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皮肤肿瘤早期筛查的快速无创电阻抗检测方法

生物化学与生物物理进展 2024年第5期51卷 1161-1173页

作者：彭俊文胡松佩洪志扬王莉莉刘凯姚佳烽南京航空航天大学机电学院南京210016

目的随着环境问题和臭氧层空洞化的加剧,皮肤肿瘤的患病率也大幅增加,但是皮肤肿瘤前期隐蔽性高、症状不明显,导致大部分病例都是在中晚期发现的。因此,本文基于生物阻抗谱(bioimpedance spectroscopy,BIS)技术,提出一种皮肤肿瘤早期筛... 详细信息

目的随着环境问题和臭氧层空洞化的加剧,皮肤肿瘤的患病率也大幅增加,但是皮肤肿瘤前期隐蔽性高、症状不明显,导致大部分病例都是在中晚期发现的。因此,本文基于生物阻抗谱(bioimpedance spectroscopy,BIS)技术,提出一种皮肤肿瘤早期筛查的快速无创电阻抗检测方法。方法首先,建立四层皮肤模型,采用数值分析方法研究角质层对BIS测量的阻碍作用。其次,使用去除角质层的皮肤模型研究混有不同半径和浸润深度的皮肤肿瘤组织电学特性。最后,使用凝胶处理后的猪皮组织实验验证肿瘤浸润深度(h)的影响。结果角质层仿真结果表明,去除角质层的皮肤对激励信号的响应更明显。皮肤肿瘤模型仿真表明,当肿瘤半径(R_(tumor))及h>1.5 mm时能够区分肿瘤组织与正常组织。同时根据实验结果中正常组织与肿瘤组织虚部弛豫阻抗(Z_(imag-relax))定义了组织病变度(ε_(worse),为肿瘤组织虚部阻抗相对于正常组织虚部阻抗变化的百分比),并绘制了肿瘤组织浸润深度(Depth)与Z_(imag-relax)的拟合曲线。当ε_(worse)=0.4920时,BIS即可识别微浸润肿瘤组织,且拟合曲线修正决定系数为0.9468,拟合效果良好。结论基于BIS技术的方法具有实时、便捷、无创的优点,有望应用于皮肤肿瘤的检测。

关键词：皮肤癌检测无创/实时肿瘤早筛应用生物阻抗谱

近零应力等效温度场驱动的CFRP复杂构件固化变形控制方法

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航空学报 2024年第16期45卷 294-306页

作者：曹关关许可南京航空航天大学机电学院南京210016

碳纤维树脂基复合材料(CFRP)构件的固化变形直接影响构件装配后的力学性能及服役寿命。现阶段采用的修模、结构优化等固化变形控制方法存在工艺周期长,迭代成本高等问题。微波加热和自阻电热等选择性加热方法有潜力实现固化温度场的精... 详细信息

碳纤维树脂基复合材料(CFRP)构件的固化变形直接影响构件装配后的力学性能及服役寿命。现阶段采用的修模、结构优化等固化变形控制方法存在工艺周期长,迭代成本高等问题。微波加热和自阻电热等选择性加热方法有潜力实现固化温度场的精准调控,进而通过构造不均匀温度场产生热应力来对冲原有的固化变形。针对如何构造不均匀温度场这一典型反问题,推导并定义出近“零应力”等效温度场,原理上可对冲构件脱模前的残余应力场实现近“零应力”固化,从而抑制脱模后的固化变形。针对实际固化温度工艺约束,设计了自适应压缩分割算法对理论等效温度场进行近似分区。在典型双曲面零件和回转体零件上进行了初步验证,相比于传统的等温固化工艺,固化变形和残余应力均减少了近50%;相比于仅考虑固化变形的温度工艺优化方法,固化变形和残余应力均减少了近15%。

关键词：碳纤维树脂基复合材料固化变形分区温度场图像处理变形控制

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基于增材制造技术的自修复结构设计及修复性能研究

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中国机械工程 2024年第1期35卷 144-151页

作者：张镇郭策胡财吉郑威南京航空航天大学机电学院南京210016

以轻质夹芯板类结构件为主要研究对象,根据结构的断裂破坏形式,开展了结构自修复设计和实现方法的研究。通过增材制造技术完成结构样件的制备,并进一步通过实验测试对比分析了修复后结构力学性能的恢复效果。研究结果表明所设计的夹芯... 详细信息

