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无保护层纳秒脉冲激光强化对DD5单晶合金耐磨性能的影响

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表面技术 2024年第7期53卷 136-145页

作者：史增祥党晓凤罗思海郭嘉琛梁晓晴何卫锋周留成空军工程大学航空工程学院航空等离子体动力学实验室西安710038

目的提高发动机涡轮叶片榫头材料DD5单晶高温合金的高温耐磨性能。方法采用不同能量的无保护层纳秒脉冲激光对DD5单晶合金试样表面进行处理,利用摩擦磨损试验机获得DD5单晶合金在650℃下的摩擦磨损性能参数,并通过显微硬度计、扫描电子... 详细信息

目的提高发动机涡轮叶片榫头材料DD5单晶高温合金的高温耐磨性能。方法采用不同能量的无保护层纳秒脉冲激光对DD5单晶合金试样表面进行处理,利用摩擦磨损试验机获得DD5单晶合金在650℃下的摩擦磨损性能参数,并通过显微硬度计、扫描电子显微镜、能谱仪、共聚焦三维表面轮廓仪对磨损前后的DD5单晶试件进行表征分析,揭示纳秒脉冲激光强化技术提高单晶高温合金耐磨性能的机理。结果采用纳秒脉冲激光处理DD5单晶高温合金后,材料表层发生了重熔现象,并在重熔层中生成了弥散分布的铝的氧化物颗粒,其粒径为5~50nm;纳秒脉冲激光处理后产生的弥散分布的氧化铝颗粒为硬质相,它提升了单晶表面的显微硬度;经纳秒脉冲激光处理后,试样的磨损率降低了19.7%~37.6%,单晶合金的磨损机制以磨粒磨损为主。结论经纳秒脉冲激光处理后,单晶表面生成了含有弥散分布的纳米氧化铝颗粒的重熔层,在它与激光诱导的等离子体冲击波产生的硬化层的共同作用下,提升了镍基单晶高温合金在高温下的耐磨性能。

关键词：镍基单晶高温合金纳秒脉冲激光氧化铝颗粒显微硬度摩擦磨损磨损机制

新型刚柔耦合爬壁机器人虚拟样机建模与仿真分析

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机械设计 2024年第3期41卷 42-51页

作者：韩力春王黎明薛毓铨侯佳欣海军工程大学电气工程学院控制工程教研室湖北武汉430033

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方... 详细信息

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方案。设计了刚柔耦合爬壁机器人,其由刚体性质的车体框架和柔体性质的履带移动机构组成。通过此建模方案有效地完成了机器人的多体动力学虚拟样机建模和仿真,联合仿真结果表明:机器人的越障能力提高了3 mm。基于此虚拟样机模型完成了实际样机的制作与试验,验证了此刚柔耦合爬壁机器人设计的合理性及刚柔分离建模方案的可行性,为履带式机器人领域的多体动力学虚拟样机建模提供了新方案。

关键词：爬壁机器人刚柔分离建模多柔性体联合仿真多体动力学

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基于变间隔空间平均的等动量区分布研究

力学学报 2024年第8期56卷 2193-2202页

作者：高紫涵程肖岐范子椰姜楠天津大学机械工程学院力学系天津300350 天津市现代工程力学重点实验室天津300350

湍流边界层(TBL)中的相干结构是导致雷诺应力和湍动能产生的关键因素,深入研究和理解其发展演化特性是有效控制湍流边界层的基础.等动量区(UMZs)是湍流边界层中的典型大尺度相干结构,其空间分布特性与湍流边界层中的其他相干结构之间的... 详细信息

湍流边界层(TBL)中的相干结构是导致雷诺应力和湍动能产生的关键因素,深入研究和理解其发展演化特性是有效控制湍流边界层的基础.等动量区(UMZs)是湍流边界层中的典型大尺度相干结构,其空间分布特性与湍流边界层中的其他相干结构之间的联系尚缺少有效认识和实验依据.文章根据水洞实验中平板湍流边界层流法向平面中的大视场粒子图像测速仪(PIV)数据,使用正负流向速度梯度下的变间隔空间平均(VISA)方法检测大尺度相干结构,并研究其对等动量区空间分布的影响.研究结果表明,两种判定依据下的VISA检测所得流场中发卡涡头强度增大导致周围等动量区数量的增加,且基于正流向速度梯度的VISA检测结果中等动量区数量显著大于基于负流向速度梯度的检测结果.此外,VISA检测得到的低速结构附近等动量区的数量始终大于高速流体附近的等动量区数量,且该规律与VISA检测过程中的流向速度梯度无关.

