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盾粉/橡胶增容复合材料性能与机理的光谱学分析

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1177-1182页

作者：于先坤徐维成张浩吴玉喜李海丽龙红明程峥明刘自民容北国张贵文冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243002 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 中钢集团马鞍山矿山研究院股份有限公司安徽马鞍山243000 首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200 马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243003 桂林鸿程矿山设备制造有限责任公司广西桂林541002 江苏华安橡胶科技有限公司江苏宿迁223600

碳酸钙是橡胶生产中重要的无机填充剂,具有增容、补强等功能。随着中国橡胶需求量的不断增长,碳酸钙用量不断扩大,其生产成本与能源消耗等问题日益突出。钢渣是炼钢过程中产生的副产品,存在着利用率低、堆积量大等问题。钢渣的主要成分... 详细信息

碳酸钙是橡胶生产中重要的无机填充剂,具有增容、补强等功能。随着中国橡胶需求量的不断增长,碳酸钙用量不断扩大,其生产成本与能源消耗等问题日益突出。钢渣是炼钢过程中产生的副产品,存在着利用率低、堆积量大等问题。钢渣的主要成分为CaO、SiO_(2)、Fe_(x)O_(y)、Al_(2)O_(3)等物质,物化性能与传统填料相近,且钢渣的耐磨性与多孔性优异,因此利用钢渣替代部分碳酸钙作为橡胶填充材料不仅具有重要研究意义而且可以缓解能源消耗、环境污染等问题。基于此,利用自制功能复合剂和超细立磨的方法对钢渣进行联合处理得到粒径800目的样品盾粉,制备活性碳酸钙与盾粉用量比不同的盾粉/橡胶增容复合材料。利用智能型硫化仪、电子拉力机、橡胶硬度计、微型量热仪(MCC)对制备的盾粉/橡胶增容复合材料进行性能测试,热重分析-傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)、拉曼光谱仪(Ram)对盾粉/橡胶增容复合材料进行表征分析。结果表明:盾粉替代部分活性碳酸钙对橡胶体系硫化性能有一定的促进作用,可以提高盾粉/橡胶增容复合材料的硫化速度;盾粉的加入可以提高复合橡胶体系的力学性能与阻燃性能;通过微型量热仪(MCC)和拉曼光谱仪(Ram)对盾粉/橡胶增容复合材料分析发现,盾粉替代部分活性碳酸钙后的橡胶体系热释放能力和总热释放量降低、炭渣石墨化程度提升,进一步说明了盾粉替代部分活性碳酸钙在保证盾粉/橡胶增容复合材料物理学性能的前提下也具有一定的阻燃性能。热重-红外分析表明盾粉/橡胶增容复合材料在裂解过程中产生的气体主要为碳氢化合物;自制功能复合剂的加入可以缓解钢渣界面与橡胶界面不相容的问题,优化橡胶复合材料。以上研究为制备性能更优的盾粉/橡胶增容复合材料提供数据理论支持。

关键词：钢渣橡胶表面改性固废利用

基于灰度和信息熵融合的金属疲劳偏振热像分割算法

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激光与光电子学进展 2021年第24期58卷 252-263页

作者：赵汝海汪方斌安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警技术重点实验室安徽合肥230601 安徽建筑大学工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601

提出了一种基于图像灰度和信息熵融合的红外偏振热像分割算法。首先运用图像局部平均灰度值与方差加权信息熵,寻找多偏振方位角热像的潜在目标区域并配准;其次用改进的模糊C均值聚类(FCM)算法进行逐一分割,将分割后的热像经集合运算后... 详细信息

提出了一种基于图像灰度和信息熵融合的红外偏振热像分割算法。首先运用图像局部平均灰度值与方差加权信息熵,寻找多偏振方位角热像的潜在目标区域并配准;其次用改进的模糊C均值聚类(FCM)算法进行逐一分割,将分割后的热像经集合运算后的结果作为支持向量机(SVM)的标签;然后对目标区域和背景区域的数据进行训练得到SVM模型并重新划分模糊区域;最后通过形态学处理去除误分割得到最终分割热像。实验结果表明,所提算法相较于最大熵法、最大类间方差(OTSU)算法、FCM算法,能够得到更高的分割精度,有效地改善图像的错分割现象。

关键词：图像处理平均灰度信息熵红外图像金属疲劳

固溶温度对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2023年第12期52卷 4133-4140页

作者：刘涛邵博雷经发王璐孙虹安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室安徽合肥230601 灾害环境人员安全安徽省重点实验室安徽合肥230601

为揭示固溶温度(850、920、960℃)对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响,采用XRD、SEM和EBSD方法对材料晶体结构、微观组织和晶粒取向等特征进行分析,选取分离式霍普金森拉杆(SHTB)实验装置进行了材料的动态拉伸力学性能测试,... 详细信息