以轻质夹芯板类结构件为主要研究对象,根据结构的断裂破坏形式,开展了结构自修复设计和实现方法的研究。通过增材制造技术完成结构样件的制备,并进一步通过实验测试对比分析了修复后结构力学性能的恢复效果。研究结果表明所设计的夹芯板自修复结构对裂纹具有较好的修复能力,修复后结构的抗压力学性能恢复到原结构的85.6%。

关键词：鞘翅轻质结构自修复增材制造裂纹

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复杂盒形件拉深气胀精确热成形工艺

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1582-1591页

作者：乔旭东陈明和谢兰生南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对复杂盒形零件一次拉深成形不足的问题,提出了一种拉深气胀复合精确热成形工艺,其成形零件的外形及壁厚均满足设计要求。以TC2钛合金复杂盒形件为研究对象,研究了TC2钛合金在550~800℃和0.001~0.1 s^(-1)条件下的高温成形性能。设计... 详细信息

针对复杂盒形零件一次拉深成形不足的问题,提出了一种拉深气胀复合精确热成形工艺,其成形零件的外形及壁厚均满足设计要求。以TC2钛合金复杂盒形件为研究对象,研究了TC2钛合金在550~800℃和0.001~0.1 s^(-1)条件下的高温成形性能。设计了一套可一次性完成拉深、气胀的模具。基于有限元仿真模拟软件PAM-STAMP对零件成形过程进行模拟,获得了优化工艺参数并进行实验验证。结果表明:PAM-STAMP仿真软件可以预测零件拉深和气胀缺陷,优化了工艺参数和模具形状并进行实验验证。实验在800℃、气体压力2.5 MPa条件下获得了壁厚、侧边高度均符合设计要求的零件,验证了该拉深气胀复合工艺的可行性。

关键词： TC2钛合金高温流变性能复合工艺数值模拟

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基础激励下磁悬浮转子振动响应研究

振动工程学报 2024年第8期37卷 1281-1289页

作者：张越周瑾沈权张一博南京航空航天大学机电学院

应用于移动载体上的磁悬浮转子会受到基础运动的激励作用产生振动，甚至会造成转、定子碰摩与系统失稳。为了探究基础激励下磁悬浮转子的振动响应，进行了数值仿真和试验验证。考虑磁悬浮轴承的闭环控制，建立了基础激励下的磁悬浮转子... 详细信息

应用于移动载体上的磁悬浮转子会受到基础运动的激励作用产生振动，甚至会造成转、定子碰摩与系统失稳。为了探究基础激励下磁悬浮转子的振动响应，进行了数值仿真和试验验证。考虑磁悬浮轴承的闭环控制，建立了基础激励下的磁悬浮转子动力学模型，基础激励对转子的作用以附加广义力形式引入转子运动微分方程。通过数值仿真分析了基础简谐激励幅值和频率、基础冲击激励加速度与脉宽、磁悬浮轴承控制参数对转子振动响应的影响。进行了基础激励试验，试验结果与仿真结果吻合，验证了基础激励下磁悬浮转子模型的准确性。结果表明，转子简谐响应幅值与基础简谐激励频率的平方和激励幅值成正比，转子冲击响应峰值与基础冲击激励的加速度成正比，适当增大磁悬浮轴承控制器的比例系数和微分系数可以抑制基础激励引起的转子振动。

关键词：磁悬浮转子基础激励振动响应试验研究

来源：博看期刊

基于LC并联谐振的轴向自感式位移传感器设计

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1072-1079页

作者：唐洪洲周瑾金超武徐园平南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了满足磁悬浮轴承面向更高精度的发展需求,提出基于LC并联谐振的轴向自感式位移传感器.通过增大谐振回路的等效电感变化率,提高传感器的灵敏度.分析传感器的工作原理.通过有限元仿真,研究传感器设计参数与灵敏度之间的关系.设计传感... 详细信息

为了满足磁悬浮轴承面向更高精度的发展需求,提出基于LC并联谐振的轴向自感式位移传感器.通过增大谐振回路的等效电感变化率,提高传感器的灵敏度.分析传感器的工作原理.通过有限元仿真,研究传感器设计参数与灵敏度之间的关系.设计传感器的测量电路,结合有限元仿真和数值仿真,分析LC并联谐振对传感器灵敏度的影响.搭建实验台,对传感器的静态性能进行测试.结果表明,相对于传统的位移传感器,提出的传感器具有更高的灵敏度与更低的线性度.

