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基于傅里叶级数的光栅波长信号重构及振动位移精准测量

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光子学报 2024年第8期53卷 14-28页

作者：张翠罗睿张寅杰贾思凯甘维兵武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心武汉430070 武汉理工大学信息工程学院武汉430070

为实现光纤光栅传感器在多频率振动位移中的精确测量,研究了一种基于傅里叶级数的光栅波长转换。该方法将光栅波长偏移量按照振动频率分解,依据波长变化量与加速度的关系式得到振动频率分量产生的振动加速度,通过对振动加速度进行二次... 详细信息

为实现光纤光栅传感器在多频率振动位移中的精确测量,研究了一种基于傅里叶级数的光栅波长转换。该方法将光栅波长偏移量按照振动频率分解,依据波长变化量与加速度的关系式得到振动频率分量产生的振动加速度,通过对振动加速度进行二次积分得到振动位移,对振动位移求和,实现整体振动位移的精确测量。实验结果表明,在检测单频率振动位移时,该方法的最大误差率为3.74%,基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-4.60%。在检测双频率振动位移时,该方法的最大误差率为-8.45%,基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-74.25%。因此,该基于傅里叶级数的光栅波长转化方法能够准确分解并重构光栅波长信号,在测量多频率振动位移时精度更高,稳定性更强。

关键词：光纤布拉格光栅振动位移测量波长信号重构傅里叶级数机械振动

基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度相似缩比准则研究

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船舶力学 2024年第8期28卷 1230-1243页

作者：孔祥韶许崇喜王卓周沪郑成吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

在对船体结构进行相似缩比试验设计时,通常采用方向性量纲分析法。然而,传统的基于弹性理论的量纲分析法不能反映结构材料非线性过程,因而限制了其在船体结构缩比模型极限强度试验中的应用。本文基于有限相似方法,通过匹配物理空间与试... 详细信息

在对船体结构进行相似缩比试验设计时,通常采用方向性量纲分析法。然而,传统的基于弹性理论的量纲分析法不能反映结构材料非线性过程,因而限制了其在船体结构缩比模型极限强度试验中的应用。本文基于有限相似方法,通过匹配物理空间与试验空间中的输运方程,获得结构几何尺寸、材料密度和时间的比例因子,推导得到加筋板结构缩比模型与原模型的非线性过程相似关系,分析材料参数对非线性相似过程的影响。通过开展不同缩比比例、不同材料参数的加筋板轴压极限强度数值计算,验证基于有限相似方法缩比准则的有效性。分析表明,基于有限相似方法的轴压加筋板极限强度缩比准则可以很好地体现材料的非线性特性,可以通过缩比模型结果对原模型的极限强度取得良好的预报效果。

关键词：输运方程试验设计模型轴向压缩有限相似方法极限载荷

TEOS对有机硅基耐高温热控涂层的性能影响

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表面技术 2024年第20期53卷 175-182页

作者：谢轩宇曹茜曾鲜程旭东武汉理工大学武汉430000

目的研究不同组分有机硅基耐高温热控涂层的微观结构及光谱吸收/发射性能的演变规律,揭示涂层成分对涂层性能的影响机制。方法以正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为基料原料,以TiO_... 详细信息

目的研究不同组分有机硅基耐高温热控涂层的微观结构及光谱吸收/发射性能的演变规律,揭示涂层成分对涂层性能的影响机制。方法以正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为基料原料,以TiO_(2)、云母为功能颜料,采用溶胶-凝胶法通过有机、无机杂化得到一种耐高温热控涂层,并对涂层的物相、表面微观结构、光学性能和热稳定性进行了测试表征。结果所制得的热控涂层均具有较低的太阳吸收比以及较高的半球发射率,当TEOS物质的量比为8时,涂层具有最低的太阳吸收比和最高的半球发射率,其值分别为0.209和0.901。涂层在600℃高温下,Si—O—Si转变为SiO_(2),部分涂层表面出现微裂纹,但未与基体脱落。TEOS物质的量比为8的涂层经高温处理后的太阳吸收比最小,半球发射率最大,其值分别为0.169和0.894。结论室温固化后涂层的太阳吸收比和半球发射率与TEOS的含量有关,太阳吸收比随着TEOS含量的增多而减少,半球发射率随着TEOS含量增多而增大。并且涂层的热稳定性随着TEOS含量的增多而增大。

关键词： SiO_(2)/有机硅复合溶胶-凝胶法太阳吸收比半球发射率有机涂料

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CFRP/Ti叠层超声辅助变参数钻削界面温度试验研究

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航空制造技术 2024年第9期67卷 70-77页

作者：索煜豪陈涛李红博武汉理工大学武汉430070

碳纤维复合材料(CFRP)与金属合金的叠层结构材料常应用于航空航天等领域的制造过程中,其中CFRP与钛合金(Ti)的叠层材料的应用较为广泛。在CFRP/Ti叠层材料的钻孔工艺中,由钻削热引起的在两材料相接触的界面处出现的加工缺陷较为显著,故... 详细信息