关键词：等动量区湍流边界层图像粒子测速变间隔空间平均

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基于相关证据推理规则的激光惯组健康评估

航空学报 2024年第12期45卷 206-223页

作者：唐帅文曹友张朋姜江国防科技大学系统工程学院长沙410073 火箭军士官学校控制技术教研室青州262500 西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室西安710043

激光惯组(LIMU)是复杂装备系统的重要导航单机,其良好的健康状态对于确保系统安全稳定工作具有重要意义。针对激光惯组健康评估中面临的评估指标体系不健全、评估框架不一致、评估指标不独立和评估模型参数不确定问题,在激光惯组工作机... 详细信息

激光惯组(LIMU)是复杂装备系统的重要导航单机,其良好的健康状态对于确保系统安全稳定工作具有重要意义。针对激光惯组健康评估中面临的评估指标体系不健全、评估框架不一致、评估指标不独立和评估模型参数不确定问题,在激光惯组工作机理分析的基础上,构建健康评估指标体系,提出基于相关证据推理规则(ERR-DE)的激光惯组健康评估方法。首先,提出转换矩阵的概念,实现了不同评估框架的统一转换。其次,采用变异系数法确定证据权重,采用基于距离的方法确定证据可靠度。然后,基于证据可靠度提出证据融合顺序确定机制,提出基于相对总体相关系数(RTDC)的证据相关性分析方法,并在证据推理规则(ERR)的基础上提出了相关证据推理规则。再者,构建参数优化模型以确定最优评估参数,提高评估精度,进一步对评估算法进行了总结。最后,通过某型激光惯组健康评估案例和对比研究,验证了所提方法的有效性。

关键词：证据推理规则激光惯组健康评估证据相关性参数优化

基于P波到时拾取的分析法与遗传算法联合定位方法与应用

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岩土力学 2024年第7期45卷 2195-2207页

作者：肖晓春丁振丁鑫徐军樊玉峰李子阳辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省矿山环境与灾害力学重点实验室辽宁阜新123000

针对岩石力学震源定位问题,提出了一种在P波到时精确拾取的基础上通过分析法过滤异常到达传感器和遗传算法(genetic algorithms,简称GA)求解联合定位方法,并将其应用于岩石材料的破裂面定位以及采矿工程中。为了消除传感器到时精度、传... 详细信息

针对岩石力学震源定位问题,提出了一种在P波到时精确拾取的基础上通过分析法过滤异常到达传感器和遗传算法(genetic algorithms,简称GA)求解联合定位方法,并将其应用于岩石材料的破裂面定位以及采矿工程中。为了消除传感器到时精度、传统迭代法及迭代初值选择对定位的影响,基于时频分析的改进长短时窗(short-term average/long-term average,简称STA/LTA)法拾取P波到时,求解不同传感器组合分析解的逻辑概率密度函数过滤异常到达,引入遗传算法对到达清晰的震源进行定位。通过断铅、含夹层组合煤岩单轴压缩试验及定点爆破试验对该方法进行验证。结果表明:在对信号预先带通滤波后进行变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)精确滤波的基础上结合改进STA/LTA法可以大幅提升到时拾取精度;通过分析法过滤异常到达对定位精度的影响,结合具有全局性、不受初值影响的遗传算法对震源定位,应用于岩石材料试验以及采矿工程中可以较准确的对震源进行定位,该方法较传统迭代法、线性定位法等更具有工程实际应用价值。

关键词：滤波改进STA/LTA法到时拾取声发射震源定位分析法―遗传算法

定向剪切应力路径下类弱胶结软岩椭圆各向异性强度准则

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1219-1229页

作者：刘家顺郑智勇左建平王洋生彦涛周妮辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

地下工程开挖卸荷引起的围岩应力重分布将影响弱胶结软岩强度,导致巷道围岩产生不均匀大变形,甚至造成塌方、冒顶等安全事故。以膨润土、风积砂、石膏粉和滑石粉为原料制备类弱胶结软岩试样,利用GDS SSHCA空心圆柱扭剪仪开展主应力定向... 详细信息