关键词：位移传感器并联谐振测量电路灵敏度磁悬浮轴承

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基于宏微复合标定的跨尺度零件测量方法

光学学报 2024年第6期44卷 269-281页

作者：宋瑞张益华崔海华南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了实现对跨尺度零件微小结构的尺寸精度和定位精度的同时测量,提出一种基于宏微复合标定的测量方法。建立不同尺度传感器组合式测量的标定模型,利用变焦扫描显微系统测量零件微尺度特征,利用双目系统测量定位显微设备,从控制坐标转换... 详细信息

为了实现对跨尺度零件微小结构的尺寸精度和定位精度的同时测量,提出一种基于宏微复合标定的测量方法。建立不同尺度传感器组合式测量的标定模型,利用变焦扫描显微系统测量零件微尺度特征,利用双目系统测量定位显微设备,从控制坐标转换精度的角度设计加工特殊的标定块,将其作为跨尺度中转坐标系,标定变焦扫描显微重建点云坐标系与测头坐标系的空间转换关系,从而将局部测量点云统一至一个数据集中以完成所有局部区域的整体拼接。与理论模型对比分析,所提测量方法的各孔圆心坐标分布圆度误差为0.0438 mm,平面度误差为0.0252 mm,对喷注器各孔位姿的点误差值小于0.029 mm,孔轴向误差小于0.1140°。与面结构光传感器重建结果对比分析,所提模型能够在保证高精度重建三维形貌的情况下,更加正确地获取跨尺度零件的尺寸和位置。

关键词：表面形貌测量跨尺度多传感器方法点云拼接

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基于单目视觉的散堆铆钉识别与定位技术

计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 424-434页

作者：喻强庄志炜田威李鹏程南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对自动送钉过程中散堆铆钉识别与定位困难的问题,提出一种基于单目视觉的识别与定位方法。通过研究铆钉的反射光强获得钉杆的灰度分布规律,以参数化的方式构造了铆钉模板,并提出基于灰度匹配的铆钉识别算法。将单目视觉与激光位移传... 详细信息

针对自动送钉过程中散堆铆钉识别与定位困难的问题,提出一种基于单目视觉的识别与定位方法。通过研究铆钉的反射光强获得钉杆的灰度分布规律,以参数化的方式构造了铆钉模板,并提出基于灰度匹配的铆钉识别算法。将单目视觉与激光位移传感器结合获取铆钉的空间位置,同时为解决单目视觉在测量不同深度下的铆钉位置存在原理性误差的问题,研究了一种重复定位拍照的测量方法,使真空吸嘴与钉杆中心的最大位置偏差由7.86 mm降低到0.87 mm。实验表明,灰度匹配算法的铆钉识别准确率在85%以上,并能适应30%~70%的照明亮度变化。使用该方法的机器人抓钉节拍最长为3.32 s,可留有充足的时间将铆钉输送至自动钻铆设备,满足自动钻铆设备的需求。

关键词：单目视觉铆钉识别模板匹配位置测量自动送钉

考虑界面接触的磁悬浮轴承-转子系统建模及鲁棒控制

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西南交通大学学报 2024年第4期59卷 755-765页

作者：周扬周瑾王艺宇张越徐园平南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

磁悬浮轴承-转子系统中,螺栓连接装配形成的界面接触会在转子悬浮状态下激发弯曲模态振动,同时振动频率随转速明显变化.为实现全转速范围内对弯曲模态振动的主动控制,提出一种考虑频率不确定性的H∞鲁棒控制器设计方法.首先,通过建立考... 详细信息

磁悬浮轴承-转子系统中,螺栓连接装配形成的界面接触会在转子悬浮状态下激发弯曲模态振动,同时振动频率随转速明显变化.为实现全转速范围内对弯曲模态振动的主动控制,提出一种考虑频率不确定性的H∞鲁棒控制器设计方法.首先,通过建立考虑界面接触的动力学模型进行仿真预测,获得振动频率的变化范围;其次,通过频响拟合的方式对转子传递函数进行重构,并将仿真得到的振动频率变化范围以加性不确定性方式引入到重构传递函数中,得到考虑模态频率不确定性的被控对象模型;最后,基于该模型设计兼顾参数摄动和外力扰动的鲁棒性、闭环系统稳定性和防止控制电压饱和等多功能的H∞鲁棒控制器.数值仿真结果表明:该控制器在模态频率处具有宽频带阻的频响特性,能够抑制磁悬浮轴承转子系统的弯曲模态振动;采用该方法设计的H∞鲁棒控制器后,转子弯曲模态振动幅值最少减小90%.

关键词：主动磁悬浮轴承界面接触模态振动鲁棒控制