为揭示固溶温度(850、920、960℃)对TC4钛合金微观组织和动态拉伸力学性能的影响,采用XRD、SEM和EBSD方法对材料晶体结构、微观组织和晶粒取向等特征进行分析,选取分离式霍普金森拉杆(SHTB)实验装置进行了材料的动态拉伸力学性能测试,构建了Johnson-Cook(J-C)本构模型,开展了动态拉伸断口形貌分析。结果表明:随固溶温度的升高,材料中α/α′含量升高,初生α相含量降低,针状α′含量升高,晶粒尺寸减小且择优取向强度增大;TC4钛合金具有明显的应变率强化效应,随固溶温度的升高,材料屈服强度和维氏硬度逐渐增大,断裂延伸率降低;动态拉伸断口整体表现为韧性断裂,随固溶温度升高,材料塑性降低,在固溶温度960℃时,试样韧性断裂特征不显著。本研究结果可为TC4钛合金力学性能调控及抗冲击设计提供方法和数据支撑。

关键词： TC4钛合金固溶微观组织动态力学性能断口

基于漫反射优化的金属表面偏振双向反射分布函数

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光学学报 2021年第11期41卷 209-215页

作者：汪方斌伊龙王峰朱达荣雷经发栾庆磊刘艳丽安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室安徽合肥230601 偏振光成像探测技术安徽省重点实验室安徽合肥230031 工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601

为了研究金属表面的偏振特性,分析光与物体相互作用的物理机理。首先,根据微面元散射特性,将目标表面的反射分为镜面反射、漫反射和体散射,并建立了三分量偏振双向反射分布函数模型。然后,利用非线性最小二乘法对模型参数进行优化。基... 详细信息

为了研究金属表面的偏振特性,分析光与物体相互作用的物理机理。首先,根据微面元散射特性,将目标表面的反射分为镜面反射、漫反射和体散射,并建立了三分量偏振双向反射分布函数模型。然后,利用非线性最小二乘法对模型参数进行优化。基于开源数据的仿真实验结果表明,相比其他函数,该函数拟合的曲线与实测结果更吻合;且描述不同金属表面偏振特性时的精度更高,能准确反映金属材料表面的反射信息,为研究金属表面的偏振特性提供了新思路。

关键词：材料金属表面偏振体散射双向反射分布函数

基于COMSOL的木材黏弹性声发射传播行为仿真及其波速估计

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工业建筑 2024年第10期54卷 215-222页

作者：卢芳勇李明方赛银邓婷婷杨龙飞沈志辉西南林业大学机械与交通学院昆明650224 安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室安徽芜湖241000 安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000

为了研究木材黏弹性特征对声发射(AE)信号传播行为的影响,在COMSOL软件中通过设定木材的黏度系数建立木材试件的有限元仿真模型,并结合木材AE试验结果验证了仿真模型的有效性。首先,在杉木试件表面距离左端面100 mm处通过信号发生器产生... 详细信息

为了研究木材黏弹性特征对声发射(AE)信号传播行为的影响,在COMSOL软件中通过设定木材的黏度系数建立木材试件的有限元仿真模型,并结合木材AE试验结果验证了仿真模型的有效性。首先,在杉木试件表面距离左端面100 mm处通过信号发生器产生Hanning窗调制正弦脉冲信号,并在试件表面距离左端面300 mm处以200 mm间距放置2个AE传感器采集AE信号,再采用滤波器将传感器采集到的AE信号进行去噪处理。其次,对杉木试件进行有限元模拟,得到弹性波在试件中传播的位移云图和在黏弹性材料中的传播规律。最后,通过到达时间差法(Time Difference of Arrival,TDOA)对模拟仿真与试验测量得到的横纵波速度以及时域波形图进行对比。结果表明,模拟仿真所得横纵波速度分别为1118 m/s和5245 m/s,试验所得横纵波速度分别为1290 m/s和5209 m/s。将仿真模拟波形信号图与试验实测波形图进行对比,其幅值衰减与信号时域波形图都较为吻合。因此,证实了黏弹特性对杉木试件的影响以及仿真模型的有效性。

关键词：木材声发射有限元分析传播速度黏弹性

疲劳损伤过程金属表面偏振热像纹理特征实验研究

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激光与光电子学进展 2022年第4期59卷 384-391页

作者：朱达荣杨善骥汪方斌雷经发王大桂栾庆磊安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室安徽合肥230601 工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601

红外热像法是检测金属疲劳损伤状况有效的方法,但是忽略了疲劳损伤过程中表面显微结构对自发辐射的影响,难以从微观角度对红外热像特征进行完整解释。金属疲劳是一个复杂的能量耗散过程,自发辐射具有偏振特性。在红外热像法中引入偏振探... 详细信息