碳纤维复合材料(CFRP)与金属合金的叠层结构材料常应用于航空航天等领域的制造过程中,其中CFRP与钛合金(Ti)的叠层材料的应用较为广泛。在CFRP/Ti叠层材料的钻孔工艺中,由钻削热引起的在两材料相接触的界面处出现的加工缺陷较为显著,故对影响此类材料钻孔加工过程中的界面温度的主要因素进行了研究。设计了借助热电偶测定CFRP/Ti叠层材料钻削过程中界面温度的试验,在试验中改变了加工参数及超声辅助参数。获得了加工参数对界面温度的影响规律,同时确定了超声辅助加工对界面温度的改变规律。

关键词： CFRP/Ti叠层叠层钻孔热特性钻削温度超声辅助钻削

AgPd双金属纳米空心球的合成及其催化性能

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无机化学学报 2024年第5期40卷 963-971页

作者：张桂敏马文娟丁文强傅正义武汉理工大学化学化工与生命科学学院武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

以Ag纳米颗粒为牺牲模板,H_(2)PdCl_(4)为前驱体,抗坏血酸为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在70℃下采用电偶置换法结合还原法制备出AgPd双金属纳米空心球。采用紫外可见光谱、粉末X射线衍射、透射电镜结合能量色散等手段对由不同... 详细信息

以Ag纳米颗粒为牺牲模板,H_(2)PdCl_(4)为前驱体,抗坏血酸为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在70℃下采用电偶置换法结合还原法制备出AgPd双金属纳米空心球。采用紫外可见光谱、粉末X射线衍射、透射电镜结合能量色散等手段对由不同体积的0.01 mol·L^(-1)H_(2)PdCl_(4)溶液制备的产物进行结构表征。结果表明,随着H_(2)PdCl_(4)溶液体积的增加,产物的空心化程度逐渐升高,晶粒的尺寸逐渐增大。当H_(2)PdCl_(4)溶液体积为120μL时,合成的AgPd双金属纳米空心球组成和结构较为均匀,其粒径约为25 nm,壳层厚度2~3 nm。双金属中,由于Ag和Pd电负性的差异,电子从Ag转移到了Pd,使Pd表面出现电子富集区,显著提高了其催化效率。将所合成的AgPd双金属以及纯金属Ag和Pd作为催化剂,分别用于硼氢化钠催化还原4-硝基苯酚的反应,发现AgPd双金属的催化性能远高于纯金属Ag和Pd,其中AgPd-120纳米空心球(H_(2)PdCl_(4)溶液体积120μL)作催化剂时的反应速率常数最高,是同等尺寸纯Ag纳米球的24.0倍,纯Pd纳米立方体的14.7倍。

关键词： AgPd双金属纳米空心球电偶置换 4-硝基苯酚催化还原

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3D打印机多轴联动插补算法的研究与优化

东北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 85-92页

作者：吴飞王梦辉李亦能武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

针对3D打印过程中,打印机多轴联动插补算法计算效率低的问题和Bresenham算法在3D打印运动控制中的不足,在现有算法基础之上提出阶跃式Bresenham算法、速度自适应算法,分别完成喷嘴的成型扫描运动和浆料的挤出运动.采用两种算法相结合的... 详细信息

针对3D打印过程中,打印机多轴联动插补算法计算效率低的问题和Bresenham算法在3D打印运动控制中的不足,在现有算法基础之上提出阶跃式Bresenham算法、速度自适应算法,分别完成喷嘴的成型扫描运动和浆料的挤出运动.采用两种算法相结合的方式控制3D打印机多轴联动,从而提高3D打印机的插补速度.同时分析了该控制方式在微控制器中的实现流程,并将其移植于微控制器中.本研究设计了直线插补仿真试验和不同算法的3D打印试验,证明了该控制方式在打印精度不变的前提下能够提高打印效率.

关键词： 3D打印多轴联动阶跃式Bresenham算法速度自适应算法

基于MobileViT-CA模型的营运车辆驾驶人分心行为检测

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中国公路学报 2024年第1期37卷 194-204页

作者：贺宜鲁曼可高嵩曹博李继朴武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063

营运车辆驾驶人因其职业特殊性,驾驶过程中易产生分心驾驶行为从而引发重大交通事故。为提高营运车辆驾驶人分心驾驶行为的检测准确性和泛化性,提出一种基于改进MobileViT网络的驾驶人分心行为检测方法。首先,基于自然驾驶实车试验,构... 详细信息

