出一种基于夹持粘贴式与温度补偿解耦的裸光纤光栅传感器应变测试方法。首先,通过有限元分析对比夹持粘贴式、表面粘贴式两种与基材集成方式的应变传递率,两者应变传递率分别为99.47%与95.8%;然后,以光纤胶粘应变传递理论及有限元仿真分析不同标距比对夹持粘贴式光纤光栅传感器应变传递率的影响,发现随着标距比增加,应变传递率逐渐衰减。基于粘贴形式与标距比分析结果,选取标距比为1的夹持式裸光纤光栅与基材粘贴集成为试验件,同时集联一条裸光纤光栅温度传感器,在完成对光纤光栅温度/应变标定测试后,进行100~250℃、3 000με范围内的试验件梯度高温拉伸测试。实验结果表明,利用温度补偿法解耦出光纤光栅传感器测量的应变结果与标准高温应变片结果的平均相对误差最大值为2.26%。该研究结果对高温下光纤光栅传感器应变测量与集成的工程应用具有一定参考意义。

关键词：光纤光栅传感器应变传递夹持粘贴式有限元分析高温应变测试温度补偿解耦

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