地下工程开挖卸荷引起的围岩应力重分布将影响弱胶结软岩强度,导致巷道围岩产生不均匀大变形,甚至造成塌方、冒顶等安全事故。以膨润土、风积砂、石膏粉和滑石粉为原料制备类弱胶结软岩试样,利用GDS SSHCA空心圆柱扭剪仪开展主应力定向剪切试验,研究大主应力方向对弱胶结软岩应力–应变曲线、峰值应力(变)和抗剪强度的影响规律,探索主应力方向诱导的弱胶结软岩强度各向异性特征。结果表明:当0°工程围岩变形控制与灾害防治提供理论支撑。

关键词：岩石力学类弱胶结软岩各向异性椭圆强度准则定向剪切峰值剪应力比

单目立体视觉中的系统误差与棱镜位姿对视场的影响评估

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光学学报 2024年第8期44卷 94-105页

作者：原天宇代祥俊杨福俊东南大学土木工程学院江苏省工程力学重点实验室江苏南京211189 山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255090

对棱镜分光式单目立体视觉系统进行了深度方程的推导,修正了棱镜位姿偏移引入的成像误差,分析了位姿引起的成像视场变化。该系统由一个相机与两个具有相同参数的双棱镜组成,相机单次拍摄可获取两幅具有视差的子图像,这可视为两个具有一... 详细信息

对棱镜分光式单目立体视觉系统进行了深度方程的推导,修正了棱镜位姿偏移引入的成像误差,分析了位姿引起的成像视场变化。该系统由一个相机与两个具有相同参数的双棱镜组成,相机单次拍摄可获取两幅具有视差的子图像,这可视为两个具有一定夹角的虚拟相机同时成像。采用虚拟点模型与光线追踪法推导深度方程,建立视差与深度方程参数之间的关系,进一步研究了系统中物距与夹角对图像深度信息与视差的影响。棱镜组的人为放置,不可避免地引入位姿误差,进而影响每个成像通道中的成像视场。基于棱镜的旋转与偏移,建立了修正的虚拟点模型,并深入研究了棱镜组位姿对系统成像与视场产生的影响;最后通过实验验证了理论与推导的有效性与准确性。

关键词：测量单目立体视觉棱镜位姿深度方程系统误差视场评估

基于格林函数正交各向异性切口板自由振动特性分析

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振动与冲击 2024年第5期43卷 182-187,201页

作者：杨永育李腾岳程长征赵航葛仁余安徽工程大学力学重点实验室安徽芜湖241000 合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230000

正交异性板因重量轻、承载能力强等优点而被广泛运用于工程结构。基于格林函数,结合新兴的近场动力学微分算子(peridynamic differential operator, PDDO),提出一种分析正交各向异性板自由振动特性的方法。首先,将振动控制方程中的位移... 详细信息

正交异性板因重量轻、承载能力强等优点而被广泛运用于工程结构。基于格林函数,结合新兴的近场动力学微分算子(peridynamic differential operator, PDDO),提出一种分析正交各向异性板自由振动特性的方法。首先,将振动控制方程中的位移函数假设为含格林函数的一阶积分形式;其次,将线性四阶偏微分方程分别在切口板的径向和周向离散成代数方程;最后,通过PDDO构造插值函数表示径向和周向非公共离散点位移,建立自由振动广义特征方程,获得正交各向异性切口板自振频率及振型,证明了该方法的准确性,并分析切口几何参数对结构振动特性的影响规律,为板壳结构设计提供支撑。

关键词：正交各向异性切口板自由振动格林函数近场动力学微分算子(PDDO)

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基于摄影测量的三轴土体剪切带演化规律

工程科学学报 2024年第5期46卷 927-936页

作者：牟春梅李刘悦夏燚桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室桂林541004

为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的... 详细信息

为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的三维重构模型,以此研究其应力应变关系、局部应变特性、剪切带演化规律.研究结果表明:(1)土样表面的剪切带内外区域具有截然不同的变形特征,带外区域变形较为均匀且变形量趋于稳定,而带内区域变形不均匀且变形量不断加剧;(2)根据土样表面不同区域间的局部应变差异,确定了剪切带开始形成、停止扩张及完全贯穿的临界状态,提出了一种判别剪切带发展阶段的方法;(3)根据判别方法,将剪切带的演化过程拆分为压缩变形、表面扩张、延伸贯穿、相对滑移四个阶段,并分析了各个阶段不同的变形规律与破坏机理.经摄影测量技术改良的三轴试验,能够得到更准确的土体局部本构关系和变形特性,为探索土的应变局部化现象提供了一种精确且经济的研究方案.

关键词：剪切带摄影测量三轴试验局部应变红黏土