营运车辆驾驶人因其职业特殊性,驾驶过程中易产生分心驾驶行为从而引发重大交通事故。为提高营运车辆驾驶人分心驾驶行为的检测准确性和泛化性,提出一种基于改进MobileViT网络的驾驶人分心行为检测方法。首先,基于自然驾驶实车试验,构建包含安全驾驶、使用手机、喝水、整理仪容和与副驾驶交谈5类行为的营运车辆驾驶人分心行为数据集。其次,将注意力机制引入轻量型MobileViT网络,通过选择有效的网络主干MobileViT、注意力模块CA、网络嵌入位置从而设计出最优分类模型MobileViT-CA。研究结果表明:所提出的MobileViT-CA分类模型可以有效提升分类网络的性能,在正常光照条件下的营运车辆驾驶人分心行为数据集和State Farm数据集上分别达到了96.57%和99.89%的准确率,且模型具有体积小、检测精度高的优势,有较高的可靠性和泛化能力。

关键词：交通工程营运车辆分心驾驶行为检测 MobileViT网络注意力机制

附加用水量对再生砂混凝土工作性和力学性能的影响

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材料导报 2024年第1期38卷 98-104页

作者：李北星陈鹏博殷实易浩武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

再生砂掺量和附加用水量对新拌和硬化再生砂混凝土的性能有重要影响。本工作制备了再生砂掺量(γRFA)为30%、50%、70%、100%(质量分数,下同),附加用水量补偿系数(kwa)为0.6、0.75、0.9、1.0的16组再生砂混凝土,测试了这些再生砂混凝土... 详细信息

再生砂掺量和附加用水量对新拌和硬化再生砂混凝土的性能有重要影响。本工作制备了再生砂掺量(γRFA)为30%、50%、70%、100%(质量分数,下同),附加用水量补偿系数(kwa)为0.6、0.75、0.9、1.0的16组再生砂混凝土,测试了这些再生砂混凝土的工作性(坍落度、扩展度与扩展时间)与力学性能(抗压、劈拉强度与弹性模量),分析了kwa和γRFA对再生砂混凝土性能的影响规律,获得了kwa的合理取值范围。结果表明,随着kwa的降低,再生砂混凝土的工作性下降,力学性能增大;γRFA对混凝土力学性能的影响与附加用水量有关,在中低附加用水量(kwa=0.6、0.75)条件下,随着γRFA的增加,再生砂混凝土的部分力学性能指标增大且其值高于天然砂混凝土,而在高附加用水量(kwa=0.9、1.0)下,再生砂混凝土的力学性能随着γRFA的增加呈线性降低。γRFA低于50%对再生砂混凝土力学性能的影响较小,kwa值在0.75~0.9范围变化对再生砂混凝土工作性能与力学性能的影响均相对较小。

关键词：再生混凝土再生砂附加用水量工作性能力学性能

基于激光熔覆的缸套表面梯度材料制备及其摩擦学性能研究

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表面技术 2024年第7期53卷 40-47页

作者：刘永琪袁成清饶响郭智威武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉430063

目的研究功能梯度材料对缸套表面的抗磨减摩作用,提升缸套-活塞环配副的摩擦学性能。方法通过激光打标机在缸套表面制备具有30°角规则纹理排布的凹槽,在凹槽内采用同轴送粉的方式熔覆镍含量不同的铁基粉末,分析熔覆合金层的金相组织,... 详细信息

目的研究功能梯度材料对缸套表面的抗磨减摩作用,提升缸套-活塞环配副的摩擦学性能。方法通过激光打标机在缸套表面制备具有30°角规则纹理排布的凹槽,在凹槽内采用同轴送粉的方式熔覆镍含量不同的铁基粉末,分析熔覆合金层的金相组织,并利用往复式摩擦磨损试验机研究在一定载荷压力下功能梯度材料缸套的摩擦学性能。结果熔覆层金相组织呈现梯度排布,熔覆层与基体材料分子原子交互扩散形成良好的冶金结合。牌号为350、镍质量分数为4.2%、铁质量分数80%的粉末所制备的功能梯度材料,减摩效果最为明显,相比未经处理的对照组,平均摩擦因数降幅为25.4%,且该组在试验中接触电阻的平均值最大,相比对照组提升了63.45%。牌号为330、镍质量分数为9%、铁质量分数为70%的粉末制备的缸套,表面支撑指数最高为0.78,相比于未处理的对照组,增幅达到35%,且试验组活塞环经摩擦后,磨损量均小于对照组。结论制备了30°角分布的功能梯度材料,能使得缸套-活塞环摩擦学系统在工作过程中摩擦副的润滑油膜厚度更厚,且在运行过程中更稳定,以减少摩擦力和降低摩擦因数。同时,增强其支撑能力和储存润滑油的能力,使所制备的缸套摩擦因数显著降低。牌号为350的材料,改善摩擦学性能的效果最优。

关键词：功能梯度材料缸套-活塞环激光熔覆摩擦特性金相组织