红外热像法是检测金属疲劳损伤状况有效的方法,但是忽略了疲劳损伤过程中表面显微结构对自发辐射的影响,难以从微观角度对红外热像特征进行完整解释。金属疲劳是一个复杂的能量耗散过程,自发辐射具有偏振特性。在红外热像法中引入偏振探测,不仅能够获取温度场信息,而且能够获得包含发射率变化的表面纹理信息。基于此,搭建拉伸疲劳实验平台和偏振热像采集平台,以Q235低碳钢材料为研究对象,获取循环载荷作用下金属材料表面的热红外偏振图像,利用灰度共生矩阵(GLCM)提取偏振方位角、偏振度以及斯托克斯(Stokes)参量等热像纹理信息,分析金属疲劳损伤过程中金属材料的表面形貌的演化过程。实验结果表明,金属构件偏振热像纹理特征随着疲劳损伤周次不断变化,共生矩阵统计量呈现一定规律性。

关键词：表面光学红外偏振疲劳损伤热像纹理灰度共生矩阵

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基于RGB颜色空间的红外偏振人脸识别

激光与光电子学进展 2022年第12期59卷 525-533页

作者：汪方斌金蓄朱达荣胡子粮唐晟雷经发安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室安徽合肥230601 工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601

热红外成像在人脸识别中具有重要的应用价值,但存在分辨率低、细节不清、边界模糊等不足。通过分析人脸长波红外偏振图像的特征,研究偏振探测技术对人脸热红外成像纹理细节的增强效果;基于高斯差分(DoG)边缘特征图像修正色域通道映射权... 详细信息

热红外成像在人脸识别中具有重要的应用价值,但存在分辨率低、细节不清、边界模糊等不足。通过分析人脸长波红外偏振图像的特征,研究偏振探测技术对人脸热红外成像纹理细节的增强效果;基于高斯差分(DoG)边缘特征图像修正色域通道映射权重,提出一种人脸偏振热像RGB空间融合框架;利用方向梯度直方图(HOG)获取红外偏振人脸特征,提出一种基于支持向量机(SVM)的人脸识别方法。实验结果表明,偏振探测能够增强人脸红外热像的纹理和细节,RGB色域融合可以提高人脸长波红外热像的结构相似性,偏振红外人脸热像的质量指标整体优于普通红外热像;利用偏振红外人脸热像进行人脸识别时,所提框架的精度可达到75.6%。

关键词：偏振热像人脸识别色域融合支持向量机

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多尺度特征融合与锚框自适应的目标检测算法

激光与光电子学进展 2022年第12期59卷 410-419页

作者：张润梅毕利君汪方斌袁彬罗谷安姜怀震安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室安徽合肥230601

针对Faster R-CNN算法存在特征提取不充分、检测框定位不准确导致检测精度不高的问题,提出一种多尺度特征融合和锚框自适应相结合的目标检测算法。首先,通过双向融合方法充分提取相邻层级间的深层特征和浅层特征;然后,均衡化处理多尺度... 详细信息

针对Faster R-CNN算法存在特征提取不充分、检测框定位不准确导致检测精度不高的问题,提出一种多尺度特征融合和锚框自适应相结合的目标检测算法。首先,通过双向融合方法充分提取相邻层级间的深层特征和浅层特征;然后,均衡化处理多尺度特征,使集成的特征能获得来自不同分辨率下等量的语义信息和细节信息,提高目标的识别能力;最后,在区域提议网络(RPN)中利用目标的特征信息,通过自适应预测锚框的位置和形状来生成锚框。基于VOC数据集对算法的实验结果表明:与基于ResNet50的Faster R-CNN算法相比,所提算法中的多尺度特征融合策略加强了算法对不同尺度目标的检测能力,自适应锚框机制能够提高定位精度并避免小目标的漏检,算法整体的检测结果具有较好表现,平均检测精度提升了3.20个百分点。

关键词：机器视觉目标检测 Faster R-CNN算法特征融合锚框自适应

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多关节机械臂干扰观测器的自适应滑模控制

机械科学与技术 2021年第10期40卷 1595-1602页

作者：张润梅罗谷安袁彬毕利君安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 安徽建筑大学工程机械智能制造重点实验室合肥230601

为了解决多关节机械臂在外部干扰和建模误差的轨迹跟踪问题,提出了多关节机械臂干扰观测器的机械臂自适应滑模控制方法。针对干扰信号,采用干扰观测器对可观测干扰进行观测,对于未观测到的干扰通过自适应律的设计进行估计补偿;针对机械... 详细信息

为了解决多关节机械臂在外部干扰和建模误差的轨迹跟踪问题,提出了多关节机械臂干扰观测器的机械臂自适应滑模控制方法。针对干扰信号,采用干扰观测器对可观测干扰进行观测,对于未观测到的干扰通过自适应律的设计进行估计补偿;针对机械臂控制系统中的抖振问题,采用新型趋近律来设计滑模控制律,以减小抖振影响;最后,利用李雅普诺夫函数验证了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法不仅可以有效地削弱抖振问题,而且还可以克服外界干扰和建模误差带来的不确定性,同时保证了系统的鲁棒性。

关键词：机械臂滑模控制干扰观测器自适应控制趋近律轨迹跟踪